Мировой океан


 

 

 
Фото: Stephen Edgar

Широко известно избитое, но тем не менее верное замечание о том, что наша планета должна бы называться не Земля, а Океан. В самом деле, Мировой океан занимает 361 млн. км2, или 71% всей по­верхности планеты. Важнейшее глобальное следствие такого соотноше­ния суши и моря в его влиянии на водный и тепловой баланс Земли. Около 10% солнечной радиации, поглощенной поверхностью океана, расходуется на нагревание воды и турбулентный обмен теплом между поверхностными слоями воды и нижними слоями атмосферы, осталь­ные лее 90% затрачиваются па испарение. Таким образом, испарение с по­верхности океана является как главным источником воды в глобальном гидрологическом цикле, так и, вследствие высокой скрытой теплоты испарения воды, важным компонентом глобального теплового баланса.

Масса океана составляет 94% массы гидросферы. Мировой океан — важнейший регулятор потоков в глобальном гидрологическом цикле, его объем велик но сравнению с любой составляющей цикла, средняя продолжительность обмена воды в океане весьма значительна, состав­ляя 3 тыс. лет.

Поверхностная зона океана (глубиной 0—200 м) обладает весьма значительной теплоемкостью и наибольшей среди геосфер тепловой инерцией. Она играет важнейшую роль в формировании текущего кли­мата планеты, его пространственного распределения и изменчивости во времени. Воздействие ветра на верхний слой воды определяет основ­ные черты океанической циркуляции в поверхностной зоне. Циркуля­ция океана обеспечивает глобальное перераспределение энергии из эк­ваториальных зон к полюсам. Поверхностная зона океана — важнейший компонент климатической системы, принимающий активное участие в формировании среднего годового климата, его изменений от года к году, а также и его колебаний в масштабе десятилетий и столетий.

Внешние влияния на океан осуществляются почти исключительно посредством воздействия на него атмосферы, благодаря потокам тепла, пресной воды и количества движения у поверхности океана. Таким об­разом, эволюция климата и эволюция океана взаимосвязаны.

Глубокие зоны океана в гораздо меньшей степени, чем поверхност­ные зоны, подчиняются закону географической зональности, а чаще и новее не подчиняются. Основные глубинные и придонные потоки воды формируются в полярных областях и направлены вначале к противопо­ложным полюсам (рис. 15). Большее или меньшее их участие к природ­ных процессах у поверхности океана и изменение степени этого учас­тия — важнейший фактор изменения основных черт экосферы.

Глубинная (глубиной 2000-4000 м) и придонная (глубже 4000 м) зоны Мирового океана составляют 64% всего его объема. Температура воды в этих зонах от 3°С и менее. Средняя температура всей массы Ми­рового океана всего лишь около 4°С благодаря холодным глубинной и придонной толщам. Вертикальная циркуляция океанических вод под влиянием разности плотности воды вследствие различий в ее темпера­туре и солености вызывает перемещение вод с поверхности в глубин­ные слои, где она может оказаться изолированной от атмосферных воз­действий, сохраняя теплозапас в течение тысячелетий и более. Высво­бождение или, наоборот, накопление такого теплозапаса может оказаться решающим в долговременных изменениях климата.

Низкая температура Мирового океана и его огромная тепловая инер­ция играют важнейшую палеогеографическую роль. Глубинные слои это не только добротный теплорегулятор системы Земли. Усиление или ослабление теплообмена между глубинными слоями океана и его по­верхностью играет, по-видимому, решающую роль в глубоких и долго­срочных преобразованиях климата Земли и, соответственно, в измене­ниях ее ландшафтов. При этом изменения теплообмена глубинных масс океана с поверхностными, а также и распределение поверхностных те­чений могут изменяться в течение десятков лет, т.е. чрезвычайно быст­ро, принимая во внимание размеры Мирового океана, что мо­жет привести к столь же быстрому изменению природной обстановки.

Мировой океан это также и огромный аккумулятор веществ, содержа­щий их в растворенном виде в количестве около 50 х 1015 т. (Напомним, что средняя концентрация растворенных веществ в морской воде, или ее соленость, — 35 г/л.) Соленость воды изменяется в пространстве, по ее химический состав (в % от целого) остается постоянным. Ежегодный при­ток солей в океан примерно на семь порядков (в 107 раз) меньше их содер­жания в океане. Это обстоятельство играет значительную роль в стабили­зации биогеохимических циклов и экосферы в целом.

Океан содержит около 4 х 10¹º т углерода в растворе, в виде взвесей и в живых формах. На суше, в живых организмах, почвах и распадаю­щемся органическом веществе, углерода примерно в 20 раз меньше. Физико-химические условия в океане и взаимодействие с ними морс­кой биоты предопределяют реакцию океана на изменение концентра­ции углекислого газа в атмосфере. Углекислый газ из атмосферы раство­ряется и воде или поглощается из нее планктоном в процессе образова­ния первичной продукции (фотосинтеза). Этот процесс нуждается в солнечном свете, углекислом газе в воде и растворенных биогенных ве­ществах (соединениях азота, фосфора и других химических элементов). Лимитирующим фактором обычно бывают биогенные вещества.

Первичная продукция образуется в верхних, хорошо освещенных слоях воды, куда биогены поступают или из планктона, отмирающего на тех же глубинах, или же с суши и из атмосферы. При отмирании план­ктона содержащие углерод остатки опускаются в холодные глубинные слои океана и на дно. В конце концов, этот углерод на значительной глу­бине превращается бактериями о растворимую неорганическую форму, а малая его часть отлагается в виде донных осадков.

Этот процесс, иногда называемый «биологический насос», чрезвы­чайно сложен. Биологический насос уменьшает концентрацию углекис­лого газа в верхнем слое океана, а также и в атмосфере и увеличивает общее содержание углерода в глубинной и придонной зонах океана. Био-гео-химичсские процессы, связанные с поглощением углекислого газа, происходят преимущественно в поверхностной зоне океана, тогда как глубинная и придонная зоны играют важнейшую роль в долгосроч­ной аккумуляции углерода. Процесс интенсивно изучается в настоящее время, но пока все же понят недостаточно.

Основные черты рельефа дна Мирового океана

Строение океанической земной коры отлично от континентальной: отсутствует гранитный слой, присущий последней.

Толщина континентальной коры на уровне моря около 30 км. Скорость сейсмических волн в верхней ее половине соответствует скоростям в гранитных породах, а в нижней половине - скоростям в базальтах. В океанах под пятикилометровым слоем воды находится слой осадочных пород толщиной в среднем 0,5 км, слой вулканических пород - «фундамент» - мощностью 0,5 км, кора мощностью 4 км, и на глубине около 10 км начинается мантия.

 На дне Мирового океана выделяются четыре зоны.

Первая зона - подводная окраина материков. Подводная окраина материков - это затопленная водами океана окраина материков. Она в свою очередь состоит из шельфа, материкового склона и материкового подножия. Шельф - прибрежная донная равнина с довольно небольшими глубинами, в  сущности продолжение окраинных равнин суши. Большая часть шельфа имеет платформенную структуру. На шельфе нередки остаточные (реликтовые) формы рельефа надводного происхождения, а также реликтовые речные, ледниковые отложения. Это означает, что при четвертичных отступаниях моря обширные пространства шельфа превращались в сушу.

Обычно шельф заканчивается на глубинах 100-200 м, а иногда и на больших довольно резким перегибом, так называемой бровкой шельфа. Ниже этой бровки в сторону океана простирается материковый склон - более узкая, чем шельф, зона океанического или морского дна с уклоном поверхности в несколько градусов. Нередко материковый склон имеет вид уступа или серии уступов с крутизной от 10 до нескольких десятков градусов.

Вторая - переходная - зона сформировалась на стыке материковых глыб и океанических платформ. Она состоит из котловин окраинных морей, цепочек преимущественно вулканических островов в виде дуг и узких линейных впадин - глубоководных желобов, с которыми совпадают глубинные разломы,  уходящие под материк.

На окраинах Тихого океана, в районах Средиземного, Карибского морей, моря Скоша (Скотия) подводные окраины материков контактируют не непосредственно с ложем океана, а с днищем котловин окраинных или средиземных морей. В этих котловинах кора Субокеанического типа. Она очень мощна главным образом за счет осадочного слоя. С внешней стороны эти бассейны ограждены огромными подводными хребтами. Иногда их вершины поднимаются над уровнем моря, образуя гирлянды вулканических островов (Курильские, Марианские, Алеутские). Эти острова называют островными дугами.

С океанической стороны островных дуг расположены глубоководные желоба - грандиозные материковая земная кора отсутствует. Вместо нее здесь развита земная, узкие, но очень глубокие (6 - 11 км глубины) депрессии. Они тянутся параллельно островным дугам и соответствуют выходам на поверхность Земли зон сверхглубинных разломов (так называемые зоны Беньоффа-Заварицкого). Разломы проникают в недра Земли на многие сотни километров. Эти зоны наклонены в сторону континентов. К ним приурочена подавляющая часть очагов землетрясений. Таким образом, области глубоководных желобов, островных дуг и глубоководных окраинных морей отличаются бурным вулканизмом, резкими и чрезвычайно быстрыми движениями земной коры, очень высокой сейсмичностью. Эти зоны получили название переходных зон.

Третья - основная - зона дна Мирового океана - ложе океана, она отличается развитием земной коры исключительно океанического типа. Ложе океана занимает более половины его площади на глубинах до 6 км. На ложе океана есть гряды, плато, возвышенности, которые разделяют его на котловины. Донные отложения представлены различными илами органогенного происхождения и красной глубоководной глиной, возникшей из тонких нерастворимых минеральных частиц, космической пыли и вулканического пепла. На дне много железомарганцевых конкреций с примесями других металлов.

Океанические хребты довольно четко разделяются на два типа: сводово-глыбовые и глыбовые. Сводово-глыбовые структуры представляют собой в основе сводовые, линейно вытянутые поднятия океанической коры, обычно разбитые поперечными разломами на отдельные блоки (Гавайский хребет, образующий подводное основание одноименного архипелага).

 Кроме хребтов в Мировом океане известно немало возвышенностей, или океанических плато. Крупнейшее из них в Атлантическом океане - Бермудское плато. На его поверхности - ряд подводных гор вулканического происхождения.

Самый распространенный тип рельефа океанических котловин - рельеф абиссальных холмов. Так называются бесчисленные возвышенности высотой от 50 до 500 м, с диаметром основания от нескольких сот метров до десятка километров, почти сплошь усеивающие дно котловин. Кроме того, на дне океана известно более 10 тыс. подводных горных вершин. Некоторые подводные годы с уплощенными вершинами называют гайотами. Полагают, что некогда эти пики вздымались над уровнем океана, пока их вершины не были постепенно срезаны волнами.

Два других типа рельефа - волнистые и плоские абиссальные равнины. Они возникли после частичного или полного погребения абиссальных холмов под толщей осадков.

Четвертая зона выделяется в центральных частях океанов. Это - крупнейшие формы рельефа дна океана - срединно-океанические хребты - гигантские линейноориентированные сводовые поднятия земной коры. При образовании свода самые большие напряжения возникают не его вершине, здесь и образуются разломы, по которым происходит опускание части свода, формируются   грабены, т.н. рифтовые долины. По этим ослабленным зонам земной коры устремляется вверх материал мантии.

Начинаясь в Северном Ледовитом океане небольшим хребтом Гаккеля, система этих поднятий пересекает Норвежско-Гренландский бассейн, включает Исландию и переходит в грандиозные Северо-Атлантический и Южно-Атлантический хребты. Последний переходит в Западно-Индийский хребет уже в Индийском океане. Севернее параллели острова Родригес одна ветвь - Аравийско-Индийский хребет - уходит на север, продолжаясь рядом форм рельефа дна Аденского залива и Красного моря, а другая ветвь следует на восток и переходит в срединно-океанический хребет Тихого океана - Южно-Тихоокеанское и Восточно-Тихоокеанское поднятия. Срединно-океанические хребты, вероятно, - молодые кайнозойские образования. Поскольку хребты появляются в результате растяжения земной коры, пересечены поперечными разломами и часто имеют центральные рифтовые долины, они предоставляют исключительную возможность для изучения пород океанической коры.

Осадконакопление - один из важнейших факторов рельефообразования в океане. Известно, что в Мировой океан ежегодно поступает более 21 млрд. т твердых осадков, до 2 млрд. т вулканических продуктов, около 5 млрд. т известковых и кремнистых остатков организмов.


Ещё по теме:
Свойства вод мирового океана
Распределение мировых водных ресурсов
Глубоководные желоба
Роль рек на Земле
Промысловые рыбы, мирового океана
Состав гидросферы
Срединно-океанические хребты
Течения мирового океана
Тихоокеанское огненное (вулканическое) кольцо



Реклама