Науката за природните процеси в океаните. Научни изследвания на световния океан. Физическа география на континентите

Земята заема по-малко от 30% от повърхността на нашата планета. Останалата част е покрита от морета и океани. С тях са свързани десетки тайни и удивителни природни феномени. И въпреки факта, че учените успешно са обяснили причините за тези явления, те остават великолепни произведения на природата, които стряскат въображението на хората. Нека да разберем около 10 необичайни и вълнуващи явления, свързани с океаните.

Айсбергите не винаги изглеждат перфектно бели!

Не е тайна, че температурата на водата в океана се различава на различните географски ширини. На екватора повърхностният слой може да се затопли до + 28 ° C и по-високо, в райони близо до полюсите - не повече от + 2 ° C. Следователно големи айсберги могат да плават в Арктика и Антарктика в продължение на десетилетия. И понякога се превръщат ... в ивици айсберги!

Ивичестите айсберги се образуват, когато водата първо се размрази и след това отново замръзне. Между тях влизат малки частици мръсотия, минерали и др. След замръзване цветът на пресния слой айсберг е различен от другите. Благодарение на този процес върху повърхността на ледения блок могат да се наблюдават много цветни ивици.Тоест не всички айсберги са бели или прозрачни, както са показани на снимките. На някои от тях можем да наблюдаваме удивителна игра на цветове и нюанси. Освен това, колкото по-стар е айсбергът, толкова повече ивици има върху него. Гледайки ги, може да изглежда, че самата природа е украсила тези ледени блокове с умела ръка.

9. Водовъртеж

Whirlpool - огромна фуния с по-ниска тяга, всмукваща всичко, което е наблизо

Думата „водовъртеж“ сякаш умишлено предупреждава хората, че трябва да се страхуват от това явление. Интересното е, че за първи път е използван от известния писател Едгар Алън По. Той го описа като "разрушителен ток". Всъщност океанският водовъртеж е мощна фуния с по-ниска тяга, която бавно, но сигурно засмуква всичко, което е наблизо. Те са три вида – постоянни (съществуващи винаги на едно и също място), сезонни (предизвикани от определени климатични условия) и епизодични (възникнали например при земетресения).

В моретата и океаните вихрите най-често се причиняват от сблъсък на приливни вълни или отливи с противоположни течения. Освен това водата в тях може да се движи със скорост от стотици километри в час.

Това е интересно: ширината на джакузита понякога достига 3-5 километра. Жертви на подобни явления могат да станат не само малки яхти и риболовни лодки, но и големи лайнери. Може би си спомняте шокиращия инцидент, когато през 2011 г. край бреговете на Япония кораб със стотици пътници на борда беше завлечен във водовъртеж след земетресение.

Преди това хората вярваха в легенди, че водовъртежите със сигурност ще ги завлекат до самото дъно на океана. Но учените развенчават подобни митове.

Най-големият Червен прилив може да се види във Флоридския залив

Вълни от наситени ярки червени и оранжеви са изненадващо красив природен феномен. Но да се наслаждавате на червените приливи и отливи твърде често е нездравословно, защото те са изпълнени със значителна опасност.

Цъфтежът на водорасли (които кара водата да стане аленочервен) може да бъде толкова интензивен, че растенията започват да произвеждат всякакви токсини и химикали. Някои от тях се разтварят във вода, други попадат във въздуха. Токсините увреждат водните организми, морските птици и дори хората.

Най-големият червен прилив на планетата се наблюдава ежегодно край бреговете на Флоридския залив през юни-юли.

Бриникл разстила ледена мрежа по дъното на морето, от която никое живо същество не може да излезе.

Удивителен продукт на природата - солена ледена висулка, е нещо невъобразимо. Когато бриникулът най-накрая се оформи, той изглежда като кристал, потопен във вода. Солените висулки се образуват, когато водата от топещия се лед се просмуква в морето. Като се има предвид, че за образуването на солени ледени висулки са необходими много ниски температури на въздуха и водата, те могат да се наблюдават само в студените води на Арктика и край бреговете на Антарктида.

Това е интересно: Бриникли са изпълнени с голяма опасност за флората и фауната на океана. В момента на контакт с тях морските звезди, рибите и дори водораслите или замръзват и замръзват, или получават значителни разфасовки.

Общоприетият модел за образуване на бриникулите е описан от океанолога Силиер Мартин през 1974 г. Повече от 30 години само учени можеха да станат свидетели на това ярко океанско представление. Но през 2011 г. образуването на морския висулка беше заснето от Би Би Си.

Потокът от солена вода, изтичащ от блока лед, е толкова студен, че течността около него замръзва почти мигновено. Секунди след като бриникулът е в океана, около него се образува крехка броня, състояща се от порест лед. При достигане на критичната маса ледената висулка пада на дъното. Тогава тя започва да разгръща студените си мрежи допълнително. Всяко животно, уловено в тях, е обречено на смърт. Пред очите на операторите „убийствената ледена висулка“ поникна няколко метра за 3 часа и достигна дъното на океана. След това, за около 15 минути, бриникулът унищожи целия морски живот в радиус от четири метра.

6. Най-дългата вълна на Земята

Бразилците наричат процеса на образуване на най-дългата вълна Pororoca

Метеорологичните условия оказват огромно влияние върху океанските води. Не е изненадващо, че някои природни явления могат да се наблюдават само в определен сезон с комбинация от много фактори, допринасящи за тях.

Така че най-дългата вълна на планетата може да се види в Бразилия не повече от 2 пъти годишно. В края на февруари и след това в началото на март огромен обем вода от Атлантическия океан се издига нагоре в устието на река Амазонка. Когато течението на река се сблъска с приливните сили на океана, се образува най-дългата вълна на Земята. В Бразилия това явление се нарича Pororoca. Височината на вълните, генерирани по време на това явление, понякога достига 3,5-4 метра. И можете да чуете звука на вълна половин час преди да се разбие на брега с трясък. Понякога Поророка разрушава крайбрежните къщи или изкоренява дървета.

Хиляди невероятни мразовити цветя в арктическите води

Малцина знаят за съществуването на тези нежни, очарователни цветя. Мразовитите цветя се образуват рядко - само върху млад лед в студена морска вода. Образуването им става при ниски температури при тихо време. Диаметърът на такива образувания обикновено не надвишава четири сантиметра, но изглеждат като кристални копия на истински цветя. Те съдържат много сол, което обяснява кристализирания вид на мразовитите цветя.

Това е интересно: Ако милиони такива цветя се образуват в някаква малка част от морето, те започват да "освобождават" сол във въздуха!

Морето е в състояние не само да създаде условия за живот и да го поддържа. Самата тя се променя като жив организъм. А мразовитите цветя са пример за един от най-красивите арт обекти, създадени от океаните.

Скитащите вълни убийци могат да достигнат височина от 25 метра или повече. Причините за тяхното образуване не са достоверно известни.

По правило не е трудно да се определи момента на образуване на вълната. Но има така наречените измамни вълни, които всъщност се появяват от нищото и не показват никакви признаци на приближаването си.

Това е интересно: Обикновено измамните вълни се намират в открития океан далеч от сушата. Те могат да се появят дори при ясно време при липса на силни ветрове. Причините все още не са установени. Техният размер е просто колосален. Височината на бродящите вълни убийци може да достигне 30 метра, а понякога дори повече!

Дълго време учените смятаха скитащите вълни за измислица на моряците, тъй като не се вписваха в нито един съществуващ математически модели за появата и поведението на вълните. Факт е, че от гледна точка на класическата океанология вълна с височина над 20,7 метра не може да съществува при земни условия. Липсваха и надеждни доказателства за съществуването им. Но на 1 януари 1995 г. на норвежката петролна платформа "Дропнер", разположена в Северно море, инструментите регистрират вълна с височина 25,6 метра. Наричаха го вълната на Dropner. Скоро започнаха изследвания в рамките на проекта MaxWave. Експерти наблюдаваха водната повърхност на Земята с помощта на два радарни спътника, изстреляни от Европейската космическа агенция. Само за 3 седмици в океаните бяха регистрирани 10 единични блуждаещи вълни с височина над 25 метра.

След това учените бяха принудени да погледнат нов поглед върху смъртта на огромни кораби - контейнеровози и супертанкери. Вълните-убийци бяха включени сред вероятните причини за тези бедствия. По-късно беше доказано, че през 1980 г. 300-метровият британски сухотоварен кораб Derbyshire потъва край бреговете на Япония след сблъсък с гигантска вълна, която пробила товарния люк и наводнила трюмовете. Тогава загинаха 44 души.

Убийствените вълни са кошмарът на моряците, който фигурира в много истории и легенди. В тях има нещо мистериозно и зловещо. Изглежда невероятно, че е почти невъзможно да се предвиди появата на такава водна стена. Мисълта за вълни-убийци определено ще ви принуди да преосмислите връзката си с океана. Едва ли ще продължите да вярвате, че при тихо време можете да плувате на лодка или яхта далеч от брега, без да се страхувате за живота си.

3. Срещата на Балтийско море със Севера

Отляво е Северно море, отдясно е Балтийско. Изненадващо, техните води не се смесват

В датската провинция Скаген можете да наблюдавате невероятно явление, което преди това предизвика много спорове сред учените. На живописно място има 2 съседни морета - Балтийско и Северно. Изненадващо, те не се смесват, сякаш са разделени от невидима стена. Цветът на водата във всяко море е различен, това ви позволява да определите визуално границата между тях.

Според океанолозите показателите за плътност на морските води се различават, както и солеността им (в Северно море тя е 1,5 пъти по-висока). Поради това всяко море остава от своята страна на "вододела", като не се смесва със съседното и не му се поддава. В допълнение към състава на водата, границата е изразена толкова ясно поради противоположните течения в двата пролива. Докато се сблъскват един с друг, те образуват сблъскващи се вълни.

Интересното е, че срещата на Северно море с Балтийско се споменава в религиозната литература - в Корана. Не е ясно само как древните мюсюлмани са стигнали до територията на съвременна Дания, за да видят тази фантастична гледка.

Сиянието на океана в крайбрежните води е фантастична гледка

Биолуминесценцията на водата е явление, което изглежда невероятно на снимки и още по-зрелищно в действителност. Сиянието на океана се причинява от най-простите водорасли - динофлагелати, които съставляват по-голямата част от планктона.

Една малка молекула - субстратът луциферин, се окислява от ензима луцифераза и кислорода. Освободената енергия не се превръща в топлина, а възбужда молекулите на веществото, което излъчва фотони. Видът на луциферин определя честотата на светлината, тоест цвета на сиянието.

Най-добре е да наблюдавате сиянието на океана по време на размножаването на едноклетъчните водорасли (обикновено не повече от 3 седмици в годината). Има толкова много малки светлинки, че морската вода изглежда като мляко, макар и ярко синя. Въпреки това, човек трябва да внимава да се възхищава на биолуминесценцията на морето или океана: много водорасли произвеждат токсини, опасни за човешкото здраве. Следователно, през периода на тяхното размножаване и най-висока интензивност на сиянието, все пак ще бъде по-добре да наблюдавате яркия прилив, докато сте на брега. И винаги през нощта! Може да изглежда, че под водата са скрити огромни прожектори, които я осветяват от дълбините.

Блясъкът на океана, причинен от феномена биолуминесценция, понякога може да се види дори от космоса!

Феноменът на Млечното море се наблюдава в Индийския океан и това е едно от проявите на процеса на биолуминесценция.

Това е интересно: В определени райони на океана се създават идеални условия за размножаване на бактерии. Тогава огромни обеми солена вода започват да светят и се оцветяват със светлосини светлини. Понякога бактериите осветяват толкова големи площи на водата, че могат лесно да се видят дори от космоса. Такава гледка няма да остави никого безразличен!

Това явление се наблюдава повече от век. Сиянието на водата често е наблюдавано от моряците в древни времена, караше ги да гледат ентусиазирано в дълбините на океана. Въпреки това, ако по-рано хората не можеха да намерят обяснение за това явление, тогава в наше време всичко е известно за неговата природа. Но това не пречи сиянието на водата да остане фантастична гледка.

Такива явления показват цялата красота и разнообразие на величествения Световен океан. Гледайки ги, неволно се улавяш, че си мислиш, че човешката цивилизация, колкото и развита да е, няма да може да създаде нищо подобно! В крайна сметка хората са само временни гости на тази невероятна планета. И ние не трябва да унищожаваме, а да съхраняваме цялото великолепие на природата за бъдещите поколения.

Помня:Какво представлява Световният океан? На какви части е разделен? Какви са основните форми на океанското дъно? Как се променя температурата на океанските води? Какви са видовете движение на водата в океана? Какво причинява морски вълни, цунами, океански течения, приливи и отливи? Какви са характеристиките на морските растения и животни и как са разпределени в океана? Какви богатства на Световния океан се използват от човека? Какво е отрицателното въздействие на човека върху океана? Как да се справим със замърсяването на водите на океаните?

Ключови думи:експедиционни кораби, дрейфуващи станции, подводни превозни средства, изкуствени спътници и космически кораби.

1. Изучаване на океана в миналото.Океанът винаги е удивлявал човек със своята необятност, мощ, мистериозни разстояния. Древните хора се опитваха по свой начин да обяснят неразбираеми явления в океана. В тяхното въображение не са възникнали природни процеси, а морски духове, а след това и божества. За древните гърци това е Посейдон, а за римляните - Нептун.

В момента моряците от всички страни не забравят за своя покровител Нептун и организират празник в негова чест.

Ако на сушата не са останали толкова много неизследвани територии, в дълбините на океана все още има много неизвестни и дори загадъчни. На първо място хората се запознаха с това, което се случва на повърхността на океана и в крайбрежните, плитки части от него.

Първите изследователи на океана са били водолази за перли и морски гъби. Те се гмуркаха без никакво оборудване и можеха да бъдат под вода само за няколко минути.

2. Съвременни изследвания на Световния океан.Отне много време, преди изследователите да имат тежки твърди костюми - скафандри, свързани с маркуч и кабел към кораба. През четиридесетте години на XX век J.I. Cousteau изобретява гмуркането. Това отвори пътя на широк кръг от хора да изследват морските дълбини: археолози, геолози, океанографи и подводници (фиг. 110).

Въпреки опасностите, които дебнат изследователите в океана, изучаването му не спира.

Изследванията на океана се извършват с помощта на специални експедиционни кораби, дрейфуващи станции, изкуствени земни спътници и подводни превозни средства. Един от тях - батискаф - се нарича подводен дирижабъл (фиг. 111).

Ориз. 111. Батискаф

През 1960 г. при батискафа в Триест швейцарският учен Жак Пикар и неговият асистент се спускат в Марианската падина на дълбочина около 10 500 м. Понякога на дълбочина 10-20 метра се изграждат подводни къщи – лаборатории.

Важна роля в изучаването на океаните и моретата принадлежи на изкуствените земни спътници и космическите кораби. От спътници, например, те изучават морските течения, наблюдават топлото течение на Гълфстрийм, морските вълни и ледовете.

Океанът се изучава изчерпателно. Изясняват се свойствата на водата, движението й на различни дълбочини, характеристиките на морските организми и тяхното разпространение, измерват се дълбочини, взимат се и се изследват проби от дънни седименти.

Ако е необходимо да се изследват големи площи на океана, учени от различни страни обединяват усилията си. В такива проучвания участват десетки специални кораби, самолети, подводни превозни средства и изкуствени земни спътници.

Резултатите от изследванията са от голямо значение за корабоплаването, риболова, търсенето на полезни изкопаеми и техния добив.

1. Как се изучава Световният океан? 2. Каква роля играят изкуствените земни спътници и космическите кораби в изследването на океана? 3. Защо е необходимо да изучаваме океана? 4 * Знаете ли кога се провежда празникът на Нептун и какъв ритуал е придружен от него?

Дори примитивните хора започнаха да трупат знания за това, което ги заобикаля. С развитието на човечеството това знание ставаше все повече и повече. Хората се стремяха да опознаят света около себе си възможно най-дълбоко. Постепенно възникват и започват да се развиват различни науки. Някои от тях изследват природата, други – живота на хората, техния духовен свят, история, култура, икономика.

В старите времена природата се наричаше „природа“. Поради това природните науки са получили общото наименование природни науки. Те изучават различни тела, вещества и природни явления. Всеки предмет, всяко живо същество може да се нарече тяло. Веществата са това, от което са направени телата. А явления, както вече знаете, са всякакви промени, които се случват в природата.

Нека се запознаем с основните науки за природата.

астрономия

Името на тази наука идва от гръцките думи "астроном" - "звезда", "номос" - "закон".

Астрономията е наука за небесните тела: техния произход, структура, състав, движение в космическото пространство.

Светът на небесните тела може би ни се струва особено мистериозна част от природата. И вероятно всеки, надничайки повече от веднъж в далечното, хипнотизиращо звездно небе, се чувстваше, всички хора и цялата Земя, като малка част от огромен, огромен свят - Вселената. Астрономията вече разкри много мистерии на Вселената и продължава да ги разкрива, поразявайки въображението на хората с нови открития.

Физика

В превод от гръцки думата "физис" означава. надежди "природа".

Физиката е наука, която изучава различни природни явления.

Често срещаме много от тези явления в ежедневието си. Например движението на телата, промените, които се случват на телата при нагряване и охлаждане, електричество, звук, светлина. Физиката е тази, която отговаря на въпросите защо проблясват светкавици и гърми, как възниква ехо, какво е дъгата... Но физиката не само обяснява какво може да се види в природата. Това е основата на техниката. Без познания по физика е невъзможно да се създаде кола, самолет, хладилник, кран или компютър. Дори е трудно да си представим какъв би бил животът ни, ако не съществуваше науката физика.

Химия

Произходът на името на тази наука не е точно известен, вероятно от гръцката дума "chimevsis" - "смесване".

Химията е наука за веществата и техните трансформации.

Вече знаете, че телата са направени от вещества. Вода, кислород, въглероден диоксид, захар, нишесте, готварска сол са примери за вещества. Сега са много – няколко милиона. Всяко вещество има свои собствени свойства. При определени условия от някои вещества могат да възникнат други вещества. В подобни трансформации няма чудо или магия. Благодарение на химията хората са се научили да получават в лаборатории и химически заводи онези вещества, които са необходими във фермата и в ежедневието.

География

Това е друга наука за Земята. Името му идва от гръцките думи "geo" - "земя", "grapho" - "пиша", тоест "описание на земята".

Всъщност географията описва нашата планета: какви океани и континенти има на нея, морета, езера и реки, низини, хълмове и планини, какви държави, градове и села са възникнали на Земята, какъв е животът и икономиката на народите, населяващи нашата планета. Географията изучава много въпроси. Както можете да видите, те са свързани не само с природата, но и с живота, икономическата дейност на хората. За основните раздели, на които е разделена географията и какво изучават, както и какви географски науки съществуват, ще научите в следващия параграф.

Биология

В превод от гръцки думата "биос" означава "живот", "логос" - "наука, учение".

Биологията е наука за живата природа.

Невъзможно е да си представим нашата планета без живи същества. Разнообразие от същества - бактерии, протозои, гъби, растения, животни - са населили океани и земя, равнини и планини, почва и дори дълбоки, мистериозни пещери. Ние самите сме част от живата природа. Биологията отговаря на много въпроси: какви живи същества има на Земята и колко има, как е устроено и функционира едно живо тяло, как се размножават и развиват организмите, как са свързани помежду си и с неживата природа.

екология

Името на тази наука идва от гръцките думи "ecos" - "къща", "логос" - "наука, учение".

Екологията е наука за взаимоотношенията на организмите един с друг и с околната среда, за взаимодействието на човека и природата.

Екологията възниква като част от биологията, но сега за нея все повече се говори като за самостоятелна наука – наука за естествения дом на човечеството. Думата "екология" често се чува по радиото, телевизията и се появява във вестниците. Това се дължи на факта, че естественият ни дом е в опасност. За да го запазим, всеки трябва поне малко да е запознат с околната среда.

Хората винаги са се опитвали да опознаят света около тях. Постепенно възникват и започват да се развиват различни науки. Естествените науки се наричат естествени науки. Те изучават различни тела, вещества и природни явления. Основните науки за природата включват астрономия, физика, химия, география, биология, геология, екология. Астрономията е наука за небесните тела. Физиката изследва различни природни явления. Химията е наука за веществата и техните трансформации. Географията изучава нашата планета. Биологията е наука за живата природа. Екологията е наука за взаимоотношенията на организмите един с друг и с околната среда, за взаимодействието на човека и природата.

Какво е общоприетото име на природните науки?
Какво представляват телата, веществата и природните явления? Дайте примери за тела и вещества, които срещате в ежедневието.
Избройте природните науки, които познавате.
Какво изучава всяка от природните науки (астрономия, физика, химия, география, биология, екология)?
Великият английски учен Исак Нютон пише: „Не знам за другите, но се чувствам като дете, което се скита цял ден на ръба на водата, намирайки ту черупка, ту камъче, излъскано от вълна, докато огромен океан от истина се простира пред него, безграничен, неизследван." Как си обяснявате тези думи?

Ще съм благодарен, ако споделите тази статия в социалните мрежи:

Търсене в сайта.

Министерство на науката и образованието на Украйна

Национален университет Таврида

те. В. И. Вернадски

Географски факултет

Катедра по физическа география и океанология

Ю. Ф. БЕЗРУКОВ

ОКЕАНОЛОГИЯ

Физически явления и процеси в океана

Симферопол 2006г

Предговор

Въведение

1. Предмет и задачи на океанологията

2. Основни океанологични организации

2.1. Международни организации

2.2. Основни национални научни институции

3. История на изследването на Световния океан

4. Географски характеристики на Световния океан

4.1. Морфометрични характеристики и разделение на Световния океан

4.2. Световният океан като единичен природен обект

4.3. Географски характеристики на Световния океан

4.4. Структурата на океанската кора и основните елементи на релефа на дъното

5. Структура и химичен състав на морската вода

5.1. Молекулна структура на водата и нейните аномалии

5.2. Химичният състав на морската вода

5.3. Соленост на морската вода

5.4. Разтворени газове

6. Основни физични характеристики на морската вода

6.1. Плътност, специфично тегло и специфичен обем.

Уравнение на състоянието на морската вода

6.2. Налягане и свиваемост на морската вода

6.3. Топлинни свойства на морската вода

6.4. Дифузия и осмоза

7. Турбулентно смесване в океана

7.1. Видове турбулентно смесване

7.2. Вискозитет (или вътрешна сила на триене)

7.3. Морска турбуленция

7.4. Елементи на статистическата теория на турбулентността

7.5. Бурен обмен в океана

7.6. Стабилност на слоевете в морето

7.7. Конвективно смесване

8. Оптични свойства на морската вода

8.1. Светлинно излъчване

8.2. Радиационен баланс на Земята и осветеност на морската повърхност

8.3. Поглъщане и разсейване на светлината в морето

8.4. Бистрота и цвят на водата

8.4. Биолуминесценция и цъфтеж на морето

9. Акустични свойства на морската вода

9.1. Скорост на разпространение на звука

9.2. Поглъщане и разсейване на звука в морето. Реверберация

9.3. Пречупване на звукови лъчи. Подводен звуков канал

9.4. Биохидроакустика

10. Взаимодействие на океана и атмосферата

10.1. Връзката между процесите в океана и атмосферата

10.2. Променливост на процесите в океана

10.3. Пренос на топлина в системата океан-атмосфера

10.3.1. Компоненти за топлинен баланс на океана

10.4. Обмен на влага в системата океан-атмосфера

10.5. Феномените Ел Ниньо и Ла Ниня

10.6. Глобалното затопляне: реалност и прогноза

11. Разпределение на температурата и солеността

В океаните

11.1. Разпределение на температурата

11.2. Разпределение на солеността

12. Термохалинен анализ на океанските води

12.1. T, S-криви

12.2. Смесване на две и три водни маси

12.3. Смесване на четири водни маси

12.4. Аналитична геометрия на T, S-кривите

12.5. Статистически T, S-анализ

13. Водни маси на Световния океан

14. Фронтални зони и фронтове в Световния океан

15. Физико-географско райониране на Световния океан

16. Морски лед

16.1. Класификация на лед

16.2. Соленост на леда

16.3. Физични свойства на леда

16.4. Механични свойства на леда

16.5. Леден дрейф

16.6. Разпространението на лед в океаните

17. Биологичната структура на океана

17.1. Биологични зони и провинции в океана

17.2. Морски хидробионти

17.3. Морска екосистема

17.4. Морски риболов

18. Природни ресурси на Световния океан

Английска система от мерки

Световният океан, покриващ 71% от земната повърхност, удивлява със сложността и разнообразието на процесите, развиващи се в него.

От повърхността до най-дълбоките океански води са в непрекъснато движение. Тези сложни движения на водата от огромни океански течения към най-малките вихри се възбуждат от приливните сили и служат като проява на взаимодействието между атмосферата и океана.

Водното тяло в океана на ниски географски ширини натрупва топлина, получена от слънцето и пренася тази топлина на високите ширини. Преразпределението на топлината от своя страна стимулира определени атмосферни процеси. И така, в зоната на конвергенция на студени и топли течения в Северния Атлантик възникват мощни циклони. Те достигат до Европа и често определят времето в целия район до Урал.

Живата материя на океана е много неравномерно разпределена в дълбините. В различните региони на океана биомасата зависи от климатичните условия и внасянето на азотни и фосфорни соли в повърхностните води. Океанът е дом на голямо разнообразие от растения и животни. От бактерии и едноклетъчни зелени водорасли на фитопланктона до най-големите бозайници на земята - китовете, чието тегло достига 150 т. Всички живи организми представляват единна биологична система със свои собствени закони на съществуване и еволюция.

Свободните седименти се натрупват много бавно на дъното на океана. Това е първият етап от образуването на седиментни скали. За да могат геолозите, работещи на сушата, да могат правилно да дешифрират геоложката история на определена територия, е необходимо да се проучат подробно съвременните процеси на образуване на седименти.

Както се оказа през последните десетилетия, земната кора под океана е силно подвижна. На дъното на океана се образуват планински вериги, дълбоки рифтови долини и вулканични конуси. С една дума, дъното на океана „живее” бурно и често има толкова силни земетресения, че огромни опустошителни вълни цунами бързо се движат по повърхността на океана.

Опитвайки се да изследват природата на океана - тази грандиозна земна сфера, учените са изправени пред определени трудности, за преодоляване на които трябва да приложат методите на всички основни природни науки: физика, химия, математика, биология, геология. Обикновено за океанологията се говори като за съюз от различни науки, федерация от науки, обединени от предмета на изследване. Този подход към изучаването на природата на океана се отразява в естественото желание да се проникне по-дълбоко в неговите тайни и спешната необходимост от дълбоко и всеобхватно познаване на характерните особености на неговата природа.

Тези задачи са много сложни и трябва да се решават от голям екип от учени и специалисти. За да разберем как точно се прави това, ще разгледаме трите най-подходящи области на океанологичната наука:

взаимодействие на океана и атмосферата;
биологична структура на океана;
геология на океанското дъно и неговите минерални ресурси.

Най-старият съветски изследователски кораб Витяз завърши многогодишна неуморна работа. Пристигна на морското пристанище Калининград. Приключи 65-ият прощален полет, продължил повече от два месеца.

И така, последният "платен" запис беше направен в бордовия дневник на ветеран от нашия океанографски флот, който за тридесет години плаване остави повече от милион мили назад.

В разговор с кореспондент на Правда ръководителят на експедицията професор А. А. Аксенов отбеляза, че 65-ият полет на Витяз, както и всички предишни, е бил успешен. Цялостните изследвания в дълбоките води на Средиземно море и Атлантическия океан генерират нови научни доказателства, които ще обогатят познанията ни за морския живот.

Витяз ще бъде временно базиран в Калининград. Предполага се, че тогава той ще стане база за създаването на Музея на Световния океан.

От няколко години учени от много страни работят по международния проект PIGAP (програма за изследване на глобалните атмосферни процеси). Целта на тази работа е да се намери надежден метод за прогнозиране на времето. Няма нужда да се обяснява колко важно е това. Ще бъде възможно да се знае предварително за суша, наводнения, дъждовни бури, силни ветрове, жега и студ ...

Засега никой не може да даде такава прогноза. Каква е основната трудност? Невъзможно е точно да се опишат процесите на взаимодействие между океана и атмосферата с математически уравнения.

Почти цялата вода, която пада на сушата под формата на дъжд и светлина, навлиза в атмосферата от повърхността на океана. Океанските води в тропиците са много горещи и теченията пренасят тази топлина до високите географски ширини. Над океана се появяват огромни водовъртежи - циклони, които определят времето на сушата.

Океанът е кухнята на времето... Но има много малко постоянни метеорологични станции в океана. Това са няколко острова и няколко автоматични плаващи станции.

Учените се опитват да изградят математически модел на взаимодействието между океана и атмосферата, но той трябва да е реален и точен, а за това няма достатъчно данни за състоянието на атмосферата над океана.

Изход беше намерен във факта, че в малка част от океана е много точно и непрекъснато да се извършват измервания от кораби, самолети и метеорологични спътници. Такъв международен експеримент, наречен "Тропекс", е проведен в тропическата зона на Атлантическия океан през 1974 г. и са получени много важни данни за конструирането на математически модел.

Необходимо е да се познава цялата система от течения в океана. Теченията носят топлина (и студ), хранителни минерални соли, необходими за развитието на живота. Преди много време моряците започнаха да събират информация за теченията. Започва през 15-ти и 16-ти век, когато ветроходните кораби навлизат в открития океан. В днешно време всички моряци знаят, че има подробни карти на повърхностните течения и ги използват. Въпреки това през последните 20-30 години бяха направени открития, които показаха колко неточни са картите на теченията и колко сложна е общата картина на циркулацията на океанските води.

В екваториалния Тихи и Атлантически океани са изследвани, измерени и картографирани мощни дълбоки течения. Те са известни като течението на Кромуел в Тихия океан и течението на Ломоносов в Атлантическия океан.

Дълбокото противотечение Антило-Гвиана е открито в западната част на Атлантическия океан. А под известния Гълфстрийм се намираше Анти-Гълфстрийм.

През 1970 г. съветски учени проведоха много интересно изследване. В тропическия Атлантически океан са създадени поредица от шамандури. На всяка станция теченията се записват непрекъснато на различни дълбочини. Измерванията продължиха шест месеца, като периодично се извършваха хидроложки проучвания в зоната на измерване за получаване на данни за общата картина на движението на водата. След обработката и обобщаването на данните от измерването се появи много важен общ модел. Оказва се, че съществуващата преди това идея за относително еднакъв характер на постоянен пасат, който се възбужда от северните пасати, не отговаря на реалността. Този поток не съществува, тази огромна река в течните брегове.

В зоната на пасата се движат огромни водовъртежи, водовъртежи с размери десетки и дори стотици километри. Центърът на такъв вихър се движи със скорост от около 10 cm / s, но в периферията на вихъра скоростта на потока е много по-висока. Това откритие на съветски учени по-късно е потвърдено от американски изследователи и през 1973 г. подобни вихри са проследени в съветските експедиции, работещи в северната част на Тихия океан.

През 1977-1978г. беше поставен специален експеримент за изследване на вихровата структура на теченията в района на Саргасово море в западната част на Северния Атлантик. На голяма площ съветски и американски експедиции непрекъснато измерваха течения в продължение на 15 месеца. Това огромно количество материал все още не е напълно анализирано, но самото формулиране на проблема изисква масивни специално зададени измервания.

Специално внимание към т. нар. синоптични вихри в океана се дължи на факта, че именно вихрите носят най-голямата част от текущата енергия. Следователно тяхното внимателно проучване може значително да доближи учените до решаването на проблема с дългосрочната прогноза за времето.

През последните години беше открито още едно интересно явление, свързано с океанските течения. На изток и запад от мощното океанско течение на Гълфстрийм се намират много стабилни т. нар. пръстени (пръстени). Подобно на река, Гълфстрийм има силни завои (меандри). На места меандрите са затворени и се образува пръстен, в който температурата на огнището по периферията и в центъра рязко се различава. Такива пръстени се проследяват и в периферията на мощното течение Курошио в северозападната част на Тихия океан. Специални наблюдения над пръстените в Атлантическия и Тихия океан показват, че тези образувания са много стабилни, като запазват значителна разлика в температурата на водата в периферията и вътре в пръстена в продължение на 2-3 години.

През 1969 г. за първи път се използват специални сонди за непрекъснато измерване на температура и соленост на различни дълбочини. Преди това температурата се измерваше с живачни термометри в няколко точки на различни дълбочини и водата се вдигаше от същата дълбочина в бутилки. След това се определя солеността на водата и стойностите на солеността и температурата се нанасят на графика. Получено е разпределението на тези свойства на водата в дълбочина. Измерванията в отделни точки (дискретни) дори не ни позволиха да предположим, че температурата на водата се променя с дълбочината толкова сложно, колкото беше показано при непрекъснати измервания от сондата.

Оказа се, че цялата водна маса от повърхността до големи дълбочини е разделена на тънки слоеве. Температурната разлика между съседните хоризонтални слоеве достига няколко десети от градуса. Тези слоеве с дебелина от няколко сантиметра до няколко метра понякога съществуват няколко часа, понякога изчезват за няколко минути.

Първите измервания, направени през 1969 г., се сториха на мнозина като случаен феномен в океана. Не може, казаха скептиците, мощните океански вълни и течения да не раздвижват водата. Но през следващите години, когато сондирането на водния стълб с прецизни инструменти се извършваше в целия океан, се оказва, че тънкослойната структура на водния стълб се среща навсякъде и винаги. Причините за това явление не са напълно ясни. Досега те го обясняват по следния начин: по една или друга причина във водния стълб се появяват множество доста ясни граници, разделящи слоеве с различна плътност. На границата на два слоя с различна плътност много лесно възникват вътрешни вълни, които разбъркват водата. В процеса на разрушаване на вътрешните вълни възникват нови хомогенни слоеве, а границите на слоевете се образуват на различни дълбочини. Така че този процес се повтаря многократно, дълбочината и дебелината на слоевете с остри граници се променят, но общата природа на водния стълб остава непроменена.

През 1979 г. започва експерименталният етап на международната програма за изследване на глобалните атмосферни процеси (PIGAP). Няколко десетки кораба, автоматични станции за наблюдение в океана, специални самолети и метеорологични спътници, цялата тази маса от изследователски съоръжения работят в цялото пространство на Световния океан. Всички участници в този експеримент работят по единна договорена програма, така че чрез сравняване на материалите от международния експеримент да бъде възможно да се изгради глобален модел на състоянието на атмосферата и океана.

Ако вземем предвид, че в допълнение към общата задача за намиране на надежден метод за дългосрочно прогнозиране на времето, е необходимо да се знаят много конкретни факти, тогава общата задача на океанската физика ще изглежда много, много сложна: методи за измерване, инструменти, чиято работа се основава на използването на най-модерни електронни схеми, е доста трудна обработка на получената информация със задължителното използване на компютър; изграждане на много сложни и оригинални математически модели на процеси, развиващи се във водния стълб на океана и на границата с атмосферата; провеждане на обширни експерименти в характерни зони на океана. Това са общите характеристики на съвременните изследвания в областта на физиката на океана.

Особени трудности възникват при изучаването на живата материя в океана. Сравнително наскоро бяха получени необходимите материали за общата характеристика на биологичната структура на океана.

Едва през 1949 г. е открит живот на дълбочина над 6000 м. По-късно дълбоководната фауна - фауната на ултраабисса - се оказва интересен обект на специални изследвания. На такива дълбочини условията на съществуване са много стабилни в геоложки времеви мащаб. По сходството на ултраабисалната фауна е възможно да се установят предишните връзки на отделни океански депресии и да се възстановят географските условия от геоложкото минало. Така например, сравнявайки дълбоководната фауна на Карибско море и източната част на Тихия океан, учените установиха, че в геоложкото минало не е имало Панамски провлак.

Малко по-късно е направено стряскащо откритие – в океана е открит нов вид животно – погонофора. Задълбочено изследване на тяхната анатомия, систематична класификация съставляват съдържанието на един от забележителните трудове в съвременната биология - монографията на А. Иванов "Погонофора". Тези два примера показват колко трудно е било да се изследва разпределението на живота в океана и още повече общите закони на функционирането на биологичните системи в океана.

Сравнявайки различни факти, сравнявайки биологията на основните групи растения и животни, учените стигнаха до важни заключения. Общото биологично производство на Световния океан се оказа малко по-малко от аналогичната стойност, характеризираща цялата земна площ, въпреки факта, че океанската площ е 2,5 пъти по-голяма от площта на сушата. Това се дължи на факта, че районите с висока биологична продуктивност са периферията на океана и областите на издигане на дълбоки води. Останалата част от океана е почти безжизнена пустиня, в която можете да намерите само големи хищници. Само малки коралови атоли се оказват отделни оазиси в океанската пустиня.

Друго важно откритие се отнася до общите характеристики на океанските хранителни мрежи. Първото звено в хранителната верига са едноклетъчните зелени водорасли на фитопланктона. Следващата връзка е зоопланктонът, след това планктоядни риби и хищници. От съществено значение са дойните животни – бентос, който е и храна за рибите.

Възпроизводството на всяко звено в хранителната стойност е такова, че произведената биомаса е 10 пъти по-висока от нейната консумация. С други думи, 90% от фитопланктона, например, умира естествено и само 10% служат като храна за зоопланктона. Установено е също, че зоопланктонните ракообразни извършват вертикални дневни миграции в търсене на храна. Съвсем наскоро беше възможно да се намерят съсиреци от бактерии в диетата на ракообразните от зоопланктона и този вид храна представляваше до 30% от общия обем. Общият резултат от съвременните изследвания на океанската биология е, че е намерен подход и е конструиран първият блоков математически модел на екологичната система на открития океан. Това е първата стъпка към изкуствено регулиране на биологичната продуктивност на океана.

Какви методи използват океанските биолози?

На първо място, разнообразие от риболовни принадлежности. Малки организми от планктон се улавят със специални конусовидни мрежи. В резултат на риболова се получава средно количество планктон в единици тегло на единица обем вода. Тези мрежи могат да ловят отделни хоризонти на водния стълб или да "филтрират" вода от дадена дълбочина до повърхността. Дънните животни се улавят с различни инструменти, теглени по дъното. Риби и други организми от нектон се улавят със средноводни тралове.

Използват се уникални методи за изследване на хранителните взаимоотношения на различни групи планктон. Организмите "маркират" радиоактивни вещества и след това определят количеството и скоростта на паша в следващото звено в хранителната верига.

През последните години се прилагат физични методи за индиректно определяне на количеството планктон във водата. Един от тези методи се основава на използването на лазерен лъч, който като че ли изследва повърхностния слой на водата в океана и предоставя данни за общото количество фитопланктон. Друг физически метод се основава на използването на способността на планктонните организми да светят – биолуминесценция. Специална сонда за бутилка се потапя във вода и докато се гмурка, интензитетът на биолуминесценция се записва като индикатор за количеството планктон. Тези методи много бързо и напълно характеризират разпределението на планктона в множество точки на сондиране.

Химическите изследвания са важен елемент в изучаването на биологичната структура на океана. Съдържанието на биогенни елементи (минерални соли на азот и фосфор), разтворен кислород и редица други важни характеристики на местообитанието на организмите се определят чрез химични методи. Внимателните химични определяния са особено важни при изучаване на високопродуктивни крайбрежни зони - зони на издигане. Тук при редовни и силни ветрове от брега се наблюдава силно набъбване на водата, придружено от издигане на дълбоки води и разпространението им в плитката зона на шелфа. Дълбоките води съдържат в разтворен вид значително количество минерални соли на азот и фосфор. В резултат на това фитопланктонът процъфтява в зоната на издигане и в крайна сметка се образува зона с търговски натрупвания на риба.

Прогнозирането и регистрирането на специфичния характер на местообитанието в зоната на издигане се извършва с помощта на химическите методи. Така в биологията въпросът за приемливите и приложни методи на изследване днес се решава комплексно. Прилагайки широко традиционните методи на биологията, изследователите все повече използват методите на физиката и химията. Обработката на материалите, както и тяхното обобщаване под формата на оптимизирани модели, се извършва по методите на съвременната математика.

В областта на океанската геология през последните 30 години бяха получени толкова много нови факти, че много традиционни идеи трябваше да бъдат драстично променени.

Само преди 30 години измерването на дълбочината на океанското дъно беше изключително трудно. Беше необходимо да се спусне във водата тежък парцел с товар, окачен на дълъг стоманен кабел. В същото време резултатите често бяха грешни и точките с измерените дълбочини бяха разделени една от друга на стотици километри. Затова надделя идеята за необятните простори на океанското дъно като гигантски равнини.

През 1937 г. за първи път се прилага нов метод за измерване на дълбочини, базиран на ефекта от отразяването на звуков сигнал от дъното.

Принципът на измерване на дълбочината с ехолота е много прост. Специален вибратор, монтиран в долната част на корпуса на кораба, излъчва пулсиращи акустични сигнали. Сигналите се отразяват от долната повърхност и се улавят от сонарния приемник. Времето за пътуване на сигнала за „обратно пътуване“ зависи от дълбочината и върху лентата се изчертава непрекъснат профил на дъното, докато корабът се движи. Поредица от такива профили, разделени на относително малки разстояния, позволяват на картата да се начертаят линии с еднаква дълбочина - изобати и да се изобрази релефът на дъното.

Измерванията на дълбочината с ехолот промениха предишните представи на учените за топографията на океанското дъно.

Как изглежда?

От брега се простира ивица, която се нарича континентален шелф. Дълбочините на континенталния шелф обикновено не надвишават 200-300 m.

В горната зона на континенталния шелф се наблюдава непрекъсната и бърза трансформация на релефа. Брегът се отдръпва под натиска на вълните, а в същото време под водата се появяват големи натрупвания от отломки. Именно тук се образуват големи залежи от пясък, чакъл, камъчета – отличен строителен материал, натрошен и сортиран от самата природа. Различни шишове, шишове, барове от своя страна изграждат брега на друго място, отделят лагуни, блокират устията на реките.

В тропическата зона на океана, където водата е много чиста и топла, растат грандиозни коралови структури - крайбрежни и бариерни рифове. Те се простират на стотици километри. Кораловите рифове са дом на голямо разнообразие от организми и заедно с тях образуват сложна и необикновена биологична система. С една дума, горната шелфова зона "живее" с бурен геоложки живот.

На дълбочина 100-200 m геоложките процеси сякаш замръзват. Релефът се изравнява, на дъното има много скални разкрития. Разрушаването на скалите е много бавно.

При външния ръб на шелфа, обърнат към океана, падането на дънната повърхност става по-стръмно. Понякога наклоните достигат 40-50 °. Това е континенталният склон. Повърхността му е изсечена от подводни каньони. Тук протичат напрегнати, понякога катастрофални процеси. Тинята се натрупва по склоновете на подводните каньони. Понякога стабилността на клъстерите внезапно се нарушава и по дъното на каньона се втурва поток от кал.

Калният поток достига до устието на каньона и тук по-голямата част от пясъка и едри отломки, отложени, образуват алувиален конус - подводна делта. Мътен поток отива отвъд континенталното подножие. Често отделни вентилаторни конуси са свързани и в подножието на континента се образува непрекъсната ивица от насипни седименти с голяма дебелина.

53% от морското дъно е заето от океанското дъно, област, която доскоро се смяташе за равнина. В действителност релефът на океанското дъно е доста сложен: издигания с различни структури и произход го разделят на огромни басейни. Размерът на океанските басейни може да бъде оценен от поне един пример: басейните на Северен и Източен Тихи океан заемат площ, по-голяма от цялата Северна Америка.

Голяма площ от самите басейни е доминирана от хълмист релеф, понякога има отделни подводни планини. Височината на океанските планини достига 5-6 км, а върховете им често се издигат над водата.

В други региони океанското дъно е пресичано от огромни, нежни крепостни стени, широки няколкостотин километра. Върху тези крепостни стени обикновено се намират вулканични острови. В Тихия океан, например, има Хавайския вал, където се помещава верига от острови с активни вулкани и езера от лава.

Вулканичните конуси се издигат от океанското дъно на много места. Понякога върхът на вулкана достига повърхността на водата и тогава се появява остров. Някои от тези острови постепенно се срутват и изчезват под водата.

В Тихия океан са открити няколкостотин вулканични конуса с ясни следи от вълново действие върху плоски върхове, потопени на дълбочина 1000-1300 m.

Еволюцията на вулканите може да бъде различна. Коралите, образуващи рифове, живеят на върха на вулкана. При бавно потапяне коралите се изграждат върху рифа и с течение на времето се образува пръстен остров – атол с лагуна в средата. Растежът на кораловия риф може да отнеме много време. Извършено е сондиране в няколко тихоокеански атола, за да се определи дебелината на кораловия варовик. Оказа се, че достига 1500. Това означава, че върхът на вулкана е потъвал бавно – в продължение на около 20 хиляди години.

Изучавайки топографията на дъното и геоложката структура на твърдата кора на океана, учените стигнаха до някои нови заключения. Земната кора под океанското дъно се оказа много по-тънка, отколкото на континентите. На континентите дебелината на твърдата обвивка на Земята - литосферата - достига 50-60 km, а в океана не надвишава 5-7 km.

Оказа се също, че литосферата на сушата и океана е различна в състава на скалите. Под слоя от насипни скали - продукти от разрушаването на земната повърхност, има дебел гранитен слой, който е подложен от базалтов слой. В океана няма гранитен слой, а насипните отлагания лежат директно върху базалтите.

Още по-важно беше откриването на грандиозна планинска верига на дъното на океана. Планинската система от средноокеански хребети се простира през всички океани на 80 000 км. По размер подводните хребети са сравними само с най-големите планини на сушата, като Хималаите. Хребетите на подводните хребети обикновено се изрязват по дълбоки клисури, които са наречени рифтови долини или рифтове. Тяхното продължение може да се проследи и на сушата.

Учените осъзнаха, че глобалната рифтова система е много важно явление в геоложкото развитие на цялата ни планета. Започва период на внимателно проучване на системата от рифтови зони и скоро се получават толкова значими данни, че има рязка промяна в представите за геоложката история на Земята.

Сега учените отново се обърнаха към полузабравената хипотеза за дрейф на континентите, изразена от немския учен А. Вегенер в началото на века. Направено е внимателно сравнение на контурите на континентите, разделени от Атлантическия океан. В същото време геофизикът Дж. Булард съчетава контурите на Европа и Северна Америка, Африка и Южна Америка не по крайбрежието, а по средната линия на континенталния склон, приблизително по 1000-метровата изобата. Очертанията на двата океана. бреговете съвпадаха толкова точно, че дори заклетите скептици не можеха да се усъмнят в действителното огромно хоризонтално движение на континентите.

Особено убедителни бяха данните, получени по време на геомагнитни проучвания в района на средноокеанските хребети. Оказа се, че излятата базалтова лава постепенно се измества от двете страни на билото. Така бяха получени преки доказателства за разширяването на океаните, разширяването на земната кора в района на разрива и в съответствие с това дрейфа на континентите.

Дълбоко сондиране в океана, което се извършва от няколко години от американския кораб Glomar Challenger, за пореден път потвърди факта, че океаните се разширяват. Те дори установиха средното разширение на Атлантическия океан - няколко сантиметра годишно.

Също така беше възможно да се обясни повишената сеизмичност и вулканизъм в периферията на океаните.

Всички тези нови данни послужиха като основа за създаването на хипотеза (често наричана теория, аргументите й са толкова убедителни) за тектониката (подвижността) на литосферните плочи.

Оригиналната формулировка на тази теория принадлежи на американските учени G. Hess и R. Dietz. По-късно той е разработен и допълнен от съветски, френски и други учени. Смисълът на новата теория се свежда до идеята, че твърдата обвивка на Земята – литосферата – е разделена на отделни плочи. Тези плочи изпитват хоризонтални движения. Силите, движещи литосферните плочи, се генерират от конвективни течения, тоест потоци на дълбоко разположена огнено-течна материя на Земята.

Разстилането на плочите встрани е придружено от образуване на средноокеански хребети, по чиито гребени възникват зейнали рифтови пукнатини. Базалтовата лава изтича през разломите.

В други области литосферните плочи се сближават и се сблъскват. При тези сблъсъци по правило се ражда подвеждане на ръба на една плоча под друга. По периферията на океаните са известни такива съвременни зони на поднатягане, където често се случват най-силните земетресения.

Теорията за тектониката на плочите се подкрепя от много факти, получени през последните петнадесет години в океана.

Космогоничната хипотеза на акад. О. Ю. Шмид служи като обща основа на съвременните представи за вътрешното устройство на Земята и процесите, протичащи в нейните дълбини. Според него Земята, както и другите планети от Слънчевата система, се е образувала от слепването на студената материя на облак прах. По-нататъшният растеж на Земята се осъществи чрез улавяне на нови части от метеоритната материя, докато преминаваше през праховия облак, който някога заобикаляше Слънцето. Докато планетата растеше, тежките (железни) метеорити се потопят и леките (каменни) метеорити изплуваха нагоре. Този процес (разделяне, диференциация) беше толкова мощен, че вътре в планетата материята се стопи и се раздели на огнеупорна (тежка) част и нискотопяща се (по-лека) част. В същото време е действало и радиоактивно нагряване във вътрешните части на Земята. Всички тези процеси доведоха до образуването на тежко вътрешно ядро, по-леко външно ядро, долна и горна мантия. Геофизичните данни и изчисления показват, че в недрата на Земята се крие огромна енергия, която наистина е способна на решителни трансформации на твърдата обвивка - литосферата.

Въз основа на космогоничната хипотеза на О. 10. Шмит, академик А. П. Виноградов разработи геохимична теория за произхода на океана. А. П. Виноградов, чрез точни изчисления, както и експерименти за изследване на диференциацията на разтопената метеоритна материя, установи, че водната маса на океана и земната атмосфера се е образувала в процеса на дегазиране на материала на горната мантия. Този процес продължава и в наше време. В горната мантия наистина има непрекъсната диференциация на материята и най-топимата част от нея прониква в повърхността на литосферата под формата на базалтова лава.

Постепенно се усъвършенстват понятията за структурата на земната кора и нейната динамика.

През 1973 и 1974 г. е проведена необичайна подводна експедиция в Атлантическия океан. В предварително избрана зона на Средноатлантическия хребет бяха извършени дълбоководни подводници и малка, но много важна част от океанското дъно беше подробно проучена.

Изследвайки дъното от надводни кораби по време на подготовката на експедицията, учените проучиха в детайли топографията на дъното и откриха участък, вътре в който имаше дълбока клисура, прорязваща се по гребена на подводен хребет - рифтова долина. В същия район има добре дефиниран трансформиран разлом, напречен на билото на билото и рифтовото дефиле.

Такава типична структура на дъното - рифтово дефиле, трансформен разлом, млади вулкани, е изследвана от три подводници. В експедицията участваха френският батискаф "Архимед" със специалния кораб "Марсел льо Биан", който го поддържа, френската подводница "Сиана" с кораб "Норуа", американският изследователски кораб "Кнор", американската подводница "Алвин" с кораба "Лулу"...

За два сезона бяха направени общо 51 дълбоки гмуркания.

При извършване на дълбоко гмуркане до 3000 m екипажите на подводници срещнаха някои трудности.

Първото нещо, което в началото значително усложни изследването, беше невъзможността да се определи местоположението на подводното превозно средство в силно разчленен терен.

Подводното превозно средство трябваше да се движи, поддържайки разстояние от дъното не повече от 5 м. При стръмни склонове и пресичане на тесни долини батискафите и подводниците не можеха да използват акустична система за маяци, тъй като подводните планини пречеха на преминаването на сигналите. Поради тази причина на поддържащите кораби е пусната в действие бордова система, с помощта на която се определя точното местоположение на подводницата. От помощния кораб те следваха подводния апарат и насочваха движението му. Понякога имаше пряка опасност за подводното превозно средство и веднъж възникна такава ситуация.

На 17 юли 1974 г. подводницата "Алвин" буквално засяда в тясна пукнатина и в продължение на два часа и половина се опитва да се измъкне от капана. Екипажът на "Алвин" показа удивителна съобразителност и хладнокръвие - след като излезе от капана, той не изплува, а продължи изследванията още два часа.

В допълнение към преките наблюдения и измервания от подводни апарати, при извършване на снимане и събиране на проби, в района на експедицията е извършено сондаж от известния специален кораб "Glomar Challenger".

И накрая, геофизичните измервания бяха правени редовно от изследователския кораб Knorr, за да се допълни работата на подводните наблюдатели.

В резултат на това бяха направени 91 км маршрутни наблюдения в малка част от дъното, направени са 23 хиляди снимки, събрани са повече от 2 тона скални проби и са направени повече от 100 видеозаписа.

Научните резултати от тази експедиция (известна като "Известните") са много важни. За първи път подводните превозни средства бяха използвани не само за наблюдение на подводния свят, а за целенасочени геоложки изследвания, подобни на тези подробни проучвания, които геолозите провеждат на сушата.

За първи път бяха получени преки доказателства за движението на литосферните плочи по границите. В случая е изследвана границата между американската и африканската плоча.

Беше определена ширината на зоната, която се намира между движещите се литосферни плочи. Неочаквано се оказа, че тази зона, където земната кора образува система от пукнатини и където базалтовата лава изтича върху дънната повърхност, тоест се образува нова земна кора, тази зона има ширина по-малко от километър.

Много важно откритие е направено по склоновете на подводните хълмове. При едно от гмурканията на подводния апарат "Сиана" на склона на хълм са открити пукнатини, много различни от различни фрагменти от базалтова лава. След повърхността на Сиана се установи, че това е манганова руда. По-подробно проучване на района на разпространение на манганови руди доведе до откриването на древно хидротермално находище на повърхността на дъното. Многократните потапяния дадоха нови материали, доказващи, че желязната и манганова руда лежат в тази малка площ на дъното поради изпускането на термални води от дълбините на дъното към повърхността на дъното.

По време на експедицията възникнаха много технически проблеми и неуспехи, но ценният опит от целенасочени геоложки изследвания, натрупан за два сезона, също е важен резултат от този изключителен океанологичен експеримент.

Методите за изследване на структурата на земната кора в океана се различават по някои особености. Релефът на дъното се изследва не само с помощта на ехолоти, но и странично гледащи локатори и специални ехолоти, които дават релефна картина в рамките на лента, равна по ширина на дълбочината на обекта. Тези нови методи дават по-точни резултати и по-точно изобразяват релефа на картите.

На изследователски кораби се извършват гравиметрични изследвания с помощта на бордови гравиметри и се изследват магнитни аномалии. Тези данни позволяват да се прецени структурата на земната кора под океана. Основният метод на изследване е сеизмичното сондиране. Във водния стълб се поставя малък взривен заряд и се прави експлозия. Специален приемник регистрира времето на пристигане на отразените сигнали. Изчисленията определят скоростта на разпространение на надлъжните вълни, причинени от експлозия в дебелината на земната кора. Характерните стойности на скоростите позволяват да се раздели литосферата на няколко слоя с различен състав.

Понастоящем като източник се използват пневматични устройства или електрически разряд. В първия случай във водата се отделя (почти моментално) малък обем въздух, компресиран в специално устройство с налягане 250-300 атм. На малка дълбочина въздушният мехур се разширява рязко и по този начин симулира експлозия. Честото повторение на такива експлозии, причинени от устройство, наречено въздушно оръдие, дава непрекъснат профил на сеизмично сондиране и следователно достатъчно подробен профил на земната кора по целия халс.

По подобен начин се използва профилер с електрическа искрова междина (искра). В тази версия на сеизмичното оборудване мощността на разряда, който възбужда вибрации, обикновено е ниска и се използва искра за изследване на мощността и разпределението на неконсолидирани слоеве от дънни седименти.

За изследване на състава на дънните седименти и получаване на техните проби се използват различни системи от почвени тръби и дънни грайфери. Заземените тръби имат, в зависимост от изследователската задача, различни диаметри, обикновено носят тежък товар за максимално проникване в земята, понякога имат бутало вътре и носят едно или друго затваряне (разбивач на сърцевината) в долния край. Тръбата се потапя във вода и в утайката на дъното на една или друга дълбочина (но обикновено не повече от 12-15 m), а ядрото, извлечено по този начин, обикновено наричано колона, се издига до палубата на кораба .

Долен грайфер, който е устройство от тип грайфер, сякаш изрязва малък монолит от повърхностния слой на дънната почва, който се доставя на палубата на кораба. Разработени са модели с самоплаващ се дънен грайфер. Те премахват необходимостта от кабелна и палубна лебедка и значително опростяват метода за получаване на проба. В крайбрежните райони на океана на малка дълбочина се използват вибробутални тръби за почва. С тяхна помощ е възможно да се получат колони с дължина до 5 m върху песъчливи почви.

Очевидно всички горепосочени инструменти не могат да се използват за получаване на проби (ядра) от дънни скали, уплътнени и с дебелина десетки и стотици метри. Тези проби се получават с помощта на конвенционални сондажни платформи, монтирани на кораби. За относително малки дълбочини на шелфа (до 150-200 m) се използват специални съдове, които носят нефтена платформа и се монтират в точката на пробиване на няколко котви. Поддържането на плавателния съд в точка се извършва чрез регулиране на напрежението на веригите, отиващи към всяка от четирите котви.

На дълбочини от хиляди метри в открития океан закотвянето не е технически осъществимо. Затова е разработен специален метод за динамично позициониране.

Сондажът влиза в дадена точка, а точността на определяне на местоположението се осигурява от специално навигационно устройство, което приема сигнали от изкуствени земни спътници. След това на дъното е инсталирано доста сложно устройство като акустичен маяк. Сигналите от този маяк се приемат от системата, инсталирана на кораба. След получаване на сигнала специални електронни устройства определят водоизместването на плавателния съд и моментално подават команда на тласкачите. Включва се необходимата група витла и позицията на лодката се възстановява. На палубата на кораба за дълбоко сондиране има нефтена платформа с въртящ се сондаж, голям комплект тръби и специално устройство за повдигане и завинтване на тръби.

Сондажният кораб "Glomar Challenger" (единственият засега) работи по международен проект за дълбоководен сондаж в открития океан. Вече са пробити над 600 сондажа, като най-голямата дълбочина на сондажите е 1300 м. Материалите на дълбоководното сондиране дадоха толкова много нови и неочаквани факти, че интересът към тяхното изследване е изключителен. При изследването на океанското дъно се използват много различни техники и методи и можем да очакваме в близко бъдеще появата на нови методи, използващи нови принципи на измерване.

И накрая, трябва да се спомене накратко една цел в цялостната програма за изследване на океана — изследването на замърсяването. Източниците на замърсяване на океана са разнообразни. Заустване на промишлени и битови отпадъчни води от крайбрежни предприятия и градове. Съставът на замърсителите тук е изключително разнообразен: от ядрени отпадъци до съвременни синтетични детергенти. Значително замърсяване се създава от изхвърляния от океански кораби, а понякога и от катастрофални нефтени разливи по време на аварии на танкери и офшорни нефтени кладенци. Има и друг начин за замърсяване на океана – чрез атмосферата. Въздушните потоци пренасят на огромни разстояния, например олово, което навлиза в атмосферата с отработените газове на двигателите с вътрешно горене. В процеса на газообмен с атмосферата оловото навлиза във водата и се намира например в антарктическите води.

Определянето на замърсяването в момента се организира в специална международна система за наблюдение. В същото време на съответните плавателни съдове се възлагат систематични наблюдения на съдържанието на замърсители във водата.

Най-често срещаното в океана е замърсяването с нефт. За контрола му се използват не само химични методи за определяне, но най-вече оптични методи. На самолети и хеликоптери са инсталирани специални оптични устройства, с помощта на които те определят границите на зоната, покрита с маслен филм, и дори дебелината на филма.

Природата на океаните, тази, образно казано, огромна екологична система на нашата планета, все още не е достатъчно проучена. Последните открития в различни области на океанологията са доказателство за тази оценка. Методите за изучаване на Световния океан са доста разнообразни. Несъмнено в бъдеще, с намирането и прилагането на нови методи на изследване, науката ще се обогатява с нови открития.

Ако откриете грешка, моля, изберете част от текст и натиснете Ctrl + Enter.