Știința proceselor naturale în oceanele lumii. Cercetarea științifică a oceanelor lumii. Geografia fizică a continentelor

Terenul ocupă mai puțin de 30% din suprafața planetei noastre. Restul este acoperit de mări și oceane. Zeci de secrete și fenomene naturale uimitoare sunt asociate cu ele. Și, în ciuda faptului că oamenii de știință au explicat cu succes motivele acestor fenomene, ele rămân lucrări magnifice ale naturii care captează imaginația oamenilor. Să învățăm despre 10 fenomene neobișnuite și incitante legate de Oceanul Mondial.

Aisbergurile nu arată întotdeauna perfect albe!

Nu este un secret pentru nimeni că temperatura apei oceanului diferă la diferite latitudini geografice. La ecuator, stratul de suprafață se poate încălzi până la +28°C și mai sus, dar în zonele apropiate de poli - nu mai mult de +2°C. Prin urmare, aisbergurile mari pot pluti în Arctica și Antarctica timp de zeci de ani. Și uneori se transformă... în aisberguri dungi!

Aisbergurile cu dungi se formează atunci când apa se dezgheță mai întâi și apoi îngheață din nou. Între ele intră mici particule de murdărie, minerale etc. După îngheț, culoarea stratului proaspăt al aisbergului este diferită de celelalte. Datorită acestui proces, multe dungi multicolore pot fi observate pe suprafața blocului de gheață. Adică nu toate aisbergurile sunt albe sau transparente, așa cum se arată în imagini. În unele dintre ele putem observa un joc uimitor de culori și nuanțe. Mai mult, cu cât aisbergul este mai vechi, cu atât sunt mai multe dungi pe el. Privindu-le, poate părea că natura însăși a decorat aceste blocuri de gheață cu o mână pricepută.

9. Vârtej

Whirlpool - o pâlnie uriașă cu un curent de aer mai mic care aspiră tot ce este în apropiere

Cuvântul „vârtej” pare să avertizeze în mod deliberat oamenii că ar trebui să fie atenți la acest fenomen. Interesant este că a fost folosit pentru prima dată de celebrul scriitor Edgar Allan Poe. El l-a descris drept un „curent distructiv”. De fapt, vârtejul oceanic este o pâlnie puternică cu un curent de aer mai mic, aspirând încet, dar sigur tot ce este în apropiere. Sunt trei tipuri– permanent (existent mereu în același loc), sezonier (cauzat de anumite condiții climatice) și episodic (care are loc, de exemplu, în timpul cutremurelor).

În mări și oceane, vârtejele sunt cel mai adesea cauzate de ciocnirea valurilor de maree cu curenții care se apropie. Mai mult, apa din ele se poate mișca cu viteze de sute de kilometri pe oră.

Acest lucru este interesant: lățimea vârtejurilor ajunge uneori la 3-5 kilometri. Nu doar iahturile mici și bărcile de pescuit, ci și navele mari pot deveni victime ale unor astfel de fenomene. Poate vă amintiți incidentul șocant din 2011, când o navă cu sute de pasageri la bord a fost aspirată într-un vârtej format după un cutremur în largul coastei Japoniei.

Anterior, oamenii credeau în legende care susțineau că vârtejurile îi vor trage cu siguranță până pe fundul oceanului. Dar oamenii de știință au dezmințit astfel de mituri.

Cea mai mare maree roșie poate fi văzută în Golful Florida

Valurile de nuanțe bogate de roșu strălucitor și portocaliu sunt un fenomen natural uimitor de frumos. Dar să te bucuri prea des de mareele roșii este dăunătoare sănătății tale, deoarece sunt pline de pericole considerabile.

Înflorirea algelor (care fac ca apa să devină stacojie) poate fi atât de intensă încât plantele încep să producă tot felul de toxine și substanțe chimice. Unele dintre ele se dizolvă în apă, altele intră în aer. Toxinele dăunează reprezentanților florei și faunei acvatice, păsări marineși chiar oameni.

Cea mai mare maree roșie de pe planetă are loc anual în largul coastei Golfului Florida în iunie și iulie.

Brynicle întinde o plasă de gheață de-a lungul fundului mării, din care nicio creatură vie nu poate scăpa.

O lucrare uimitoare a naturii, un țurțuri sărat, este ceva de neimaginat. Când brinicul este în sfârșit format, arată ceva ca un cristal scufundat în apă. Țurțurile sărate se formează atunci când apa din gheața care se topește se infiltrează în mare. Având în vedere că formarea țurțurilor sărate necesită temperaturi foarte scăzute ale aerului și apei, acestea pot fi observate doar în apele reci din Arctica și în largul coastei Antarcticii.

Acest lucru este interesant: Brainicles reprezintă un mare pericol pentru flora și fauna oceanului. În momentul contactului cu ei stele de mare, peștii și chiar algele fie îngheață și îngheață, fie primesc tăieturi semnificative.

Modelul general acceptat pentru formarea creierului a fost descris de oceanograful Silje Martin încă din 1974. Timp de mai bine de 30 de ani, doar oamenii de știință au putut asista la această performanță oceanică vibrantă. Dar în 2011, procesul de formare a unui țurț de mare a fost filmat de un cameraman BBC.

Fluxul de apă sărată care curge din blocul de gheață este atât de rece încât lichidul din jur îngheață aproape instantaneu. În câteva secunde după ce se află în ocean, Brynicle formează o armură fragilă de gheață poroasă în jurul lui. Când se atinge masa critică, țurțul se prăbușește la fund. Apoi începe să-și întindă plasele reci. Orice animal prins în ele este sortit morții. În fața ochilor operatorilor, „tițurțul ucigaș” a crescut câțiva metri în 3 ore și a ajuns la fundul oceanului. După aceea, în doar 15 minute, Brynicle a distrus toată viața marine pe o rază de patru metri.

6. Cel mai lung val de pe Pământ

Brazilienii numesc procesul de formare a celui mai lung val de Viceroca

Condițiile meteorologice au un impact uriaș asupra apelor oceanului. Nu este de mirare că unii fenomene naturale poate fi observată doar într-un anumit anotimp cu o combinație de mulți factori care contribuie.

Astfel, cel mai lung val de pe planetă poate fi văzut în Brazilia de cel mult 2 ori pe an. La sfârșitul lunii februarie și apoi la începutul lunii martie, un volum uriaș de apă din Oceanul Atlantic se ridică pe gura râului Amazon. Când curentul unui râu se ciocnește de forțele de maree ale oceanului, acesta creează cel mai lung val de pe Pământ. În Brazilia, acest fenomen se numește Pororoca. Înălțimea valurilor generate în timpul acestui fenomen ajunge uneori la 3,5–4 metri. Și puteți auzi zgomotul unui val cu o jumătate de oră înainte ca acesta să lovească țărm cu un vuiet. Uneori, Pororoka distruge casele de pe coastă sau smulge copacii.

Mii de flori geroase uimitoare în apele arctice

Puțini oameni știu despre existența acestor flori delicate, fermecătoare. Florile de îngheț se formează destul de rar - doar pe gheața tânără în apă rece de mare. Formarea lor are loc la temperaturi scăzute, pe vreme fără vânt. Diametrul unor astfel de formațiuni nu depășește de obicei patru centimetri și arată ca niște copii de cristal ale florilor reale. Conțin multă sare, ceea ce explică aspectul cristalizat al florilor geroase.

Acest lucru este interesant: dacă milioane de flori similare se formează într-o zonă mică a mării, ele încep să „elibereze” sare în aer!

Marea nu poate doar să creeze condiții pentru viață și să o susțină. Se schimbă singur, ca un organism viu. Și florile geroase sunt un exemplu de unul dintre cele mai frumoase obiecte de artă create de Oceanul Mondial.

Valurile necinstite pot atinge înălțimi de 25 de metri sau mai mult. Motivele formării lor nu sunt cunoscute în mod sigur.

De regulă, determinarea momentului formării undei nu este dificilă. Dar există așa-numitele valuri necinstite, care în esență apar de nicăieri și nu arată semne de apropiere.

Acest lucru este interesant: de obicei, valurile necinstite se găsesc în oceanul deschis, departe de uscat. Pot apărea chiar și pe vreme senină, în absența vântului puternic. Motivele nu au fost încă stabilite. Dimensiunea lor este pur și simplu colosală. Înălțimea valurilor rătăcitoare poate ajunge la 30 de metri și, uneori, mai mult!

Multă vreme, oamenii de știință au considerat valurile rătăcitoare ca fiind o invenție a marinarilor, deoarece nu se încadrau în niciun model matematic existent al apariției și comportamentului valurilor. Cert este că, din punctul de vedere al oceanologiei clasice, un val cu o înălțime mai mare de 20,7 metri nu poate exista în condiții terestre. De asemenea, a existat o lipsă de dovezi sigure ale existenței lor. Dar la 1 ianuarie 1995, pe platforma petrolieră norvegiană Dropner, situată în Marea Nordului, instrumentele au înregistrat un val de 25,6 metri înălțime. Se numea valul Dropner. Cercetările au început curând ca parte a proiectului MaxWave. Experții au monitorizat suprafața apei Pământului folosind doi sateliți radar lansați de Agenția Spațială Europeană. În doar 3 săptămâni, în oceane au fost înregistrate 10 valuri unice rătăcitoare de peste 25 de metri înălțime.

După aceasta, oamenii de știință au fost forțați să arunce o privire nouă asupra morții navelor uriașe - nave de containere și supertancuri. Valurile necinstite au fost incluse în număr cauze probabile aceste dezastre. S-a dovedit ulterior că în 1980, nava de marfă engleză Derbyshire de 300 de metri s-a scufundat în largul coastei Japoniei după ce s-a ciocnit cu un val uriaș care a străpuns trapa de marfă și a inundat calele. Atunci au murit 44 de oameni.

Valuri necinstite - coșmar marinari, apărând în multe povești și legende. Există ceva misterios și sinistru ascuns în ele. Pare incredibil că este aproape imposibil de prezis apariția unui astfel de zid de apă. Gândul la valurile necinstite vă va face cu siguranță să vă reconsiderați relația cu oceanul. Este puțin probabil să crezi în continuare că pe vreme calmă poți naviga pe o barcă sau un iaht departe de țărm fără să te temi pentru viața ta.

3. Punctul de întâlnire al Mării Baltice cu Marea Nordului

În stânga este Marea Nordului, în dreapta este Marea Baltică. În mod surprinzător, apele lor nu se amestecă

În provincia daneză Skagen, puteți observa un fenomen uimitor care anterior a provocat multe controverse în rândul oamenilor de știință. Într-un loc pitoresc se întâlnesc 2 mări vecine - Baltica și Nordul. În mod surprinzător, ele nu se amestecă, parcă ar fi separate de un perete invizibil. Culoarea apei din fiecare mare este diferită, acest lucru vă permite să determinați vizual granița dintre ele.

Potrivit oceanologilor, densitatea apelor mării diferă, la fel ca și salinitatea acestora (în Marea Nordului este de 1,5 ori mai mare). Din această cauză, fiecare mare rămâne pe partea sa a „bazinului de apă”, fără a se amesteca cu cea vecină și fără a ceda acesteia. Pe lângă compoziția apei, granița este atât de clar exprimată datorită curenților opuși din cele două strâmtori. Alergând unul în celălalt, formează valuri care se ciocnesc.

Este interesant că întâlnirea Mării Nordului cu Marea Baltică este menționată în literatura religioasă - în Coran. Nu este clar cum vechii musulmani au ajuns pe teritoriul Danemarcei moderne pentru a vedea acest spectacol fantastic.

Strălucirea oceanului în apele de coastă este o priveliște fantastică

Bioluminiscența apei este un fenomen care arată uimitor în fotografii și este și mai spectaculos în realitate. Stralucirea oceanului este cauzata de cele mai simple alge - dinoflagelatele, care alcatuiesc cea mai mare parte a planctonului.

Molecula minuscula, substratul luciferina, este oxidata de enzima luciferaza si oxigen. Energia eliberată nu se transformă în căldură, ci excită moleculele substanței, care emite fotoni. Tipul de luciferină determină frecvența luminii, adică culoarea strălucirii.

Cel mai bine este să observați strălucirea oceanului în timpul reproducerii algelor unicelulare (de obicei nu mai mult de 3 săptămâni pe an). Sunt atât de multe luminițe mici încât apa mării arată ca laptele, deși este colorată în albastru strălucitor. Cu toate acestea, ar trebui să fim atenți atunci când admirăm bioluminiscența mării sau oceanului: multe alge produc toxine periculoase pentru sănătatea umană. Prin urmare, în perioada reproducerii lor și în cea mai mare intensitate a strălucirii, va fi totuși mai bine să observați valul strălucitor în timp ce vă aflați pe țărm. Și cu siguranță noaptea! Poate părea că există reflectoare uriașe ascunse sub apă, luminând-o din adâncuri.

Strălucirea oceanului cauzată de fenomenul de bioluminiscență poate fi văzută uneori chiar și din spațiu!

Fenomenul Milk Sea se observă în Oceanul Indian, iar aceasta este una dintre manifestările procesului de bioluminiscență.

Acest lucru este interesant: în anumite zone ale oceanului, conditii ideale pentru creșterea bacteriilor. Apoi, cantități uriașe de apă sărată încep să strălucească și sunt colorate cu lumini albastre deschise. Uneori, bacteriile luminează zone atât de mari de apă încât pot fi văzute cu ușurință chiar și din spațiu. Un astfel de spectacol nu va lăsa pe nimeni indiferent!

Acest fenomen a fost observat de mai bine de un secol. Strălucirea apei era adesea observată de marinari în vremuri străvechi; îi făcea să privească cu entuziasm în adâncurile oceanului. Cu toate acestea, dacă oamenii de mai devreme nu au putut găsi o explicație pentru acest fenomen, atunci în timpul nostru totul se știe despre natura lui. Dar acest lucru nu împiedică strălucirea apei să rămână o priveliște fantastică.

Astfel de fenomene arată frumusețea și diversitatea maiestuosului Ocean Mondial. Privindu-le, te surprinzi involuntar crezând că civilizația umană, oricât de dezvoltată ar fi, nu va putea crea așa ceva! La urma urmei, oamenii sunt doar oaspeți temporari la asta uimitoare planetă. Și nu trebuie să distrugem, ci să păstrăm toată splendoarea naturii pentru generațiile viitoare.

Să ne amintim: Ce este Oceanul Mondial? În ce părți este împărțit? Care sunt principalele forme ale fundului oceanului? Cum se schimbă temperatura apelor oceanului? Care sunt tipurile de mișcare a apei în ocean? Sub influența a ce cauze se formează valurile mării, tsunami-urile, curenții oceanici, fluxurile și refluxul? Care sunt caracteristicile plantelor și animalelor marine și cum sunt distribuite în ocean? Ce resurse ale Oceanului Mondial sunt folosite de oameni? Care sunt efectele negative ale oamenilor asupra oceanului? Cum să combatem poluarea oceanelor lumii?

Cuvinte cheie:nave expediționare, stații în derivă, vehicule subacvatice, sateliți artificiali și nave spațiale.

1. Studiul oceanului în trecut. Oceanul a uimit întotdeauna oamenii cu vastitatea, puterea și distanțele sale misterioase. Oamenii antici au încercat să explice în felul lor fenomene ciudate din ocean. În imaginația lor, nu au apărut procesele naturale, ci spiritele marine și apoi zeitățile. Pentru grecii antici era Poseidon, iar pentru romani era Neptun.

În prezent, marinarii din toate țările nu uită de patronul lor Neptun și organizează o vacanță în cinstea lui.

Dacă nu au rămas multe teritorii neexplorate pe uscat, atunci în adâncurile oceanului există încă o mulțime de lucruri necunoscute și chiar misterioase. În primul rând, oamenii s-au familiarizat cu ceea ce se întâmplă la suprafața oceanului și în părțile sale de coastă, puțin adânci.

Primii exploratori oceanici au fost scafandri după perle și bureți de mare. S-au scufundat fără echipament și au putut rămâne sub apă doar câteva minute.

2. Cercetări moderne ale Oceanului Mondial. A durat mult timp până când cercetătorii au avut costume grele și dure - costume spațiale legate de navă printr-un furtun și cablu. În anii patruzeci ai secolului XX, J.I. Cousteau a inventat echipamentul de scuba. Acest lucru a deschis calea pentru explorarea adâncimii mării pentru o gamă largă de oameni: arheologi, geologi, oceanologi și submarinisti (Fig. 110).

În ciuda pericolelor care îi așteaptă pe cercetători în ocean, studiul său nu se oprește.

Explorarea oceanului se efectuează folosind nave speciale de expediție, stații în derivă, sateliți artificiali de pe Pământ și vehicule subacvatice. Unul dintre ele - un batiscaf - se numește dirijabil subacvatic (Fig. 111).

Orez. 111. Batiscaf

Pe batiscaful „Trieste” în 1960, omul de știință elvețian Jacques Picard și asistentul său au coborât în șanțul Marianelor la o adâncime de aproximativ 10.500 m. Uneori, case subacvatice - laboratoarele sunt instalate la o adâncime de 10-20 de metri.

Un rol important în studiul oceanelor și mărilor aparține sateliților artificiali Pământului și navelor spațiale. De la sateliți, de exemplu, ei studiază curenții marini, monitorizează curentul cald al Golfului, valurile mării și gheața.

Oceanul este studiat cuprinzător. Se determină proprietățile apei, mișcarea acesteia la diferite adâncimi, caracteristicile organismelor marine și distribuția lor, se măsoară adâncimile și se prelevează și se examinează mostre de sedimente de fund.

Când este necesar să se studieze zone mari ale oceanului, oamenii de știință tari diferite uniți-le eforturilor. La o astfel de cercetare participă zeci de nave speciale, avioane, vehicule subacvatice și sateliți artificiali ai Pământului.

Rezultatele cercetării sunt de mare importanță pentru transport maritim, pescuit, explorarea și extracția mineralelor.

1. Cum studiază ei Oceanul Mondial? 2. Ce rol joacă sateliții artificiali Pământului și navele spațiale în explorarea oceanelor? 3. De ce este necesar să studiem oceanul? 4* Știți când se ține festivalul Neptun și cu ce ritual este însoțit?

Mai mult oameni primitivi au început să acumuleze cunoștințe despre ceea ce îi înconjoară. Pe măsură ce umanitatea s-a dezvoltat, aceste cunoștințe au devenit din ce în ce mai abundente. Oamenii voiau să afle cât mai profund posibil lumea. Treptat, au apărut și au început să se dezvolte diverse științe. Unii dintre ei explorează natura, alții - viețile oamenilor, lumea lor spirituală, istoria, cultura și economia.

Pe vremuri, natura era numită „natura”. Prin urmare, științele naturii au primit denumirea comună Stiintele Naturii. Ei studiază o varietate de corpuri, substanțe și fenomene naturale. Orice obiect, orice creatură vie poate fi numită corp. Substanțele sunt din ce sunt făcute corpurile. Și fenomenele, după cum știți deja, sunt orice schimbări care au loc în natură.

Să ne familiarizăm cu științele de bază ale naturii.

Astronomie

Numele acestei științe provine de la cuvintele grecești „astron” - „stea”, „nomos” - „lege”.

Astronomia este știința corpurilor cerești: originea, structura, compoziția, mișcarea lor în spațiul cosmic.

Lumea corpurilor cerești, poate, ni se pare o parte deosebit de misterioasă a naturii. Și probabil că toată lumea, de mai multe ori uitându-se în cerul înstelat îndepărtat și fascinant, s-a simțit pe ei înșiși, toți oamenii și întregul Pământ ca pe o mică parte a unei lumi imense și vaste - Universul. Astronomia a dezvăluit deja multe mistere ale Universului și continuă să le dezvăluie, lovind imaginația oamenilor cu noi descoperiri.

Fizică

Tradus din limba greacă cuvântul „physis” înseamnă . "natura cheama.

Fizica este o știință care studiază diverse fenomene naturale.

De multe ori întâlnim multe dintre aceste fenomene în Viata de zi cu zi. De exemplu, mișcarea corpurilor, schimbările care apar cu corpurile atunci când sunt încălzite și răcite, electricitate, sunet, lumină. Fizica este cea care răspunde la întrebările de ce fulgerele fulgeră și tunetul răcnește, cum are loc un ecou, ce este un curcubeu... Dar fizica nu explică doar ceea ce poate fi văzut în natură. Este baza tehnologiei. Fără cunoștințe de fizică este imposibil să creezi o mașină, un avion, un frigider, o macara sau un computer. Este greu să ne imaginăm cum ar fi viața noastră dacă știința fizicii nu ar exista.

Chimie

Originea numelui acestei științe nu este cunoscută cu precizie, poate din cuvântul grecesc „himeusis” - „amestecare”.

Chimia este știința substanțelor și a transformărilor lor.

Știți deja că corpurile sunt făcute din substanțe. Apa, oxigenul, dioxidul de carbon, zahărul, amidonul, sarea de masă sunt toate exemple de substanțe. Sunt multe dintre ele cunoscute acum - câteva milioane. Fiecare substanță are propriile sale proprietăți. În anumite condiții, altele pot apărea dintr-o substanță. Nu există miracol sau magie în astfel de transformări. Datorită chimiei, oamenii au învățat să obțină în laboratoare și fabrici chimice acele substanțe care sunt necesare în gospodărie și în viața de zi cu zi.

Geografie

Aceasta este o altă știință a pământului. Numele său provine din cuvintele grecești „geo” - „pământ”, „grapho” - „scris”, adică „descrierea terenului”.

Într-adevăr, geografia descrie planeta noastră: ce oceane și continente sunt acolo, mări, lacuri și râuri, câmpii, dealuri și munți, ce țări, orașe și sate au apărut pe Pământ, care este viața și economia popoarelor care locuiesc pe planeta noastră. Geografia studiază multe întrebări. După cum puteți vedea, ele se referă nu numai la natură, ci și la viață, activitate economică al oamenilor. Veți afla despre ce secțiuni principale este împărțită geografia și ce studiază, precum și ce științe geografice există, din paragraful următor.

Biologie

Tradus din greacă, cuvântul „bios” înseamnă „viață”, „logos” înseamnă „știință, învățătură”.

Biologia este știința naturii vii.

Este imposibil să ne imaginăm planeta noastră fără lucruri vii. O varietate de creaturi - bacterii, protozoare, ciuperci, plante, animale - au locuit oceanele și pământul, câmpiile și munții, solul și chiar peșterile adânci și misterioase. Noi înșine facem parte din natura vie. Biologia răspunde la multe întrebări: ce ființe vii sunt pe Pământ și câte sunt, cum este structurat și funcționează un corp viu, cum se reproduc și se dezvoltă organismele, cum sunt conectate între ele și cu natura neînsuflețită.

Ecologie

Numele acestei științe provine de la cuvintele grecești „ekos” - „casă”, „logos” - „știință, învățătură”.

Ecologia este știința relațiilor dintre organismele între ele și cu mediul lor, a interacțiunii dintre om și natură.

Ecologia a apărut ca parte a biologiei, dar acum se vorbește despre ea ca o știință independentă - știința căminului natural al umanității. Cuvântul „ecologie” este adesea auzit la radio, televiziune și apare în ziare. Acest lucru se datorează faptului că casa noastră naturală este în pericol. Pentru a-l salva, fiecare persoană ar trebui să fie cel puțin puțin familiarizată cu mediul.

Oamenii au căutat întotdeauna să înțeleagă lumea din jurul lor. Treptat, au apărut și au început să se dezvolte diverse științe. Științele naturii se numesc științe ale naturii. Ei studiază o varietate de corpuri, substanțe și fenomene naturale. Științele de bază ale naturii includ astronomia, fizica, chimia, geografia, biologia, geologia și ecologia. Astronomia este știința corpurilor cerești. Fizica examinează diverse fenomene naturale. Chimia este știința substanțelor și a transformărilor lor. Geografia studiază planeta noastră. Biologia este știința naturii vii. Ecologia este știința relațiilor dintre organismele între ele și cu mediul lor, a interacțiunii dintre om și natură.

Care este numele comun pentru științele naturii?
Ce sunt corpurile, substanțele și fenomenele naturale? Dați exemple de corpuri și substanțe pe care le întâlniți în viața de zi cu zi.
Enumerați științele naturii pe care le cunoașteți.
Ce studiază fiecare dintre științele naturii (astronomie, fizică, chimie, geografie, biologie, ecologie)?
Marele om de știință englez Isaac Newton a scris: „Nu știu despre alții, dar mă simt ca un copil care rătăcește toată ziua pe malul apei, găsind acum o scoică, acum o pietricică lustruită de valuri, în timp ce vastul ocean al adevărului. se întinde în fața lui, nemărginit, neexplorat.” Cum explici aceste cuvinte?

Aș fi recunoscător dacă ați distribui acest articol pe rețelele de socializare:

Cautare site.

Ministerul Științei și Educației din Ucraina

Tauride universitate Națională

Lor. V.I.Vernadsky

Facultatea de Geografie

Departamentul de Geografie Fizică și Oceanologie

Yu.F.BEZRUKOV

OCEANOLOGIE

Fenomene și procese fizice din ocean

Simferopol 2006

Prefaţă

Introducere

1. Subiectul și sarcinile oceanologiei

2. Principalele organizații oceanografice

2.1. Organizatii internationale

2.2. Cele mai importante instituții științifice naționale

3. Istoria explorării oceanelor

4. Caracteristicile geografice ale Oceanului Mondial

4.1. Caracteristicile morfometrice și împărțirea Oceanului Mondial

4.2. Oceanul Lumii ca un singur obiect natural

4.3. Caracteristicile geografice ale Oceanului Mondial

4.4. Structura scoartei oceanice și principalele elemente ale topografiei de fund

5. Structura și compoziția chimică apa de mare

5.1. Structura moleculară a apei și anomaliile acesteia

5.2. Compoziție chimică apa de mare

5.3. Salinitatea apei de mare

5.4. Gaze dizolvate

6. Caracteristicile fizice de bază ale apei de mare

6.1. Densitatea, greutatea specifică și volumul specific.

Ecuația stării apei de mare

6.2. Presiunea și compresibilitatea apei de mare

6.3. Proprietățile termice ale apei de mare

6.4. Difuzie și osmoză

7. Amestecare turbulentă în ocean

7.1. Tipuri de amestecare turbulentă

7.2. Vâscozitatea (sau forța de frecare internă)

7.3. Turbulențe marine

7.4. Elemente ale teoriei statistice a turbulenței

7.5. Schimb turbulent în ocean

7.6. Stabilitatea straturilor pe mare

7.7. Amestecare convectivă

8. Proprietăți optice ale apei de mare

8.1. Radiația luminoasă

8.2. Bilanțul de radiații al Pământului și iluminarea suprafeței mării

8.3. Absorbția și împrăștierea luminii în mare

8.4. Transparența și culoarea apei

8.4. Bioluminiscența și înflorirea mării

9. Proprietățile acustice ale apei de mare

9.1. Viteza sunetului

9.2. Absorbția și împrăștierea sunetului în mare. Reverberaţie

9.3. Refracția razelor sonore. Canal de sunet subacvatic

9.4. Biohidroacustică

10. Interacțiunea dintre ocean și atmosferă

10.1. Interrelația proceselor din ocean și atmosferă

10.2. Variabilitatea proceselor oceanice

10.3. Schimbul de căldură în sistemul ocean-atmosferă

10.3.1. Componentele echilibrului termic al oceanului

10.4. Schimbul de umiditate în sistemul ocean-atmosferă

10.5. Fenomenele El Niño și La Niña

10.6. Încălzirea globală: realitate și prognoză

11. Distribuția temperaturii și a salinității

În Oceanul Mondial

11.1. Distribuția temperaturii

11.2. Distribuția salinității

12. Analiza termohalină a apelor oceanice

12.1. curbele T,S

12.2. Amestecarea a două și trei mase de apă

12.3. Amestecarea a patru mase de apă

12.4. Geometria analitică a curbelor T,S

12.5. Analiza statistică T,S

13. Masele de apă ale Oceanului Mondial

14. Zone frontale și fronturi în Oceanul Mondial

15. Zonarea fiziografică a Oceanului Mondial

16. gheata de mare

16.1. Clasificarea gheții

16.2. Salinitatea gheții

16.3. Proprietăți fizice gheaţă

16.4. Proprietățile mecanice ale gheții

16.5. Gheață în derivă

16.6. Distribuția gheții în Oceanul Mondial

17. Structura biologică a oceanului

17.1. Zone biologice și provincii din ocean

17.2. Organismele acvatice marine

17.3. Ecosistemul marin

17.4. Pescuitul marin

18. Resursele naturale ale Oceanului Mondial

Sistemul englez de măsuri

Oceanul mondial, care acoperă 71% din suprafața Pământului, uimește prin complexitatea și diversitatea proceselor care se desfășoară în el.

De la suprafață până la cele mai mari adâncimi, apele oceanului sunt în mișcare continuă. Aceste mișcări complexe ale apei, de la curenții oceanici uriași până la cele mai mici vârtejuri, sunt excitate de forțele mareelor și servesc ca o manifestare a interacțiunii dintre atmosferă și ocean.

Masa de apă oceanică la latitudini joase acumulează căldură primită de la soare și transferă această căldură la latitudini înalte. Redistribuirea căldurii, la rândul său, excită anumite procese atmosferice. Astfel, în zona de convergență a curenților reci și caldi din Atlanticul de Nord, apar cicloane puternice. Ei ajung în Europa și determină adesea vremea pe întreg teritoriul său până la Urali.

Materia vie a oceanului este foarte neuniform distribuită în adâncuri. În diferite zone ale oceanului, biomasa depinde de condițiile climatice și de furnizarea de azot și săruri de fosfor în apele de suprafață. Oceanul găzduiește o mare varietate de plante și animale. De la bacterii și alge verzi unicelulare ale fitoplanctonului până la cele mai mari mamifere de pe pământ - balenele, a căror greutate ajunge la 150 de tone.Toate organismele vii formează un singur sistem biologic cu propriile legi de existență și evoluție.

Sedimentele libere se acumulează foarte lent pe fundul oceanului. Aceasta este prima etapă în formarea rocilor sedimentare. Pentru ca geologii care lucrează pe uscat să descifreze corect istoria geologică a unui anumit teritoriu, este necesar să se studieze în detaliu procesele moderne de sedimentare.

După cum sa dovedit în ultimele decenii, scoarța terestră de sub ocean este extrem de mobilă. Lanțuri muntoase, văi adânci de rift și conuri vulcanice se formează pe fundul oceanului. Într-un cuvânt, fundul oceanului „trăiește” violent și adesea au loc cutremure atât de puternice, încât valuri uriașe devastatoare de tsunami străbat rapid suprafața oceanului.

Încercând să exploreze natura oceanului - această sferă grandioasă a pământului, oamenii de știință întâmpină anumite dificultăți, pentru a le depăși, trebuie să folosească metodele tuturor științelor naturale de bază: fizică, chimie, matematică, biologie, geologie. Oceanologie este de obicei vorbită ca o uniune a diferitelor științe, o federație de științe unite prin subiectul cercetării. Această abordare a studiului naturii oceanului se reflectă în dorința naturală de a pătrunde mai adânc în secretele sale și în nevoia urgentă de a cunoaște profund și cuprinzător trăsăturile caracteristice ale naturii sale.

Aceste probleme sunt foarte complexe și trebuie rezolvate de o echipă mare de oameni de știință și specialiști. Pentru a ne imagina exact cum se face acest lucru, să luăm în considerare cele trei domenii cele mai actuale ale științei oceanologice:

interacțiunea dintre ocean și atmosferă;
structura biologică a oceanului;
geologia fundului oceanului și resursele sale minerale.

Cea mai veche navă de cercetare sovietică „Vityaz” a încheiat mulți ani de muncă neobosită. A ajuns la portul Kaliningrad. Cel de-al 65-lea zbor de rămas bun, care a durat mai bine de două luni, s-a încheiat.

Iată ultima înregistrare „în curs de desfășurare” din jurnalul navei a unui veteran al flotei noastre oceanografice, care peste treizeci de ani de călătorii a lăsat mai mult de un milion de mile în spatele pupei.

Într-o conversație cu un corespondent Pravda, șeful expediției, profesorul A. A. Aksenov, a remarcat că cel de-al 65-lea zbor al Vityaz, la fel ca toate precedentele, a avut succes. Cercetările cuprinzătoare în zonele de adâncime ale Mării Mediterane și Oceanului Atlantic au produs noi date științifice care ne vor îmbogăți cunoștințele despre viața marine.

Vityaz va avea sediul temporar la Kaliningrad. Este de așteptat ca apoi să devină baza creării unui muzeu al Oceanului Mondial.

De câțiva ani, oameni de știință din multe țări lucrează la proiectul internațional PIGAP (program pentru studiul proceselor atmosferice globale). Scopul acestei lucrări este de a găsi o metodă de încredere pentru prognoza meteo. Nu este nevoie să explici cât de important este acest lucru. Se va putea afla din timp despre secetă, inundații, precipitații, vânturi puternice, căldură și frig...

Până acum nimeni nu poate da o asemenea prognoză. Care este principala dificultate? Este imposibil să descriem cu acuratețe cu ecuații matematice procesele de interacțiune dintre ocean și atmosferă.

Aproape toată apa care cade pe uscat sub formă de ploaie și lumină intră în atmosferă de la suprafața oceanului. Apele oceanice de la tropice devin foarte fierbinți, iar curenții transportă această căldură la latitudini înalte. Peste ocean se ridică vârtejuri uriașe - cicloni, care determină vremea pe uscat.

Oceanul este bucătăria vremii... Dar există foarte puține stații permanente de observare a vremii în ocean. Acestea sunt câteva insule și mai multe stații plutitoare automate.

Oamenii de știință încearcă să construiască un model matematic al interacțiunii dintre ocean și atmosferă, dar acesta trebuie să fie real și precis, iar pentru aceasta există o lipsă de date privind starea atmosferei deasupra oceanului.

S-a găsit o soluție în luarea de măsurători foarte precisă și continuă într-o zonă mică a oceanului de la nave, avioane și sateliți meteorologici. Un astfel de experiment internațional numit „Tropex” a fost efectuat în Oceanul Atlantic tropical în 1974 și s-au obținut date foarte importante pentru construirea unui model matematic.

Este necesar să cunoaștem întregul sistem de curenți din ocean. Curenții transportă căldură (și frig), săruri minerale hrănitoare necesare dezvoltării vieții. Cu mult timp în urmă, marinarii au început să culeagă informații despre curenți. A început în secolele XV-XVI, când navele cu pânze au intrat în oceanul deschis. În zilele noastre, toți marinarii știu că există hărți detaliate ale curenților de suprafață și le folosesc. Cu toate acestea, în ultimii 20-30 de ani, s-au făcut descoperiri care au arătat cât de inexacte sunt hărțile actuale și cât de complexă este imaginea de ansamblu a circulației oceanului.

În zona ecuatorială a oceanelor Pacific și Atlantic, curenți puternici de adâncime au fost explorați, măsurați și cartografiați. Ele sunt cunoscute sub numele de Curentul Cromwell în Pacific și Curentul Lomonosov în Oceanele Atlantic.

În vestul Oceanului Atlantic a fost descoperit contracurentul profund Antilo-Guiana. Iar sub faimosul Gulf Stream era Counter-Gulf Stream.

În 1970, oamenii de știință sovietici au efectuat un studiu foarte interesant. O serie de stații de geamanduri au fost instalate în Oceanul Atlantic tropical. La fiecare stație, curenții au fost înregistrați continuu la diferite adâncimi. Măsurătorile au durat șase luni, iar sondajele hidrologice au fost efectuate periodic în zona de măsurare pentru a obține date despre modelul general al mișcării apei. După prelucrarea și rezumarea materialelor de măsurare, a apărut un model general foarte important. Se pare că ideea existentă anterior a naturii relativ uniforme a curentului constant al alizei, care este excitat de alizeele nordice, nu corespunde realității. Acest pârâu, acest râu imens cu maluri lichide nu există.

Vârtejuri și vârtejuri uriașe, de zeci și chiar sute de kilometri, se mișcă în zona curentului de alize. Centrul unui astfel de vârtej se mișcă cu o viteză de aproximativ 10 cm/s, dar la periferia vârtejului viteza de curgere este mult mai mare. Această descoperire a oamenilor de știință sovietici a fost confirmată ulterior de cercetătorii americani, iar în 1973 au fost urmărite vârtejuri similare în expedițiile sovietice care lucrau în Oceanul Pacific de Nord.

În 1977-1978 Un experiment special a fost efectuat pentru a studia structura vortexului curenților din regiunea Mării Sargasso din vestul Atlanticului de Nord. Pe o suprafață mare, expedițiile sovietice și americane au măsurat continuu curenții timp de 15 luni. Acest material imens nu a fost încă analizat pe deplin, dar formularea problemei în sine a necesitat măsurători masive, special concepute.

O atenție deosebită acordată așa-numitelor vârtejuri sinoptice din ocean se datorează faptului că vârtejurile sunt cele care transportă cea mai mare parte a energiei curente. În consecință, studiul lor atent îi poate aduce pe oamenii de știință mult mai aproape de rezolvarea problemei prognozei meteo pe termen lung.

O alta cel mai interesant fenomen, asociat cu curenții oceanici, a fost descoperit în ultimii ani. Așa-numitele inele (inele) foarte stabile au fost descoperite la est și la vest de puternicul curent oceanic Gulf Stream. Ca un râu, Gulf Stream are curbe puternice (meandre). În unele locuri, meandrele se închid și se formează un inel în care temperatura fundului diferă brusc la periferie și în centru. Astfel de inele au fost urmărite și la periferia puternicului curent Kuroshio, în partea de nord-vest a Oceanului Pacific. Observații speciale ale inelelor din oceanele Atlantic și Pacific au arătat că aceste formațiuni sunt foarte stabile, menținând o diferență semnificativă de temperatură a apei la periferie și în interiorul inelului timp de 2-3 ani.

În 1969, au fost folosite pentru prima dată sonde speciale pentru a măsura în mod continuu temperatura și salinitatea la diferite adâncimi. Înainte de aceasta, temperatura a fost măsurată cu termometre cu mercur în mai multe puncte la adâncimi diferite, iar apa era ridicată de la aceeași adâncime în batometre. Apoi a fost determinată salinitatea apei și valorile salinității și temperaturii au fost reprezentate pe un grafic. S-a obținut distribuția acestor proprietăți ale apei pe adâncime. Măsurătorile în puncte individuale (discrete) nici măcar nu ne-au permis să presupunem că temperatura apei se modifică cu adâncimea la fel de complex așa cum arată măsurătorile continue cu o sondă.

S-a dovedit că întreaga masă de apă de la suprafață până la adâncimi mari este împărțită în straturi subțiri. Diferența de temperatură a straturilor orizontale adiacente atinge câteva zecimi de grad. Aceste straturi, de la câțiva centimetri la câțiva metri grosime, uneori există timp de câteva ore, alteori dispar în câteva minute.

Primele măsurători, făcute în 1969, li s-au părut multora a fi un fenomen întâmplător în ocean. Este imposibil, spuneau scepticii, ca valurile și curenții mari ale oceanului să nu amestece apa. Dar în anii următori, când s-a efectuat sondarea coloanei de apă cu instrumente precise în tot oceanul, s-a dovedit că structura subțire a coloanei de apă a fost găsită peste tot și întotdeauna. Motivele acestui fenomen nu sunt pe deplin clare. Până acum ei explică astfel: dintr-un motiv sau altul, în coloana de apă apar numeroase limite destul de clare, separând straturi cu densități diferite. La limita a două straturi de densități diferite, se nasc foarte ușor unde interne care amestecă apa. În procesul de distrugere a undelor interne apar noi straturi omogene, iar limitele straturilor se formează la alte adâncimi. Deci, acest proces se repetă de multe ori, adâncimea și grosimea straturilor cu limite ascuțite se schimbă, dar caracter general coloana de apă rămâne neschimbată.

În 1979, a început faza experimentală a Programului Internațional pentru Studierea Proceselor Atmosferice Globale (PIGAP). Câteva zeci de nave, stații automate de observare în ocean, avioane speciale și sateliți meteorologici, toată această vastă gamă de echipamente de cercetare operează pe întreg Oceanul Mondial. Toți participanții la acest experiment lucrează conform unui singur program agreat, astfel încât, prin compararea materialelor experimentului internațional, este posibil să se construiască un model global al stării atmosferei și oceanului.

Dacă țineți cont de faptul că, pe lângă sarcina generală de a găsi o metodă fiabilă pentru prognoza meteo pe termen lung, trebuie să cunoașteți multe fapte particulare, atunci sarcină comună Fizica oceanelor va părea foarte, foarte complexă: metode de măsurare, instrumente, a căror funcționare se bazează pe utilizarea celor mai moderne circuite electronice, prelucrarea destul de dificilă a informațiilor primite cu utilizarea obligatorie a unui computer; construirea unor modele matematice foarte complexe și originale ale proceselor care se desfășoară în coloana de apă a oceanului și la limita cu atmosfera; efectuând experimente ample în zone caracteristice ale oceanului. Acestea sunt caracteristici generale cercetări moderne în domeniul fizicii oceanelor.

Dificultăți deosebite apar atunci când se studiază materia vie din ocean. Relativ recent s-au obţinut materialele necesare pentru o caracterizare generală a structurii biologice a oceanului.

Abia în 1949 s-a descoperit viața la adâncimi de peste 6000 m. Mai târziu, fauna de adâncime - fauna ultra-abisală - s-a dovedit a fi un obiect de cercetare deosebit de interesant. La asemenea adâncimi, condițiile de viață sunt foarte stabile la scară de timp geologică. Pe baza asemănării faunei ultra-abisale, este posibil să se stabilească fostele conexiuni ale bazinelor oceanice individuale și să se restabilească condițiile geografice ale trecutului geologic. De exemplu, comparând fauna de adâncime a Mării Caraibelor și a Oceanului Pacific de Est, oamenii de știință au stabilit că în trecutul geologic nu a existat un istm din Panama.

Ceva mai târziu, a fost făcută o descoperire uluitoare - un nou tip de animal a fost descoperit în ocean - pogonophora. Un studiu amănunțit al anatomiei lor și al clasificării sistematice au format conținutul uneia dintre lucrările remarcabile din biologia modernă - monografia „Pogonophores” de A. V. Ivanov. Aceste două exemple arată cât de dificil a fost să studiezi distribuția vieții în ocean și, cu atât mai mult, modelele generale de funcționare a sistemelor biologice ale oceanului.

Comparând fapte disparate și comparând biologia principalelor grupuri de plante și animale, oamenii de știință au ajuns la concluzii importante. Producția biologică totală a Oceanului Mondial s-a dovedit a fi ceva mai mică decât valoarea similară care caracterizează întreaga suprafață de uscat, în ciuda faptului că suprafața oceanului este de 2,5 ori mai mare decât pământul. Acest lucru se datorează faptului că zonele cu productivitate biologică ridicată sunt periferia oceanului și zonele cu ape adânci în creștere. Restul oceanului este un deșert aproape fără viață, în care pot fi găsiți doar prădători mari. Doar micii atoli de corali se dovedesc a fi oaze izolate în deșertul oceanic.

O altă constatare importantă se referă la caracteristicile generale ale rețelelor trofice oceanice. Prima verigă a lanțului trofic este fitoplanctonul algelor verzi unicelulare. Următoarea legătură este zooplanctonul, apoi peștii planctivori și prădătorii. Animalele de lapte - bentos, care sunt și hrană pentru pești - sunt esențiale.

Reproducerea la fiecare nivel al valorii alimentare este astfel încât biomasa produsă este de 10 ori mai mare decât consumul acesteia. Cu alte cuvinte, 90%, de exemplu, din fitoplancton mor naturalși doar 10% servește drept hrană pentru zooplancton. De asemenea, s-a stabilit că crustaceele zooplancton efectuează migrații zilnice verticale în căutarea hranei. Destul de recent a fost descoperit în cura de slabire crustacee zooplancton cheaguri de bacterii, iar acest tip de alimente a reprezentat până la 30% din volumul total. Rezultatul general al cercetării moderne în biologia oceanelor este că a fost găsită o abordare și a fost construit primul model matematic bloc al sistemului ecologic al oceanului deschis. Acesta este primul pas către reglarea artificială a productivității biologice a oceanului.

Ce metode folosesc biologii în ocean?

În primul rând, o varietate de unelte de pescuit. Organismele mici de plancton sunt prinse cu plase speciale de conuri. Ca urmare a pescuitului, se obține o cantitate medie de plancton în unități de greutate pe unitatea de volum de apă. Aceste plase pot fi folosite pentru a pescui orizonturi individuale ale coloanei de apă sau pentru a „filtra” apa de la o anumită adâncime la suprafață. Animalele de jos sunt prinse cu diverse unelte remorcate de-a lungul fundului. Peștii și alte organisme necton sunt prinse de traulele de apă.

Sunt folosite metode unice pentru a studia relațiile nutriționale ale diferitelor grupuri de plancton. Organismele sunt „marcate” cu substanțe radioactive și apoi se determină cantitatea și rata de pășunat în următoarea verigă a lanțului trofic.

În ultimii ani s-au folosit metode fizice pentru determinarea indirectă a cantității de plancton din apă. Una dintre aceste metode se bazează pe utilizarea unui fascicul laser, care sondează stratul de suprafață de apă din ocean și oferă date despre cantitatea totală de fitoplancton. O alta metoda fizica se bazează pe utilizarea capacității organismelor de plancton de a străluci - bioluminiscența. Un batometru cu sondă specială este scufundat în apă și, pe măsură ce se scufundă, intensitatea bioluminiscenței este înregistrată ca indicator al cantității de plancton. Aceste metode caracterizează foarte rapid și complet distribuția planctonului în mai multe puncte de sondare.

Un element important în studierea structurii biologice a oceanului este cercetarea chimică. Conținutul de nutrienți (săruri minerale de azot și fosfor), oxigen dizolvat și o serie de alte caracteristici importante ale habitatului organismelor sunt determinate prin metode chimice. Este deosebit de important să fie atent definiții chimice atunci când se studiază zonele de coastă foarte productive - zone de upwelling. Aici, cu vânturi regulate și puternice de pe coastă, are loc o acumulare puternică de apă, însoțită de creșterea apelor adânci și distribuția lor în zona mică a raftului. Apele de adâncime conțin cantități dizolvate de cantități semnificative de săruri minerale de azot și fosfor. Ca urmare, fitoplanctonul înflorește în zona de apariție și, în cele din urmă, se formează o zonă de agregare comerciale de pești.

Prognoza si inregistrare de natură specifică habitatele din zona de upwelling sunt efectuate prin metode chimice. Astfel, în biologie, problema metodelor de cercetare acceptabile și aplicabile este rezolvată într-o manieră cuprinzătoare în timpul nostru. În timp ce folosesc pe scară largă metodele tradiționale de biologie, cercetătorii folosesc din ce în ce mai mult metode de fizică și chimie. Prelucrarea materialelor, precum și generalizarea lor sub formă de modele optimizate, se realizează folosind metodele matematicii moderne.

În domeniul studierii geologiei oceanelor în ultimii 30 de ani, au fost obținute atât de multe fapte noi încât multe idei tradiționale au trebuit să fie schimbate radical.

Cu doar 30 de ani în urmă, măsurarea adâncimii fundului oceanului era extrem de dificilă. A fost necesar să coboare un lot greu în apă cu o sarcină suspendată pe un cablu lung de oțel. Mai mult decât atât, rezultatele au fost adesea eronate, iar punctele cu adâncimi măsurate se aflau la sute de kilometri una de cealaltă. Prin urmare, ideea predominantă a fost ca vastele întinderi ale fundului oceanului ca niște câmpii gigantice.

În 1937, a fost folosită pentru prima dată o nouă metodă de măsurare a adâncimii, bazată pe efectul de reflectare a unui semnal sonor din partea de jos.

Principiul de măsurare a adâncimii cu un ecosonda este foarte simplu. Un vibrator special montat în partea inferioară a carenei navei emite semnale acustice pulsatorii. Semnalele sunt reflectate de pe suprafața inferioară și captate de dispozitivul de recepție al sondei. Timpul de călătorie dus-întors al semnalului depinde de adâncime și un profil continuu al fundului este desenat pe bandă pe măsură ce nava se mișcă. O serie de astfel de profile, separate de distanțe relativ scurte, face posibilă trasarea pe hartă a liniilor de adâncimi egale - izobate - și reprezentarea reliefului de jos.

Măsurătorile de adâncime cu sondele ecografice au schimbat înțelegerea anterioară de către oamenii de știință a topografiei fundului oceanului.

Cu ce seamănă?

O fâșie se întinde de la coastă, care se numește platforma continentală. Adâncimile pe platforma continentală nu depășesc de obicei 200-300 m.

În zona superioară a platoului continental are loc o transformare continuă și rapidă a reliefului. Malul se retrage sub presiunea valurilor și în același timp apar acumulări mari de resturi sub apă. Aici se formează depozite mari de nisip, pietriș și pietricele - material de construcție excelent, zdrobit și sortat de natura însăși. Diverse scuipă, terasamente, baruri, la rândul lor, construiesc coasta în alt loc, separă lagunele și blochează gurile râurilor.

În zona tropicală a oceanului, unde apa este foarte curată și caldă, cresc structuri de corali grandioase - recife de coastă și barieră. Se întind pe sute de kilometri. Recifele de corali oferă adăpost pentru o mare varietate de organisme și formează împreună un sistem biologic complex și extraordinar. Într-un cuvânt, zona raftului superior „trăiește” cu o viață geologică vibrantă.

La adâncimi de 100-200 m, procesele geologice par să înghețe. Relieful devine nivelat, iar în partea de jos există multe aflorințe de rocă. Distrugerea rocilor este foarte lentă.

La marginea exterioară a raftului, cu fața spre ocean, picătura suprafeței de jos devine mai abruptă. Uneori pantele ajung la 40-50°. Aceasta este o pantă continentală. Suprafața sa este disecată de canioane subacvatice. Aici au loc procese intense și uneori catastrofale. Namolul se acumulează pe versanții canioanelor subacvatice. Uneori, stabilitatea acumulărilor este ruptă brusc și un flux de noroi cade de-a lungul fundului canionului.

Curgerea de noroi ajunge la gura canionului, iar aici cea mai mare parte a nisipului și a resturilor mari, depuse, formează un con aluvion - o deltă subacvatică. Un curent de turbiditate iese dincolo de piciorul continental. Adesea, ventilatoarele aluviale individuale sunt conectate, iar la piciorul continental se formează o fâșie continuă de sedimente libere de grosime mare.

53% din suprafața fundului este ocupată de fundul oceanului, zonă care până de curând era considerată câmpie. De fapt, relieful fundului oceanului este destul de complex: ridicări de diferite structuri și origini îl împart în bazine uriașe. Mărimea bazinelor oceanice poate fi estimată din cel puțin un exemplu: bazinele de nord și de est ale Oceanului Pacific ocupă o suprafață mai mare decât toată America de Nord.

Pe o suprafață mare a bazinelor în sine, terenul deluros domină; uneori există munți submarini individuale. Înălțimea munților oceanici ajunge la 5-6 km, iar vârfurile lor se ridică adesea deasupra apei.

În alte zone, fundul oceanului este străbătut de umflături uriașe, blânde, de câteva sute de kilometri lățime. De obicei, insulele vulcanice sunt situate pe aceste metereze. În Oceanul Pacific, de exemplu, există Zidul Hawaiian, pe care se află un lanț de insule cu vulcani activi și lacuri de lavă.

Conurile vulcanice se ridică de pe fundul oceanului în multe locuri. Uneori, vârful unui vulcan ajunge la suprafața apei și apoi apare o insulă. Unele dintre aceste insule sunt treptat distruse și ascunse sub apă.

Câteva sute de conuri vulcanice au fost descoperite în Oceanul Pacific cu urme evidente de acțiune a valurilor pe vârfurile lor plate, scufundate la o adâncime de 1000-1300 m.

Evoluția vulcanilor poate fi diferită. Coralii care construiesc recifurile se instalează în vârful vulcanului. Pe măsură ce coralii se scufundă încet, ei construiesc reciful și, în timp, se formează o insulă inelă - un atol cu o lagună în mijloc. Înălţime recif de corali poate dura foarte mult timp. Au fost efectuate foraje pe unii atoli din Pacific pentru a determina grosimea calcarelor coraline. S-a dovedit că ajunge la 1500. Aceasta înseamnă că vârful vulcanului s-a scufundat încet - peste aproximativ 20 de mii de ani.

Studiind topografia fundului și structura geologică a scoarței solide a oceanului, oamenii de știință au ajuns la câteva concluzii noi. Scoarța terestră de sub fundul oceanului s-a dovedit a fi mult mai subțire decât pe continente. Pe continente, grosimea învelișului solid al Pământului - litosfera - ajunge la 50-60 km, iar în ocean nu depășește 5-7 km.

De asemenea, s-a dovedit că litosfera pământului și oceanului diferă în compoziția rocii. Sub stratul de roci afânate - produse ale distrugerii suprafeței pământului, există un strat gros de granit, care este acoperit de un strat de bazalt. În ocean, nu există strat de granit, iar sedimentele libere se află direct pe bazalt.

Și mai importantă a fost descoperirea unui vast sistem de lanțuri muntoase pe fundul oceanului. Sistemul montan al crestelor mijlocii oceanice se intinde pe toate oceanele pe 80.000 km. În mărime, crestele subacvatice sunt comparabile doar cu cei mai mari munți de pe uscat, de exemplu Himalaya. Crestele crestelor submarine sunt de obicei tăiate pe lungime de chei adânci, care au fost numite văi rift sau rifturi. Continuarea lor poate fi urmărită pe uscat.

Oamenii de știință au realizat că sistemul global de rift este un fenomen foarte important în dezvoltarea geologică a întregii noastre planete. A început o perioadă de studiu atent al sistemului de zone de rift și au fost obținute în curând date atât de semnificative încât a avut loc o schimbare bruscă a ideilor despre istoria geologică a Pământului.

Acum oamenii de știință au apelat din nou la ipoteza pe jumătate uitată a derivei continentale, exprimată de omul de știință german A. Wegener la începutul secolului. S-a făcut o comparație atentă a contururilor continentelor separate de Oceanul Atlantic. În același timp, geofizicianul Ya. Bullard a combinat contururile Europei și Americii de Nord, Africii și Americii de Sud nu de-a lungul liniilor de coastă, ci de-a lungul liniei mediane a pantei continentale, aproximativ de-a lungul unei izobate de 1000 m. Contururile ambelor țărmuri ale oceanul a coincis atât de precis încât nici măcar scepticii înrădăcinați nu se puteau îndoi de mișcarea orizontală enormă reală a continentelor.

Deosebit de convingătoare au fost datele obținute în timpul sondajelor geomagnetice în zona crestelor mijlocii oceanice. S-a dovedit că lava bazaltică eruptă se mișcă treptat pe ambele părți ale crestei. Astfel, s-au obținut dovezi directe ale expansiunii oceanelor, răspândirii scoarței terestre în regiunea riftului și, în conformitate cu aceasta, derivării continentale.

Forajele adânci în ocean, care au fost efectuate de câțiva ani de la nava americană Glomar Challenger, au confirmat din nou faptul extinderii oceanelor. Ei au stabilit chiar expansiunea medie a Oceanului Atlantic - câțiva centimetri pe an.

De asemenea, a fost posibil să se explice creșterea seismicității și vulcanismului la periferia oceanelor.

Toate aceste date noi au servit drept bază pentru crearea unei ipoteze (deseori numită teorie, argumentele sale sunt atât de convingătoare) a tectonicii (mobilității) plăcilor litosferice.

Formularea originală a acestei teorii aparține oamenilor de știință americani G. Hess și R. Dietz. Mai târziu a fost dezvoltat și completat de oameni de știință sovietici, francezi și alți. Sens noua teorie se rezumă la ideea că învelișul rigid al Pământului - litosfera - este împărțit în plăci separate. Aceste plăci experimentează mișcări orizontale. Forțele care pun în mișcare plăcile litosferice sunt generate de curenți convectivi, adică fluxuri ale substanței lichide de foc profunde ale Pământului.

Răspândirea plăcilor în lateral este însoțită de formarea crestelor mijlocii oceanice, pe crestele cărora apar crăpături deschise. Lava bazaltică curge prin fisuri.

În alte zone, plăcile litosferice se apropie și se ciocnesc. În aceste ciocniri, de regulă, marginea unei plăci se mișcă sub cealaltă. La periferia oceanelor sunt cunoscute astfel de zone moderne de subîncărcare, unde au loc adesea cutremure puternice.

Teoria tectonicii plăcilor este susținută de multe fapte obținute în ultimii cincisprezece ani în ocean.

Bază comună idei moderne Ipoteza cosmogonică a academicianului O. Yu. Schmidt servește drept bază pentru structura internă a Pământului și procesele care au loc în adâncurile sale. Conform ideilor sale, Pământul, ca și alte planete sistem solar, s-a format prin lipirea substanței reci a norului de praf. Creșterea ulterioară a Pământului a avut loc prin captarea unor noi porțiuni de materie meteoritică în timp ce trecea prin norul de praf care înconjura odinioară Soarele. Pe măsură ce planeta creștea, meteoriți grei (fier) s-au scufundat și meteoriți ușori (piatră) au plutit în sus. Acest proces (separare, diferențiere) a fost atât de puternic încât în interiorul planetei substanța s-a topit și a fost împărțită într-o parte refractară (grea) și una fuzibilă (mai ușoară). În același timp, încălzirea radioactivă funcționa și în părțile interioare ale Pământului. Toate aceste procese au dus la formarea de grele miez interior, Mai mult lumina exterioara miez, inferior și Mantaua superioara. Datele și calculele geofizice arată că în intestinele Pământului se ascunde o energie enormă, cu adevărat capabilă de transformări decisive ale învelișului solid - litosfera.

Pe baza ipotezei cosmogonice a lui O. 10. Schmidt, academicianul A.P. Vinogradov a dezvoltat o teorie geochimică a originii oceanului. A.P. Vinogradov, prin calcule precise, precum și prin experimente pentru a studia diferențierea substanței topite a meteoriților, a stabilit că masa de apă a oceanului și a atmosferei Pământului s-a format în procesul de degazare a substanței mantalei superioare. Acest proces continuă în timpul nostru. În mantaua superioară, are loc de fapt diferențierea continuă a materiei, iar cea mai fuzibilă parte a acesteia pătrunde la suprafața litosferei sub formă de lavă bazaltică.

Ideile despre structura scoarței terestre și dinamica acesteia devin treptat mai precise.

În 1973 și 1974 O expediție subacvatică neobișnuită a fost efectuată în Oceanul Atlantic. Într-o zonă preselectată a creastei Mid-Atlantic, au fost efectuate scufundări în adâncime ale submersibilelor și a fost examinată în detaliu o mică, dar foarte importantă secțiune a fundului oceanului.

Explorând fundul de pe vasele de suprafață în timpul pregătirii expediției, oamenii de știință au studiat în detaliu topografia de jos și au descoperit o zonă în care se afla un defileu adânc tăiat de-a lungul creastei unei creaste subacvatice - o vale rift. În aceeași zonă se află o falie de transformare, clar exprimată în relief, transversală pe creasta crestei și defileul riftului.

Această structură tipică de fund - un defileu, o falie de transformare, vulcani tineri - a fost examinată de pe trei nave subacvatice. Expediția a inclus batiscaful francez „Arhimedes” cu vasul special „Marseille Le Bihan” care îi susținea activitatea, submarinul francez „Siana” cu vasul „Norua”, nava de cercetare americană „Knorr”, submarinul american „Alvin” cu vasul „Lulu” .

Un total de 51 de scufundări la adâncime au fost efectuate pe parcursul a două sezoane.

La efectuarea scufundărilor la adâncime până la 3000 m, echipajele navelor subacvatice au întâmpinat unele dificultăți.

Primul lucru care a complicat inițial foarte mult cercetarea a fost incapacitatea de a determina locația vehiculului subacvatic în condiții de teren foarte disecat.

Vehiculul subacvatic trebuia să se deplaseze menținând o distanță de fund de cel mult 5 m. Pe pante abrupte și traversând văi înguste, batiscaful și submarinele nu puteau folosi sistemul de baliză acustică, deoarece munții subacvatici împiedicau trecerea semnalelor. Din acest motiv, pe nave de sprijin a fost pus în funcțiune un sistem de bord, cu ajutorul căruia s-a determinat amplasarea exactă a navei subacvatice. Nava de sprijin a monitorizat vehiculul subacvatic și a controlat mișcarea acestuia. Uneori a existat un pericol direct pentru vehiculul subacvatic și într-o zi a apărut o astfel de situație.

Pe 17 iulie 1974, submarinul Alvin a rămas literalmente blocat într-o crăpătură îngustă și a petrecut două ore și jumătate încercând să iasă din capcană. Echipajul Alvin a dat dovadă de ingeniozitate și calm uimitoare - după ce au părăsit capcana, nu au ieșit la suprafață, ci au continuat să exploreze încă două ore.

Pe lângă observațiile și măsurătorile directe din submersibile, fotografiarea și recoltarea de probe, în zona de expediție s-au efectuat foraje de pe celebra navă cu destinație specială Glomar Challenger.

În cele din urmă, măsurătorile geofizice au fost efectuate în mod regulat de la nava de cercetare Knorr, completând munca observatorilor submersibili.

Ca urmare, 91 km de observații de traseu, 23 de mii de fotografii au fost realizate într-o zonă mică a fundului, au fost colectate peste 2 tone de probe de rocă și au fost realizate peste 100 de înregistrări video.

Rezultatele științifice ale acestei expediții (cunoscute sub numele de Faimos) sunt foarte importante. Pentru prima dată, vehiculele subacvatice au fost folosite nu doar pentru a observa lumea subacvatică, ci și pentru cercetări geologice intenționate, similare cercetărilor detaliate pe care geologii le efectuează pe uscat.

Pentru prima dată, au fost obținute dovezi directe ale mișcării plăcilor litosferice de-a lungul granițelor. În acest caz, a fost explorată granița dintre plăcile americane și cele africane.

A fost determinată lățimea zonei, care este situată între plăcile litosferice în mișcare. În mod neașteptat, s-a dovedit că această zonă, în care scoarța terestră formează un sistem de fisuri și unde lava bazaltică curge pe suprafața inferioară, adică se formează o nouă crustă terestră, această zonă are mai puțin de un kilometru lățime.

O descoperire foarte importantă a fost făcută pe versanții dealurilor subacvatice. Într-una dintre scufundările submersibilului Siana, pe un deal au fost descoperite fragmente libere fisurate, foarte diferite de diferite fragmente de lavă bazaltică. După ieșirea la suprafață a Sianei, s-a stabilit că era minereu de mangan. O examinare mai detaliată a zonei în care sunt distribuite minereurile de mangan a condus la descoperirea unui vechi depozit hidrotermal pe suprafața fundului. Scufundări repetate au produs noi materiale care demonstrează că, de fapt, datorită apariției apelor termale de la adâncimea fundului până la suprafața fundului, minereurile de fier și mangan se află în această zonă mică a fundului.

În timpul expediției, au apărut multe probleme tehnice și au existat eșecuri, dar experiența prețioasă a cercetării geologice intenționate acumulată în două sezoane este, de asemenea, un rezultat important al acestui experiment oceanologic extraordinar.

Metodele de studiu a structurii scoarței terestre din ocean diferă în unele caracteristici. Topografia inferioară este studiată nu numai cu ajutorul ecosondelor, ci și a localizatoarelor cu scanare laterală și a ecosondelor speciale, care oferă o imagine a reliefului într-o bandă egală ca lățime cu adâncimea locului. Aceste noi metode oferă rezultate mai precise și permit ca relieful să fie reprezentat mai precis pe hărți.

Pe navele de cercetare, sondajele gravimetrice sunt efectuate cu ajutorul gravimetrelor de la bord și sunt cercetate anomaliile magnetice. Aceste date fac posibilă evaluarea structurii scoarței terestre sub ocean. Principala metodă de cercetare este sondarea seismică. O mică încărcătură explozivă este plasată în coloana de apă și se generează o explozie. Un dispozitiv special de recepție înregistrează ora de sosire a semnalelor reflectate. Calculele determină viteza de propagare a undelor longitudinale cauzate de o explozie în scoarța terestră. Valorile caracteristice ale vitezei fac posibilă împărțirea litosferei în mai multe straturi de compoziție diferită.

În prezent, dispozitivele pneumatice sau descărcarea electrică sunt folosite ca sursă. În primul caz, un volum mic de aer, comprimat într-un dispozitiv special cu o presiune de 250-300 atm, este eliberat în apă (aproape instantaneu). La o adâncime mică, bula de aer se extinde brusc, simulând astfel o explozie. Repetarea frecventă a unor astfel de explozii, cauzată de un dispozitiv numit pistol cu aer comprimat, oferă un profil de sunet seismic continuu și, prin urmare, un profil destul de detaliat al structurii scoarței terestre pe toată lungimea tack-ului.

Un profilograf cu un descărcator electric (sparker) este utilizat într-un mod similar. În această versiune a echipamentelor seismice, puterea descărcării care excită oscilațiile este de obicei mică, iar un sparker este folosit pentru a studia puterea și distribuția straturilor neconsolidate. sedimente de fund.

Pentru a studia compoziția sedimentelor de fund și pentru a obține eșantioane ale acestora, se folosesc diverse sisteme de tuburi de sol și grape de fund. Tuburile de sol au, în funcție de sarcina de cercetare, diametre diferite, poartă de obicei o sarcină mare pentru pătrunderea maximă în sol, au uneori un piston în interior și poartă unul sau altul contactor (întrerupător de miez) la capătul inferior. Tubul este scufundat în apă și sediment la fund la una sau alta adâncime (dar de obicei nu mai mult de 12-15 m), iar miezul astfel extras, numit de obicei miez, este ridicat pe puntea navei.

Elementele de prindere de fund, care sunt dispozitive de tip apucator, par să decupeze un mic monolit din stratul de suprafață al solului de fund, care este livrat pe puntea navei. Au fost dezvoltate modele de dragă autoplutitoare. Ele elimină necesitatea unui cablu și a unui troliu de punte și simplifică foarte mult metoda de obținere a unei probe. În zonele de coastă ale oceanului la adâncimi mici, se folosesc tuburi de sol cu piston vibrant. Cu ajutorul lor, se pot obține coloane de până la 5 m lungime pe soluri nisipoase.

Evident, toate dispozitivele enumerate nu pot fi folosite pentru a obține mostre (miezuri) de roci de fund care sunt compactate și au o grosime de zeci și sute de metri. Aceste probe sunt obținute cu ajutorul platformelor de foraj convenționale montate pe nave. Pentru adâncimi de rafturi relativ mici (până la 150-200 m), se folosesc vase speciale care poartă o instalație de foraj și sunt instalate la punctul de foraj pe mai multe ancore. Vasul este ținut într-un punct prin ajustarea tensiunii lanțurilor care merg la fiecare dintre cele patru ancore.

La adâncimi de mii de metri în oceanul deschis, ancorarea unei nave este imposibilă din punct de vedere tehnic. Prin urmare, a fost dezvoltată o metodă specială de poziționare dinamică.

Nava de foraj intră punct dat, iar acuratețea determinării locației este asigurată de un dispozitiv special de navigație care primește semnale de la sateliții artificiali ai Pământului. Apoi, în partea de jos este instalat un dispozitiv destul de complex, cum ar fi un far acustic. Semnalele de la acest far sunt primite de un sistem instalat pe navă. După primirea semnalului, dispozitivele electronice speciale determină deplasarea navei și lansează instantaneu o comandă propulsoarelor. Grupul necesar de elice este pornit și poziția navei este restabilită. Pe puntea unui vas de foraj adânc se află un foraj de foraj cu o unitate rotativă de foraj, un set mare de țevi și un dispozitiv special pentru ridicarea și înșurubarea țevilor.

Nava de foraj Glomar Challenger (deocamdată singura) desfășoară lucrări la un proiect internațional de foraj la adâncime în ocean. Au fost deja forate peste 600 de puțuri, cea mai mare adâncime a puțurilor fiind de 1300 m. Materialele provenite din forajul de adâncime au adus atât de multe fapte noi și neașteptate încât există un interes extraordinar în studierea lor. Atunci când studiem fundul oceanului, sunt utilizate multe tehnici și metode diferite și ne putem aștepta la apariția unor noi metode care folosesc noi principii de măsurare în viitorul apropiat.

În concluzie, trebuie menționată pe scurt o sarcină din programul general de cercetare oceanică - studiul poluării. Sursele de poluare a oceanelor sunt variate. Evacuarea apelor uzate industriale și menajere din întreprinderile de coastă și orașe. Compoziția poluanților aici este extrem de diversă: de la deșeuri din industria nucleară la detergenți sintetici moderni. Poluarea semnificativă este creată de deversările de la navele oceanice și, uneori, de scurgeri catastrofale de petrol în timpul accidentelor cu cisternele și puțurile de petrol din larg. Există o altă modalitate de a polua oceanul - prin atmosferă. Curenții de aer transportă pe distanțe mari, de exemplu, plumbul care intră în atmosferă cu gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă. În timpul schimbului de gaze cu atmosfera, plumbul intră în apă și se găsește, de exemplu, în apele antarctice.

Definițiile poluării sunt acum organizate într-un sistem internațional special de observare. În acest caz, vaselor relevante sunt atribuite observații sistematice ale conținutului de poluanți din apă.

Cea mai răspândită poluare în ocean sunt produsele petroliere. Pentru a-l controla, se folosesc nu numai metode chimice de determinare, ci mai ales metode optice. Pe avioane și elicoptere sunt instalate dispozitive optice speciale, cu ajutorul cărora se determină limitele zonei acoperite de pelicula de ulei și chiar grosimea peliculei.

Natura Oceanului Mondial, acest sistem ecologic uriaș al planetei noastre, la sens figurat, nu a fost încă studiat suficient. Dovada acestei evaluări este oferită de descoperirile recente în diverse domenii ale oceanologiei. Metodele de studiu a Oceanului Mondial sunt destul de diverse. Fără îndoială, în viitor, pe măsură ce se găsesc și se aplică noi metode de cercetare, știința se va îmbogăți cu noi descoperiri.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.