Veda o prírodných procesoch v oceánoch. Vedecký výskum svetových oceánov. Fyzická geografia kontinentov

Krajina zaberá menej ako 30% povrchu našej planéty. Zvyšok pokrývajú moria a oceány. Sú s nimi spojené desiatky tajomstiev a úžasných prírodných úkazov. A napriek tomu, že vedci úspešne vysvetlili dôvody týchto javov, zostávajú nádhernými prírodnými dielami, ktoré brzdia predstavivosť ľudí. Pozrime sa na 10 neobvyklých a vzrušujúcich javov spojených s oceánmi.

Ľadovce nevyzerajú vždy dokonale biele!

Nie je žiadnym tajomstvom, že teplota morskej vody sa v rôznych geografických šírkach líši. Na rovníku sa povrchová vrstva môže zahriať na + 28 ° С a vyššie, v oblastiach blízko pólov - nie viac ako + 2 ° С. Veľké ľadovce preto môžu v Arktíde a Antarktíde plávať desaťročia. A niekedy sa zmenia ... na pruhované ľadovce!

Pruhované ľadovce sa tvoria vtedy, keď voda najskôr rozmrazí a potom znova zamrzne. Medzi to do nej vstupujú malé čiastočky nečistôt, minerálov a pod. Po zmrazení je farba vrstvy čerstvého ľadovca odlišná od ostatných. Vďaka tomuto procesu je možné na povrchu ľadového bloku pozorovať mnoho farebných pruhov. To znamená, že nie všetky ľadovce sú biele alebo priehľadné, ako sú znázornené na obrázkoch. Na niektorých z nich môžeme pozorovať úžasnú hru farieb a odtieňov. Navyše, čím starší je ľadovec, tým viac pruhov je. Pri pohľade na ne sa môže zdať, že sama príroda tieto bloky ľadu ozdobila šikovnou rukou.

9. Whirlpool

Whirlpool - obrovský lievik s nižším ťahom, nasávajúci všetko, čo je nablízku

Zdá sa, že slovo „vírivka“ ľudí zámerne varuje, že by sa tohto javu mali báť. Je zaujímavé, že ho prvýkrát použil slávny spisovateľ Edgar Allan Poe. Popísal to ako „ničivý prúd“. Vírska vaňa na oceáne je v skutočnosti silným lievikom s nižším ťahom, ktorý pomaly, ale isto nasáva všetko, čo je nablízku. Sú troch typov - trvalé (existujúce vždy na tom istom mieste), sezónne (spôsobené určitými klimatickými podmienkami) a epizodické (vznikajúce napríklad počas zemetrasení).

V moriach a oceánoch sú víry najčastejšie spôsobené zrážkou prílivových vĺn alebo odlivových prúdov s opačnými prúdmi. Voda v nich sa navyše môže pohybovať rýchlosťou stoviek kilometrov za hodinu.

To je zaujímavé: šírka víriviek niekedy dosahuje 3-5 kilometrov. Obeťami týchto javov sa môžu stať nielen malé jachty a rybárske lode, ale aj veľké lode. Možno si spomínate na šokujúci incident, keď v roku 2011 pri pobreží Japonska vtiahli loď so stovkami pasažierov na palubu po zemetrasení do vírivky.

Predtým ľudia verili v legendy, že vírivky ich určite stiahnu až na samé dno oceánu. Vedci však tieto mýty odhalili.

Najväčší červený príliv je možné vidieť vo floridskom zálive

Vlny bohatých žiarivých červených a pomarančov sú úžasne krásnym prírodným úkazom. Užívať si červené vlny je však príliš často nezdravé, pretože sú spojené so značným nebezpečenstvom.

Kvitnutie rias (ktoré spôsobuje, že voda začne byť šarlátová) môže byť také intenzívne, že rastliny začnú produkovať všetky druhy toxínov a chemikálií. Niektoré z nich sa rozpúšťajú vo vode, niektoré sa dostávajú do vzduchu. Toxíny poškodzujú vodný život, morské vtáky a dokonca aj ľudí.

Najväčší červený príliv na planéte sa každoročne pozoruje pri pobreží floridského zálivu v júni až júli.

Brinikl rozprestiera po dne mora ľadovú sieť, z ktorej sa nedostane žiadny živý tvor.

Úžasný produkt prírody - slaný cencúľ, je niečo nepredstaviteľné. Keď sa uzlík konečne vytvorí, vyzerá to ako kryštál namočený vo vode. Slané cencúle sa tvoria, keď voda z topiaceho sa ľadu presakuje do mora. Vzhľadom na to, že na tvorbu slaných cencúľov sú potrebné veľmi nízke teploty vzduchu a vody, je ich možné pozorovať iba v studených vodách Arktídy a pri pobreží Antarktídy.

To je zaujímavé: Brinikli sú spojené s veľkým nebezpečenstvom pre flóru a faunu oceánu. V okamihu kontaktu s nimi hviezdice, ryby a dokonca aj riasy buď zamrznú a zamrznú, alebo dostanú výrazné škrty.

Všeobecne uznávaný model tvorby brinikúl opísal oceánograf Silier Martin v roku 1974. Viac ako 30 rokov sa mohli stať svedkami tohto jasného oceánskeho výkonu iba vedci. V roku 2011 však film o tvorbe morského cencúľa natočila stanica BBC.

Prúd slanej vody vytekajúci z bloku ľadu je taký studený, že okolitá tekutina takmer okamžite zamrzne. Niekoľko sekúnd po tom, čo je uzlina v oceáne, sa okolo neho tvorí krehké brnenie pozostávajúce z porézneho ľadu. Keď sa dosiahne kritické množstvo, cencúľ spadne na dno. Potom začne svoje studené siete rozťahovať ďalej. Každé zviera, ktoré sa v nich chytí, je odsúdené na smrť. Pred operátormi klíčil „zabijácky rampouch“ niekoľko metrov za 3 hodiny a dosiahol dno oceánu. Potom, len za 15 minút, zdola zničila všetok morský život v okruhu štyroch metrov.

6. Najdlhšia vlna na Zemi

Brazílčania nazývajú proces vzniku najdlhšej vlny Pororoca

Poveternostné podmienky majú na morské vody obrovský vplyv. Nie je prekvapujúce, že niektoré prírodné javy je možné pozorovať iba v určitom období s kombináciou mnohých faktorov, ktoré k nim prispievajú.

V Brazílii je teda možné vidieť najdlhšiu vlnu na planéte maximálne 2 krát za rok. Koncom februára a potom začiatkom marca stúpa do ústia rieky Amazonky obrovský objem vody z Atlantického oceánu. Keď sa prúd rieky zrazí so slapovými silami oceánu, vytvorí sa najdlhšia vlna na Zemi. V Brazílii sa tento jav nazýva Pororoca. Výška vĺn generovaných počas tohto javu niekedy dosahuje 3,5 - 4 metre. A môžete počuť zvuk vlny pol hodiny predtým, ako s nárazom narazí na breh. Pororoca niekedy zničí pobrežné domy alebo vyvráti stromy.

Tisíce úžasných mrazivých kvetov v arktických vodách

Málokto vie o existencii týchto jemných, očarujúcich kvetov. Mrazivé kvety sa tvoria len zriedka - iba na mladom ľade v studenej morskej vode. K ich tvorbe dochádza pri nízkych teplotách za pokojného počasia. Priemer takýchto útvarov spravidla nepresahuje štyri centimetre, ale vyzerajú ako kryštálové kópie skutočných kvetov. Obsahujú veľa soli, čo vysvetľuje kryštalizovaný vzhľad mrazivých kvetov.

To je zaujímavé: Ak sa na nejakej malej ploche mora vytvoria milióny takýchto kvetov, začnú „púšťať“ soľ do vzduchu!

More môže nielen vytvárať podmienky pre život, ale aj podporovať ho. Sama sa mení, ako živý organizmus. A mrazivé kvety sú príkladom jedného z najkrajších umeleckých diel vytvorených oceánmi.

Túlavé zabíjačkové vlny môžu dosiahnuť výšky 25 a viac metrov. Príčiny ich vzniku nie sú s určitosťou známe.

Spravidla nie je ťažké určiť okamih vzniku vlny. Existujú však takzvané nepoctivé vlny, ktoré sa v skutočnosti objavujú z ničoho nič a nevykazujú žiadne známky ich prístupu.

To je zaujímavé: Zabíjacie vlny sa zvyčajne nachádzajú v otvorenom oceáne ďaleko od pevniny. Môžu sa objaviť aj za jasného počasia bez silného vetra. Dôvody zatiaľ neboli stanovené. Ich veľkosť je jednoducho kolosálna. Výška roamingových zabíjačkových vĺn môže dosiahnuť 30 metrov a niekedy aj viac!

Vedci dlho považovali putovanie po vlnách za výmysel námorníkov, pretože nezapadali do žiadnych existujúcich matematických modelov vzhľadu a správania sa vĺn. Faktom je, že z hľadiska klasickej oceánológie vlna s výškou viac ako 20,7 metra nemôže existovať v pozemských podmienkach. Chýbal aj spoľahlivý dôkaz o ich existencii. Ale 1. januára 1995 na nórskej ropnej platforme „Dropner“, ktorá sa nachádza v Severnom mori, zaznamenali nástroje vlnu vysokú 25,6 metra. Hovorilo sa mu Dropnerova vlna. Čoskoro sa začal výskum v rámci projektu MaxWave. Experti monitorovali vodnú hladinu Zeme pomocou dvoch radarových satelitov, ktoré vypustila Európska vesmírna agentúra. Len za 3 týždne bolo v oceánoch zaznamenaných 10 jednoduchých túlavých vĺn s výškou viac ako 25 metrov.

Potom boli vedci nútení znova sa pozrieť na smrť obrovských lodí - kontajnerových lodí a supertankerov. Zabíjacie vlny boli zaradené medzi pravdepodobné príčiny týchto katastrof. Neskôr sa ukázalo, že v roku 1980 sa 300-metrová britská suchá nákladná loď Derbyshire potopila pri pobreží Japonska po zrážke s obrovskou vlnou, ktorá prerazila nákladný prielez a zaplavila nákladné priestory. Potom zomrelo 44 ľudí.

Vražedné vlny sú nočnou morou námorníkov, ktorá figuruje v mnohých príbehoch a legendách. Je v nich niečo tajomné a zlovestné. Zdá sa neuveriteľné, že je takmer nemožné predpovedať vzhľad takejto vodnej steny. Myšlienka vražedných vĺn vás určite prinúti prehodnotiť svoj vzťah k oceánu. Je nepravdepodobné, že budete naďalej veriť, že v pokojnom počasí môžete plávať na lodi alebo jachte ďaleko od pobrežia bez obáv o svoj život.

3. Miesto stretnutia Baltského mora so Severom

Naľavo je Severné more, napravo je Baltské more. Prekvapivo sa ich vody nemiešajú

V dánskej provincii Skagen môžete pozorovať úžasný jav, ktorý predtým spôsobil medzi vedcami veľa kontroverzií. Na malebnom mieste sa nachádzajú 2 susedné moria - Baltské a Severné. Prekvapivo sa nemiešajú, ako keby ich oddeľovala neviditeľná stena. Farba vody v každom mori je iná, čo vám umožňuje vizuálne definovať hranicu medzi nimi.

Podľa oceánológov sa ukazovatele hustoty morských vôd líšia, ako aj ich slanosť (v Severnom mori je 1,5 -krát vyššia). Z tohto dôvodu každé more zostáva na svojej strane „rozvodia“, nemieša sa so susedným a nepoddáva sa mu. Okrem zloženia vody je hranica tak zreteľne vyjadrená aj vďaka opačným prúdom v týchto dvoch prielivoch. Narážajúc do seba vytvárajú zrazené vlny.

Je zaujímavé, že stretnutie Severného mora s Baltskom sa spomína v náboženskej literatúre - v Koráne. Nie je jasné iba to, ako sa starovekí moslimovia dostali na územie moderného Dánska, aby videli tento fantastický pohľad.

Žiara oceánu v pobrežných vodách je fantastický pohľad

Bioluminiscencia vody je jav, ktorý na fotografiách vyzerá úžasne a v skutočnosti ešte veľkolepejšie. Žiar oceánu spôsobujú najjednoduchšie riasy - dinoflageláty, ktoré tvoria väčšinu planktónu.

Malá molekula - substrát luciferín, je oxidovaný enzýmom luciferáza a kyslíkom. Uvoľnená energia sa nepremieňa na teplo, ale excituje molekuly látky, ktorá vyžaruje fotóny. Typ luciferínu určuje frekvenciu svetla, to znamená farbu žiary.

Najlepšie je pozorovať žiaru oceánu počas množenia jednobunkových rias (zvyčajne nie viac ako 3 týždne v roku). Existuje toľko drobných svetielok, že morská voda vyzerá ako mlieko, aj keď jasne modrá. Človek by však mal byť opatrný a obdivovať bioluminiscenciu mora alebo oceánu: mnohé riasy produkujú toxíny, ktoré sú nebezpečné pre ľudské zdravie. Preto počas obdobia ich chovu a najvyššej intenzity žiary bude stále lepšie pozorovať jasný príliv na pobreží. A vždy v noci! Môže sa zdať, že pod vodou sú skryté obrovské svetlomety, ktoré ju osvetľujú z hĺbky.

Žiar oceánu spôsobený fenoménom bioluminiscencie je niekedy možné vidieť dokonca aj z vesmíru!

Fenomén Mliečneho mora je pozorovaný v Indickom oceáne a je to jeden z prejavov bioluminiscenčného procesu.

To je zaujímavé: V určitých oblastiach oceánu sú vytvorené ideálne podmienky pre reprodukciu baktérií. Potom začnú žiariť obrovské objemy slanej vody a sú zafarbené svetlomodrými svetlami. Baktérie niekedy osvetlia také veľké vodné plochy, že ich možno ľahko vidieť aj z vesmíru. Takýto pohľad nenechá nikoho ľahostajným!

Tento jav je pozorovaný viac ako storočie. Žiarenie vody námorníci v dávnych dobách často pozorovali, nútilo ich to nadšene hľadieť do hlbín oceánu. Ak však starší ľudia nemohli nájsť vysvetlenie tohto javu, potom je v našej dobe všetko známe o jeho povahe. To však nebráni tomu, aby bola žiara vody fantastickým pohľadom.

Takéto javy ukazujú všetku krásu a rozmanitosť majestátneho svetového oceánu. Pri ich sledovaní sa nedobrovoľne pristihnete pri myšlienke, že ľudská civilizácia, nech je akokoľvek rozvinutá, nič podobné nedokáže vytvoriť! Koniec koncov, ľudia sú na tejto úžasnej planéte iba dočasnými hosťami. A nesmieme ničiť, ale zachovávať všetku nádheru prírody pre ďalšie generácie.

Pamätajte si:Čo je svetový oceán? Na aké časti je rozdelená? Aké sú hlavné tvary morského dna? Ako sa mení teplota oceánskych vôd? Aké sú druhy pohybu vody v oceáne? Čo spôsobuje morské vlny, cunami, oceánske prúdy, odlivy a prílivy? Aké sú vlastnosti morských rastlín a živočíchov a ako sú distribuované v oceáne? Aké bohatstvo svetového oceánu používa človek? Aký je negatívny vplyv človeka na oceán? Ako sa vysporiadať so znečistením vôd Svetového oceánu?

Kľúčové slová:expedičné lode, driftovacie stanice, podvodné vozidlá, umelé satelity a vesmírne lode.

1. Štúdium oceánu v minulosti. Oceán vždy ohromoval človeka svojou rozľahlosťou, silou a tajomnými vzdialenosťami. Starovekí ľudia sa pokúšali svojim spôsobom vysvetliť nepochopiteľné javy v oceáne. V ich predstavách nevznikli prírodné procesy, ale morskí duchovia a potom božstvá. U starých Grékov to bol Poseidon a u Rimanov Neptún.

V súčasnej dobe námorníci všetkých krajín nezabúdajú na svojho patróna Neptúna a usporiadajú na jeho počesť dovolenku.

Ak na pevnine nezostane toľko neprebádaných území, v hlbinách oceánu je stále veľa neznámych a dokonca tajomných. Ľudia sa v prvom rade zoznámili s dianím na povrchu oceánu a v jeho pobrežných, plytkých častiach.

Prvými prieskumníkmi oceánu boli potápači na perly a morské špongie. Potápali sa bez akéhokoľvek vybavenia a pod vodou mohli byť len niekoľko minút.

2. Moderný výskum Svetového oceánu. Trvalo dlho, kým vedci získali ťažké, pevné obleky - skafandre spojené hadicou a káblom s loďou. V štyridsiatych rokoch 20. storočia vynašiel J. I. Cousteau potápanie. To otvorilo cestu širokému spektru ľudí na skúmanie morských hlbín: archeológom, geológom, oceánografom a potápačom (obr. 110).

Napriek nebezpečenstvám, ktoré na výskumníkov v oceáne číhajú, sa štúdia nezastavuje.

Výskum oceánov sa vykonáva pomocou špeciálnych expedičných lodí, driftovacích staníc, umelých satelitov Zeme a podvodných plavidiel. Jeden z nich - batyskaf - sa nazýva podvodná vzducholoď (obr. 111).

Ryža. 111. Batyskaf

Na Trieste Bathyscaphe v roku 1960 zostúpil švajčiarsky vedec Jacques Picard a jeho asistent do Mariánskej priekopy do hĺbky asi 10 500 metrov. Niekedy v hĺbke 10 - 20 metrov sú zriadené podvodné domy - laboratóriá.

Dôležitú úlohu pri štúdiu oceánov a morí majú umelé satelity Zeme a kozmické lode. Zo satelitov napríklad skúmajú morské prúdy, pozorujú teplý Golfský prúd, morské vlny a ľad.

Oceán sa študuje komplexne. Objasňujú sa vlastnosti vody, jej pohyb v rôznych hĺbkach, charakteristiky morských organizmov a ich distribúcia, merajú sa hĺbky, odoberajú a študujú vzorky sedimentov dna.

Ak je potrebné študovať rozsiahle oblasti oceánu, vedci z rôznych krajín spájajú svoje úsilie. Do týchto štúdií sú zapojené desiatky špeciálnych lodí, lietadiel, podvodných plavidiel a satelitov umelej zeme.

Výsledky výskumu majú veľký význam pre lodnú dopravu, rybolov, prieskum minerálov a ich ťažbu.

1. Ako sa študuje Svetový oceán? 2. Akú úlohu hrajú umelé satelity Zeme a vesmírne lode pri prieskume oceánov? 3. Prečo je potrebné skúmať oceán? 4 * Viete, kedy sa koná festival Neptún a aký rituál ho sprevádza?

Aj primitívni ľudia začali hromadiť znalosti o tom, čo ich obklopuje. Ako sa ľudstvo vyvíjalo, tieto znalosti boli stále viac. Ľudia sa snažili poznať svet okolo seba čo najhlbšie. Postupne vznikali a začali sa rozvíjať rôzne vedy. Niektorí z nich skúmajú prírodu, iní - život ľudí, ich duchovný svet, históriu, kultúru, ekonomiku.

V dávnych dobách sa prírode hovorilo „príroda“. Prírodné vedy preto dostali všeobecný názov prírodné vedy. Študujú rôzne telá, látky a prírodné úkazy. Akýkoľvek predmet, akékoľvek živé stvorenie možno nazvať telom. Látky sú to, z čoho sú telá vyrobené. A fenomény, ako už viete, sú akékoľvek zmeny, ktoré sa vyskytujú v prírode.

Zoznámime sa so základnými vedami o prírode.

Astronómia

Názov tejto vedy pochádza z gréckych slov „astronóm“ - „hviezda“, „nomos“ - „zákon“.

Astronómia je veda o nebeských telách: ich pôvod, štruktúra, zloženie, pohyb vo vesmíre.

Svet nebeských telies sa nám zdá byť obzvlášť tajomnou súčasťou prírody. A pravdepodobne každý, viac ako raz, keď sa pozrel na vzdialenú, očarujúcu hviezdnu oblohu, cítil seba, všetkých ľudí a celú Zem ako malú súčasť obrovského, obrovského sveta - vesmíru. Astronómia už odhalila mnoho záhad vesmíru a pokračuje v ich odhaľovaní, pričom zasahuje predstavivosť ľudí do nových objavov.

Fyzika

V preklade z gréčtiny znamená slovo „physis“. dúfa v „prírodu“.

Fyzika je veda, ktorá študuje rôzne prírodné javy.

S mnohými z týchto javov sa často stretávame v každodennom živote. Napríklad pohyb telies, zmeny, ktoré v telesách nastávajú pri zahrievaní a chladení, elektrina, zvuk, svetlo. Je to fyzika, ktorá odpovedá na otázky, prečo blesky a hromy revú, ako vzniká ozvena, čo je dúha ... Fyzika však vysvetľuje nielen to, čo je v prírode vidieť. Toto je základ techniky. Bez znalosti fyziky nie je možné vytvoriť auto, lietadlo, chladničku, žeriav alebo počítač. Je ťažké si dokonca predstaviť, aký by bol náš život, keby fyzika neexistovala.

Chémia

Pôvod názvu tejto vedy nie je presne známy, pravdepodobne z gréckeho slova „chimevsis“ - „miešanie“.

Chémia je veda o látkach a ich premenách.

Už viete, že telá sú vyrobené z látok. Voda, kyslík, oxid uhličitý, cukor, škrob, kuchynská soľ sú príkladmi látok. Teraz je ich veľa - niekoľko miliónov. Každá látka má svoje vlastné vlastnosti. Za určitých podmienok môžu z niektorých látok vznikať ďalšie látky. V takýchto premenách nie je žiadny zázrak ani mágia. Vďaka chémii sa ľudia naučili získavať v laboratóriách a chemických závodoch tie látky, ktoré sú potrebné na farme a v každodennom živote.

Geografia

Toto je ďalšia veda o Zemi. Jeho názov pochádza z gréckych slov „geo“ - „krajina“, „grafapo“ - „píšem“, to znamená „opis zeme“.

Geografia skutočne popisuje našu planétu: aké sú na nej oceány a kontinenty, moria, jazerá a rieky, nížiny, kopce a hory, aké krajiny, mestá a dediny vznikli na Zemi, aký je život a ekonomika národov obývajúcich našu planétu . Geografia študuje mnoho otázok. Ako vidíte, nevzťahujú sa iba na prírodu, ale aj na život a ekonomickú aktivitu ľudí. V nasledujúcom odseku sa dozviete o hlavných častiach, do ktorých je geografia rozdelená a čo študujú, ako aj o tom, aké geografické vedy existujú.

Biológia

V preklade z gréčtiny slovo „bios“ znamená „život“, „logos“ - „veda, vyučovanie“.

Biológia je veda o živej prírode.

Nie je možné si predstaviť našu planétu bez živých vecí. Rôzne tvory - baktérie, prvoky, huby, rastliny, zvieratá - osídlili oceány a pevninu, nížiny a hory, pôdu a dokonca aj hlboké, tajomné jaskyne. Sami sme súčasťou živej prírody. Biológia odpovedá na mnohé otázky: aké sú živé bytosti na Zemi a koľko ich je, ako je živé telo usporiadané a funguje, ako sa organizmy množia a vyvíjajú, ako spolu súvisia a s neživou prírodou.

Ekológia

Názov tejto vedy pochádza z gréckych slov „eko“ - „dom“, „logos“ - „veda, vyučovanie“.

Ekológia je veda o vzťahoch organizmov k sebe navzájom a k svojmu okoliu, o interakcii človeka a prírody.

Ekológia vznikla ako súčasť biológie, ale teraz sa o nej stále viac hovorí ako o nezávislej vede - vede o prírodnom domove ľudstva. Slovo „ekológia“ často počuť v rozhlase, televízii a objavuje sa v novinách. Je to spôsobené tým, že náš prírodný domov je v ohrození. Aby to bolo zachované, každý by mal aspoň trochu poznať prostredie.

Ľudia sa vždy snažili spoznať svet okolo seba. Postupne vznikali a začali sa rozvíjať rôzne vedy. Prírodné vedy sa nazývajú prírodné vedy. Študujú rôzne telá, látky a prírodné úkazy. Medzi hlavné prírodné vedy patrí astronómia, fyzika, chémia, geografia, biológia, geológia, ekológia. Astronómia je veda o nebeských telesách. Fyzika skúma rôzne prírodné javy. Chémia je veda o látkach a ich premenách. Geografia študuje našu planétu. Biológia je veda o živej prírode. Ekológia je veda o vzťahoch organizmov k sebe navzájom a k svojmu okoliu, o interakcii človeka a prírody.

1. Aký je bežný názov pre prírodné vedy?
2. Čo sú to telá, látky a prírodné javy? Uveďte príklady tiel a látok, s ktorými sa stretávate v každodennom živote.
3. Vytvorte si zoznam prírodných vied, ktoré poznáte.
4. Čo študuje každá z prírodných vied (astronómia, fyzika, chémia, geografia, biológia, ekológia)?
5. Veľký anglický vedec Isaac Newton napísal: „Neviem o ostatných, ale cítim sa ako dieťa, ktoré celý deň blúdi na okraji vody a nachádza škrupinu, teraz kamienkom vyleštený vlnou a obrovský oceán pravdy. tiahne sa pred ním, bezhraničný, neprebádaný. “ Ako si vysvetľujete tieto slová?

Bol by som vďačný, keby ste tento článok zdieľali na sociálnych sieťach:

Vyhľadávanie na stránkach.

Ministerstvo vedy a školstva Ukrajiny

Národná univerzita Taurida

Oni. V.I. Vernadsky

Geografická fakulta

Katedra fyzickej geografie a oceánológie

Y. F. BEZRUKOV

OCEANOLÓGIA

Fyzikálne javy a procesy v oceáne

Simferopol 2006

Predslov

Úvod

1. Predmet a úlohy oceánológie

2. Významné oceánologické organizácie

2.1. Medzinárodné organizácie

2.2. Významné národné vedecké inštitúcie

3. História prieskumu Svetového oceánu

4. Geografické charakteristiky svetového oceánu

4.1. Morfometrické charakteristiky a rozdelenie svetového oceánu

4.2. Svetový oceán ako jeden prírodný objekt

4.3. Geografické charakteristiky svetového oceánu

4.4. Štruktúra oceánskej kôry a hlavné prvky topografie dna

5. Štruktúra a chemické zloženie morskej vody

5.1. Molekulárna štruktúra vody a jej anomálie

5.2. Chemické zloženie morskej vody

5.3. Salinita morskej vody

5.4. Rozpustené plyny

6. Základné fyzikálne vlastnosti morskej vody

6.1. Hustota, špecifická hmotnosť a špecifický objem.

Rovnica stavu morskej vody

6.2. Tlak a stlačiteľnosť morskej vody

6.3. Tepelné vlastnosti morskej vody

6.4. Difúzia a osmóza

7. Turbulentné miešanie v oceáne

7.1. Druhy turbulentného miešania

7.2. Viskozita (alebo vnútorná trecia sila)

7.3. Morské turbulencie

7.4. Prvky štatistickej teórie turbulencií

7.5. Turbulentná výmena v oceáne

7.6. Stabilita vrstiev v mori

7.7. Konvekčné miešanie

8. Optické vlastnosti morskej vody

8.1. Svetelná emisia

8.2. Rovnováha žiarenia Zeme a osvetlenie morskej hladiny

8.3. Absorpcia a rozptyl svetla v mori

8.4. Priehľadnosť a farba vody

8.4. Bioluminiscencia a morský kvet

9. Akustické vlastnosti morskej vody

9.1. Rýchlosť šírenia zvuku

9.2. Absorpcia a rozptyl zvuku na mori. Dozvuk

9.3. Lom zvukových lúčov. Podvodný zvukový kanál

9.4. Biohydroakustika

10. Interakcia medzi oceánom a atmosférou

10.1. Vzťah medzi procesmi v oceáne a atmosférou

10.2. Variabilita procesov v oceáne

10.3. Prenos tepla v systéme oceán-atmosféra

10.3.1. Komponenty tepelnej bilancie oceánu

10.4. Výmena vlhkosti v systéme oceán-atmosféra

10.5. Fenomény El Niňo a La Niňa

10.6. Globálne otepľovanie: realita a predpoveď

11. Rozdelenie teploty a slanosti

V oceánoch

11.1. Rozdelenie teploty

11.2. Distribúcia slanosti

12. Termohalinná analýza oceánskych vôd

12.1. T, S-krivky

12.2. Miešanie dvoch a troch vodných hmôt

12.3. Miešanie štyroch vodných hmôt

12.4. Analytická geometria T, S-kriviek

12.5. Štatistická T, S-analýza

13. Vodné masy svetového oceánu

14. Frontálne zóny a fronty vo Svetovom oceáne

15. Fyzické a geografické zónovanie Svetového oceánu

16. Morský ľad

16.1. Klasifikácia ľadu

16.2. Slanosť ľadu

16.3. Fyzikálne vlastnosti ľadu

16.4. Mechanické vlastnosti ľadu

16.5. Drift ľadu

16.6. Šírenie ľadu v oceánoch

17. Biologická štruktúra oceánu

17.1. Biologické zóny a provincie v oceáne

17.2. Morskí hydrobionti

17.3. Morský ekosystém

17.4. Morský rybolov

18. Prírodné zdroje svetového oceánu

Anglický systém opatrení

Svetové oceány pokrývajúce 71% zemského povrchu ohromujú komplexnosťou a rozmanitosťou procesov, ktoré sa v ňom vyvíjajú.

Od povrchových po najhlbšie oceánske vody sú v nepretržitom pohybe. Tieto komplexné pohyby vody od obrovských oceánskych prúdov po najmenšie víry sú vzrušené prílivovými silami a slúžia ako prejav interakcie atmosféry a oceánu.

Oceánska voda v nízkych šírkach uchováva teplo zo slnka a prenáša ho do vysokých zemepisných šírok. Redistribúcia tepla zase stimuluje určité atmosférické procesy. V oblasti konvergencie studených a teplých prúdov v severnom Atlantiku teda vznikajú silné cyklóny. Dostanú sa do Európy a často určujú počasie v celej jej oblasti až po Ural.

Živá hmota oceánu je v hĺbkach rozložená veľmi nerovnomerne. V rôznych oblastiach oceánu závisí biomasa od klimatických podmienok a od prísunu solí dusíka a fosforu do povrchových vôd. Oceán je domovom veľkého množstva rastlín a živočíchov. Od baktérií a jednobunkových zelených rias fytoplanktónu až po najväčšie cicavce na Zemi - veľryby, ktorých hmotnosť dosahuje 150 ton. Všetky živé organizmy predstavujú jeden biologický systém s vlastnými zákonmi existencie a vývoja.

Voľné sedimenty sa na dne oceánu hromadia veľmi pomaly. Toto je prvý stupeň tvorby sedimentárnych hornín. Aby geológovia pracujúci na súši dokázali správne rozlúštiť geologickú históriu konkrétneho územia, je potrebné podrobne študovať moderné procesy sedimentácie.

Ako sa ukázalo v posledných desaťročiach, zemská kôra pod oceánom je vysoko mobilná. Na dne oceánu sa tvoria pohoria, hlboké puklinové doliny a sopečné kužele. Jedným slovom, dno oceánu „žije“ násilne a často sú tam také silné zemetrasenia, že sa po hladine oceánu rútia obrovské ničivé vlny cunami.

Pokúšajúc sa preskúmať povahu oceánu - tejto grandióznej sféry Zeme, sa vedci stretávajú s určitými ťažkosťami, na prekonanie ktorých musia použiť metódy všetkých základných prírodných vied: fyzika, chémia, matematika, biológia, geológia. O oceánológii sa zvyčajne hovorí ako o únii rôznych vied, o federácii vied, ktorú spája predmet výskumu. Tento prístup k štúdiu povahy oceánu sa odráža v prirodzenej túžbe preniknúť hlbšie do jeho tajomstiev a v naliehavej potrebe hlboko a komplexne poznať charakteristické črty jeho povahy.

Tieto úlohy sú veľmi zložité a musí ich vyriešiť veľký tím vedcov a špecialistov. Aby sme presne pochopili, ako sa to robí, zvážime tri najrelevantnejšie oblasti oceánologickej vedy:

• interakcia oceánu a atmosféry;
• biologická štruktúra oceánu;
• geológia dna oceánu a jeho nerastných zdrojov.

Najstaršie sovietske výskumné plavidlo Vityaz absolvovalo dlhoročnú neúnavnú prácu. Prišlo to do prístavu Kaliningradu. 65. rozlúčkový let, ktorý trval viac ako dva mesiace, sa skončil.

Takže posledný „plachtársky“ záznam bol urobený v lodnom denníku veterána našej oceánografickej flotily, ktorý za tridsať rokov plavby nechal viac ako milión míľ vzadu.

V rozhovore s korešpondentom Pravdy vedúci expedície profesor AA Aksenov poznamenal, že 65. plavba Vityazom, ako všetky predchádzajúce, bola úspešná. Komplexný výskum v hlbokých vodách Stredozemného mora a Atlantického oceánu priniesol nové vedecké dôkazy, ktoré obohatia naše znalosti o morskom živote.

Vityaz bude dočasne sídliť v Kaliningrade. Predpokladá sa, že potom sa stane základom pre vznik Múzea svetového oceánu.

Vedci z mnohých krajín už niekoľko rokov pracujú na medzinárodnom projekte PIGAP (program pre štúdium globálnych atmosférických procesov). Cieľom tejto práce je nájsť spoľahlivú metódu predpovedania počasia. Nie je potrebné vysvetľovať, aké dôležité je to. Vopred bude možné vedieť o suchu, záplavách, búrkach, silnom vetre, horúčave a chlade ...

Takúto predpoveď zatiaľ nevie dať nikto. Čo je hlavnou ťažkosťou? Matematickými rovnicami nie je možné presne opísať procesy interakcie medzi oceánom a atmosférou.

Takmer všetka voda, ktorá padá na pevninu vo forme dažďa a svetla, vstupuje do atmosféry z hladiny oceánu. Oceánske vody v trópoch sú veľmi horúce a prúdy toto teplo prenášajú do vysokých zemepisných šírok. Nad oceánom sa objavujú obrovské víry - cyklóny, ktoré určujú počasie na súši.

Oceán je kuchyňa počasia ... Trvalých meteorologických staníc je v oceáne veľmi málo. Jedná sa o niekoľko ostrovov a niekoľko automatických plávajúcich staníc.

Vedci sa pokúšajú vybudovať matematický model interakcie medzi oceánom a atmosférou, ale musí byť skutočný a presný, a preto nie je k dispozícii dostatok údajov o stave atmosféry nad oceánom.

Východisko bolo nájdené v skutočnosti, že na malej ploche oceánu je veľmi presné a nepretržité vykonávať merania z lodí, lietadiel a meteorologických satelitov. Takýto medzinárodný experiment s názvom „Tropex“ sa uskutočnil v tropickom pásme Atlantického oceánu v roku 1974 a pre konštrukciu matematického modelu boli získané veľmi dôležité údaje.

Je potrebné poznať celý systém prúdov v oceáne. Prúdy prenášajú teplo (a chlad), výživné minerálne soli nevyhnutné pre rozvoj života. Námorníci už dávno začali zbierať informácie o prúdoch. Začalo sa to v 15. a 16. storočí, keď plachetnice vyrazili do otvoreného oceánu. V súčasnej dobe všetci námorníci vedia, že existujú podrobné mapy povrchových prúdov, a používajú ich. Za posledných 20-30 rokov však došlo k objavom, ktoré ukázali, aké nepresné sú mapy prúdov a ako komplexný je celkový obraz obehu oceánskych vôd.

V rovníkovom Tichom a Atlantickom oceáne boli skúmané, merané a mapované silné hlboké prúdy. Sú známe ako Cromwellov prúd v Pacifiku a Lomonosov prúd v Atlantickom oceáne.

Hlboký protiprúd Antilo-Guyany bol objavený na západe Atlantického oceánu. A pod slávnym Golfským prúdom bol Prúd proti Golfskému prúdu.

V roku 1970 uskutočnili sovietski vedci veľmi zaujímavú štúdiu. V tropickom Atlantickom oceáne bola zriadená séria bójí. Na každej stanici boli nepretržite zaznamenávané prúdy v rôznych hĺbkach. Merania trvali šesť mesiacov a v oblasti merania sa pravidelne vykonávali hydrologické prieskumy, aby sa získali údaje o všeobecnom obraze pohybu vody. Po spracovaní a zovšeobecnení nameraných údajov vznikol veľmi dôležitý všeobecný vzorec. Ukazuje sa, že predtým existujúca predstava o relatívne rovnomernom charaktere konštantného pasátového prúdu, ktorý je vzrušený severnými pasátmi, nezodpovedá realite. Tento potok neexistuje, táto obrovská rieka v tekutých brehoch.

V zóne pasátu sa pohybujú obrovské víry, víry, veľké desiatky až stovky kilometrov. Stred takéhoto víru sa pohybuje rýchlosťou asi 10 cm / s, ale na okraji víru je rýchlosť prúdenia oveľa vyššia. Tento objav sovietskych vedcov neskôr potvrdili americkí vedci a v roku 1973 boli podobné víry sledované pri sovietskych expedíciách pracujúcich v severnom Pacifiku.

V rokoch 1977-1978. bol vytvorený špeciálny experiment na štúdium vírovej štruktúry prúdov v oblasti Sargasového mora na západe severného Atlantiku. Na veľkom území sovietske a americké expedície nepretržite merali prúdy 15 mesiacov. Toto obrovské množstvo materiálu ešte nebolo úplne analyzované, ale samotná formulácia problému si vyžiadala rozsiahle špeciálne stanovené merania.

Osobitná pozornosť takzvaným synoptickým vírom v oceáne je daná skutočnosťou, že práve víry nesú najväčší podiel súčasnej energie. Následne ich starostlivá štúdia môže vedcov výrazne priblížiť k riešeniu problému dlhodobej predpovede počasia.

V posledných rokoch bol objavený ďalší zaujímavý jav spojený s oceánskymi prúdmi. Na východ a na západ od silného oceánskeho prúdu Golfského prúdu sa nachádzajú veľmi stabilné takzvané prstence (prstence). Golfský prúd má ako rieka silné zákruty (meandre). Na niektorých miestach sú meandre uzavreté a vytvorí sa prstenec, v ktorom sa teplota ohniska na okraji a v strede výrazne líši. Takéto prstence sú sledované aj na okraji silného Kuroshio prúdu v severozápadnej časti Tichého oceánu. Špeciálne pozorovania nad prstencami v Atlantickom a Tichom oceáne ukázali, že tieto útvary sú veľmi stabilné a zachovávajú si významný rozdiel v teplote vody na okraji a vo vnútri prstenca 2 až 3 roky.

V roku 1969 boli prvýkrát použité špeciálne sondy na kontinuálne meranie teploty a salinity v rôznych hĺbkach. Predtým sa ortuťovými teplomermi merala teplota v niekoľkých bodoch v rôznych hĺbkach a z rovnakých hĺbok sa vo fľašiach čerpala voda. Potom sa určila slanosť vody a hodnoty slanosti a teploty sa vyniesli do grafu. Bola získaná distribúcia týchto vlastností vody do hĺbky. Merania v jednotlivých bodoch (diskrétne) nám neumožnili ani predpokladať, že teplota vody sa mení s hĺbkou tak komplexne, ako to ukázali kontinuálne merania sondou.

Ukázalo sa, že celá vodná hmota od povrchu do veľkých hĺbok je rozdelená na tenké vrstvy. Rozdiel v teplote susedných horizontálnych vrstiev dosahuje niekoľko desatín stupňa. Tieto vrstvy s hrúbkou niekoľko centimetrov až niekoľko metrov niekedy existujú niekoľko hodín, niekedy zmiznú za niekoľko minút.

Prvé merania vykonané v roku 1969 sa mnohým zdali byť náhodným javom v oceáne. Skeptici povedali, že nemôže byť, aby mohutné oceánske vlny a prúdy nemiešali vodu. Ale v nasledujúcich rokoch, keď sa ozvučovanie vodného stĺpca presnými nástrojmi vykonávalo v celom oceáne, sa ukázalo, že tenkovrstvová štruktúra vodného stĺpca sa nachádza všade a vždy. Príčiny tohto javu nie sú celkom jasné. Zatiaľ to vysvetľujú nasledovne: z jedného alebo iného dôvodu sa vo vodnom stĺpci objavujú početné, pomerne jasné hranice, oddeľujúce vrstvy s rôznou hustotou. Na hranici dvoch vrstiev rôznej hustoty veľmi ľahko vznikajú vnútorné vlny, ktoré miešajú vodu. V procese ničenia vnútorných vĺn vznikajú nové homogénne vrstvy a v rôznych hĺbkach sa vytvárajú hranice vrstiev. Tento proces sa teda mnohokrát opakuje, mení sa hĺbka a hrúbka vrstiev s ostrými hranicami, ale všeobecná povaha vodného stĺpca zostáva nezmenená.

V roku 1979 sa začala experimentálna etapa medzinárodného programu pre štúdium globálnych atmosférických procesov (PIGAP). Niekoľko desiatok lodí, automatické pozorovacie stanice v oceáne, špeciálne lietadlá a meteorologické satelity, to všetko väčšina výskumných zariadení pracuje v celom priestore Svetového oceánu. Všetci účastníci tohto experimentu pracujú podľa jedného dohodnutého programu, aby porovnaním materiálov medzinárodného experimentu bolo možné zostaviť globálny model stavu atmosféry a oceánu.

Ak vezmeme do úvahy, že okrem všeobecnej úlohy nájsť spoľahlivú metódu dlhodobého predpovedania počasia je potrebné poznať aj veľa konkrétnych faktov, potom sa všeobecná úloha fyziky oceánov bude javiť veľmi, veľmi komplikovane: metódy merania, zariadenia, ktorých prevádzka je založená na použití najmodernejších elektronických obvodov, je pomerne náročné spracovanie informácií prijatých s povinným použitím počítača; konštrukcia veľmi zložitých a originálnych matematických modelov procesov vyvíjajúcich sa vo vodnom stĺpci oceánu a na hranici s atmosférou; spustenie rozsiahlych experimentov v charakteristických oblastiach oceánu. Toto sú všeobecné črty moderného výskumu v oblasti fyziky oceánov.

Zvláštne ťažkosti vznikajú pri štúdiu živej hmoty v oceáne. Relatívne nedávno boli získané potrebné materiály na všeobecnú charakterizáciu biologickej štruktúry oceánu.

Až v roku 1949 bol objavený život v hĺbkach viac ako 6000 m. Neskôr sa hlbokomorská fauna - ultraabyssálna fauna - stala zaujímavým predmetom špeciálneho výskumu. V takýchto hĺbkach sú podmienky existencie v geologickom časovom meradle veľmi stabilné. Podobnosťou ultraabyssálnej fauny je možné nadviazať bývalé spojenia jednotlivých oceánskych žľabov a obnoviť geografické podmienky geologickej minulosti. Napríklad pri porovnaní hlbokomorskej fauny Karibského mora a východnej časti Tichého oceánu vedci zistili, že v geologickej minulosti neexistoval panamský Isthmus.

O niečo neskôr došlo k prekvapivému objavu - v oceáne bol objavený nový druh zvierat - pogonophora. Dôkladná štúdia ich anatómie, systematická klasifikácia, tvorila obsah jedného z vynikajúcich diel modernej biológie - monografie A. V. Ivanov „Pogonophora“. Tieto dva príklady ukazujú, aké ťažké bolo študovať rozdelenie života v oceáne, a ešte viac všeobecné zákony o fungovaní biologických systémov v oceáne.

Pri porovnávaní nesúrodých faktov a porovnávaní biológie hlavných skupín rastlín a živočíchov dospeli vedci k dôležitým záverom. Celková biologická produkcia svetového oceánu sa ukázala byť o niečo nižšia ako analogická hodnota charakterizujúca celú pevninu, napriek tomu, že oceánska oblasť je 2,5 -krát väčšia ako pevnina. Je to spôsobené skutočnosťou, že oblasti s vysokou biologickou produktivitou sú perifériou oceánu a oblasťami vzostupu hlbokých vôd. Zvyšok oceánu je takmer neživá púšť, v ktorej nájdete iba veľkých predátorov. Iba malé koralové atoly sa stávajú oddelenými oázami v oceánskej púšti.

Ďalšie dôležité zistenie sa týka všeobecných charakteristík oceánskych potravinových sietí. Prvým článkom v potravinovom reťazci sú jednobunkové zelené riasy fytoplanktónu. Ďalším odkazom je zooplanktón, za ním planktivórne ryby a dravce. Dojenie zvierat - bentos, ktoré sú potravou aj pre ryby, má veľký význam.

Reprodukcia v každom pomere hodnoty potravín je taká, že vyprodukovaná biomasa je 10 -krát vyššia ako jej spotreba. Inými slovami, napríklad 90% fytoplanktónu zomiera prirodzene a iba 10% slúži ako potrava pre zooplanktón. Tiež sa zistilo, že kôrovce zooplanktónu vykonávajú vertikálne denné migrácie pri hľadaní potravy. Nedávno bolo možné nájsť v strave zooplanktónových kôrovcov zrazeniny baktérií a tento druh potravy tvoril až 30% z celkového objemu. Všeobecným výsledkom moderných štúdií oceánskej biológie je, že bol nájdený prístup a bol skonštruovaný prvý blokový matematický model ekologického systému otvoreného oceánu. Toto je prvý krok k umelej regulácii biologickej produktivity oceánu.

Aké metódy používajú oceánski biológovia?

V prvom rade rôzne rybárske potreby. Malé organizmy planktónu sú chytené špeciálnymi kužeľovými sieťami. V dôsledku rybolovu sa získa priemerné množstvo planktónu v hmotnostných jednotkách na jednotku objemu vody. Tieto siete je možné použiť na lov oddelených horizontov vodného stĺpca alebo „filtrovanie“ vody z danej hĺbky na povrch. Spodné zvieratá sa chytajú rôznymi nástrojmi ťahanými po dne. Ryby a iné organizmy nektónu sú lovené vlečnými sieťami.

Na štúdium potravinových vzťahov rôznych skupín planktónu sa používajú jedinečné metódy. Organizmy sa „označia“ rádioaktívnymi látkami a potom určia množstvo a rýchlosť pastvy v nasledujúcom článku potravinového reťazca.

V posledných rokoch sa na nepriame stanovovanie množstva planktónu vo vode používajú fyzikálne metódy. Jedna z týchto metód je založená na použití laserového lúča, ktorý akoby sonduje povrchovú vrstvu vody v oceáne a poskytuje údaje o celkovom množstve fytoplanktónu. Iná fyzikálna metóda je založená na využití schopnosti planktónových organizmov žiariť - bioluminiscencia. Špeciálna sonda do fľaše je ponorená do vody a pri potápaní sa intenzita bioluminiscencie zaznamenáva ako indikátor množstva planktónu. Tieto metódy veľmi rýchlo a úplne charakterizujú distribúciu planktónu vo viacerých zvukových bodoch.

Chemický výskum je dôležitým prvkom pri skúmaní biologickej štruktúry oceánu. Chemickými metódami sa zisťuje obsah biogénnych prvkov (minerálne soli dusíka a fosforu), rozpusteného kyslíka a množstvo ďalších dôležitých charakteristík biotopu organizmov. Starostlivé chemické stanovenia sú obzvlášť dôležité pri štúdiu vysoko produktívnych pobrežných oblastí - upwelling zón. Tu pri pravidelnom a silnom vetre z pobrežia silne narastá voda sprevádzaná stúpaním hlbokých vôd a ich šírením v plytkej oblasti šelfu. Hlboké vody obsahujú v rozpustenej forme značné množstvo minerálnych solí dusíka a fosforu. V dôsledku toho fytoplanktón prekvitá v zóne upwelling a v konečnom dôsledku sa vytvára oblasť komerčných akumulácií rýb.

Predikcia a registrácia špecifickej povahy biotopu v zóne zástavby sa vykonáva chemickými metódami. V biológii je teda otázka prijateľných a aplikovaných výskumných metód v dnešnej dobe riešená komplexne. Vedci široko používajú tradičné metódy biológie a stále častejšie používajú metódy fyziky a chémie. Spracovanie materiálov, ako aj ich zovšeobecnenie vo forme optimalizovaných modelov, sa vykonáva metódami modernej matematiky.

V oblasti geológie oceánov bolo za posledných 30 rokov získaných toľko nových faktov, že mnohé tradičné myšlienky bolo potrebné drasticky zmeniť.

Len pred 30 rokmi bolo meranie hĺbky dna oceánu mimoriadne náročné. Bolo potrebné spustiť ťažký pozemok s bremenom zaveseným na dlhom oceľovom lane do vody. Výsledky boli zároveň často chybné a body s nameranou hĺbkou boli od seba oddelené stovkami kilometrov. Preto prevládala predstava obrovských rozlohy oceánskeho dna ako gigantických plání.

V roku 1937 bola prvýkrát použitá nová metóda merania hĺbok, založená na účinku odrazu zvukového signálu zospodu.

Princíp merania hĺbky echolotom je veľmi jednoduchý. Špeciálny vibrátor namontovaný v spodnej časti trupu lode vydáva pulzujúce akustické signály. Signály sa odrážajú od spodného povrchu a zachytávajú ich sonarové prijímače. Trvanie spiatočnej cesty závisí od hĺbky a pri pohybe lode sa na pásku nakreslí súvislý spodný profil. Séria takýchto profilov, oddelených relatívne malými vzdialenosťami, umožňuje na mapu kresliť čiary rovnakej hĺbky - izobaty a znázorniť reliéf dna.

Merania hĺbky pomocou ozvučnice zmenili predchádzajúce predstavy vedcov o topografii dna oceánu.

Ako to vyzerá?

Od pobrežia sa tiahne pás zvaný kontinentálny šelf. Hĺbky na kontinentálnom šelfu spravidla nepresahujú 200-300 m.

V hornej zóne kontinentálneho šelfu dochádza k nepretržitej a rýchlej transformácii reliéfu. Pobrežie ustupuje pod náporom vĺn a zároveň sa pod vodou objavujú veľké nahromadenia trosiek. Práve tu sa tvoria veľké nánosy piesku, štrku, kamienkov - vynikajúci stavebný materiál, ktorý drví a triedi sama príroda. Rôzne pľuvance, pľuvadlá, bary zasa vybudujú breh na inom mieste, oddelia lagúny, zablokujú ústie rieky.

V tropickom pásme oceánu, kde je voda veľmi čistá a teplá, rastú grandiózne koralové štruktúry - pobrežné a bariérové ​​útesy. Tiahnu sa stovky kilometrov. Koralové útesy sú domovom veľkého množstva organizmov a spolu s nimi tvoria komplexný a mimoriadny biologický systém. Jedným slovom, horná policová zóna „žije“ búrlivým geologickým životom.

V hĺbkach 100-200 m sa zdá, že geologické procesy zamrzli. Úľava sa vyrovná; v spodnej časti je veľa výchozov podložia. Ničenie skál prebieha veľmi pomaly.

Na vonkajšom okraji police, obrátenom k ​​oceánu, je pád spodnej časti strmší. Niekedy svahy dosahujú 40-50 °. Toto je kontinentálny svah. Jeho povrch prerezávajú podmorské kaňony. Prebiehajú tu napäté, niekedy až katastrofické procesy. Sliz sa hromadí na svahoch podvodných kaňonov. Občas je stabilita klastrov náhle narušená a po dne kaňonu sa rúti prúd bahna.

Prúd bahna sa dostáva do ústia kaňonu a tu väčšina uloženého piesku a veľkých trosiek tvorí naplavený kužeľ - podvodnú deltu. Zákalový prúd presahuje kontinentálne úpätie. Pomerne často sa spájajú oddelené kužele ventilátorov a na kontinentálnom úpätí sa vytvára súvislý pás voľných sedimentov.

53% morského dna zaberá dno oceánu, oblasť, ktorá bola donedávna považovaná za rovinu. V skutočnosti je reliéf dna oceánu pomerne zložitý: pozdvihnutie rôznych štruktúr a pôvodu ho rozdeľuje na obrovské nádrže. Veľkosť oceánskych nádrží je možné odhadnúť aspoň z jedného príkladu: severné a východné panvy Tichého oceánu zaberajú oblasť väčšiu ako celá Severná Amerika.

Na veľkej ploche samotných kotlín dominuje kopcovitý reliéf, niekedy sa tu nachádzajú samostatné podmorské hory. Výška oceánskych hôr dosahuje 5-6 km a ich vrcholy sa často týčia nad vodou.

V iných oblastiach oceánske dno prechádzajú obrovskými, miernymi valami širokými niekoľko stoviek kilometrov. Na týchto valoch sa spravidla nachádzajú sopečné ostrovy. V Tichom oceáne sa napríklad nachádza Havajský val, v ktorom sa nachádza reťazec ostrovov s aktívnymi sopkami a lávovými jazerami.

Sopečné kužele vystupujú z dna oceánu na mnohých miestach. Vrchol sopky niekedy dosiahne povrch vody a potom sa objaví ostrov. Niektoré z týchto ostrovov sa postupne rúcajú a miznú pod vodou.

V Tichom oceáne bolo objavených niekoľko stoviek sopečných kužeľov s jasnými stopami pôsobenia vĺn na ploché vrcholy, ponorené do hĺbky 1 000-1 300 m.

Vývoj sopiek môže byť odlišný. Na vrchole sopky žijú koralové útesy. Pomalým ponorením sa koraly stavajú na útes a časom sa vytvorí prstencový ostrov - atol s lagúnou uprostred. Rast koralových útesov môže trvať veľmi dlho. Na určenie hrúbky vrstiev koralového vápenca sa uskutočnilo vŕtanie do niekoľkých tichomorských atolov. Ukázalo sa, že dosahuje 1500. To znamená, že vrchol sopky sa potápal pomaly - asi 20 tisíc rokov.

Vedci skúmajúc topografiu dna a geologickú štruktúru pevnej kôry oceánu dospeli k novým záverom. Zemská kôra pod dnom oceánu sa ukázala byť oveľa tenšia ako na kontinentoch. Na kontinentoch dosahuje hrúbka tvrdej škrupiny Zeme - litosféry - 50 - 60 km a v oceáne nepresahuje 5 - 7 km.

Ukázalo sa tiež, že litosféra pevniny a oceánu je odlišná v zložení hornín. Pod vrstvou voľných hornín - produktov ničenia zemského povrchu je hrubá žulová vrstva, ktorá je podložená čadičovou vrstvou. V oceáne nie je žiadna žulová vrstva a voľné usadeniny ležia priamo na čadičoch.

Ešte dôležitejšie bolo objavenie grandiózneho pohoria na dne oceánu. Horský systém stredooceánskych hrebeňov sa tiahne naprieč všetkými oceánmi 80 000 km. Podvodné hrebene sú svojou veľkosťou porovnateľné iba s najväčšími horami na súši, akými sú napríklad Himaláje. Hrebene podvodných hrebeňov sú zvyčajne prerezané pozdĺž hlbokých roklín, ktoré sa nazývali priekopové údolia alebo trhliny. Ich pokračovanie možno vysledovať aj na súši.

Vedci si uvedomili, že globálny trhlinový systém je veľmi dôležitým javom v geologickom vývoji celej našej planéty. Začalo sa obdobie starostlivého skúmania systému trhlinových zón a čoskoro boli získané také významné údaje, že došlo k prudkej zmene predstáv o geologickej histórii Zeme.

Teraz sa vedci opäť obrátili na polozabudnutú hypotézu kontinentálneho driftu, ktorú na začiatku storočia vyslovil nemecký vedec A. Wegener. Starostlivo sa porovnali kontúry kontinentov oddelených Atlantickým oceánom. Geofyzik J. Bullard zároveň skombinoval kontúry Európy a Severnej Ameriky, Afriky a Južnej Ameriky nie pozdĺž pobrežia, ale pozdĺž strednej čiary kontinentálneho svahu, približne pozdĺž izobaty 1000 m. Obrysy oboch oceánov brehy sa zhodovali tak presne, že ani skutoční skeptici nemohli pochybovať o skutočnom obrovskom horizontálnom pohybe kontinentov.

Zvlášť presvedčivé boli údaje získané počas geomagnetických prieskumov v oblasti stredooceánskych hrebeňov. Ukázalo sa, že vyliata čadičová láva sa postupne presúva na obe strany hrebeňového hrebeňa. Získali sa teda priame dôkazy o expanzii oceánov, expanzii zemskej kôry v trhlinovej oblasti a v súlade s tým o unášaní kontinentov.

Hlboké vrty v oceáne, ktoré sa už niekoľko rokov vykonávajú z amerického plavidla Glomar Challenger, opäť potvrdili fakt, že oceány sa rozpínajú. Dokonca stanovili priemernú expanziu Atlantického oceánu - niekoľko centimetrov za rok.

Tiež bolo možné vysvetliť zvýšenú seizmicitu a vulkanizmus na perifériách oceánov.

Všetky tieto nové údaje slúžili ako základ pre vytvorenie hypotézy (často nazývanej teória, jej argumenty sú také presvedčivé) tektoniky (pohyblivosti) litosférických dosiek.

Pôvodná formulácia tejto teórie patrí americkým vedcom G. Hessovi a R. Dietzovi. Neskôr bol vyvinutý a doplnený sovietskymi, francúzskymi a ďalšími vedcami. Význam novej teórie sa redukuje na myšlienku, že pevná škrupina Zeme - litosféra - je rozdelená na samostatné platne. Tieto dosky zažívajú horizontálne pohyby. Sily poháňajúce litosférické platne sú generované konvekčnými prúdmi, to znamená prúdmi hlboko uloženej ohnivo-tekutej hmoty Zeme.

Rozširovanie platní do strán je sprevádzané tvorbou stredooceánskych hrebeňov, na ktorých vrcholoch vznikajú zející trhliny. Čadičová láva vyteká puklinami.

V iných oblastiach sa litosférické platne približujú a zrážajú sa. Pri týchto kolíziách sa spravidla rodí subdukcia okraja jednej platne pod druhú. Na okraji oceánov sú známe také moderné podtlakové zóny, kde často dochádza k najsilnejším zemetraseniam.

Teóriu tektoniky dosiek podporuje mnoho faktov získaných za posledných pätnásť rokov v oceáne.

Kozmogonická hypotéza akademika O. Yu. Schmidta slúži ako všeobecný základ moderných myšlienok o vnútornej štruktúre Zeme a procesoch prebiehajúcich v jej hĺbkach. Podľa neho Zem, podobne ako ostatné planéty slnečnej sústavy, vznikla priľnutím studenej hmoty prachového mraku. Ďalší rast Zeme nastal zachytením nových častí meteoritovej hmoty pri jej prechode prachovým oblakom, ktorý kedysi obklopoval Slnko. Ako planéta rástla, vrhali sa ťažké (železné) meteority a vznášali sa ľahké (kamenné) meteority. Tento proces (separácia, diferenciácia) bol taký silný, že sa látka vo vnútri planéty roztopila a rozdelila na žiaruvzdornú (ťažkú) časť a nízkotaviteľnú (ľahšiu) časť. Súčasne pôsobilo aj rádioaktívne zahrievanie vo vnútorných častiach Zeme. Všetky tieto procesy viedli k vytvoreniu ťažkého vnútorného jadra, ľahšieho vonkajšieho jadra, dolného a horného plášťa. Geofyzikálne údaje a výpočty ukazujú, že v útrobách Zeme sa ukrýva obrovská energia, ktorá je skutočne schopná rozhodujúcich premien pevného obalu - litosféry.

Na základe kozmogonickej hypotézy O. 10. Schmidta akademik AP Vinogradov vyvinul geochemickú teóriu pôvodu oceánu. A.P. Vinogradov prostredníctvom presných výpočtov a experimentov na štúdium diferenciácie roztavenej hmoty v meteoritoch zistil, že vodná hmotnosť oceánu a zemskej atmosféry sa formovala v procese odplyňovania materiálu horného plášťa. Tento proces pokračuje v našej dobe. V hornom plášti skutočne existuje kontinuálna diferenciácia hmoty a jej najtaviteľnejšia časť preniká na povrch litosféry vo forme čadičovej lávy.

Pojmy štruktúry zemskej kôry a jej dynamiky sa postupne upresňujú.

V rokoch 1973 a 1974. sa v Atlantickom oceáne uskutočnila neobvyklá podvodná expedícia. Vo vopred vybranej oblasti stredoatlantického hrebeňa sa uskutočnili hlbokomorské ponorky a podrobne sa skúmala malá, ale veľmi dôležitá časť oceánskeho dna.

Pri skúmaní dna z povrchových lodí počas prípravy expedície vedci podrobne študovali topografiu dna a našli oblasť, v ktorej sa nachádzala hlboká roklina, ktorá sa tiahla pozdĺž hrebeňa podvodného hrebeňa - puklinovej doliny. V tej istej oblasti je dobre definovaný transformačný zlom priečny k hrebeňovému hrebeňu a trhlinovej rokline.

Takáto typická štruktúra dna - trhlinová roklina, transformačná porucha, mladé sopky, bola skúmaná z troch ponoriek. Expedície sa zúčastnil francúzsky batyskaf „Archimedes“ so špeciálnou loďou „Marcel le Bian“, ktorá ho podporovala, francúzska ponorka „Siana“ s loďou „Norua“, americká výskumná loď „Knorr“, americká ponorka „Alvin“ s loďou "Lulu" ...

Za dve sezóny bolo vykonaných celkom 51 hlbokých ponorov.

Pri vykonávaní hlbokého potápania do 3 000 m narazili posádky ponoriek na určité ťažkosti.

Prvá vec, ktorá spočiatku výskum veľmi komplikovala, bola neschopnosť určiť polohu podvodného plavidla v podmienkach vysoko členitého reliéfu.

Ponorka sa musela pohybovať a udržiavať vzdialenosť od dna nie viac ako 5 m. Na strmých svahoch a pri prechode úzkymi údoliami batyskaf a ponorky nemohli používať systém akustického majáka, pretože podmorské more prekážalo prechodu signálov. Z tohto dôvodu bol na podporných lodiach uvedený do prevádzky palubný systém, pomocou ktorého bolo určené presné umiestnenie ponorky. Z podporného plavidla sledovali podvodné vozidlo a usmerňovali jeho pohyb. Niekedy existovalo priame nebezpečenstvo pre podvodné vozidlo a keď takáto situácia nastala.

17. júla 1974 ponorka Alvin doslova uviazla v úzkej trhline a dve a pol hodiny sa pokúšala dostať von z pasce. Posádka „Alvina“ ukázala úžasnú vynaliezavosť a vyrovnanosť - po vystúpení z pasce sa nedostala na povrch, ale pokračovala vo výskume ďalšie dve hodiny.

Okrem priamych pozorovaní a meraní z podmorských plavidiel sa pri fotografovaní a zbere vzoriek uskutočňovalo aj vŕtanie v oblasti expedície zo známeho špeciálneho plavidla „Glomar Challenger“.

Nakoniec sa z výskumnej nádoby Knorr pravidelne odoberali geofyzikálne merania, aby sa doplnila práca podmorských pozorovateľov.

Výsledkom bolo, že na malej ploche dna bolo vykonaných 91 km pozorovaní trás, bolo urobených 23 tisíc fotografií, zozbieraných viac ako 2 tony vzoriek hornín a bolo urobených viac ako 100 videozáznamov.

Vedecké výsledky tejto expedície (známej ako „Slávne“) sú veľmi dôležité. Podvodné vozidlá neboli prvýkrát použité len na pozorovanie podmorského sveta, ale aj na účelový geologický výskum, podobný tým, ktoré detailné prieskumy vykonávajú geológovia na súši.

Prvýkrát bol získaný priamy dôkaz o pohybe litosférických dosiek pozdĺž hraníc. V tomto prípade bola študovaná hranica medzi americkou a africkou doskou.

Bola určená šírka zóny, ktorá sa nachádza medzi pohyblivými litosférickými doskami. Nečakane sa ukázalo, že táto zóna, kde zemská kôra tvorí systém trhlín a kde čadičová láva vyteká na spodný povrch, to znamená, že vzniká nová zemská kôra, má táto zóna šírku necelý kilometer.

Na svahoch podmorských kopcov bol urobený veľmi dôležitý objav. V jednom z ponorov podvodného vozidla „Siana“ na svahu kopca boli nájdené prasklinové uvoľnené časti, veľmi odlišné od rôznych úlomkov čadičovej lávy. Po výstupe na „Siana“ sa zistilo, že sa jedná o mangánovú rudu. Podrobnejší prieskum oblasti distribúcie mangánových rúd viedol k objavu starodávneho hydrotermálneho ložiska na spodnom povrchu. Opakované ponorenie poskytlo nové materiály, ktoré dokazujú, že železné a mangánové rudy ležia v tejto malej časti dna v dôsledku uvoľňovania termálnych vôd z hĺbky dna na povrch dna.

Počas expedície došlo k mnohým technickým problémom a poruchám, ale vzácne skúsenosti z účelného geologického výskumu, získané počas dvoch sezón, sú tiež dôležitým výsledkom tohto mimoriadneho oceánologického experimentu.

Metódy štúdia štruktúry zemskej kôry v oceáne sa líšia v niektorých zvláštnostiach. Spodný reliéf sa študuje nielen pomocou ozvučníc, ale aj bočne vyzerajúcich lokátorov a špeciálnych ozvučníc, ktoré poskytujú reliéfny obraz v páse, ktorý je rovnako široký ako hĺbka miesta. Tieto nové metódy poskytujú presnejšie výsledky a presnejšie zobrazujú reliéf na mapách.

Na výskumných plavidlách sa gravimetrické prieskumy vykonávajú pomocou palubných gravimetrov a skúmajú sa magnetické anomálie. Tieto údaje umožňujú posúdiť štruktúru zemskej kôry pod oceánom. Hlavnou metódou výskumu je seizmické sondovanie. Do vodného stĺpca je umiestnená malá výbušná nálož a ​​dôjde k výbuchu. Špeciálny prijímač registruje čas príchodu odrazených signálov. Výpočty určujú rýchlosť šírenia pozdĺžnych vĺn spôsobených výbuchom v hrúbke zemskej kôry. Charakteristické hodnoty rýchlostí umožňujú rozdeliť litosféru na niekoľko vrstiev rôznych kompozícií.

V súčasnosti sa ako zdroj používajú pneumatické zariadenia alebo elektrický výboj. V prvom prípade sa vo vode (takmer okamžite) uvoľní malý objem vzduchu, stlačený v špeciálnom zariadení s tlakom 250-300 atm. V malej hĺbke sa vzduchová bublina prudko rozpína ​​a tým simuluje výbuch. Časté opakovanie takýchto výbuchov spôsobených zariadením nazývaným vzduchové delo vytvára nepretržitý seizmicky znejúci profil, a teda aj pomerne podrobný profil kôry v celom smere.

Podobným spôsobom sa používa profiler s elektrickou iskričkou (iskra). V tejto verzii seizmického zariadenia je sila výboja, ktorý excituje vibrácie, zvyčajne nízka, a na štúdium sily a distribúcie nespevnených vrstiev spodných sedimentov sa používa iskra.

Na štúdium zloženia spodných sedimentov a získanie ich vzoriek sa používajú rôzne systémy pôdnych trubíc a drapákov dna. Brúsené rúrky majú v závislosti od výskumnej úlohy rôzne priemery, zvyčajne nesú veľkú záťaž pre maximálny prienik do zeme, niekedy majú vo vnútri piest a na jednom konci nesú jeden alebo iný uzáver (jadrový istič). Rúrka je ponorená do vody a v sedimente na dne do určitej hĺbky (spravidla však nie viac ako 12-15 m) a takto extrahované jadro, obvykle nazývané stĺp, stúpa na palubu lode.

Spodný drapák, ktorý je zariadením typu drapáka, ako keby vystrihol malý monolit povrchovej vrstvy spodnej pôdy, ktorý je dodávaný na palubu lode. Boli vyvinuté modely s vlastným plávajúcim dnom. Eliminujú potrebu lanového a palubného navijaka a výrazne zjednodušujú spôsob získavania vzorky. V pobrežných oblastiach oceánu v malých hĺbkach sa používajú vibračné piestové trubice. S ich pomocou je možné na piesočnatých pôdach získať stĺpce až 5 m dlhé.

Je zrejmé, že všetky vyššie uvedené nástroje nemožno použiť na získanie vzoriek (jadier) horninového dna, zhutnených a s hrúbkou desiatok a stoviek metrov. Tieto vzorky sa získavajú pomocou bežných vrtných súprav namontovaných na lodiach. Pre relatívne malé hĺbky políc (až 150-200 m) sa používajú špeciálne nádoby, ktoré nesú ropnú plošinu a sú inštalované v mieste vŕtania na niekoľkých kotvách. Udržanie plavidla v bode sa vykonáva nastavením napätia reťazí smerujúcich ku každej zo štyroch kotiev.

V hĺbkach tisíc metrov na otvorenom oceáne nie je ukotvenie technicky možné. Preto bola vyvinutá špeciálna metóda dynamického polohovania.

Vrtná loď vstupuje do daného bodu a presnosť určenia polohy zaisťuje špeciálne navigačné zariadenie, ktoré prijíma signály z umelých satelitov Zeme. Potom je na dno nainštalované pomerne zložité zariadenie, ako je akustický maják. Signály z tohto majáka prijíma systém nainštalovaný na lodi. Po prijatí signálu špeciálne elektronické zariadenia určia výtlak plavidla a okamžite vydajú príkaz tryskám. Požadovaná skupina vrtúľ sa zapne a poloha lode sa obnoví. Na palube nádoby na hlboké vŕtanie je ropná plošina s rotačnou vŕtacou jednotkou, veľkou sadou rúrok a špeciálnym zariadením na zdvíhanie a dopĺňanie rúrok.

Vrtná loď „Glomar Challenger“ (zatiaľ jediná) pracuje na medzinárodnom projekte hĺbkového vŕtania na otvorenom oceáne. Už bolo vyvŕtaných viac ako 600 studní, pričom najväčšia hĺbka vrtov bola 1 300 m. Materiály hlbinného vŕtania poskytli toľko nových a neočakávaných skutočností, že záujem o ich štúdium je mimoriadny. Pri štúdiu dna oceánu sa používa mnoho rôznych techník a metód a v blízkej budúcnosti môžeme očakávať vznik nových metód využívajúcich nové princípy merania.

Na záver je potrebné stručne spomenúť jeden cieľ všeobecného programu výskumu oceánov - štúdiu znečistenia. Zdroje znečistenia oceánov sú rôzne. Vypúšťanie priemyselných a domácich odpadových vôd z pobrežných podnikov a miest. Zloženie znečisťujúcich látok je tu mimoriadne rozmanité: od jadrového odpadu po moderné syntetické detergenty. Významné znečistenie je spôsobené vypúšťaním z oceánskych plavidiel a niekedy dochádza k katastrofickým ropným škvrnám pri nehodách tankerov a ropných vrtov na mori. Existuje ďalší spôsob, ako znečistiť oceán - prostredníctvom atmosféry. Vzduchové prúdy prenášajú obrovské vzdialenosti, napríklad olovo, ktoré sa do výfukových plynov spaľovacích motorov dostáva do atmosféry. V procese výmeny plynu s atmosférou sa olovo dostáva do vody a nachádza sa napríklad v antarktických vodách.

Stanovenie znečistenia je v súčasnosti organizované v špeciálnom medzinárodnom systéme pozorovania. Príslušným plavidlám je zároveň priradené systematické monitorovanie obsahu znečisťujúcich látok vo vode.

Najbežnejším v oceáne je znečistenie ropou. Na jeho kontrolu sa používajú nielen chemické metódy určovania, ale väčšinou optické metódy. V lietadlách a helikoptérach sú nainštalované špeciálne optické zariadenia, pomocou ktorých určujú hranice oblasti pokrytej olejovým filmom a dokonca aj hrúbku filmu.

Povaha oceánov, to je, obrazne povedané, obrovský ekologický systém našej planéty, ešte nebol dostatočne študovaný. Nedávne objavy v rôznych oblastiach oceánológie sú dôkazom tohto hodnotenia. Metódy štúdia svetového oceánu sú dosť rozmanité. Nepochybne, v budúcnosti, keďže sa budú objavovať a uplatňovať nové metódy výskumu, bude veda obohatená o nové objavy.

Ak nájdete chybu, vyberte kus textu a stlačte Ctrl + Enter.