Динамика вод Мирового океана.

 

Ход природных процессов в Мировом океане в очень большой мере определяется динамикой морских вод. В целом все океанические воды находятся в непрерывном движении, которое вызывается рядом различных причин:

- действием ветра;

- перепадами температур и давлений;

- приливным воздействием Луны и Солнца;

- действием сил, связанных с вращением Земли (центробежная сила и сила Кориолиса);

- сейсмическими колебаниями и т.д.

Различают следующие типы движения морских вод: морские течения, вертикальная циркуляция, волнение. В особый тип следует выделить также такое специфическое явление, как суспензионные (мутьевые) потоки.

Морские течения.

Течениями называются перемещения природных вод в естественных и искусственных водоёмах по латерали (в горизонтальном направлении). Наибольшие масштабы – и, соответственно, значение – приобретает деятельность течений в Мировом океане. Здесь различаются течения поверхностные, глубинные, придонные и прибрежные. Поверхностные течения связаны, главным образом, с ветрами постоянных направлений. В тропических зонах направление течений связано с пассатами, дующими с востока на запад. В умеренных широтах господствуют ветры противоположного направления, дующие с запада на восток. В зоне действия муссонных ветров, меняющих своё направление в зависимости от сезона, могут возникать соответствующие течения, также меняющие направление. Существенное влияние на общую картину конфигурации поверхностных течений в Мировом океане оказывает расположение континентов. По причине их разного расположения конфигурация морских течений в северном и южном полушариях оказывается различной. Так, муссонные течения играют ведущую роль только в северной части Индийского океана (потому, что он не протягивается в умеренные широты – и, соответственно, здесь нет пояса господства западных ветров). В умеренных широтах северных частей Атлантического и Тихого океанов западные течения (Гольфстрим, Куросио) «упираются» в берега материков и меняют своё направление. А в южном полушарии аналогичное по происхождению течение замыкается в кольцо, беспрепятственно переносящее одни и те же водные массы вокруг Антарктиды. Скорость всех поверхностных течений с глубиной уменьшается, и на интервале 100-200 м даже самые мощные их них затухают.

Течения вод в более глубоких зонах Мирового океана пока остаются недостаточно изученными, и закономерности, от которых зависит их распределение, пока недостаточно ясны. Их возникновение может быть связано с процессами вертикальной циркуляции океанических вод, влиянием вращения Земли, а также приливным воздействиями Луны и Солнца.

Вертикальная циркуляция.

Этот тип движений вод Мирового океана обеспечивает их перемешивание по вертикали. Осуществляется он, главным образом, в процессе вихревых круговоротов. Для возникновения процессов вертикальной циркуляции необходимо, чтобы температура воды на глубине превышала температуру поверхностных вод. Поэтому наиболее масштабна вертикальная циркуляция в высоких широтах, где поверхностные воды являются более холодными.

Волнение.

В океане выделяют три типа волн различного происхождения: приливно-отливные, ветровые и сейсмические. Приливно-отливные волны наиболее масштабны, так как распространяются на всю массу воды Мирового океана в виде периодических колебаний. При этом в открытом океане высота приливной волны не превышает 1 м, но у берегов, в зависимости от их очертаний, она может быть значительно выше. В областях, где перемещение приливных волн не встречает препятствий, возникают постоянно действующие приливные течения. Скорость приливно-отливных течений различна на разной глубине. В мелководных (шельфовых) морях она максимальна на глубинах в несколько десятков метров, в открытом океане – первые сотни. Но даже в придонных частях глубоководных областей океана скорость движения вод, связанного с приливно-отливными процессами, составляет около 10 см/с.

Ветровые волны возникают при скоростях ветра, превышающих 1,1 м/с. Морфология волн различна в зависимости от скорости ветра. Кинетическая энергия волн с увеличением скорости ветра возрастает. Когда ветер стихает, энергия волн расходуется на преодоление трения, и волнение постепенно прекращается. Только самые крупные волны могут ещё долго сохраняться даже при полном штиле, образуя так называемую мёртвую зыбь.

С приближением к берегу на участках с пологим дном энергия волн постепенно затухает и происходит их разрушение. При крутом уклоне дна этого не происходит. Напротив, амплитуда волны с приближением к берегу возрастает, и тогда кинетическая энергия прибойных волн вызывает разрушение берегов, нередко очень значительные. Наглядное представление о возможных величинах энергии прибойных волн можно составить по наблюдавшимся случаям, когда такие волны забрасывали обломки скал, весом более 10 тонн, на высоту до 20 метров. Но если берег совершенно отвесный и дно сразу уходит на большую глубину, то здесь разрушения волн может совсем не происходить. В таком случае образуются отражённые от берега волны, которые накладываются на нагонные, и в результате интерференции образуется зона стоячих волн.

Приток нагонных прибойных волн в сторону берега компенсируется возвратным придонным течением. Такие течения тоже могут иметь высокую кинетическую энергию и производить большую работу по транспортировке материала в направлении от берега.

Самый редкий, но при этом самый разрушительный вид волн – это волны сейсмического происхождения – цунами. Их возникновение связано со смещениями морского дна, которые происходят при землетрясениях. Огромная энергия такой волны реализуется в прибрежных зонах, где такая волна производит гигантские разрушения. Расчеты показывают, что такие волны могут возникать и в случае падения в океан очень крупных метеоритов.

Суспензионные потоки.

В качестве специфического типа придонных морских течений можно рассматривать суспензионные (мутьевые) потоки. В таких потоках перемещается не просто вода, а суспензия – смесь воды и взвешенных в ней мелких твёрдых частиц. Условия для возникновения таких потоков присутствуют на любом подводном склоне, где идёт отложение донных осадков. Когда сила сцепления между частицами становится недостаточной, чтобы удержать накопившуюся массу отложений на склоне, эта масса срывается и «взмучивается» в придонном слое воды. Образуется суспензия, которая имеет в целом более высокую плотность, чем плотность окружающей чистой воды. Под действием силы тяжести эта суспензионная масса быстро скатывается вниз по подводному склону, вовлекая в этот процесс новые массы донных осадков по пути своего следования. Суспензионные потоки производят значительную геологическую работу, содержание которой будет рассмотрено далее. Некоторые геологи рассматривают деятельность суспензионных потоков как особый тип склоновых геологических процессов, характерный для подводных обстановок.