Мореплаватели о наличии океанических течений узнали практически сразу, как только начали бороздить воды Мирового океана. Правда, общественность обратила на них внимание лишь тогда, когда благодаря движению океанических вод было сделано множество великих географических открытий, например, Христофор Колумб доплыл до Америки благодаря Северному Экваториальному течению. После этого океаническим течениям не только моряки, но и учёные начали уделять пристальное внимание и стремиться исследовать их как можно лучше и глубже.
Уже во второй половине XVIII ст. моряки довольно хорошо изучили Гольфстрим и успешно применяли полученные знания на практике: из Америки в Великобританию шли по течению, а в обратном направлении придерживались определенного расстояния. Это позволяло им на две недели опережать судна, капитаны которых не были знакомы с местностью.
Океаническими или морскими течениями называют крупномасштабные перемещения водных масс Мирового океана со скоростью от 1 до 9 км/ч. Движутся эти потоки не хаотично, а в определённом русле и направлении, что является главной причиной того, почему их иногда называют реками океанов: ширина самых крупных течений может составлять несколько сотен километров, а длина достигать не одну тысячу.
Установлено, что водные потоки движутся не прямо, а отклоняясь немного в сторону, подчиняются силе Кориолиса. В Северном полушарии почти всегда движутся по часовой стрелке, в Южном – наоборот . В то же время течения, находящиеся в тропических широтах (их называют экваториальными или пассатными), перемещаются в основном с востока на запад. Самые сильные течения были зафиксированы вдоль восточных берегов континентов.
Водные потоки циркулируют не сами по себе, а их приводит в движение достаточное количество факторов – ветер, вращение планеты вокруг своей оси, гравитационные поля Земли и Луны, рельеф дна, очертания материков и островов, разница температурных показателей воды, её плотности, глубины в различных местах океана и даже её физико-химический состав.
Из всех видов водных потоков наиболее выражены поверхностные течения Мирового океана, глубина которых нередко составляет несколько сотен метров. На их возникновение повлияли пассатные ветра, постоянно движущиеся в тропических широтах в западно-восточном направлении. Эти пассаты формируют возле экватора огромные потоки Северного и Южного Экваториальных течений. Меньшая часть этих потоков возвращается на восток, образовывая противотечение (когда движение воды происходит в противоположную от движения воздушных масс сторону). Большая часть, сталкиваясь с материками и островами, поворачивает в северную или южную сторону.
Теплые и холодные водные потоки
Необходимо учитывать, что понятия о «холодных» или «тёплых» течений являются условными определениями. Так, несмотря на то, что температурные показатели водных потоков Бенгельского течения, которое протекает вдоль мыса Доброй Надежды, составляют 20°С, оно считается холодным. А вот Нордкапское течение, которое является одним из ответвлений Гольфстрима, с температурными показателями от 4 до 6°С, является тёплым.
Происходит это потому, что холодное, тёплое и нейтральное течения получили свои названия исходя из сравнения температуры своей воды с температурными показателями окружающего их океана:
- Если температурные показатели водного потока совпадают с температурой окружающих его вод, такое течение называют нейтральным;
- Если температура течений ниже окружающей воды, их называют холодными. Обычно они текут из высоких широт в низкие (например, Лабрадорское течение), или из районов, где из-за большого стока рек океаническая вода имеет пониженную солёность поверхностных вод;
- Если температура течений теплее окружающей их воды, то их называют тёплыми. Они двигаются из тропических в приполярные широты, например, Гольфстрим.
Основные водные потоки
На данный момент учёные зафиксировали около пятнадцати основных океанических водных потоков в Тихом, четырнадцать – в Атлантическом, семь – в Индийском и четыре – в Северном Ледовитом океане.
Интересно, что все течения Северного Ледовитого океана движутся с одинаковой скоростью – 50 см/сек, три из них, а именно Западно-Гренландское, Западно-Шпицбергенское и Норвежское, являются тёплыми, и лишь Восточно-Гренландское относится к холодному течению.
А вот почти все океанические течения Индийского океана относятся к теплым или нейтральным, при этом Муссонное, Сомалийское, Западно-Австралийское и течение Игольного мыса (холодное) движутся со скоростью 70 см/сек., скорость остальных варьирует от 25 до 75 см/сек. Водные потоки этого океана интересны тем, что вместе с сезонными муссонными ветрами, которые два раза в год меняют своё направление, океанические реки также изменяют свой ход: зимой они в основном текут на запад, летом – на восток (явление, характерное только для Индийского океана).
Поскольку Атлантический океан протянулся с севера на юг, его течения также имеют меридиональное направление. Водные потоки, расположенные на севере, движутся по часовой стрелке, на юге – против неё.
Ярким примером течения Атлантического океана является Гольфстрим, который начинаясь в Карибском море, несёт тёплые воды на север, распадаясь по дороге на несколько боковых потоков. Когда воды Гольфстрима оказываются в Баренцевом море, они попадают в Северный Ледовитый океан, где охлаждаются и поворачивают на юг в виде холодного Гренландского течения, после чего на каком-то этапе отклоняются на запад и опять примыкают к Гольфстриму, образуя замкнутый круг.
Течения Тихого океана имеют в основном широтное направление и формируют два огромных круга: северный и южный. Поскольку Тихий океан чрезвычайно велик, не удивительно, что его водные потоки оказывают значительное влияние на большую часть нашей планеты.
Например, пассатные водные потоки перегоняют тёплые воды от западных тропических берегов к восточным, из-за чего в тропической зоне западная часть Тихого океана намного теплее противоположной стороны. А вот в умеренных широтах Тихого океана, наоборот, температура выше на востоке.
Глубинные течения
Довольно длительное время учёные считали, что глубинные океанские воды почти неподвижны. Но вскоре специальные подводные аппараты обнаружили на большой глубине как медленно, так и быстротекущие водные потоки.
Например, под Экваториальным течением Тихого океана на глубине около ста метров учёные определили подводный поток Кромвель, движущийся в восточном направлении со скоростью 112 км/сутки.
Подобное движение водных потоков, но уже в Атлантическом океане, нашли советские учёные: ширина течения Ломоносова составляет около 322 км, а максимальная скорость в 90 км/сутки была зафиксирована на глубине около ста метров. После этого был обнаружен ещё один подводный поток в Индийском океане, правда, скорость его оказалась намного ниже – около 45 км/сутки.
Открытие этих течений в океане послужило поводом к возникновению новых теорий и загадок, основной из которых является вопрос – почему они появились, как сформировались, а также вся ли площадь океана охвачена течениями или существует точка, где вода неподвижна.
Влияние океана на жизнь планеты
Роль океанических течений в жизни нашей планеты трудно переоценить, поскольку движение водных потоков непосредственно влияет на климат планеты, погоду, морские организмы. Многие сравнивают океан с огромной тепловой машиной, которую приводит в движение солнечная энергия. Эта машина создаёт беспрестанный водообмен между поверхностными и глубинными слоями океана, обеспечивая его растворённым в воде кислородом и влияя на жизнь морских обитателей.
Этот процесс можно проследить, например, рассматривая Перуанское течение, что находится в Тихом океане. Благодаря подъёму глубинных вод, которые поднимают наверх фосфор и азот, на океанической поверхности успешно развивается животный и растительный планктон, в результате чего организовывается пищевая цепь. Планктон поедает мелкая рыбка, та, в свою очередь, становится жертвой более крупных рыб, птиц, морских млекопитающих, которые при таком пищевом изобилии поселяются здесь, делая регион одним из самых высокопродуктивных районов Мирового океана.
Случается и так, что холодное течение становится тёплым: средняя температура окружающей среды повышается на несколько градусов, из-за чего на землю проливаются теплые тропические ливни, которые, оказавшись в океане, губят рыбу, привыкшую к холодной температуре. Результат плачевный – в океане оказывается огромное количество дохлой мелкой рыбы, крупная рыба уходит, рыбный промысел прекращается, птицы покидают свои гнездовья. В результате местное население лишается рыбы, урожая, который побили ливни, и прибыли от продажи гуано (птичьего помёта) в качестве удобрения. На восстановление прежней экосистемы нередко может уйти несколько лет.
На первый взгляд, мировой океан представляется гигантским статичным резервуаром солёной воды, единственное движение в котором осуществляется в виде волн. Однако, это далеко не так – в каждом океане имеются десятки больших и малых течений, затрагивающих значительную часть их площади. Не является исключением и Атлантический океан.
Классификация морских течений Атлантики
С давних пор Атлантика знаменита своими морскими течениями, мореплаватели используют их многие века в качестве широкой морской «дороги». Морские течения Атлантического океана представляют собой два больших круга циркуляции, почти изолированных друг от друга. Один из них располагается в северной части океана, а второй в южной. При этом в южном «круге» вода движется против часовой стрелки, а в северной части Атлантики – наоборот, по часовой стрелке. Подобное направление движения обусловлено законом Кориолиса.
Данные циркуляционные «круги» не являются строго изолированными – на их внешних краях образуются турбулентные завихрения в виде отделяющихся течений. В северном полушарии наиболее известным является Гренландское, постепенно переходящее в Лабрадорское. В южном полушарии от Южного Пассатного отделяется Гвианское течение, устремляющееся на север и соединяющееся там с Северным Пассатным.
Все морские течения Атлантического океана разделяются на тёплые и холодные. Но подобное подразделение является чисто условным. В систематике их основную роль играет температура окружающей массы воды. К примеру, условно течение мыса Нордкап имеет среднюю температуру 6-8 о С, но считается тёплым, потому что температура Баренцева моря, в которое оно впадает, составляет всего 2-4 градуса. Подобным образом Канарское течение считается холодным, хотя температура его намного выше, чем у Нордкапского.
Кроме разделения по температуре, морские течения Атлантического океана бывают:
- Градиентными – вызываемыми разницей температур и плотности воды в разных частях моря.
- Ветровыми (дрейфовыми) – они возникают под действием ветров, чаще всего дующих в данной области океана.
- Приливными, возникающими под действием силы притяжения луны и солнца.
Причины возникновения морских течений
Основными причинами возникновения морских течений Атлантического океана являются:
- Сила Кориолиса, возникающая как результат инерции жидкой среды. Масса воды, заполняющая океан, попросту не поспевает за вращающейся вокруг своей оси планетой.
- Разность температуры и плотности воды. Данные факторы оказываются решающими для возникновения глубинных течений.
- Воздействие ветров на океаническую поверхность.
Все перечисленные факторы не являются изолированными, а воздействуют на океан в комплексе, приводя к возникновению циркуляции воды. По большей части — течения затрагивают ограниченные по глубине пространства, не превышающие нескольких сотен метров. Зато в ширину они могут достигать нескольких сотен, а то и тысячей километров. Например, субантарктическое течение Западных ветров порой имеет ширину до 2 000 км, перемещая 270 миллионов куб м воды в секунду, что в 2 тысячи раз превышает объём Амазонки.
Основные морские течения Атлантического океана
В Атлантике насчитывается несколько десятков (а то и сотен) постоянно действующих морских течений. Всех их перечислить просто нет возможности. Остановимся на наиболее значимых. К основным морским течениям Атлантического океана относятся:
- Гольфстрим. Это, пожалуй, одно из самых грандиозных и широко известных течение Атлантического океана. Его ширина в среднем составляет 100-150 км, а глубина доходит до 1 км. Общий объём перемещаемой им воды составляет порядка 75 млн. м3, что в десятки раз больше объёма всех рек планеты. Берёт своё начало в Мексиканском заливе, что и отражено в названии: gulf stream — «течение залива». Далее, оно идёт вдоль восточного побережья США, постепенно отклоняясь на восток.
- Северо-Атлантическое. К юго-востоку от полуострова Ньюфаундленд — Гольфстрим распадается на два новых потока: Северо-Атлантическое течение и Канарское. Северо-Атлантическое, переносящее тёплую воду, продолжает путь Гольфстрима на восток, и достигает северо-западного побережья Европы, обуславливая там мягкий климат. В районе Фареры от него отделяется северное Гренландское течение, а остальная часть огибает Норвегию в виде течения мыса Нордкап и достигает Баренцева моря. Благодаря ему мы имеем на берегу Северного ледовитого океана незамерзающий порт Мурманск.
- Канарское. Является южной, правой ветвью Северо-Атлантического морского течения. Проходя вдоль западного побережья Иберийского полуострова и Марокко, оно достигает Канар, теряя свою силу. Однако с этих мест берёт начало трансатлантическое Северное пассатное течение.
- Северное пассатное. Является одним из самых протяжённых основных морских течений Атлантического океана. Берёт своё начало у берегов Марокко и достигает американского континента в районе Карибских островов. Здесь оно вливается в Карибское море, плавно переходя в небольшие течения, в итоге рождающие Гольфстрим. Таким образом, замыкается большой североатлантический круг.
Южный круг циркуляции берёт начало у юго-западных берегов Африки в виде холодного Бенгельского течения (названо по прибрежному городу в Анголе). Далее, нагреваясь, поток воды отклоняется дующими с континента пассатами на запад, становясь Южным пассатным течением. У северо-западной оконечности Бразилии оно разделяется на два рукава: на север отклоняется Гвианское, а на юг — Бразильское течения. Последнее достигает высоких антарктических широт, сливаясь с течением Западных ветров. Остывшая масса воды переносится на восток, к побережью Южной Африки, замыкая южный круг морских течений Атлантического океана .
Использование морских течений Атлантического океана
Мореплаватели издавна использовали морские течения Атлантики для оптимизации передвижения. Наиболее широко известный пример, это путешествие Христофора Колумба, который спустился от Испании по Канарскому течению до места образования «трансатлантика» – Северного пассатного течения. Оно-то более-менее благополучно и доставило его до островов Вест-Индии.
Не теряет актуальности использование морских течений Атлантического океана и сегодня. Если вы решили совершить трансатлантический переход, то не следует «изобретать велосипеда», а просто нужно воспользоваться морским путем, проторенным века назад. То есть, необходимо спуститься до Канар или островов Зелёного Мыса (Кабо-Верде), и отправляться с попутным ветром и течением прямиком в Новый Свет. В какой-то мере это будет походить на сплав по медленной и широкой реке, конечно, с поправками на далеко не речной нрав открытого океана. Не зря бывалые моряки говорят: любой предмет, оброненный в воду у Канар, через несколько месяцев выловят на Карибах.
Возвращаться же назад в Европу лучше всего северным путём, через Гольфстрим. У моряков на этот счёт также имеется поговорка: «Путь с Канар в Европу лежит через Америку». Это означает, что под парусом гораздо проще вернуться с Канарских островов через Карибское море, чем идти «против шерсти», наперекор преобладающим ветрам и Канарскому течению, несмотря на огромное увеличение общей протяжённости маршрута. Конечно, для моторных судов старинный морской совет уже мало актуален, особенно если на борту имеется достаточный запас горючего.
Далее, достигнув Карибского моря, по Флоридскому течению добираемся до истоков Гольфстрима, и поднимаемся по этой грандиозной морской «реке» приблизительно до 40 о. После этого поворачиваем на восток и через определённое время, следуя южнее Североатлантического потока, достигаем западной оконечности Европы. Именно таким маршрутом возвращался в своё время Колумб из своих плаваний в Вест-Индию.
При использовании Гольфстрима опытные яхтсмены не советуют подниматься выше 40-х градусов. В более высоких широтах происходит столкновение тёплых вод Гольфстрима с северным Лабрадорским течением со всеми проистекающими климатическими прелестями: внезапной переменой ветров, частыми туманами и штормами. Не зря северо-восточное побережье США и район Ньюфаундленда издавна получил наименование «гнилой угол Атлантики». В зимнее время не стоит также забывать о возможности выноса Лабрадорским течением на юг айсбергов – кто-то ещё помнит блокбастер ХХ века «Титаник»?
В циркуляции вод Мирового океана самая крупная роль принадлежит течениям, которые обязаны своим возникновением преимущественно действию постоянных ветров.
Другие факторы в них, по сравнению с ветром, отступают на задний план, вследствие чего течения эти и называются дрейфовыми. Очевидно, что начало дрейфовых течений надлежит искать в тех районах океана, где постоянные или господствующие ветры выражены особенно хорошо и правильно, т. е. прежде всего в зоне развития пассатов.
В этой зоне Атлантического океана существуют два пассатных (экваториальных) течения. Отклонённые от направления соответствующих пассатов на 30-40°, оба они переносят воду с востока на запад.
К югу от экватора располагается Южное Пассатное течение. Край его, обращённый к полярным широтам, не имеет чёткой границы; другой край, обращённый к экватору, выражен отчётливее, но положение его, в связи с перемещением самих пассатов, несколько меняется; так, в феврале северная граница Южного Пассатного течения лежит около 2° с. ш., в августе вблизи 5° с. ш.
Южное Пассатное течение направляется от берегов Африки к берегам Америки. У мыса Сан-Роки оно делится на две ветви, одна из которых под именем Гвианского течения направляется на северо-запад вдоль берегов материка к Антильским островам, а другая, известная как Бразильское течение, идёт на юго-запад к устью Ла-Платы, где и встречается с идущим от мыса Горн вдоль берега континента холодным Фолклендским течением; здесь Бразильское течение отворачивает влево; водные массы устремляются на восток, пересекают Атлантический океан и затем, ещё раз отклонившись влево, поднимаются с юга на север вдоль западного побережья Африки в виде холодного Бенгэльского течения, сливающегося с Южным Пассатным. Так замыкается круг течений в южной части Атлантики, в котором движение воды совершается против часовой стрелки - в основном по периферии южно-атлантического антициклона.
Край Северного Пассатного течения, обращённый к высоким широтам, такой же неопределённый, как и аналогичный край Южного Пассатного течения; южная же граница более отчётлива и в феврале лежит на 3° с. ш., в августе на 13° с. ш. Течение вызвано северо-восточным пассатом, начинается к западу от Зелёного Мыса (около 20° з. д.), пересекает океан и затем переходит в медленное Антильское течение, омывающее с внешней стороны гирлянду Антильских островов. Кроме того, часть Северного Пассатного течения соединяется в районе Малых Антильских островов с Гвианским, и эта объединённая струя входит в Карибское море, образуя здесь Карибское течение. Между Северным и Южным Пассатными течениями существует компенсационное противотечение на восток; его расширенное продолжение носит название Гвинейского течения и заканчивается в Гвинейском заливе.
Американское полузамкнутое море и, в частности, его северная часть - Мексиканский залив - служит областью, куда непрерывно нагоняет воду пассат, который здесь фактически дует с востока. Скопление воды получает выход через Флоридский пролив, образуя мощное Флоридское течение, занимающее всю ширину пролива (150 км) и ощущаемое до глубины 800 м; скорость его около 130 км в сутки, а расход воды около 90 млрд. т за каждый час; температура воды на поверхности 27-28°; впрочем, эта температура несколько колеблется в зависимости от изменения силы пассатов, нагнетающих тёплую воду в Мексиканский залив.
Флоридское течение по выходе из пролива устремляется на север. В канале между Флоридой и Багамскими островами ширина его, равная всей ширине канала, составляет 80 км; тёплая (24°) темносиняя вода очень резко отграничена по цвету от вод остального моря.
В районе мыса Гаттерас к Флоридскому течению присоединяется более слабое Антильское. В новейшей океанографической литературе именно этому объединённому течению и присвоено название Гольфстрим.
От Флоридского течения Гольфстрим отличается большей шириной и меньшей скоростью, которая в 500 км к северу от Багамского архипелага составляет 60 км в сутки. Гольфстрим движется вдоль берегов Америки, отклоняясь от них вправо, и нигде, даже в своём начале, не омывает непосредственно материка: между ним и берегом всегда есть полоса более холодной воды. Зимой различие в температурах Гольфстрима и прибрежной воды достигает около мыса Гаттерас 8°, а на широте Нью-Йорка и Бостона 12-15°; летом же, когда прибрежные воды хорошо прогреты, разница эта заметно ослабевает, а местами исчезает и вовсе.
От параллели Нью-Йорка Гольфстрим идёт уже с запада на восток. К юго-востоку от Ньюфаундленда около 40° з. д. Гольфстрим оканчивается. Здесь он, сильно расширяясь, распадается на веер струй, направленных самым различным образом; отклонение вследствие вращения Земли сообщает струям чаще всего направление на восток и юг. Район угасания и ветвления Гольфстрима получил название «дельты Гольфстрима». Дельта занимает такую большую площадь, что воздушные массы, проходящие зимой над этой частью океана, благодаря обширности тёплой подстилающей поверхности, испытывают значительное нагревание. Струя, идущая к востоку от Азорских островов, подходит к Пиренейскому полуострову, а затем поворачивает вдоль берегов Европы и Африки к югу, образуя слабое и холодное Канарское течение, сливающееся в районе о-вов Зелёного Мыса с Северным Пассатным течением.
Так замыкается кольцо течений в той части Атлантики, которая лежит к северу от экватора. Движение воды в этом кольце совершается по часовой стрелке, в основном вдоль периферии азорского антициклона.
Внутри северо-атлантического кольца течений между 20 и 35° с. ш. и 40 и 75° з. д. располагается чрезвычайно своеобразная спокойная, не затронутая течениями, область Саргассова моря. Поверхность моря покрыта островками, пучками или длинными полосами плавучих водорослей, окрашенных на верхушках в оливково-зеленый или желтоватый, а у основания в бурый цвет. Чаще всего это Sargassum bacciferum, S. natans и S. vudgare; все они пелагические, т. е. свойственные открытому морю и не связанные с грунтом. В западной части Саргассова моря встречаются другие виды водорослей, относящиеся к прибрежным. Размеры водорослей колеблются от нескольких сантиметров до нескольких дециметров.
Скопления водорослей весьма неравномерны, но они нигде не мешают судоходству. Судно может пересечь Саргассово море и не встретить ни одной водоросли; иногда же водорослей на пути так много, что они занимают весь видимый горизонт, и океан похож на зелёный луг. Летом, когда ветры дуют с юга, граница саргассовых скоплений доходит до 40° с. ш., но дальше к северу её не пускают холодные воды Лабрадорского течения, так как при температуре меньше 18° водоросли уже погибают.
От дельты Гольфстрима, помимо ветви его, образующей в конце концов Канарское течение, отходит ещё определённое течение, идущее на северо-восток между 43 и 70° с. ш. Течение это называется Атлантическим. Оно служит как бы прямым продолжением Гольфстрима, но генетически представляет совсем новое явление, потому что импульс, возбуждавший Гольфстрим, в дельте Гольфстрима уже иссяк и перестал действовать. Атлантическое течение обусловлено господствующими в районе его возникновения и распространения западными и юго-западными ветрами, сообщающими ему среднюю скорость около 25 км в сутки. Следовательно, непрерывность перехода Гольфстрима в Атлантическое течение чисто внешняя и является результатом своеобразной эстафеты, в силу которой произошла «передача» движения воды от сточного течения (Гольфстрима) к дрейфовому (Атлантическому).
Продвинувшись за 60-ю параллель, Атлантическое течение начинает давать ветви вправо и влево - первые под влиянием вращения Земли» вторые под влиянием рельефа морского дна. Вблизи подводного хребта, соединяющего Исландию с Фарерскими островами, на северо-запад идёт ветвь, называемая течением Ирмингера; западнее Исландии она круто сворачивает к юго-западной оконечности Гренландии и входит через Девисов пролив в Баффинов залив в виде тёплого Западно-Гренландского течения. От 70-й параллели, примерно на 15-м восточном меридиане, отходят две крупные струи: одна на север к западным берегам Шпицбергена - Шпицбергенское течение, другая на восток вдоль северной оконечности. Скандинавского полуострова - Нордкапское течение; минимальная температура его +4°. Вступив в Баренцово море, Нордкапское течение в свою очередь разделяется на ветви. Южная - под названием Мурманского течения - идёт параллельно мурманскому берегу в расстоянии 100-130 км от него; температура его в августе около 7-8°. Продолжением Мурманского течения служит течение Новоземельское, направляющееся на север вдоль западных берегов одноимённых островов.
Ни одно из перечисленных тёплых течений не идёт в Северный Ледовитый океан по его поверхности дальше района Земли Франца-Иосифа» так как здесь их воды, вследствие своей большей плотности (солёности) по сравнению с плотностью вод Ледовитою океана, погружаются под поверхность моря и проникают в Полярный бассейн в виде тёплого глубинного течения. Глубинное течение, подчиняясь отклоняющему действию вращения Земли, следует на восток, прижимается к северной окраине евразийского шельфа, но, вследствие высокой плотности своих вод, не распространяется на поверхность шельфа. Главная струя идет вдоль континентальной отмели, однако тёплые атлантические воды заполняют, кроме того, и весь Полярный бассейн. Во многих его глубоких местах наблюдали, что верхний слой воды мощностью 200-250 м, имеющий отрицательную температуру (до -1°,7), замещается затем до глубины 600-800 м слоем воды с положительными (до +2°) температурами, а ниже до самого дна лежит опять толща холодной (до -0°,8) воды. Тёплая «прослойка» и представляет собой тёплое течение, исчезнувшее с поверхности океана.
Многочисленные течения Атлантического океана весьма разнородны по своему происхождению, хотя и связаны взаимно самым тесным образом. Оба экваториальные течения, возникшие под действием пассатов» являются дрейфовыми; Флоридское течение как результат нагона воды в Мексиканский залив - сточное; его продолжение - Гольфстрим - сточное и дрейфовое; Атлантическое течение - преимущественно дрейфовое; Гвинейское - компенсационное и отчасти дрейфовое, поскольку в его формировании принимает участие и юго-западный муссон; Канарское - компенсационное, возмещающее убыль воды, созданную у берегов Африки Северным Пассатным течением, и т. п.
На примере течений Атлантического океана мы ознакомились также с факторами, которые влияют на направление течений: с отклоняющим действием вращения Земли и со значением подводного рельефа и конфигурации берегов (разделение Южного Пассатного течения).
Основные вопросы.В чем заключаются особенности географического положения Атлантического океана? Какова его роль в осуществлении международных экономических связей?
Атлантический океан - второй по величине и глубине. Его площадь 91,6 млн км 2 .
Географическое положение. Океан простирается от Северного Ледовитого океана на севере до берегов Антарктиды на юге. На юге пролив Дрейка соединяет Атлантический океан с Тихим. Характерная особенность Атлантического океана - множество внутренних и окраинных морей. Из общей площади океана примерно 11% приходится на моря, в то время как в Тихом - 8 %, а в Индийском-лишь 2 %. Наличие внутренних и окраинных морей в основном связано с тектоническими движениями. (Покажите на карте Саргассово, Средиземное море . ). Океан имеет наиболее соленые поверхностные воды, его средняя соленость 36-37‰. (Изучите по картосхеме учебника соленость вод Атлантического океана).
Рельеф Атлантического океана, по мнению ученых, самый молодой и более выровненный. Вдоль всего океана проходит Срединно-Атлантический хребет протяженностью более 18000 км. Вдоль хребта проходит система рифтов, где образовался крупнейший вулканический остров Земли Исландия. Он может рассматриваться, как «продукт» разрастания дна океана.На огромной территории Атлантического океана преобладают глубины 3000 – 6000 м. В отличие от Тихого, в Атлантическом океане мало глубоководных желобов. Самый известный Пуэрто-Рико (8742 м) в Карибском море – наибольшая глубина в Атлантическом океане. Для хозяйственной деятельности населения прибрежных стран все большее значение приобретает шельф.
Течения в Северном полушарии образуют два кольца. (Изучите систему течений по карте. Покажите на картеБразильское, Лабрадорское, Бенгельское и др. течения ) Самое известное течение Атлантического океана - Гольфстрим (в переводе означает «течение из залива») - зарождается в Мексиканском заливе. Оно переносит воды в 80 раз больше, чем все реки земного шара. Толща его потока достигает 700-800 м. Эта масса теплой воды с температурой до 28°С движется со скоростью около 10 км/ч. Севернее 40° с. ш. Гольфстрим поворачивает к берегам Европы и здесь его называютСеверо-Атлантическим течением . Температура воды течения выше, чем в океане. Поэтому над течением господствуют более теплые и влажные воздушные массы и формируютсяциклоны . Для океана характерны ритмично повторяющиеся приливы и отливы . Самая большая высота приливной волны в мире достигает 18 м в заливе Фанди у берегов Канады. (Рис. 1) (Покажите на картеБразильское и Бенгельское течения )
Климат. Вытянутость Атлантического океана с севера на юг определила разнообразие его климата. Он расположен во всех климатических поясах. На севере в районе острова Исландия над океаном формируется область пониженного давления, которая называется Исландский минимум.Остров Исландия - центр формирования циклонов. Господствующие ветры над океаном в тропических и субэкваториальных широтах - пассаты , в умеренных - западные ветры. Различия атмосферной циркуляции являются причиной неравномерного распределения количества осадков (изучите карту «Годовое количество осадков») . Средняя температура поверхностных вод в Атлантическом океане составляет +16,5°С. Показатели солености поверхностных вод отличаются разнообразием в сравнении с другими океанами. Максимальная соленость 36-37‰ характерна для тропических районов с малым годовым количеством осадков и сильным испарением. Снижение солености в высоких широтах (32-34‰) объясняется таянием айсбергов и плавучих морских льдов.
Природные ресурсы и экологические проблемы . Атлантический океан богат разнообразными минеральными ресурсами. Самые крупные месторождения нефти и газа разведаны в шельфовой зоне у берегов Европы (район Северного моря) (рис 2,3,4), Америки (Мексиканский залив, лагуна Маракайбо) и др. Значительны залежи фосфоритов, но гораздо реже встречаются железомарганцевые конкреции.
Органический мир в видовом отношении беднее, чем в Тихом и Индийском, но самый богатый в количественном отношении. Океан самый молодой и длительно был изолирован от других океанов. Втропической части наибольшее разнообразие органического мира, количество видов рыб измеряется десятками тысяч. Это тунец, макрель, сардины. Вумеренных широтах – сельдь, треска, пикша, палтус. Медузы, кальмары, осьминоги также обитатели океана. Вхолодных водах обитают крупные морские млекопитающие (киты, ластоногие ), различные виды рыб (сельдь, тресковые ), ракообразные.Главные районы улова рыбы – северо-восточный у берегов Европы и северо-западный – у берегов Северной Америки. Богатство океана – бурые и красные водоросли, ламинарии.
По степени хозяйственного использования Атлантический океан занимает первое место среди других океанов. Использование океана играет большую роль в развитии хозяйства многих стран. Океан называют «стихией, объединяющей народы». На берегах четырех континентов, выходящих к океану, размещается более 90 приморских государств. В них проживает свыше 2 млрд человек. 70% крупнейших городов мира расположено на его берегах.
Просторы Атлантического океана больше всего загрязнены нефтью и нефтепродуктами. Современными способами осуществляется очистка вод, запрещается сброс отходов производства.
Неоценимо значение Атлантического океана в осуществлении международных экономических связей . В течение пяти столетий он занимает первое место в мировом судоходстве. Океан расположен в «центре обитания» народов различных стран, определяющих развитие экономики и культуры мира.
1.Практическая работа. Нанесите на контурную карту крупные моря, заливы, проливы в Атлантическом океане. *2. Определите, влияние Северо-Атлантического течения на природу побережья Европы. 3. Покажите на карте страны и крупные города на побережье Атлантического океана. **4. С помощью анализа картосхемы учебника определите значение месторождений нефти в бассейне Северного моря для стран Европы?
Мореплаватели познакомились с морскими течениями очень давно. Колумб, плывший в Америку в струе Северного Экваториального течения, по возвращении говорил, что воды в океане «движутся в западном направлении вместе с небом». В 1513 г. испанец Понсе де Леон, вышедший в море на поиски мифических «Счастливых островов», попал в струю Флоридского течения, которое было так сильно, что парусные корабли оказались не в состоянии бороться с ним. Во второй половине XVIII в. американские торговые моряки уже знали о существовании Гольфстрима. На пути из Америки в Англию они шли в его струе, а на обратном пути прокладывали курс в стороне от нее. Благодаря этому они приходили из Фальмута (Англия) в Америку на две недели быстрее почтовых пакетботов, которыми управляли английские капитаны, не знакомые с течением. Это было скоро замечено. Разъяснить загадку поручили В. Франклину, занимавшему должность директора почт Соединенных Штатов Америки. Расспросив моряков, он составил карту Гольфстрима, на которой мощное атлантическое течение изображено в виде реки, текущей посреди океана.
Направление и скорость океанских течений сначала определяли по дрейфу судов, сносимых течением в сторону от своего курса. По обломкам потерпевших крушение судов, которые на протяжении многих лет не раз попадались на глаза штурманам, также можно было судить о направлении течений.
С 1887 по 1909 г. в океане было замечено 157 крупных обломков судов, потерпевших кораблекрушение. В 1891 г. после шторма полуразрушенный парусник «Фанни Уол-стон» был оставлен командой невдалеке от мыса Гаттераса (Северная Америка). В течение трех следующих лет его видели в разных частях Атлантического океана 46 раз. Интересен случай с судном «Фред Тэйлор», которое в 1892 г. разломило во время шторма пополам. Одна часть, погруженная вровень с водой, поплыла на север, ее прибило течением к Бостону; другую под действием ветра занесло на юг в залив Делавэр. Однажды, в 30-х годах нашего столетия, от японских берегов в залив Хуан де Фука на западном берегу Северной Америки прибило японское судно «Рейоси Мару» с трупами команды, погибшей от голода.
Наблюдение за дрейфующими кусками пемзы, выброшенной при извержении вулканов, позволило рассчитать среднюю скорость и направление некоторых океанских течений. По дрейфу пемзы после извержения вулкана Кракатао в 1883 г. было установлено, что скорость западного течения в Индийском океане равна в среднем 9,3 мили в сутки. В 1952 г. произошло извержение вулкана Барсена на о. Сан Бенедетто у берегов Центральной Америки. Выброшенную извержением пемзу нашли на Гавайских островах через 264 дня, на острове Уэйк - через 562 дня. Вычисленная по этим данным средняя скорость Северного Экваториального течения в Тихом океане оказалась равной 9,8 мили в сутки. Скорость распространения на запад радиоактивного заражения океана после атомных взрывов у атолла Бикини равнялась 9,3 мили в сутки. По наблюдениям японского химика-океанографа Мияке, ядро зараженной воды примерно через год приблизилось к берегам Азии, а потом стало подниматься к северу вместе с водами течения Куросио.
Не довольствуясь случайными предметами, плывущими по волнам, в море стали выбрасывать закупоренные бутылки с вложенной в них почтовой карточкой. Нашедший такую бутылку опускал карточку в почтовый ящик, указав место, где он нашел бутылку.
В 1868 г. сообщения, отправляемые моряками в бутылках, получили название «бутылочной почты». Этот способ «почтовой связи» практиковали уже давно. В 1560 г. какой-то лодочник нашел на берегу Англии запечатанную бутылку. Будучи неграмотным, он доставил находку судье. В бутылке оказалось секретное извещение о том, что датчане захватили принадлежащий русским арктический остров Новая Земля. После этого случая английская королева Елизавета учредила должность «откупоривателя бутылок». За вскрытие найденных на берегу и в море бутылок без участия этого государственного чиновника была назначена смертная казнь через повешение. Должность «откупоривателя бутылок» просуществовала в Англии очень долго и была отменена только при короле Георге III (1760- 1820 гг.).
В Атлантическом океане Северное Экваториальное течение нагнетает воду в Карибское море и Мексиканский залив, откуда она вытекает через узкий Флоридский пролив и дает начало хорошо всем известному Гольфстриму. В Тихом океане точно таким же образом начинается мощное течение Куросио, рожденное Северным Экваториальным течением. Воды Южных Экваториальных течений поворачивают на юг и питают Антарктическое циркумполярное течение, беспрепятственно огибающее Антарктиду.
Гольфстрим, неся теплые воды на север, расширяется, достигает берегов Европы и вливается в конечном итоге в Баренцево море и Северный Ледовитый океан, из которого вода возвращается на юг в виде холодного Гренландского течения. Часть своей воды Гольфстрим теряет по дороге. Эта вода, отклоняясь вправо, образует в Северной Атлантике круговое течение. Почти такую же картину мы наблюдаем в Тихом океане. Но здесь Куросио не в состоянии проникнуть в Ледовитый океан из-за того, что слишком близко смыкаются Азия с Америкой. Поэтому течение поворачивает вправо к востоку, образуя замкнутый круг циркуляции водных масс к северу от экватора. Навстречу Куросио, также соблюдая «правила движения», установленные вращением Земли для северного полушария, т. е. держась правой стороны, течет на юг холодное Ойясио. В Южном полушарии от Антарктического кругового течения у западных берегов материков отделяются ветви холодных течений - Перуанское у берега Южной Америки, Бенгельское у берегов Африки и Западно-Австралийское у Австралии. Эти течения несут холодную воду в сторону экватора и питают экваториальные течения, возбуждаемые пассатными ветрами.
Когда говорят теплое или холодное течение, это не всегда надо понимать буквально. Например, температура воды Бенгельского течения у мыса Доброй Надежды равна 20°, но это «холодное» течение, тогда как Нордкапское течение (одна из северных ветвей Гольфстрима), несущее воду с температурой от 4 до 6°, - «теплое». Такие названия дают течениям, если они нарушают нормальное широтное распределение температуры воды в океане, если вода, которую они с собой несут, теплее или холоднее окружающей океанской воды.
Чтобы судить о мощности океанских течений, достаточно указать, что из Атлантики в Арктический бассейн ежегодно поступает 400 тыс. км 3 воды, Гольфстрим за год переносит около 750 тыс. км 3 , между тем как годовой сток всех рек земного шара составляет всего 37 тыс. км 3 . Через сечение между южной оконечностью Африки и берегом Антарктиды ежегодно протекает 6 млн. км 3 воды. Здесь несет свои воды Антарктическое циркумполярное течение, которое часто называют еще течением Западных ветров. Мы уже знаем, что оно образует вокруг Антарктиды замкнутое кольцо.
По советским исследованиям это течение, поддерживаемое постоянными и сильными западными ветрами, дующими между 40 и 60° ю. ш., благодаря однообразной солености и температуре, охватывает местами всю толщу воды до дна. Советский океанолог В. Г. Корт подсчитал, что годовой водообмен между океанами равен 48 млн. км 3 или 3,5% от общего количества океанской воды на планете. Если эта цифра и не совсем точна, то, во всяком случае, она указывает на порядок этой величины и позволяет судить о скорости обмена водными массами между океанами во времени. Она говорит о том, что весь Мировой океан находится в непрерывном движении.
Например, Гольфстрим часто разбивается на отдельные струи, некоторые струи отходят в сторону, образуют огромные завихрения, которые потом совсем отделяются от основного течения. Годовой перенос воды течениями не остается постоянным и меняется в очень широких пределах, что заметно отражается на погоде и, особенно, на поведении рыбы. Пульсации Гольфстрима и Куросио зависят, по всей вероятности, от изменений в общем характере атмосферной циркуляции и, в частности, пассатных ветров. Но чем вызвано разделение на отдельные струи, перемещение стержня течения и образования вихрей, остается неясным. Может быть, в этом проявляется влияние вращения Земли, силы трения, силы инерции, тоже в совокупности играющие немаловажную роль в движении воды. Между прочим, геофизик И. В. Максимов приводит доказательства влияния притяжения Луны и колебаний земной оси на периодические изменения скоростей океанских течений. Словом, мощные океанские течения - это действительно реки в океане, но реки пульсирующие и блуждающие в своих жидких и подвижных берегах.
Поверхностные течения в океане захватывают слои в несколько сот метров. А как ведет себя вода в глубинных слоях океана? Долгое время думали, что глубинные и особенно придонные океанские воды почти неподвижны. Но вот появилась новая техника измерения течений, и представление о динамике глубинных вод совершенно изменилось. В глубинах океана обнаружены течения переменных направлений и скоростей от сантиметра до десятков сантиметров в секунду. В Тихом океане под Экваториальным течением на глубине в среднем 100 м действует мощное течение, направленное на восток. Течение названо именем его первого исследователя Кромвеля, а открыто оно было случайно, его обнаружили сети рыбаков, опущенные в воду глубже обычного. Такое же подповерхностное течение в экваториальной зоне и также направленное на восток навстречу Экваториальному течению открыто и исследовано в Атлантическом океане советскими океанологами. Оно названо именем Ломоносова. Ширина его 200 миль, максимальная скорость - на глубине 100 м, наибольшая скорость, отмеченная на этой глубине - 56 миль в сутки, перенос воды равен половине переноса Гольфстрима или Куросио. Максимальная скорость такого же подповерхностного экваториального течения в Тихом океане - 70 миль, в Индийском океане - 28 миль в сутки.
Долгое время происхождение этих странных течений, струящихся в толще океанской воды, словно в трубе с жидкими стенками, оставалось загадкой. Интересное объяснение предложил для них в докладе на 2-м Международном конгрессе советский океанолог Н. К. Ханайченко. В зону мощных поверхностных пассатных течений, текущих у экватора с востока на запад, у западных берегов континентов вливаются с юга и севера питающие их поверхностные течения. Им помогают поднимающиеся у берегов к поверхности глубинные воды. Но и этого, оказывается, недостаточно, чтобы компенсировать отток воды от западных берегов континента. И вот, недостаток воды у начала пассатных течений восполняют экваториальные противотечения, а вместе с ними подповерхностные течения. Они окончательно восстанавливают равновесие, усиливаясь или ослабевая в зависимости от усиления или ослабления пассатных ветров и пассатных экваториальных течений. Система океанских течений может служить примером саморегулируемых физических процессов планетарного масштаба.
Инструментальных измерений глубоководных течений накоплено пока немного. Однако их достаточно для доказательства того, что вода в океане вплоть до самых больших глубин находится в постоянном движении. Однако закономерности этого движения далеко еще не разгаданы. Разные мнения высказываются, например, о том, проникают ли струи Гольфстрима до дна или навстречу им на некоторой глубине действует встречное течение? Одни предполагают, что на известной глубине около 1000- 1500 м в океане существует «нулевая поверхность», где вода неподвижна, так как эта поверхность служит границей между разнонаправленными течениями. Другие утверждают, что такой нулевой поверхности нет, так как течениями охвачена вся толща воды, в том числе и горизонты, которые обычно принимают за нулевую поверхность при теоретических расчетах течений. Обстоятельный доклад об этом на примере северной половины Тихого океана сделала на 2-м Международном конгрессе 3. Ф. Гурикова. Словом, до получения полного представления о сложном движении воды в океане еще очень много работы. Одни ученые строят для этого теоретические модели, основанные на математических расчетах, другие идут путем инструментальных наблюдений и прослеживания движения водных масс.
В океане есть еще одна могучая сила, которая приводит в движение водные массы. Это разница в плотности воды, которая зависит от ее температуры, солености, а при больших глубинах на нее влияет и гидростатическое давление. Изменения плотности океанской воды ничтожны, они измеряются сотыми долями единицы. Но сила, порождаемая этими изменениями, достаточно велика, чтобы привести в движение воды океана даже без всякого участия ветров. Это одно из чудес геофизики. До сих пор еще не угасли споры о том, чему принадлежит главная роль в циркуляции океанских водных масс - ветрам или разнице плотностей воды.
В атмосфере ветры дуют из районов с высоким барометрическим давлением, т. е. с более плотным воздухом, в районы с низким давлением - с менее плотным воздухом. Вода же на поверхности океана течет из районов с меньшей плотностью в районы с большей плотностью. Так, прогретые тропические, менее плотные воды стремятся в полярные бассейны, здесь охлаждаются, становятся плотнее, тяжелее, погружаются на дно и текут в обратном направлении к экватору в глубинах океана. Океан подобен гигантской тепловой машине, приводимой в движение энергией Солнца. Непрерывная работа этой машины поддерживает водообмен между поверхностью и глубинными слоями океана, снабжает глубины растворенным в воде кислородом и оказывает огромное влияние на климат и погоду.
Там, где сходятся два океанских течения (конвергенция), происходит погружение смешанных вод; в местах, где течения расходятся (дивергенция), глубинные воды океана поднимаются на поверхность. Нисходящий поток, как вентилятор, нагнетает в глубины океана поверхностную воду, богатую кислородом и порой увлекает обитателей поверхностных слоев в гибельную для некоторых из них зону больших давлений. Восходящий поток, словно лифт, поднимает из глубин питательные соли фосфора и азота и способствует пышному развитию растительной и животной жизни в поверхностных слоях океана.
Подъем глубинных вод под влиянием течений происходит также по откосам подводных банок. Это явление наблюдается и на склонах материковой отмели, если дующие с берега ветры уносят в открытое море прибрежные поверхностные воды; тогда на их место из глубин поднимаются холодные воды, богатые питательными солями. Области океана, где происходит подъем глубинных вод или образуется фронтальная зона, исключительно богаты рыбой.
На движение воды в Мировом океане оказывает воздействие множество сил космических и земных: нагрев воды солнечными лучами, неодинаковый на разных широтах, притяжение небесных светил, трение ветра о поверхность воды, разница в плотности воды и т. д.; движение развивается в неоднородной расслоенной массе воды на вращающейся и тоже неоднородной сферической поверхности земного шара, изборожденной морщинами, складками, островами и материками. Уравнения движения воды в океане не поддаются решению, а между тем знать законы этого движения для океанолога не менее важно, чем для метеоролога знать законы движения воздушных масс. Роль течений в жизни океана огромна. Движение водных масс оказывает влияние на климат и погоду, на распределение рыбы. Образно говоря, наличие течений - это движение и жизнь, отсутствие - застой и смерть. Кратчайший путь к изучению океанских течений и их пульсаций - организация столь же большого числа наблюдательных станций в океане, каким располагают метеорологи на суше.
Движение водных масс в океане должно быть поставлено на службу человеку. На первое время хотя бы в такой же мере, в какой наблюдаемое перемещение воздушных масс над поверхностью планеты позволяет предсказывать погоду.
