География Мирового океана

Обычно граница между противоположно направленными течениями, несущими разные водные массы, не идет по прямой линии. На ней возникают волнообразные изгибы, переходящие, как. и в атмосфере, в циклонические и антициклонические вихри большого масштаба, диаметром в десятки и сотни километров. Иногда такие сильно развитые вихри отделяются от основного потока и живут некоторое время в чуждой им воде другого течения. Такие явления наблюдаются в северной части Атлантического океана, у края Гольфстрима, в Тихом — у границ Куро-Сиво.

Холодные ветры из высоких широт северного полушария — одна из главных причин образования потоков в умеренные широты холодных арктических вод Восточно-Гренландского течения, Лабрадорского, Курильского. В умеренных широтах они встречаются с теплыми течениями. В результате образуется зона схождения вод разных свойств, или гидрологический фронт. По географическому положению он близок к атмосферному фронту умеренных широт. Следовательно, умеренные широты — это область взаимодействия и смешения не только воздушных, но и водных масс.

Горизонтальные движения вод на глубине создаются в значительной мере различиями в плотности воды. Это можно пояснить на простом опыте, проведенном Л. Марсильи. Возьмем резервуар, перегороженный сплошной, непроницаемой перегородкой. В одной половине находится легкая вода, в другой — более плотная. Если удалить перегородку или проделать в ней несколько отверстий, то тяжелая вода начинает течь вдоль дна и вытесняет легкую воду в верхние слои. Движение вод продолжается до тех пор, пока все нижние слои не будут заняты тяжелой водой, а верхние — легкой. Если в силу каких-либо причин в одной половине сосуда будет непрерывно увеличиваться плотность воды, а в другой — понижаться, то движение воды станет постоянным. Возникнет постоянная плотностная циркуляция.

Такое явление широко распространено в океане. Вода охлаждается и потому делается более плотной на поверхности в высоких широтах. Как и в резервуаре, она погружается, стремясь занять все пространство у дна. Плотные воды образуются в результате либо охлаждения, либо повышения солености. Осолонение может произойти из-за испарения воды или образования льда, так как при замерзании значительная часть солей вытесняется из льда в окружающую воду. В некоторых районах охлажденные воды имеют повышенную соленость.

В Арктике и Антарктике во время сильного осеннее зимнего охлаждения воды формируются льды. При этом образуются большие массы плотной холодной воды. Они погружаются на сотни метров и глубже и распространяются на обширные акватории Мирового океана. То же самое происходит и с водами субарктических, субантарктических и частично — умеренных широт. Из-за большой плотности они погружаются под поверхностные воды до тех пор, пока их плотность не сравняется с плотностью окружающих вод, а дальше идет почти исключительно горизонтальное движение.

В высоких и средних широтах находится несколько очагов формирования плотных вод. Это многие районы антарктических вод, особенно море Уэдделла, Северный Ледовитый океан, северные части Атлантического и Тихого.

В субтропических и тропических частях океанов плотные и очень соленые (36–37⁰/₀₀) воды образуются в основном в результате большого испарения (испаряется слой воды около 2 м в год) и зимнего охлаждения до 18–16°. Эти воды погружаются под очень теплую и легкую поверхностную воду.

Своеобразные центры формирования высокосоленых вод (вследствие интенсивного испарения) находятся в полузамкнутых морях и заливах низких широт: в Средиземном (39⁰/₀₀) и Красном (более 4⁰/₀₀) морях, Персидском (около 39⁰/₀₀) и отчасти в западной половине Мексиканского (37⁰/₀₀) залива. Зимой эти воды несколько охлаждаются и погружаются. Струи их выходят в океан и прослеживаются на той или иной глубине на расстоянии многих сотен миль от пролива, соединяющего море или залив с океаном.

Необходимо кратко остановиться на разных видах перемешивания вод. Ветровое перемешивание охватывает поверхностный слой при шторме обычно до глубины нескольких десятков метров. Глубина зависит от силы и продолжительности ветра, а также от распределения плотности воды. Если вода имеет одинаковую плотность до больших глубин, то сильный шторм может перемешать ее почти до 100 м. Если же плотность воды значительно возрастает с увеличением глубины, то перемешать такую переслоенную, или стратифицированную, по плотности воду значительно труднее.

При осенне-зимнем охлаждении поверхности воды ее плотность становится больше плотности нижележащих слоев, поверхностная вода погружается, а глубинная поднимается. В результате вода перемешивается по вертикали. Это — конвективное перемешивание. В районах сильного охлаждения, например у берегов Гренландии, оно охватывает толщу воды в несколько сот метров и во многих местах доходит до дна. В глубинные слои поступает кислород, а оттуда к поверхности доставляются биогенные вещества. Так происходит ежегодная вентиляция глубинных слоев.