Океанические течения. Движение воды в океане

Волнение — это колебательное движение воды. Оно воспринимается наблюдателем как движение волн по поверхности воды. На самом же деле водная поверхность совершает колебания вверх-вниз от среднего уровня положения равновесия. Форма волн при волнении постоянно изменяется в связи с движением частиц по замкнутым, почти круговым орбитам.

Каждая волна представляет собой плавное соединение возвышений и углублений. Основными частями волны являются: гребень — самая высокая часть; подошва - самая низкая часть; склон - профиль между гребнем и подошвой волны. Линия вдоль гребня волны называется фронтом волны (рис. 1).

Рис. 1. Основные части волны

Основные характеристики волн — это высота - разность уровней гребня и подошвы волны; длина - кратчайшее расстояние межу смежными гребнями или подошвами волн; крутизна - угол между склоном волны и горизонтальной плоскостью (рис. 1).

Рис. 1. Основные характеристики волны

Волны обладают очень большой кинетической энергией. Чем выше волна, тем больше в ней заключено кинетической энергии (пропорционально квадрату увеличения высоты).

Под влиянием силы Кориолиса справа по течению вдали от материка возникает водяной вал, а у суши создается депрессия.

По происхождению волны подразделяются следующим образом:

волны трения;
барические волны;
сейсмические волны или цунами;
сейши;
приливные волны.

Волны трения

Волны трения, в свою очередь, могут быть ветровыми (рис. 2) или глубинными. Ветровые волны возникают вследствие ветровые волнытрения на границе воздуха и воды. Высота ветровых волн не превышает 4 м, но при сильных и затяжных штормах она возрастает до 10-15 м и выше. Наиболее высокие волны — до 25 м — наблюдаются в полосе западных ветров Южного полушария.

Рис. 2. Ветровые волны и волны прибоя

Пирамидальные, высокие и крутые ветровые волны получили название толчея. Эти волны присущи центральным областям циклонов. Когда ветер стихает, волнение приобретает характер зыби , т. е. волнения по инерции.

Первичная форма ветровых волн - рябь. Она возникает при скорости ветра менее 1 м/с, а при скорости, большей 1 м/с, образуются сначала мелкие, а потом более крупные волны.

Волна близ берегов, в основном на мелководьях, основывающаяся на поступательных движениях, получила название прибоя (см. рис. 2).

Глубинные волны возникают на границе двух слоев воды с разными свойствами. Они часто возникают в проливах, с двумя этажами течения, близ устьев рек, у кромки тающих льдов. Эти волны перемешивают морскую воду и являются очень опасными для моряков.

Барическая волна

Барические волны возникают из-за быстрой смены атмосферного давления в местах происхождения циклонов, особенно тропических. Обычно эти волны одиночные и не приносят особого вреда. Исключение составляют случаи, когда они совпадают с высоким приливом. Таким бедствиям наиболее часто подвергаются Антильские острова, полуостров Флорида, побережья Китая, Индии, Японии.

Цунами

Сейсмические волны возникают под воздействием подводных толчков и прибрежных землетрясений. Это очень длинные и невысокие в открытом океане волны, но сила их распространения достаточно велика. Они движутся с очень большой скоростью. У побережий их длина сокращается, а высота резко возрастает (в среднем от 10 до 50 м). Их появление влечет за собой человеческие жертвы. Сначала морс отступает на несколько километров от берега, набирая силу для толчка, а потом волны с огромной скоростью выплескиваются на берег с интервалом 15-20 мин (рис. 3).

Рис. 3. Трансформация цунами

Японцы назвали сейсмические волны цунами , и этот термин используется во всем мире.

Сейсмический пояс Тихого океана является основным районом образования цунами.

Сейши

Сейши — это стоячие волны, которые возникают в заливах и внутренних морях. Они происходят по инерции после прекращения действия внешних сил — ветра, сейсмических толчков, резких изменений , выпадения интенсивных осадков и т. д. При этом в одном месте вода поднимается, а в другом — опускается.

Приливная волна

Приливные волны — это движения , совершаемые под влиянием приливообразующих сил Луны и Солнца. Обратная реакция морской воды на прилив - отлив. Полоса, осушаемая во время отлива, называется осушкой.

Существует тесная связь высоты приливов и отливов с фазами Луны. В новолуния и полнолуния наблюдаются самые высокие приливы и самые низкие отливы. Они называются сизигийными. В это время лунные и солнечные приливы, наступая одновременно, накладываются друг на друга. В промежутках между ними, в первую и последнюю четверги фазы Луны, наблюдаются самые низкие, квадратурные приливы.

Как уже было сказано во втором разделе, в открытом океане высота прилива невелика — 1,0-2,0 м, а у расчлененных берегов она резко возрастает. Максимальной величины прилив достигает на атлантическом побережье Северной Америки, в заливе Фанди (до 18 м). В России максимальная величина прилива — 12,9 м — отмечена в заливе Шелихова (Охотское море). Во внутренних морях приливы мало заметны, например, в Балтийском морс у Санкт-Петербурга прилив составляет 4,8 см, а вот по некоторым рекам прилив прослеживается на сотни и даже тысячи километров от устья, например, в Амазонке — до 1400 см.

Крутую приливную волну, поднимающуюся вверх по реке, называют бором. На Амазонке бор достигает высоты 5 м и ощущается на расстоянии 1400 км от устья реки.

Даже при спокойной поверхности в толще океанских вод происходит волнение. Это так называемые внутренние волны — медленные, но весьма значительные по размаху, достигающему порой сотен метров. Они возникают в результате внешнего воздействия на неоднородную по вертикали массу воды. К тому же так как температура, соленость и плотность океанской воды изменяются с глубиной не постепенно, а скачкообразно от одного слоя к другому, на границе между этими слоями и возникают специфические внутренние волны.

Морские течения

Морские течения — это горизонтальные поступательные движения водных масс в океанах и морях, характеризующиеся определенным направлением и скоростью. Они достигают нескольких тысяч километров в длину, десятков-сотен километров в ширину, сотен метров в глубину. По физико-химическим свойствам воды морских течений отличны от окружающих.

По продолжительности существования (устойчивости) морские течения подразделяют следующим образом:

постоянные , которые проходят в одних и тех же районах океана, имеют одно генеральное направление, более или менее постоянную скорость и устойчивые физико-химические свойства переносимых водных масс (Северное и Южное пассатные, Гольфстрим и др.);
периодические , у которых направление, скорость, температура подчинены периодическим закономерностям. Происходят они через равные промежутки времени в определенной последовательности (летнее и зимнее муссонные течения в северной части Индийского океана, приливно-отливные течения);
временные , вызываемые чаще всего ветрами.

По температурному признаку морские течения бывают:

теплые , которые имеют температуру выше, чем окружающая вода (например. Мурманское течение с температурой 2-3 °С среди вод О °С); они имеют направление от экватора к полюсам;
холодные , температура которых ниже окружающей воды (например, Канарское течение с температурой 15-16 °С среди вод с температурой около 20 °С); эти течения направлены от полюсов к экватору;
нейтральные , которые имеют температуру, близкую к окружающей среде (например, экваториальные течения).

По глубине расположения в толще воды различают течения:

поверхностные (до 200 м глубины);
подповерхностные , имеющие направление, противоположное поверхностному;
глубинные , движение которых совершается очень медленно — порядка нескольких сантиметров или первых десятков сантиметров в секунду;
придонные , регулирующие обмен вод между полярными — субполярными и экваториально-тропическими широтами.

По происхождению выделяют следующие течения:

фрикционные , которые могут быть дрейфовыми или ветровыми. Дрейфовые возникают под влиянием постоянных ветров, а ветровые создаются сезонными ветрами;
градиентно-гравитационные , среди которых выделяют стоковые , образующиеся в результате наклона поверхности, вызванного избытком вод вследствие их притока из океана и обильных осадков, и компенсационные , которые возникают благодаря оттоку вод, скудным осадкам;
инертные , которые наблюдаются после прекращения действия возбуждающих их факторов (например, приливные течения).

Система течений океана обусловлена общей циркуляцией атмосферы.

Если представить гипотетический океан, непрерывно простирающийся от Северного полюса к Южному, и наложить на него генерализированную схему атмосферных ветров, то с учетом отклоняющей силы Кориолиса получим шесть замкнутых колец -
круговоротов морских течений: Северное и Южное экваториальные, Северное и Южное субтропические, Субарктическое и Субантарктическое (рис. 4).

Рис. 4. Круговороты морских течений

Отступления от идеальной схемы вызваны наличием материков и особенностями их распределения по земной поверхности Земли. Однако, как и на идеальной схеме, в действительности на поверхности океана наблюдается зональная смена крупных — протяженностью в несколько тысяч километров — не полностью замкнутых циркуляционных систем: это экваториальная антициклоническая; тропические циклонические, северная и южная; субтропические антициклонические, северная и южная; антарктическая циркумполярная; высокоширотные циклонические; арктическая антициклоническая системы.

В Северном полушарии они движутся по часовой стрелке, в Южном — против. С запада на восток направлены экваториальные межпассатные противотечения.

В умеренных субполярных широтах Северного полушария существуют малые кольца течений вокруг барических минимумов. Движение вод в них направлено против часовой стрелки, а в Южном полушарии — с запада на восток вокруг Антарктиды.

Течения в зональных циркуляционных системах достаточно хорошо прослеживаются до глубины 200 м. С глубиной они меняют направление, слабеют и превращаются в слабые вихри. Взамен на глубине усиливаются меридиональные течения.

Самые мощные и глубокие из поверхностных течений играют важнейшую роль в глобальной циркуляции Мирового океана. Наиболее устойчивые поверхностные течения — это Северное и Южное пассатные течения Тихого и Атлантического океанов и Южное пассатное течение Индийского океана. Они имеют направление с востока на запад. Для тропических широт характерны теплые сточные течения, например Гольфстрим, Куросио, Бразильское и др.

Под действием постоянных западных ветров в умеренных широтах существуют теплые Северо-Атлантическое и Северо-

Тихоокеанское течения в Северном полушарии и холодное (нейтральное) течение Западных ветров — в Южном. Последнее образует кольцо в трех океанах вокруг Антарктиды. Замыкают большие круговороты в Северном полушарии холодные компенсационные течения: вдоль западных берегов в тропических широтах — Калифорнийское, Канарское, а в Южном — Перуанское, Бенгальское, Западно-Австралийское.

Наиболее известными течениями также являются теплое Норвежское течение в Арктике, холодное Лабрадорское в Атлантике, теплое Аляскинское и холодное Курило-Камчатское — в Тихом океане.

Муссонная циркуляция в северной части Индийского океана порождает сезонные ветровые течения: зимнее — с востока на запад и летнее — с запада на восток.

В Северном Ледовитом океане направление движения вод и льдов происходит с востока на запад (Трансатлантическое течение). Причины его — обильный речной сток рек Сибири, вращательное циклоническое движение (против часовой стрелки) над Баренцевым и Карским морями.

Помимо циркуляционных макросистем существуют вихри открытого океана. Их размер — 100-150 км, а скорость перемещения водных масс вокруг центра — 10-20 см/с. Эти мезосистемы называются синоптическими вихрями. Считается, что именно в них заключено не менее 90 % кинетической энергии океана. Вихри наблюдаются не только в открытом океане, но и в морских течениях типа Гольфстрим. Здесь они вращаются с еще большей скоростью, чем в открытом океане, их кольцевая система лучше выражена, поэтому их называют рингами.

Для климата и природы Земли, особенно прибрежных районов, значение морских течений велико. Теплые и холодные течения поддерживают разницу температур западных и восточных побережий материков, нарушая ее зональное распределение. Так, незамерзающий Мурманский порт находится за Полярным кругом, а на восточном побережье Северной Америки замерзает залив св. Лаврентия (48° с.ш.). Теплые течения способствуют выпадению осадков, холодные, напротив, уменьшают возможность их выпадения. Поэтому территории, омываемые теплыми течениями, имеют влажный климат, а холодными — сухой. При помощи морских течений осуществляются миграция растений и животных, перенос питательных веществ и газовый обмен. Течения учитывают и при мореплавании.

1. Составьте классификацию движений воды в океане, исходя из причины их возникновения. Заполните схему

2. Чем цунами отличается от штормовых ветровых волн?

Цунами - это волны, которые возникают в результате моретрясений, а ветровые волны - результат деятельности ветра. Цунами - это поступательное движение воды, а ветровые волны - колебательные.

3. Какое значение имеют океанические течения?

Океанические течения влияют на климат территории, Холодные течения приносят похолодание и сухость, а теплые - потепление и осадки. Также течения переносят органические вещества, способствуя их распределение их по океанах.

4. Используя карту океанов в атласе, нанесите на контурную карту:

а) места самых высоких приливов - зелёным цветом

б) тёплые течения Гольфстрим, Северо-Атлантическое, Куросио, Южное Пассатное, Северное Пассатное, Бразильское и Гвианское - красным цветом

в) холодные течения Перуанское, Лабрадорское, Канарское, Западных Ветров, Бенгельское - синим цветом

Подпишите течения начальными буквами их названий

5. Представьте, что случилась авария на нефтеналивном танкере в районе экватора у восточных берегов Южной Америки. В результате аварии произошёл разлив нефти. В каких районах океана могут обнаружиться следы этой аварии? Для ответа используйте карту океанов в атласе.

Следы этой аварии могут обнаружиться в любой части океана, потому что течения разнесут нефть. Например, Северное пассатное течение перенесет нефть в течение Гольфстрим, то в свою очередь в Северо-Атлантическое, потом - в Канарское или в Норвежское. Южное пассатное течение перенесет нефть в Бразильское течение, потом в течение Западных Ветров и потом по южной части Тихого, Атлантического и Индийского океанов.

Конспект урока

7 класс

«Схема поверхностных течений Мирового океана»

Цель урока:

познакомиться со схемой поверхностных течений, причинами, влияющими на их происхождение и направление; выяснить роль океанических течений, в перераспределении тепла на Земле и их значение в формировании природы всей Земли.

Задачи:

Образовательная: углубить, расширить, конкретизировать и систематизировать знания о течениях Мирового океана, познакомиться со схемой поверхностных течений, причинами, влияющими на их происхождение и направление; выяснить роль океанических течений, в перераспределении тепла на Земле и их значение в формировании природы всей Земли.

Воспитательная: формирование коммуникативных компетенций через работу в группах; формирование правильного социального поведения, гуманного отношения к людям; формирование экологической и эстетической культуры; формировать навыки публичного выступления, умение отстаивать и аргументировать свою точку зрения.

Развивающая: развивать межпредметные связи; применять теоретические знания на практике; продолжить формирования умения работать с картой; содействовать развитию мировоззрения учащихся (выявление причинно – следственных связей); развивать эмоции учащихся, создавая в ходе урока состояние удивления, радости и занимательности; способствовать развитию у ребенка внимания, памяти, мышления, речи, воображения, наблюдательности.

Тип урока: урок изучения новой темы с использованием ИКТ.

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, магнитофон, физическая карта мира, две колбы (пустая, с водой), воронка.

Ход урока.

Психологическая подготовка к изучению нового материала.

Чтение отрывка из романа Ж.Верна «Дети капитана Гранта» и прослушивание увертюры к кинофильму « Дети капитана Гранта» композитора И. Дунаевского.

«… В море каждый пустяк - событие. Сидевшие вокруг стола сосредоточенно молчали. Все испытующе смотрели на бутылку. Заключала ли она в себе весть о страшной катастрофе или только вздорные писания какого-нибудь скучающего моряка, брошенные на волю волн?

…Гленарван начал осторожно очищать от наростов горлышко бутылки. Вскоре показалась пробка, сильно попорченная морской водой. … Если в бутылке хранятся документы, они, вероятно, окажутся подмоченными! … хорошо ещё , что акула вовремя проглотила бутылку и доставила её на борт «Дункана»: при таком скверном состоянии пробки бутылка вскоре неминуемо должна была пойти ко дну.

… И все-таки жалко, что мы не нашли её просто в море. Тогда, определив широту, долготу и изучив морские течения, можно было бы вести заключение о проделанном ею пути. А теперь, при таком почтальоне, который плавает против ветром и течений, можно предполагать все что угодно. …»

Вопросы к классу:

Что было написано в послании?

Опишите дальнейшие действия экипажа «Дункана».

Почему они так поступили?

Что необходимо знать путешественникам, чтобы помочь людям, попавшим в беду?

«Игра бутылочная почта».

Перед Вами сегодня на уроке будет стоять такая же задача, как и перед героями роман, найти людей попавших в кораблекрушение.

Класс делиться на три команды.

Вступительное слово учителя. Время действия игры начало 19 века, значит, современные средства связи отсутствуют. Представьте себе, ваши команды – это спасательные экспедиции. Первая спасательная экспедиция находиться на Скандинавском полуострове, вторая на самом южном из островов архипелага Новая Зеландия, треть на юго-восточном побережье Северной Америке в районе полуострова Флорида.

Все спасательные экспедиции получили послания, от путешественников, попавших в кораблекрушение, которые приплыли в бутылках. Вам нужно ответь на два вопроса:

1) На каком острове нужно искать путешественников потерпевших кораблекрушение?;

2) Почему послание оказалось у ваших берегов? (укажите маршрут бутылок).

Обратите внимание на слайд, здесь дан перечень островов, на которых имеет смысл искать пропавших. (Мадагаскар, Гренландия, Тасмания, Большие Зондские, Большие Антильские, Сахалин, Багамские, Огненная Земля, архипелаг Новая Зеландия, Новая Гвинея.)

Ребята кто сможет показать все эти острова на карте? (На выполнение задания у вас 4 минуты.) Включение фонового сопровождения «Зов моря». Естественные звуки природы направлены на релаксацию, что приводит к снятию напряжения, скованности.

Текст посланий:

Мы находимся на берегу острова. Он во многих местах покрыт льдом. Судя по всему, он находиться где-то на Севере. Остров как нам кажется очень большой. Помогите нам!
Мы оказались на берегу острова, который как мы предполагаем, находиться недалеко от побережья Южной Америки, но близко от Антарктиды. Ждем помощи!
Мы попали на небольшой остров, находящийся в Атлантическом океане рядом с Северной Америкой. Найдите нас поскорее!

По истечении времени, отведенного на обсуждение, представители команд спасателей поочередно докладывают о своих предположениях, о местонахождении пропавших экспедиций, показывают на карте предполагаемый маршрут бутылок с записками.

Изучение нового материала.

2.1. Ответьте на 2 вопрос игры: почему же послание оказалось у ваших берегов?

Сформулируйте тему урока.

Схема поверхностных течений Мирового океана.

2.2 Цель урока: « познакомиться со схемой поверхностных течений, причинами, влияющими на их происхождение и направление; выяснить роль океанических течений, в перераспределении тепла на Земле и их значение в формировании природы всей Земли ».

2.3 Актуализация знаний учащихся.

Что такое течения?
Какими бывают течения по температуре?
В каком направлении движутся теплые течения, а в каком холодные?

В морском течении измерена температура воды, она оказалась +10 0 С. Является ли это течение теплым или холодным?
Перуанское течение движется к экватору. Не глядя на карту, определите холодное оно или теплое?
Вспомним постоянные ветры: пассаты, западные, юго-восточные, северо – восточные. Найдите эти ветра на карте. Сравните климатическую карту и карту океанических течений. (Направление течения зависит от направления ветров )

Течения, возникшие под влиянием, ветров называют ветровыми. Найдем их на карте: течения Западных ветров, пассатные течения.

Все ли течения мы назвали? (Нет )

Поток воды при встрече, с каким – либо объектом делиться, огибая препятствие с разных сторон. Так в океане: течение, встречая препятствие, чаще всего разделяется на два сточных течения. Таким образом, образовалось Перуанское течение.

Внимательно посмотрите на карту и назовите сточные течения. (Калифорнийское, Аляскинское, Восточно-Австралийское, Межпассатное, Куросио, Сомалийское, Мозамбикское).

Найдите закономерности циркуляции этих течений.

Сравните направление течений в северном и в южном полушарии. (просмотр видеофрагмента)

(В северном полушарии течения циркулируют по часовой стрелке, а в южном против часовой .) Сила Кориолиса.

Проведём опыт. Если лить воду в воронку в северном полушарии вода всегда будет закручиваться направо, а в южном налево.

Учащиеся работают в парах.

Оборудование: две колбы, одна пустая, вторая с водой, воронка.

Ход работы: перелить воду из одной колбы в другую.

Вопросы. В каком направлении движется вода?

Почему?

Схема поверхностных течений в Мировом океане.

Закрепление .

Известный климатолог Воейков назвал течения Мирового океана «отопительной системой планеты». Объясните, как вы понимаете этот факт.
Согласны ли вы утверждением «Строго говоря, в океане нет «национальных вод»»?
Это высказывание, принадлежит Американскому океанологу Мори: «В океане есть река. Она не пересыхает и самые сильные засухи и не выходит из берегов даже при самых сильных наводнениях. Её берега и ложе из холодной воды, а её стремнина из теплой… нигде в мире нет боле величественного потока вод. Он быстрее Амазонки, стремительнее Миссисипи, и масса обеих рек, взятых вместе, не составляет тысячной доли объема воды, которые несет он». О какой «реке» идет речь? Во всем ли прав М.Ф. Мори, и почему?
Что вы знаете о самом мощном течении в Мировом океане?
Географическая задача

Вступительное слово учителя: героям романа найти капитана Гранта помогли знания по географии. Применим полученные нами знания на практике.

Яхта потеряла управление в точке с координатами 45 0 ю.ш. и 160 0 з.д.. Яхта дрейфует по «воле волн». Где она окажется через 10 дней? Укажите координаты.

Дано:

t= 10 дней

υ= 3,5 км/ч

45 0 ю.ш. и 160 0 з.д.

Найти:

Географические

координаты яхты

через 10 дней.

Решение задачи:

В точке с указанными географическими координатами действует самое мощное в мире течение Западных ветров. Яхта передвигается под влиянием течения вдоль параллели 45 0 ю.ш. на восток.
Переведем сутки в часы: t= 10 24=240 часов.
S=υ t S=240 3,5=840 км
Протяженность 1 градуса на широте 45 0 ю.ш. составляет 78.6 км.

840: 78.6=11 0

5) Яхта плывет на восток. 160°- 11°= 149 ° з.д.

Ответ : координаты яхты через 10 дней 45° ю.ш., 149° з.д.

6.Показать на карте течения

Северное Пассатное течение
Гольфстрим
Северо - Атлантическое
Канарское
Куросио
Бенгальское
Гумбольдта (Перуанское)

Выводы.

Общая схема течений совпадает со схемой постоянных ветров, но при этом сила вращения Земли вокруг оси отклоняет эти воды вправо в Северном полушарии и влево – в Южном полушарии. Течения образуют огромные круговые движения.

Океанические течения способствуют формированию единства вод Мирового океана.
Теплые течения повышают температуру, холодные - понижают температуру.

Звучит увертюра к кинофильму « Дети капитана Гранта» композитора И. Дунаевского и отрывок из романа Ж. Верна « Дети капитана Гранта».

«…На берегу, рядом с двумя другими, стоял высокий и сильный человек, доброе и мужественное лицо которого было удивительно похоже на лица Мэри и Роберта Гранта.

Действительно, это был тот самый человек, которого так часто описывали дети своим друзьям. Предчувствия не обманули их.

Это был их отец, это был капитан Грант!»

В заключении мне хотелось вам пожелать встречать на жизненном пути только добрых, отважных и отзывчивых людей, как герои романа Ж. Верна «Дети капитана Гранта» и самим не оставаться равнодушным и безучастным к бедам других людей.

Домашнее задание §10, уметь показывать течения, выделенные в учебнике, на карте.

Многие знают о Гольфстриме, который, неся огромные массы воды из экваториальных широт в полярные, буквально согревает север Западной Европы и Скандинавию. Но мало кто знает, что существуют и другие теплые и холодные течения Атлантического океана. Как они влияют на климат прибрежных районов? Об этом расскажет наша статья. На самом деле течений в Атлантике очень много. Кратко перечислим их для общего развития. Это Западно-Гренландское, Ангольское, Антильское, Бенгельское, Гвинейское, Ломоносова, Бразильское, Гвианское, Азорское, Гольфстрим, Ирмингера, Канарское, Восточно-Исландское, Лабрадорское, Португальское, Североатлантическое, Флоридское, Фолклендское, Североэкваториальное, Южное Пассатное, а еще Экваториальное противотечение. Не все они оказывают на климат большое влияние. Некоторые из них вообще являются частью или фрагментами основных, более крупных течений. Вот о них и пойдет речь в нашей статье.

Почему образуются течения

В Мировом океане постоянно идет циркуляция больших невидимых «рек без берегов». Вода вообще очень динамичная стихия. Но с реками все понятно: они стекают от истока к устью из-за разницы в высотах между этими пунктами. Но что заставляет двигаться огромные массы воды в рамках океана? Из множества причин главными являются две: пассатные ветра и изменения атмосферного давления. Из-за этого течения делятся на дрейфовые и бароградиентные. Первые образуются пассатами - постоянно дующими в одном направлении ветрами. Таких течений большинство. Могучие реки выносят в моря большое количество воды, отличной от морской по плотности и температуре. Такие течения называются стоковыми, гравитационными и фрикционными. Следует принять во внимание и большую протяженность с севера на юг, которой обладает Атлантический океан. Течения в этой акватории поэтому имеют больше меридиональную, чем широтную направленность.

Что такое пассаты

Ветра - вот главная причина перемещения огромных масс воды в Мировом океане. Но что такое пассаты? Ответ следует искать в экваториальных областях. Там воздух прогревается больше, чем в других широтах. Он поднимается вверх и по верхним слоям тропосферы растекается по направлению к двум полюсам. Но уже на широте 30 градусов, основательно охладившись, он опускается вниз. Таким образом создается круговорот воздушных масс. В области экватора возникает зона низкого давления, а в тропических широтах - высокого. И тут проявляет себя вращение Земли вокруг оси. Если бы не оно, пассаты дули бы от тропиков обеих полушарий к экватору. Но, поскольку наша планета вращается, ветра отклоняются, приобретая западное направление. Так пассаты формируют основные течения Атлантического океана. В Северном полушарии они движутся по часовой стрелке, а в Южном - против. Это происходит потому, что в первом случае пассаты дуют с северо-востока, а во втором - с юго-востока.

Воздействие на климат

Исходя из того, что основные течения зарождаются в экваториальных и тропических областях, разумно было бы предположить, что все они являются теплыми. Но это происходит далеко не всегда. Теплое течение в Атлантическом океане, дойдя до полярных широт, не угасает, а, сделав плавный круг, обращается вспять, но уже изрядно охладившись. Это можно наблюдать на примере Гольфстрима. Он несет теплые массы воды из Саргассова моря на север Европы. Потом, под действием вращения Земли, он отклоняется на запад. Под именем Лабрадорского течения он спускается вдоль берега Североамериканского континента на юг, охлаждая приморские области Канады. Следует сказать, что теплыми и холодными эти массы воды называют условно - относительно температуры окружающей среды. Например, в Нордкапском течении зимой температура всего +2 °С, а летом - максимально +8 °С. Но его называют теплым, поскольку вода в Баренцевом море еще холоднее.

Основные течения Атлантики в Северном полушарии

Здесь, конечно же, нельзя не упомянуть Гольфстрим. Но и другие проходящие через Атлантический океан течения оказывают на климат близлежащих территорий немаловажное влияние. У Зеленого Мыса (Африка) рождается северо-восточный пассат. Он гонит огромные прогревшиеся массы воды на запад. Пересекая Атлантический океан, они соединяются с Антильским и Гвианским течениями. Эта усиленная струя движется к Карибскому морю. После этого воды устремляются на север. Это непрерывное движение по часовой стрелке называется теплым Североатлантическим течением. Край его у высоких широт неопределенный, размытый, а у экватора - более четкий.

Загадочное «Течение из Залива» (Golf-Stream)

Именно так называется течение Атлантическом океане, без которого Скандинавия и Исландия превратились бы, исходя из их близости к полюсу, в край вечных снегов. Раньше думали, что Гольфстрим рождается в Мексиканском заливе. Отсюда и название. На самом деле из Мексиканского залива вытекает лишь малая часть Гольфстрима. Основной поток поступает из Саргассова моря. В чем загадочность Гольфстрима? В том, что он, вопреки вращению Земли, течет не с запада на восток, а в обратном направлении. Его мощность превышает слив всех рек планеты. Скорость Гольфстрима внушительна - два с половиной метра в секунду на поверхности. Течение прослеживается и на глубине 800 метров. А ширина потока составляет 110-120 километров. Из-за большой скорости течения, вода из экваториальных широт не успевает охладиться. Поверхностный слой имеет температуру +25 градусов, что, конечно играет первостепенную роль в формировании климата Западной Европы. Загадка Гольфстрима состоит еще и в том, что он нигде не омывает материки. Между ним и берегом всегда имеется полоса более холодной воды.

Атлантический океан: течения Южного полушария

От африканского континента к американскому пассат гонит струю, которая из-за низкого давления в экваториальной области начинает отклоняться к югу. Так начинается аналогичный северному круговорот. Однако Южное Пассатное течение движется против часовой стрелки. Оно также проходит через весь Атлантический океан. Течения Гвианское, Бразильское (теплые), Фолклендское, Бенгельское (холодные) являются частью этого круговорота.

1. Введение

Морская вода – очень подвижная среда, поэтому в природе она находится в непрерывном движении. Это движение вызывают различные причины и прежде всего ветер. Он возбуждает поверхность течения в океане, которые переносят огромные массы воды из одних районов в другие. Однако непосредственное влияние ветра распространяется на сравнительно небольшое (до 300 м) расстояние от поверхности. Подвижность вод океана проявляется и в вертикальных колебательных движениях – таких, например, как волны и приливы. С последними связаны и горизонтальные движения воды – приливные течения. Ниже в толще воды и в придонных горизонтах перемещение происходит медленно и имеет направления, связанные с рельефом дна.

2. Движение вод Мирового океана

Рис.1. Схема циркуляции вод Мирового океана.

Поверхностные течения образуют два больших круговорота, разделенных противотечением в районе экватора. Водоворот северного полушария вращается по часовой стрелке, а южного - против. При сопоставлении этой схемы с течениями реального океана можно увидеть значительное сходство между ними для Атлантического и Тихого океанов. В то же время нельзя не заметить, что реальный океан имеет более сложную систему противотечений у границ континентов, где, например, располагаются Лабрадорское течение (Северная Атлантика) и Аляскинское возвратное течение (Тихий океан). Кроме того, течения у западных окраин океанов отличаются большими скоростями перемещения воды, чем у восточных. Ветры прилагают к поверхности океана пару сил, вращающих воду в северном полушарии по часовой стрелке, а в южном - против нее. Большие водовороты океанических течений возникают в результате действия этой пары вращающих сил. Важно подчеркнуть, что ветры и течения не относятся «один к одному». Например, наличие быстрого течения Гольфстрим у западных берегов Северной Атлантики не означает, что в этом районе дуют особенно сильные ветры. Баланс между вращающей парой сил среднего поля ветра и результирующими течениями складывается на площади всего океана. Кроме того, течения аккумулируют огромное количество энергии. Поэтому сдвиг в поле среднего ветра не приводит автоматически к сдвигу больших океанических водоворотов.

На водовороты, приводимые в движение ветром, накладывается другая циркуляция, термохалинная («халина» - соленость). Вместе температура и соленость определяют плотность воды. Океан переносит тепло из тропических широт в полярные. Этот перенос осуществляется при участии таких крупных течений, как Гольфстрим, но существует также и возвратный сток холодной воды в направлении тропиков. Он происходит в основном на глубинах, расположенных ниже слоя возбуждаемых ветром водоворотов. Ветровая и термохалинная циркуляции представляют собой составные части общей циркуляции океана и взаимодействуют друг с другом. Так, если термохалинные условия объясняют в основном конвективные движения воды (опускание холодной тяжелой воды в полярных районах и ее последующий сток к тропикам), то именно ветры вызывают расхождение (дивергенцию) поверхностных вод и фактически «выкачивают» холодную воду обратно к поверхности, завершая цикл.

Представления о термохалинной циркуляции менее полны, чем о ветровой, но некоторые особенности этого процесса более или менее известны. Считается, что образование морских льдов в море Уэдделла и в Норвежском море имеет важное значение для формирования холодной плотной воды, распространяющейся у дна в Южной и Северной Атлантике. В оба района поступает вода повышенной солености, которая охлаждается зимой до температуры замерзания. При замерзании воды значительная часть содержащихся в ней солей не включается в новообразующийся лед. В результате соленость и плотность остающейся незамерзшей воды увеличиваются. Эта тяжелая вода опускается ко дну. Обычно ее соответственно называют антарктической донной и североатлантической глубинной водой.

Другая важная особенность термохалинной циркуляции связана с плотностной стратификацией океана и ее влиянием на перемешивание. Плотность воды в океане с глубиной возрастает и линии постоянной плотности идут почти горизонтально. Воду с разными характеристиками значительно легче перемешать в направлении линий постоянной плотности, чем поперек них.

Термохалинную циркуляцию трудно с определенностью охарактеризовать. По сути, и горизонтальная адвекция (перенос воды морскими течениями), и диффузия должны играть важную роль в термохалинной циркуляции. Определение относительного значения этих двух процессов в каком-либо районе или ситуации представляет важную задачу.

Главные черты поверхностной циркуляции вод мирового океана определяются ветровыми течениями. Важно отметить, что движение водных масс в Атлантическом и Тихом океанах очень сходно. И в том и в другом океане существуют два огромных антициклонических круговых течения, разделенных экваториальным противотечением. В обоих океанах есть, кроме того, мощные западные (в северном полушарии) пограничные течения (Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом) и такие же по характеру, но более слабые восточные течения (в южном полушарии) - Бразильское и Восточно-Австралийское. Вдоль их западных побережий прослеживаются холодные течения - Ойясио в Тихом океане, Лабрадорское и Гренландское течения в Северной Атлантике. Кроме того, в восточной части каждого бассейна к северу от основного круговорота обнаружен циклонический круговорот меньшего масштаба.

Некоторые различия между океанами связаны с различиями в очертаниях их бассейнов. Атлантический, Индийский и Тихий океаны имеют разную форму. Но некоторые из различий определяются особенностями поля ветра, как, например, в Индийском океане. Циркуляция в южной части Индийского океана в основных чертах сходна с циркуляцией в южных бассейнах Атлантического и Тихого океанов. Но в северной части Индийского океана она явно подчиняется муссонным ветрам, где в период летнего и зимнего муссонов картина циркуляции полностью меняется.

По ряду причин по мере приближения к берегу отклонения от общей картины циркуляции становятся все более существенными. В результате взаимодействия основных климатических характеристик течений с такими же характеристиками побережий часто возникают устойчивые или квазиустойчивые вихри. Заметные отклонения от средней картины циркуляции могут вызывать у побережий и местные ветры. В отдельных районах возмущающими факторами режима циркуляции служат речной сток и приливы.

В центральных районах океанов средние характеристики течений вычисляются по малому количеству точных данных и потому особенно ненадежны.

Западные пограничные течения - Гольфстрим и Куросио

Известно, что западные пограничные течения в северном полушарии (Гольфстрим и Куросио) лучше развиты, чем их аналоги в южном полушарии.

Представляя себе в общем плане циркуляцию океанических вод в виде системы обширных антициклонических вихрей, необходимо отметить, что течения, в сумме образующие круговороты, весьма сильно отличаются в их разных участках. Западные пограничные течения, такие, как Гольфстрим и Куросио, - узкие, быстрые, глубокие потоки с довольно хорошо выраженными границами. Направленные к экватору течения на другой сторонне океанических бассейнов, такие, как Калифорнийское, Перуанское и Бенгальское, напротив, широкие, слабые и неглубокие потоки с расплывчатыми границами, некоторые исследователи даже считают, что эти границы есть смысл проводить на мористой стороне течений такого типа.

Калифорнийское течение считается наиболее изученным из них. Глубина этого потока ограничивается в основном верхним 500-метровым слое. Оно складывается из ряда крупных вихрей, наложенных на слабый, но широкий поток воды, направленный к экватору. Скорости и направления движения воды, измеренные в зоне Калифорнийского течения, в любой данный момент могут оказаться совершенно отличными от средних значений. Такая же картина, видимо, характерна и для других восточных пограничных течений.

Прибрежный поток воды обычно отличается особой сложностью, и при описании его часто выделяют из более широкой системы вдольбереговых течений, присваивая ему другое название.

В зоне многих восточных пограничных течений главным фактором, определяющим распределение температуры, солености и химических характеристик воды на поверхности, является апвеллинг. Апвеллинг имеет важное биологическое значение, так как благодаря ему глубинные воды выносят питательные вещества в верхние слои воды и тем способствуют увеличению продуктивности фитопланктона. Зоны апвеллинга - это биологически самые продуктивные районы мира.

3. Циркуляция глубинных вод

Основные факторы, определяющие циркуляцию глубинных вод, - температура и соленость.

В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При образовании льда из него выделяются соли, которые дополнительно осолоняют воду. В результате вода становится более плотной и опускается на глубину. Области интенсивного образования глубинных вод находятся на севере Атлантического океана у Гренландии и в морях Уэдделла и Росса у Антарктиды.