Физические и химические свойства вод мирового океана. Основные физико-химические свойства морской воды. Способность воды к самоочищению

Еще в начале 19 в. было замечено, что количество растворенных в водах океана солей может сильно различаться, но солевой состав, соотношение различных солей вод МО одинаковы. Эта закономерность формулируется как свойство постоянства солевого состава морских вод. На 1 кг морской воды приходится 19,35 г хлора, 2,70 г сульфатов, 0,14 г гидрокарбонатов, 10,76 г натрия, 1,30 г магния, 0,41 г кальция. Количественное соотношение между главными солями в воде МО остается постоянным. Общая соленость определяется по количеству хлора в воде (формулу получил М. Кнудсен в 1902 г.):

S = 0,030 + 1,805 Cl

Воды океанов и морей относятся к хлоридному классу и натриевой группе, этим они резко отличаются от речных вод. Всего восемь ионов дают более 99,9% общей массы солей в морской воде. На оставшиеся 0,1% приходятся все остальные элементы таблицы Д.И. Менделеева.

Распределение солености в водных массах зонально и зависит от соотношения осадков, притока речных вод и испарения. Кроме того, на соленость воды оказывает влияние циркуляция вод, деятельность организмов и другие причины. На экваторе отмечается пониженная соленость воды (34- 330/00), обусловленная резким увеличением атмосферных осадков, стоком полноводных экваториальных рек и немного пониженным испарением из-за высокой влажности. В тропических широтах наблюдается самая высокая соленость вод (до 36,50/00), связанная с высоким испарением и небольшим количеством осадков в барических максимумах давления. В умеренных и полярных широтах соленость вод понижена (33-33,50/00), что объясняется увеличением количества осадков, стоком речных вод и таянием морских льдов.

Широтное распределение солености нарушают течения, реки и льды. Теплые течения в океанах переносят более соленые воды в направлении высоких широт, холодные течения переносят менее соленые воды к низким широтам. Реки опресняют приустьевые районы океанов и морей. Очень велико влияние рек Амазонки (опресняющее влияние Амазонки ощущается на расстоянии 1000 км от устья), Конго, Нигера и др. Льды оказывают сезонное влияние на соленость вод: зимой при образовании льда соленость воды возрастает, летом при таянии льда – уменьшается.

Соленость глубинных вод МО однообразна и в целом составляет 34,7-35,00/00. Соленость придонных вод более разнообразна и зависит от вулканической деятельности на дне океана, выходов гидротермальных вод, разложения организмов. Характер изменения солености вод океана с глубиной различен на разных широтах. Выделяют пять основных типов изменения солености с глубиной.

В экваториальных широтах соленость с глубиной постепенно возрастает и достигает максимального значения на глубине 100 м. На этой глубине к экватору подходят более соленые и плотные воды их тропических широт океанов. До глубины 1000 м соленость очень медленно повышается до 34,620/00, глубже соленость практически не меняется.

В тропических широтах соленость немного увеличивается до глубины 100 м, затем плавно уменьшается до глубины 800 м. На этой глубине в тропических широтах наблюдается самая низкая соленость (34,580/00). Очевидно, здесь распространяются менее соленые, но более холодные воды высоких широт. С глубины 800 м она немного увеличивается.

В субтропических широтах соленость быстро уменьшается до глубины 1000 м (34,480/00), затем становится почти постоянной. На глубине 3000 м она составляет 34,710/00. В субполярных широтах соленость с глубиной медленно увеличивается с 33,94 до 34,710/00, в полярных широтах соленость с глубиной возрастает более существенно – с 33,48 до 34,700/00.

Соленость морей сильно отличается от солености МО. Соленость воды Балтийского (10-120/00), Черного (16-180/00), Азовского (10-120/00), Белого (24-300/00) морей обусловлена опресняющим влиянием речных вод и атмосферных осадков. Соленость воды в Красном море (40-420/00) объясняется малым количеством осадков и большим испарением.

Средняя соленость вод Атлантического океана – 35,4; Тихого – 34,9; Индийского – 34,8; Северного Ледовитого океана – 29-320/00.

Плотность – отношение массы вещества к его объему (кг/м3). Плотность воды зависит от содержания солей, температуры и глубины, на которой находится вода. При увеличении солености воды плотность возрастает. Плотность воды увеличивается при понижении температуры, при увеличении испарения (так как увеличивается соленость воды), при образовании льда. С глубиной плотность растет, хотя и очень незначительно из-за малого коэффициента сжимаемости воды.

Плотность воды изменяется зонально от экватора к полюсам. На экваторе плотность воды небольшая – 1022-1023, что обусловлено пониженной соленостью и высокими значениями температуры воды. К тропическим широтам плотность воды возрастает до 1024-1025 из-за увеличения солености воды вследствие повышенного испарения. В умеренных широтах плотность воды средняя, в полярных – увеличивается до 1026-1027 из-за понижения температуры.

Способность воды растворять газы зависит от температуры, солености и гидростатического давления. Чем выше температура и соленость воды, тем меньше газов может в ней раствориться.

В воде океанов растворены различные газы: кислород, углекислый газ, аммиак, сероводород и др. Газы попадают в воду из атмосферы, за счет речного стока, биологических процессов, подводных вулканических извержений. Наибольшее значение для жизни в океане имеет кислород. Он участвует в планетарном газообмене между океаном и атмосферой. В активном слое океана ежегодно образуется 5 х 1010 т кислорода. Поступает кислород из атмосферы и выделяется при фотосинтезе водных растений, расходуется на дыхание и окисление.

Углекислый газ находится в воде в основном в связанном состоянии, в виде углекислых соединений. Он выделяется при дыхании организмов, при разложении органического вещества, расходуется на строительство скелета кораллами.

Азот всегда есть в воде океана, но его содержание по отношению к другим газам меньше, чем в атмосфере. В некоторых морях в глубине может накапливаться сероводород, происходит это благодаря деятельности бактерий в бескислородной среде. В Черном море отмечено сероводородное загрязнение, содержание его достигло 6,5 см3/л, организмы в такой среде не живут.

Прозрачность воды зависит от рассеяния и поглощения солнечной радиации, от количества минеральных частиц и планктона. Наибольшая прозрачность отмечена в открытом океане в тропических широтах и равна 60 м. Уменьшается прозрачность воды на мелководье вблизи устьев рек. Особенно резко уменьшается прозрачность воды после шторма (до 1 м на мелководье). Наименьшая прозрачность наблюдается в океане в период активного размножения планктона. От прозрачности воды зависит глубина проникновения солнечных лучей в толщу океана и, следовательно, распространение фотосинтезирующих растений. Организмы, способные усваивать солнечную энергию, живут на глубине до 100 м.

Толща чистой воды имеет голубой или синий цвет, большое количество планктона приводит к появлению зеленоватого оттенка, вблизи рек вода может быть коричневой.

Океан - среда жизни

МО – самый большой биоцикл, или жизненная область нашей планеты. Два других биоцикла – суша и внутренние водоемы – значительно меньше. Жизненная среда океана непрерывна, не имеет границ, препятствующих расселению организмов. В настоящее время в океане насчитывается около 160 000 видов животных и 10 000 видов растений. В океане наиболее распространены моллюски, ракообразные, простейшие. Из позвоночных животных в океане обитают рыбы (16 000 видов), черепахи, змеи, млекопитающие (китообразные, ластоногие). Среди растений преобладают водоросли (более 5000 видов зеленых водорослей, около 5000 видов диатомовых; красных, бурых, сине-зеленых немного меньше).

Биоцикл океана и моря распадается на два основных биохора (пространства, занятые группами сходных биотопов): донную поверхность или бентальную область , куда относятся все организмы обитающие на дне и толщу воды или пелагиальную область открытого моря – пелагиаль. Соответственно этому морские биоценозы делятся на бенталь и пелагиаль. Бентальные организмы (бактерии, водоросли, животные медленно передвигающиеся по дну)– бентос всю жизнь или большую ее часть проводят на дне, пелагические животные обитают только в воде. Разнообразие органической жизни в океане делится на четыре группы: планктон, нектон, бентос, плейстон. Планктон (парящий) представляет группу главным образом микроскопических организмов, которые парят в водной толще и не могут передвигаться против течений. Среди них есть пассивно плавающие животные и растения – зоопланктон и фитопланктон (мельчайшие растительные (преимущественно водоросли) и животные организмы (одноклеточные, рачки, черви, медузы), либо невидимые, либо размером в ничтожные доли миллиметра, исключение составляют медузы до 1-2 м в поперечнике). Нектон (плавающий) образует группа активно плавающих в воде рыб, млекопитающих, моллюсков, способных перемещаться на огромные расстояния. Бентос (глубинный) состоит из организмов, обитающих на дне. Донные организмы могут быть прикрепленными, сидячими (кораллы, водоросли, губки), роющими (моллюски), ползающими (ракообразные) или свободно плавающими у самого дна (камбала, скаты). Плейстон – совокупность организмов, живущих у поверхностной пленки воды.

В МО отмечается вертикальная зональность распределения живых существ. В водной толще океана выделяют неритическую (до 200 м), батиальную (от 200 до 3000 м), абиссальную (глубже 3000 м) зоны. Неритическая зона богата планктоном и бентосом. В поверхностных водах до глубины 50 м обитает фитопланктон, до глубины 500 м существует до 65% зоопланктона. Остальное количество зоопланктона живет на глубинах от 500 до 4000 м. Аналогичное распределение характерно для нектона.

В зависимости от освещения и бентальная и пелагическая области распадаются на две ступени: верхнюю освещенную (эвфотическую) до глубины не более 200 м и нижнюю, лишенную света – афотическую. По этому признаку бентос делится на: освещенный литоральный или прибрежный и абиссальный, свойственный глубоководному морскому дну, лишенному света.

Пелагиаль распадается на неритическую – прибрежную, лежащую над литоралью, и океаническую.

Литораль образуется на контакте основных оболочек – гидро-, лито- и атмосферы, естественно, что ей свойственно наибольшее разнообразие экологических условий. В бентальной части прибрежной полосы выделяются (сверху вниз): супралитораль, расположенная на скалах, выше уровня полной воды приливов; собственно литораль – часть берега, осушающаяся при отливе; сублитораль – морское дно в пределах шельфа.

Область открытого океана и моря – пелагиаль охватывает все океанические и морские просторы вдали от берегов, за границами шельфа, т.е. над материковым склоном и ложе океана. В вертикальном направлении она неоднородна. Верхний эвфотический слой не более 200 м – собственно пелагиаль; средний до глубины 1000 м сумеречный (дисфотический) – батипелагиаль; нижний, простирающийся до дна, совсем не получает света (афотический) – абиссаль. Для океана характерна циркумконтинентальная зональность: наиболее богаты прибрежные воды шельфа, в открытом океане число организмов резко сокращается.

Прибрежная фауна и флора МО исключительно богаты организмами. Здесь очень разнообразны физико-географические условия – изменчива соленость, характерны волнения, приливы, течения, различен характер грунта. Здесь распространено огромное количество видов бентоса: одни из них неподвижные (губки, кораллы, мшанки), другие подвижные (ежи, морские звезды, моллюски). Обитатели скального субстрата прочно прикрепляются к его поверхности, например водоросли. На песчаном и илистом грунте обитают крабы, улитки, моллюски и черви. Для прибрежной зоны тропических морей характерны коралловые рифы.

В открытом океане экологическая обстановка более однообразна, чем в прибрежной зоне. Здесь господствуют организмы, проводящие всю жизнь на плаву. Пищи в открытом океане мало, поэтому организмы должны совершать длительные путешествия. Очень разнообразна группа активно плавающих рыб, китообразных, тюленей, кальмаров и т.д. Многие виды морских организмов способны вырабатывать электрическую энергию, в океане найдено около 250 видов таких рыб (электрические угри способны вырабатывать ток напряжением 600 В).

Океан располагает энергетическими, биологическими и минеральными ресурсами. Основную часть мирового улова (55%) дает Тихий океан: больше половины вылавливается в северной части, треть – в южной и меньшая доля – в тропической. В Атлантическом океане добывается 41% всех морских продуктов и тоже более половины (68%) в северной его части. На Индийский океан приходится только 5% мирового улова. Основные морские промыслы располагаются в пределах шельфа; 5% акватории МО дают около 90% мировой добычи биологической массы.

Воды суши- Реки

Вода попадает на сушу в результате испарения с поверхности МО и переноса в атмосфере, т.е. в процессе мирового влагооборота. Атмосферные осадки после выпадения на поверхность суши делятся на четыре неравные и изменчивые части: одна испаряется, другая в виде ручьев и рек стекает обратно в океан, третья просачивается в почву и грунт, четвертая превращается в горные или материковые ледники. В соответствии с этим на суше имеется четыре типа скопления воды: реки, озера, подземные воды, ледники. Кроме того, вода в больших количествах находится в почвах и болотах.

Река – естественный водный поток, длительное время протекающий в сформированном им ложе – русле . Объем воды, заключенный в реках, составляет 1200 км3, или 0,0001% от общего объема воды. Приуроченность рек к одной линии относительна: в процессе своей деятельности каждая река под действием силы Кориолиса смещается вправо (в северном полушарии). Река имеет исток и устье. Исток реки – место, где река приобретает определенные очертания и наблюдается течение. Река может начинаться от слияния ручьев, питающих их источников, вытекать из болота, озера, ледника в горах. Исток и начало реки – неодинаковые понятия. Река может начинаться от слияния двух рек (например, реки Бия и Катунь при слиянии образуют реку Обь) или вытекать из озера (Ангара). В этом случае истока у реки нет. Устье - место впадения реки в приемный бассейн: море, озеро или другую, более крупную, реку.

Река со своими притоками составляет речную систему , состоящую из главной реки и притоков различного порядка (реки, впадающие в главную, называются притоками первого порядка, их притоки – притоками второго порядка и т.д.). Площадь суши, с которой река собирает воду, называют бассейном реки. Бассейн главной реки включает бассейны всех ее притоков и охватывает площадь суши, занятую речной системой.

Линия, разделяющая соседние речные бассейны, называется водоразделом. Хорошо выражены водоразделы в горах, где они проходят по гребням хребтов, на равнинах водоразделы находятся на плоских междуречьях (плакорах). Главный водораздел Земли отделяет две покатости на поверхности планеты – сток рек, впадающих в Тихоокеанско-Индийский бассейн (47%), от стока рек, впадающих в Атлантический и Северный Ледовитый океаны (53%).

Каждая река характеризуется длиной, шириной, глубиной, площадью бассейна, падением (превышение истока над устьем, в см) и уклонами (отношение падения реки к длине реки, в см/км), скоростями течения, расходами воды (количество воды, проходящее по руслу в единицу времени, в м3/с), твердым стоком (наносами) и химическим расходом. По характеру течения реки бывают равнинными и горными. Равнинные реки имеют широкие долины, небольшое падение, малые уклоны и медленное течение. Из крупнейших рек России наименьший уклон имеет река Обь (4 см/км), немного больше у Волги (7 см/км). Самый большой уклон у Енисея (37 см/км). Горные реки отличаются узкими долинами и бурным течением, т.к. имеют большой уклон. Например, уклон Терека 500 см/км.

В русле реки встречаются глубокие и мелкие участки. Мелководные участки называют перекатами, на них скорость течения увеличивается, наиболее глубокие участки русла между двумя перекатами называются плесами , на этих участках скорость течения медленнее. Фарватер – линия, соединяющая наиболее глубокие места вдоль русла. В некоторых местах русла на поверхность могут выходить трудно эродируемые кристаллические породы (граниты, кристаллические сланцы), в таких местах на реке образуются быстрины, пороги, водопады, каскады и скорость течения реки резко увеличивается. Самый высокий водопад на Земле Анхель (1054 м) в Южной Америке на реке Чурун. В России – Илья Муромец – на Камчатке, Кивач – в Карелии. Самые мощные водопады – Виктория на реке Замбези в Африке и Ниагарский на реке Ниагара в Северной Америке.

Питанием рек называется поступление воды в их русла; ее приносят поверхностный и подземный стоки. В питании рек принимают участие дождевые, талые снеговые, ледниковые и подземные воды. Роль того или иного источника питания, их сочетание и распределение во времени зависят, главным образом, от климатических условий. В зависимости от преобладающего источника питания находится внутригодовое распределение стока – режим реки. Годовой сток – количество воды, которое река выносит за год. В зависимости от питания количество воды в реке меняется в течение всего года. Эти изменения проявляются в колебаниях уровня воды в реке, получившие названия половодье, паводок и межень. Половодье – ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное и значительное увеличение количества воды в реке.

Паводок – относительно кратковременные и непериодические подъемы уровня воды в реке, вызываемые поступлением в реку дождевых (талых) вод.

Межень – наиболее низкое стояние воды в реке при преобладании подземного питания.

Первая классификация рек по условиям питания предложена в 1884 году известным русским климатологом А.И. Воейковым, который рассматривал реку как «продукт климата», им выделено три типа рек: 1) питающиеся исключительно талыми водами снегов и льдов (реки пустынь, окаймленных горами со снежными вершинами – Амударья, Сырдарья, и реки полярных стран);

2) питающиеся только дождевыми водами (реки с зимним разливом – реки Европы и Средиземноморского побережья, реки тропических стран и муссонных областей с летним разливом – Инд, Ганг, Нил, Амур, Амазонка, Конго, Янцзы);

3) смешанного питания (реки Восточно-Европейской равнины, Западной Сибири, Северной Америки).

Кроме приведенной классификации существуют и другие классификации рек, учитывающие как климат, так и другие факторы, например сток и режим.

Наиболее полная классификация разработана М.И. Львовичем. Реки классифицируют в зависимости от источника питания и от характера распределения стока в течение года. Каждый из четырех источников питания (дождевое, снеговое, ледниковое, подземное) при определенных условиях может оказаться почти единственным, составляя более 80%, преимущественным – от 50 до 80% и преобладающим на 50% - это смешанное питание.

Сток бывает весенним, летним, осенним и зимним. Сочетание различных комбинаций источников питания и вариантов стока дает возможность выделить типы водного режима рек. В основе типов лежит зональность: полярный тип, субарктический, умеренный, субтропический, тропический, экваториальный.

В качестве примера рассмотрим реки России и СНГ, которые относятся к рекам субарктического, умеренного и субтропического типов водного режима рек.

1) Реки субарктического типа имеют короткий режим питания за счет талых вод и снега, подземное питание очень незначительно. Многие, даже значительные реки промерзают почти до дна. Половодье – летом, причины – поздняя весна и летние дожди. Это реки Восточной Сибири (Яна, Индигирка, Колыма).

2) Реки умеренного типа делятся на четыре подтипа:

а) с преобладанием весеннего таяния снежного покрова – умеренный континентальный (реки центра европейской части России: Волга, Дон). В режиме рек с умеренным климатом выделяются четыре хорошо выраженные фазы, или гидрологические сезоны, - весеннее половодье, летняя межень, осенний паводок и зимняя межень;

б) с преобладанием таяния снега и дождей весной (сибирские реки в верховьях: Лена, Обь, Енисей);

в) дождевое питание зимой (в России нет) – умеренный морской или западноевропейский;

г) преобладание дождевого питания летом – муссонные дожди (умеренный муссонный) – Амур, реки Дальнего Востока.

3) Реки субтропического типа питаются зимой дождевыми водами (реки Крыма) или летом в результате таяния снегов в горах – Сырдарья, Амударья.

Густота, или плотность, речной сети (выражается отношением длины водотоков на территории к площади последней) определяется количеством атмосферных осадков, а также рельефом территории. Больше всего рек во влажных тропических и муссонных областях. Количество воды, которое несут реки в среднем за год, называется водоносностью (м3/с). Самая большая по водоносности река мира – Амазонка (среднегодовой расход составляет 7000 км3/год). Размеры реки зависят от площади материков, по которым они протекают, и от расположения водоразделов. Самая большая по длине река Амазонка с притоком Укаяли – 7194 м, ей уступает Нил с притоком Кагера – 6671 м, затем Миссисипи с притоком Миссури – 6019 м.

Гидрографическая система той или иной страны представляет в основном производную от климата. Густота речной сети, характер питания рек, сезонные колебания уровней и расходов, время вскрытия и замерзания – все это управляется климатическими условиями и, как в зеркале, отражает климат тех мест, где река зарождается, и тех районов по которым река протекает.

Озера

Озера – внутренние водоемы суши со стоячей или мало проточной водой, не сообщающиеся с океаном, с особыми условиями жизни и специфическими организмами. Объем озерной воды составляет 278 тыс. км3, или 0,016% всего объема воды. В отличие от рек озера – водоемы замедленного водообмена. С этим связаны многие черты их режима: вертикальная и горизонтальная неоднородность, циркуляция воды, отложение в котловине твердого материала, характер биоценозов и, наконец, эволюция и отмирание водоема. В каждом озере выделяются три взаимосвязанные составные части:

1) котловина – форма рельефа земной коры;

2) водная масса, состоящая не только из воды, но и из растворенных в ней веществ – часть гидросферы;

3) растительность и животный мир – часть живого вещества планеты.

Образование озера начинается с образования котловины. Различают понятия «озерная котловина» и «ложе озера». Озерная котловина – углубление в поверхности суши (элемент рельефа), заполненное до некоторого уровня водой. Часть озерной котловины, заполненная водой, - ложе озера. По происхождению озерные котловины делятся на несколько генетических типов.

Озерные котловины тектонического происхождения возникают в связи с образованием прогибов земной коры (мульдовые озерные котловины – Чад, Эйр), трещин (трещинные котловины озер – озера Скандинавии, Карелии, Канады), сбросов, грабенов (Байкал, Великие Американские озера, Великие Африканские озера); отличаются большой глубиной и крутизной склонов. Вулканические озерные котловины бывают кратерными и кальдерными. Кратерные занимают кратеры потухших вулканов, заполненные водой, многочисленны на Яве, Канарских островах, в Новой Зеландии. Кальдерные близки по происхождению и морфологии к кратерным, к ним относятся, например, котловины Курильского и Кроноцкого озер на Камчатке. Своеобразными вулканическими котловинами являются маары.

Довольно многочисленна группа озерных котловин ледникового происхождения. Они могут быть равнинными (эрозионные, аккумулятивные, камовые, морено-запрудные) и горными (морено-запрудные и каровые). На равнинах котловины ледникового происхождения распространены на территории, подвергшейся последнему Валдайскому оледенению. Эрозионные ледниковые котловины распространены в пределах Балтийского и Канадского щитов, которые были центрами оледенения. Материковые льды сползали отсюда и эродировали тектонические трещины. Следовательно, эти котловины одновременно и тектонические и ледниковые. Аккумулятивные озерные котловины образовались там, где ледник откладывал морену – рыхлые горные породы, снесенные из центральных областей (Ильмень, Белое, Псковско- Чудское и др.).

Вводно-эрозионные и вводно-аккумулятивные котловины создаются деятельностью рек (старицы) или представляют собой затопленные морем участки речных долин (лиманы, лагуны), отделенные от моря скоплением наносов (озера Кубанских плавней, лиманы Черноморского побережья).

Карстовые озерные котловины возникают в областях сложенных растворимыми породами – известняками, гипсами, доломитами. Растворение этих пород приводит к образованию глубоких, но незначительных по площади котловин (встречаются между Онежским озером и Белым морем). Термокарстовые – в районе вечной мерзлоты, в Западной и Восточной Сибири.

Органогенные котловины возникают на сфагновых болотах тайги, лесотундры и тундры, а также на коралловых островах, они обязаны неравномерному нарастанию в первом случае мхов, во втором – полипов.

Питание озер, т.е. поступление воды в озеро, происходит в основном благодаря грунтовому и подземному питанию; атмосферным осадкам; поступлению воды из рек и ручьев, впадающих в озеро; конденсации атмосферной влаги.

По приходу и расходу водной массы озера делятся на четыре группы: 1) хорошо проточные, в которые впадает одна или несколько рек и одна вытекает (Байкал, Онежское, Виктория, Ильмень, Женевское); 2) мало проточные или периодически проточные – в них впадает одна река, но сток незначительный (Балатон, Танганьика); 3) бессточные, в которые впадает одна или несколько рек, но стока из озера нет (Каспийское, Аральское, Мертвое, Балхаш); 4) глухие, или замкнутые – не имеющие речного стока (озера тундры, тайги, степи, полупустынь).

Все озера испытывают колебания уровня воды. Сезонные колебания уровня воды определяются годовым режимом осадков и испаряемости и происходят на фоне многолетних. Наибольшие изменения уровней как в течение каждого года, так и за ряд лет свойственны озерам аридных зон. Питаясь преимущественно за счет речного притока, и расходуя воду только на испарение, эти озера чутко реагируют на осадки и испаряемость. Озеро Чад (Африка) в многоводные годы увеличивается почти вдвое и приобретает площадь 26 000 км2, которая обычно составляет 12 000 км2. Аральскому озеру грозит полное исчезновение в связи с уменьшением поступающей воды из рек Сырдарья и Амударья.

По химическому составу озера делятся на пресные, солоноватые и соленые. В качестве границы между пресными и солоноватыми принята минерализация в 30/00. Соленые озера имеют концентрацию солей 24-260/00. Самые озера на Земле – Гюсгунтаг (3740/00), Мертвое море (2700/00).

Проточные и сточные озера, как правило, пресные, так как приход пресной воды больше чем расход. Бессточные озера – соленые. К соленым озерам относятся: Эльтон и Баскунчак («Российская солонка»), Мертвое (Ближний Восток), Большое Соленое (Северная Америка).

На географическое размещение озер оказывает влияние климат (зональный фактор), обуславливающий питание озера, а также эндогенные (тектонические движения и вулканизм) и экзогенные (лед, проточная вода, ветер, процессы выветривания) факторы, содействующие возникновению озерных котловин. Области наибольшей концентрации озер на Земле связаны с равнинными и горными районами древнего оледенения (влажный климат и обилие отрицательных форм рельефа, созданных эрозионной или аккумулятивной деятельностью древних ледников), с районами, лишенными стока, и с районами крупных тектонических разломов земной коры. Примером озерных стран, связанных с областями древнего оледенения, могут служить: озерный пояс Северной Америки, вытянутый с северо-запада на юго-восток от озера Межвежьего через озера Невольничье, Атабаска и Виннипег до Великих озер; Скандинавский полуостров; Финляндия, в которой не менее 35 тыс. озер, покрывающих около 12% поверхности страны; Карелия и Кольский полуостров; озерная равнина Прибалтийских республик и озерный пояс, протянувшийся на восток и северо-восток от Прибалтики и включающий в себя такие озера, как Чудское, Псковское, Ильмень, Ладожское, Онежское и др.

Областью с большим количеством крупных тектонических озер является Восточная Африка, отличаются также Тибет, Монголия, степная полоса между Уралом и Обью. Тектонические озера являются самыми глубокими (Байкал – 1671 м.).

Озеро – продукт климата, а озерные котловины – продукт деятельности внутренних сил Земли, подземных вод, рек, ледников, ветра и т.д. – это лишь одна сторона зависимости между озером и остальными элементами географического ландшафта, другая сторона характеризует обратное воздействие озер на прочие элементы географического ландшафта. Крупные озера или скопления большого количества малых озер оказывают смягчающее влияние на климат прилегающей территории; озера служат нередко регулятором стока рек и колебания речных уровней; озера, как базисы эрозии, контролируют эрозионную работу рек; наконец, заполнение наносами и зарастание озерных впадин способствует изменению рельефа земной коры (озерно-аллювиальные равнины, торфяники).

Подземные воды

Подземные воды – воды верхней части литосферы, включающие всю химически связанную воду в трех агрегатных состояниях. Общие запасы подземных вод составляют 60 млн. км3. Подземные воды рассматриваются и как часть гидросферы, и как часть земной коры, которые образованы как за счет атмосферных осадков, так и в результате конденсации водяных паров атмосферы и паров, поднимающихся из более глубоких слоев Земли. Обязательные условия наличия воды в почвах и горных породах – свободные пространства: поры, трещины, пустоты.

По отношению к воде все грунты схематически делятся на три группы: водопроницаемые, водонепроницаемые, или водоупорные, растворимые.

Под водопроницаемостью подразумевают способность грунтов пропускать воду. Водопроницаемые породы могут быть влагоемкими и невлагоемкими (влагоемкость – способность породы удерживать в себе большее или меньшее количество воды). К влагоемким грунтам относятся мел, торф, суглинок, ил, лесс. К невлагоемким – крупнозернистые пески, галечник, трещиноватые известняки, которые свободно пропускают воду не насыщаясь ею.

Если слой водопроницаемых пород содержит воду, он называется водоносным.

Водонепроницаемые, или водоупорные , горные породы могут быть влагоемкими и невлагоемкими. Невлагоемкие – это массивные сильно метаморфизированные, лишенные трещин известняки, граниты, плотные песчаники. К влагоемким относят глины и мергели.

Растворимые породы - калийная и поваренная соль, гипс, известняк, доломиты, на них образуется карст (по названию известкового нагорья Карст в Динарских горах)– система пустот (пещеры, провальные воронки, колодцы), возникающая при растворении пород. Карстовые явления, обусловленные, в первую очередь, литологическими особенностями местности, развиваются в самых разных географических широтах. Они широко развиты по побережью Адриатического моря – от Карста до Греции, в Альпах, в Крыму, на черноморском побережье Кавказа, на Урале, в Сибири и Средней Азии, в Южной Франции, на южном склоне Центрального массива (плоскогорье Косс), в Северном Юкатане, на Ямайке и т.д.

Основная масса подземных вод находится в осадочной рыхлой толще платформ материков (кристаллические породы практически водоупорны). Вся подземная вода, сосредоточенная в осадочных породах, делится на три горизонта.

Верхний горизонт содержит пресные воды атмосферного происхождения (глубина залегания от 25 до 350 м), используемые для бытового, хозяйственного и технического водоснабжения.

Средний горизонт – древние воды, преимущественно минеральные или соленые, залегающие на глубине от 50 до 600 м.

Нижний горизонт – вода очень древняя, нередко погребенная, в высокой степени минерализованная, представлена рассолами, залегает на глубине от 400 до 3000 м и используется для добычи солей, брома, йода.

Вода, залегающая на первом водоупорном слое и существующая длительное время, называется грунтовой . Глубина залегания грунтовых вод различна и зависит от геологического строения – от нескольких десятков метров (20-39 м) до 1-2 км. Поверхность зеркала грунтовых вод обычно слабоволнистая, с уклоном в сторону понижений в рельефе (речные долины, балки, овраги), скорость движения воды в крупнозернистых песках составляет 1,5-2 м в сутки, в супесях – 0,5-1 м в сутки.

Выходы грунтовых вод на поверхность образуют источники. Грунтовые воды, залегающие между двумя водоупорными горизонтами, называются напорными или артезианскими. Обычно грунтовые и верхние артезианские воды имеют температуру около среднегодовой температуры воздуха в данной местности, их источники называют холодными. Воды, имеющие температуру +200С и ниже, - холодные. Воды и источники, имеющие температуру от 200 до 370С, называют теплыми, свыше +370С – горячими или термальными (подвержены воздействию внутреннего тепла Земли). В вулканических областях горячие воды изливаются в виде гейзеров – периодически фонтанирующих горячих источников (самый крупный гейзер – Великан на Камчатке, мощная струя горячей воды бьет из него на 50 м вверх, столб пара достигает высоты 300 м).

Болота

Болота – участки земной поверхности, избыточно увлажненные пресной или соленой водой, характеризующиеся затрудненным обменом газов, накоплением мертвого растительного вещества, переходящего в дальнейшем в торф. Болота занимают около 3,5 млн. км2, или около 2% площади суши. Наиболее заболочены материки Евразия и Северная Америка, 70% болот находится в России.

Возникновение болот как завершающей фазы развития озер – это только один из способов происхождения болот. Помимо зарастания и заторфовывания водоемов, в образовании болот важную роль играют процессы увлажнения суши. Залегание с поверхности (или близко к ней) водоупорных пород и вечной мерзлоты облегчает заболачивание местности, особенно в условиях равнинного и мало пересеченного рельефа, препятствующего дренажу. Повышение уровня грунтовых вод, приводящее к заболачиванию, может иметь и вторичный характер – в результате вырубки леса на большом пространстве или вследствие лесного пожара: в обоих случаях уровень грунтовых вод поднимается, так как испарение воды из почвы уменьшается. Болото может быть завершающей фазой не только в развитии озер, но и в развитии леса как растительной ассоциации. Наконец, болота образуются в результате затопления поверхности земли проточными или морскими водами. Небольшие болотца появляются в местах выхода ключей, у подножия склонов, но особенно большой эффект производят разливы рек, наводняющие пойму.

По условиям питания болота подразделяются на низинные, верховые и переходные. Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, богатыми минеральными веществами, и располагаются, преимущественно, в понижениях затапливаемых постоянно или временно водой. В травяных болотах преобладают осоки, хвощи, сабельник, вейник и др., в гипновых болотах к перечисленным травам присоединяются мхи, в лесных – береза, ольха. Низинные болота широко распространены в зоне полесий – Мещере, в поймах больших рек Западной Сибири и т.д. Верховые болота возникают на мало расчлененных водоразделах и питаются преимущественно атмосферными осадками, преобладают во влажном климате. В растительном покрове верховых болот главную роль играют сфагновые мхи, кроме того, встречаются багульник, клюква, росянка, из деревьев – болотная сосна.

Соленость. Океанская вода состоит по весу на 96,5% из чистой воды и меньше чем на 4% из растворенных в ней солей, газов и взвешенных нерастворимых частиц. Присутствие сравнительно небольшого количества различных веществ придает ей существенные отличия от других природных вод.
Всего в воде Океана обнаружены в растворенном состоянии 44 химических элемента. Предполагают, что в ней растворены все имеющиеся в природе вещества, но из-за ничтожно малых количеств они не могут быть обнаружены. Различают основные компоненты солености океанской воды (Cl, Na, Mg, Ca, К и др.) и второстепенные, содержащиеся в ничтожно малых количествах (среди них золото, серебро, медь, фосфор, йод и др.).
Замечательная особенность воды Океана - постоянство ее солевого состава. Причиной этого может быть непрерывное перемешивание вод Мирового океана. Однако нельзя считать это объяснение исчерпывающим.
Общее количество солей, содержащихся в воде Мирового океана, 48*10в15 т. Этого количества солей достаточно, чтобы покрыть всю поверхность Земли слоем в 45 м, а поверхность суши - слоем в 153 м.
При очень малом содержании серебра (0,3 мг в1 м3) общее количество его в воде Океана в 20 000 раз больше, чем количество серебра» добытое людьми за весь исторический период. Золото содержится в океанской воде в количестве 0,006 мг в 1 м3, при этом общее количество его достигает 10 млрд. т.
По составу солей океанская вода значительно отличается от речной воды (табл. 19).

В океанской воде больше всего (27 г в 1 л воды) обыкновенной поваренной соли (NaCl), поэтому вода Океана на вкус соленая; соли магния (MgCl2, MgSO4) придают ей горький привкус.
Существенные отличия соотношения солей в воде Океана и в воде рек не могут не казаться удивительными, так как реки непрерывно выносят соли в Океан.
Предполагают, что солевой состав вод Океана, выделившихся из земных недр, связан с их происхождением. Океанские воды выделились уже с исходной соленостью. В дальнейшем сбалансировался определенный солевой состав. Количество выносимых реками солей в какой-то мере уравновешивается их расходом. В расходе солей имеют значение образование железо-марганцевых конкреций, унос солей ветром и, конечно, деятельность организмов, извлекающих соли (прежде всего соли кальция) из воды Океана на построение скелетов и раковин. Скелеты и раковины умерших организмов частично растворяются в воде, а частично образуют донные осадки и, таким образам, выпадают из круговорота вещества.
Растения и животные, обитающие в Океане, поглощают и концентрируют в своем теле различные вещества, находящиеся в воде, в том числе и те, которые человек не смог еще обнаружить. Особенно энергично поглощаются кальций и кремний. Водоросли ежегодно связывают миллиарды тонн углерода и выделяют миллиарды тонн кислорода. Вода проходит через жабры рыб при дыхании, многие животные, отфильтровывая пищу, пропускают через желудочно-кишечный тракт большое количество воды, все животные заглатывают воду с пищей. Вода Океана так или иначе проходит через тело животных и растений, и этим в конечном счете определяется ее современный солевой состав.
Океанские воды имеют среднюю соленость 35‰ (35 г солей на 1 л воды). Изменения солености вызываются изменениями в приходо-расходном балансе солей или пресной воды.
Соли поступают в Океан вместе с водой, стекающей с суши, приносятся и уносятся при водообмене с соседними участками Океана, выделяются или затрачиваются в результате различных процессов, происходящих в воде. Постоянное поступление в Океан солей с суши должно было бы вызвать постепенное увеличение солености его вод. Если это действительно происходит, то так медленно, что до настоящего времени остается необнаруженным.
Основная причина различий солености воды Океана - изменение баланса пресной воды. Осадки на поверхности Океана, сток с суши, таяние льдов вызывают понижение солености; испарение, образование льда, наоборот, повышают ее. Приток вод с суши заметно сказывается на солености у берегов и особенно близ впадения рек.
Поскольку соленость на поверхности Океана в его открытой части зависит в основном от соотношения осадков и испарения (т. е. от климатических условий), постольку в ее распределении обнаруживается широтная зональность. Это хорошо видно на карте изогалин - линий, соединяющих пункты с одинаковой соленостью. В экваториальных широтах поверхностные слои воды несколько распреснены (34-35‰) вследствие того, что осадки больше испарения. В субтропических и тропических широтах соленость поверхностных слоев повышенная и достигает максимума для поверхности открытого Океана (36-37‰. Это объясняется тем, что расход воды на испарение не покрывается осадками. Океан теряет влагу, соли же остаются. К северу и к югу от тропических широт соленость океанских вод постепенно понижается до 33-32‰, что определяется уменьшением испарения и увеличением количества осадков. Понижению солености на поверхности Океана способствуют тающие плавучие льды. Широтную зональность в распределении солености на поверхности Океана нарушают течения. Теплые течения повышают соленость, холодные, наоборот, понижают ее.
Средняя соленость на поверхности океанов различна. Наибольшую среднюю соленость имеет Атлантический океан (35,4 ‰), нименьшую - Северный Ледовитый (32‰). Повышенная соленость Атлантического океана объясняется влиянием материков при его сравнительной суженности. В Северном Ледовитом океане распресняющее действие оказывают сибирские реки (у берегов Азии соленость падает до 20‰).
Так как изменения солености связаны в основном с приходо-расходным балансом воды, они хорошо выражены только в поверхностных слоях, непосредственно получающих (осадки) и отдающих воду (испарение), а также в слое перемешивания. Перемешивание охватывает толщу воды мощностью до 1500 м. Глубже соленость вод Мирового океана остается неизменной (34,7-34,9‰). Характер изменения солености зависит от условий, определяющих соленость на поверхности. Выделяют четыре типа изменения солености в Океане по вертикали: I -экваториальный, II - субтропический, III - умеренный и IV - полярный,
I. В экваториальных широтах, где вода на поверхности распреснена, соленость постепенно возрастает, достигая максимума на глубине 100 м, где к экватору из тропической части Океана приходят более соленые воды. Глубже 100 м соленость убывает, а начиная с глубины 1000-1500 м становится почти постоянной. II. В субтропических широтах соленость быстро уменьшается до глубины 1000 м, глубже она постоянная. III. В умеренных широтах соленость с глубиной изменяется мало. IV. В полярных широтах соленость на поверхности Океана наиболее низкая, с глубиной она вначале быстро возрастает, а затем, примерно с глубины 200 м, почти не изменяется.
Соленость воды на поверхности морей может сильно отличаться от солености воды в открытой части Океана. Она также определяется прежде всего балансом пресной воды, а значит, зависит от климатических условий. Море испытывает влияние омываемой им суши в значительно большей степени, чем Океан. Чем глубже вдается море в сушу, чем меньше оно связано с Океаном, тем больше отличается его соленость от средней океанской солености.
Моря в полярных и умеренных широтах имеют положительный баланс воды, и поэтому соленость на их поверхности понижена, особенно у впадения рек. Моря в субтропических и тропических широтах, окруженные сушей с малым количеством рек, имеют повышенную соленость. Большая соленость Красного моря (до 42‰) объясняется его положением среди суши, в условиях сухого и жаркого климата. Осадки на поверхность моря выпадают всего в количестве 100 мм в год, сток с суши отсутствует, а испарение достигает 3000 мм в год. Водообмен с Океаном происходит через узкий Баб-эль-Мандебский пролив.
Повышенная соленость Средиземного моря (до 39‰) является результатом того, что сток с суши и осадки не компенсируют испарения, водообмен с Океаном затруднен. В Черном море (18‰), наоборот, испарение почти компенсируется стоком (годовой слой стока 80 см), и осадки делают баланс воды положительным. Отсутствие свободного водообмена с Мраморным морем способствует сохранению пониженной солености Черного моря.
В Северном море, испытывающем, с одной стороны, влияние Океана, а с другой - сильно распресненного Балтийского моря, соленость повышается с юго-востока на северо-запад от 31 до 35‰. Все окраины моря, тесно связанные с Океаном, имеют соленость, близкую к солености прилежащей части Океана. В прибрежных частях морей, принимающих реки, вода сильно распресняется и часто имеет соленость всего несколько промилле.
Изменение солености с глубиной зависит в морях от солености на поверхности и связанного с ней водообмена с Океаном (или с соседним морем).
Если соленость моря меньше, чем соленость Океана (соседнего моря) у соединяющего их пролива, более плотная океанская вода проникает через пролив в море и опускается, заполняя его глубины. В этом случае соленость в море с глубиной увеличивается. Если море более соленое, чем соседняя часть Океана (моря), вода в проливе двигается по дну в сторону Океана, по поверхности - в сторону моря. Поверхностные слои приобретают соленость и температуру, свойственные морю в данных физико-географических условиях. Соленость придонных вод соответствует солености на поверхности в период наиболее низких темпе-ператур.
Различные случаи изменения солености с глубиной хорошо видны на примере морей Средиземного, Мраморного и Черного. Средиземное море более соленое, чем Атлантический океан. В Гибралтарском проливе (глубина 360 м) существует глубинное течение из моря в Океан. Средиземноморская вода от порога опускается, создавая на некоторой глубине в Океане близ порога область повышенной солености. По поверхности в проливе океанская вода течет в море. Соленость воды у дна Средиземного моря на всем протяжении его 38,6‰, в то время как на поверхности она изменяется от 39,6‰ в восточной части до 37‰ - в западной. Соответственно в восточной части соленость с глубиной уменьшается, в западной - увеличивается.
Мраморное море расположено между двумя морями, более соленым Средиземным и менее соленым Черным. Соленая средиземноморская вода, проникая через Дарданеллы, заполняет глубины моря, и поэтому соленость у дна 38‰. Черноморская вода, двигаясь по поверхности, приходит в Мраморное море через Босфор и распресняет воду поверхностных слоев до 25‰.
Черное море сильно распреснено. Поэтому вода средиземноморского происхождения проникает из Мраморного моря в Черное по дну Босфора и, опускаясь, заполняет его глубины. Соленость воды в Черном море с глубиной увеличивается от 17-16 до 22,3‰.
В воде Мирового океана содержатся колоссальные количества ценнейшего химического сырья, использование которого пока еще очень ограниченно. Из воды океанов и морей ежегодно извлекается около 5 млн. т поваренной соли, в том числе более 3 млн. т - в странах Юго-Восточной Азии. Из морской воды добывают калиевые и магниевые соли. Как побочный продукт при извлечении поваренной соли и магния получают бромистый газ.
Для извлечения из воды химических элементов, содержащихся в очень незначительных количествах, можно использовать удивительную способность многих обитателей Океана поглощать и концентрировать в своем организме определенные элементы, например концентрация йода в ряде водорослей в тысячи и сотни тысяч раз превышает его концентрацию в воде Океана. Моллюски поглощают медь, аспидии - цинк, радиолярии - стронций, медузы - цинк, олово, свинец. В фукусах и ламинариях много алюминия, в серных бактериях - серы. Отобрав определенные организмы и усилив их свойства концентрировать элементы, можно будет создавать искусственные месторождения полезных ископаемых.
Современная химия получила иониты (обменные смолы), обладающие свойством поглощать из раствора и удерживать на своей поверхности различные вещества. Щепотка ионита может опреснить ведро соленой воды, извлечь из нее соли. Применение ионитов сделает более доступными для использования людьми богатства солей Океана.
Газы в воде Океана. В воде Океана растворены газы. Это главным образом кислород, азот, углекислый газ, а также сероводород, аммиак, метан. Вода растворяет газы соприкасающейся с ней атмосферы, газы выделяются при химических и биологических процессах, приносятся водами суши, поступают в воду Океана при подводных извержениях. Перераспределение газов в воде происходит при ее перемешивании. Благодаря высокой растворяющей способности воды Океан оказывает большое влияние на химический состав атмосферы.
Азот присутствует в Океане повсюду, причем содержание его почти не изменяется, так как он плохо вступает в соединения и мало потребляется. Некоторые инфильтрующие бактерии превращают его в нитраты и аммиак.
Кислород поступает в Океан из атмосферы и выделяется при фотосинтезе. Расходуется он в процессе дыхания, на окисление различных веществ, выделяется в атмосферу. Растворимость кислорода в воде определяется её температурой и соленостью. При нагревании поверхности Океана (весна, лето) вода отдает кислород атмосфере, при охлаждении (осень, зима) поглощает его из атмосферы. В океанской воде кислорода меньше, чем в пресной.
Так как интенсивность процессов фотосинтеза зависит от степени освещения воды солнечными лучами, количество кислорода в воде колеблется в течение суток, уменьшаясь с глубиной. Глубже 200 м света очень мало, растительность отсутствует и содержание кислорода в воде падает, но затем, на больших глубинах (>1800 м), в результате циркуляции океанских вод снова возрастает.
Содержание кислорода в поверхностных слоях воды (100-300 м) от экватора к полюсам возрастает: на широте 0° - 5 см3/л, на широте 50° - 8 см3/л. Вода теплых течений беднее кислородом, чем вода холодных течений.
Присутствие кислорода в воде Океана - необходимое условие развития в нем жизни.
Углекислый газ , в отличие от кислорода и азота, находится в воде Океана главным образом в связанном состоянии - в виде углекислых соединений (карбонатов и бикарбонатов). Он попадает в воду из атмосферы, выделяется при дыхании организмов и при разложении органического вещества, поступает из земной коры при подводных извержениях. Как и кислород, углекислый газ лучше растворяется в холодной воде. При повышении температуры вода отдает углекислый газ атмосфере, при понижении температуры она поглощает его. В воде Океана растворяется значительная часть углекислого газа атмосферы. Запасы углекислого газа в Океане составляют 45-50 см3 на 1 л воды. Достаточное количество его - обязательное условие жизнедеятельности организмов.
В воде морей количество и распределение газов могут быть существенно иными, чем в воде океанов. В морях, глубины которых не снабжаются кислородом, накапливается сероводород. Это происходит в результате деятельности бактерий, использующих для окисления питательных веществ в анаэробных условиях кислород сульфатов. Нормальная органическая жизнь в сероводородной среде не развивается.
Примером моря, глубины которого заражены сероводородом, может быть Черное море. Увеличение плотности воды С глубиной обеспечивает в Черном море равновесие водной массы. Полного перемешивания воды в нем не происходит, кислород с глубиной постепенно исчезает, содержание сероводорода увеличивается, достигая у дна 6,5 см3 на 1 л воды.
Неорганические и органические соединения, содержащие необходимые организмам элементы, называются питательным веществом.
Распределение в Океане питательных веществ и энергии (солнечного излучения) определяет распределение и продуктивность живого вещества.
Плотность воды Океана с увеличением солености всегда повышается, поскольку растет содержание веществ, имеющих больший, чем вода, удельный вес. Увеличению на поверхности Океана плотности способствуют охлаждение, испарение и образование льда. При увеличении плотности воды возникает конвекция. При нагревании, а также при смешении соленой воды с водой осадков и с талой водой плотность ее понижается.
На поверхности Океана наблюдается изменение плотности в пределах от 0,996 до 1,083. В открытом Океане плотность, как правило, определяется температурой и поэтому от экватора к полюсам растет. С глубиной плотность воды в Океане увеличивается.
Давление. На каждый квадратный сантиметр поверхности Океана атмосфера давит приблизительно с силой 1 кг (одна атмосфера). То же давление на ту же площадь оказывает столб воды высотой всего 10,06 м. Таким образом, можно считать, что на каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атмосферу. Если учесть, что вода с глубиной сжимается и становится более плотной, окажется, что давление на глубине 10000 м равно 1119 атмосферам. Все процессы, происходящие на большой глубине, совершаются под сильным давлением, но это не препятствует развитию жизни в глубинах Океана.
Прозрачность воды Океана. Лучистая энергия Солнца, проникая в толщу воды, рассеивается и поглощается. От степени ее рассеивания и поглощения зависит прозрачность воды. Так как количество примеси, содержащейся в воде, не везде одинаково и изменяется во времени, прозрачность также не остается постоянной (табл. 20) . Наименьшая прозрачность наблюдается у берегов на мелководье, особенно после штормов. Значительно уменьшается прозрачность воды в период массового развития планктона. Уменьшение прозрачности вызывается таянием льдов (лед всегда содержит примеси, кроме того, масса пузырьков воздуха, заключенных во льдах, переходит в воду). Замечено, что прозрачность воды увеличивается в местах подъема на поверхность глубинных вод.

В настоящее время измерения прозрачности на разных глубинах производятся с помощью универсального гидрофотометра.
Цвет воды океанов и морей. Толща чистой воды Океана (моря) в результате собирательного поглощения и рассеивания света имеет голубой или синий цвет. Этот цвет воды называют «цветом морской пустыни». Присутствие планктона и неорганических взвесей отражается на цвете воды, и. она приобретает зеленоватый оттенок. Большие количества примесей делают воду желтовато-зеленой, близ устья рек она может быть даже коричневатой.
Для определения цвета воды Океана пользуются шкалой цвета моря (шкалой Фореля-Уле), включающей 21 пробирку с жидкостью разного цвета - от синего до коричневого.
В экваториальных и тропических широтах господствующий цвет воды Океана темно-голубой и даже синий. Такую воду имеют, например, Бенгальский залив, Аравийское море, южная часть Китайского моря, Красное море. Синяя вода в Средиземном море, близка к ней по цвету вода Черного моря. В умеренных широтах во многих местах вода зеленоватая (особенно у берегов), заметно зеленеет она в районах таяния льдов. В полярных широтах зеленоватый цвет преобладает.

1.1 Распределение воды и суши на земном шаре.

Общая поверхность земли 510 млн.кв.км.

Суша составляет - 149 млн.кв.км. (29%)

Занято водой - 310 млн.кв.км. (71%)

В Северном и Южном полушариях соотношение поверхности суши и воды неодинаково:

В Южном полушарии вода занимает 81%

В Северном полушарии вода занимает 61%

Материки в большей или меньшей степени разобщены между собой, тогда как воды океана образуют непрерывное водное пространство на поверхности земного шара, которое называется Мировым океаном. По физико-географическим особенностям последний подразделяется на отдельные океаны, моря, заливы, бухты и проливы.

Океан - крупнейшая часть Мирового океана, ограниченная с разных сторон не связанными между собой материками.

С 30-х годов ХХ в принято деление на 4 океана: Тихий, Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый (раньше Южный Ледовитый).

Расчленяющий Мировой океан материки определяют естественные границы между океанами. В высоких южных широтах таких границ нет и они здесь принимаются условно: между Тихим и Атлантическим по меридиану мыса Горн (6804 ‘з.д.) , от острова Огненная земля до Антарктиды; между Атлантическим и Индийским - от мыса Игольный по меридиану 20в.д. ; между Индийским и Тихим - от мыса Юго - Восточный на о. Тасмания по меридиану 14655’.

Площади океанов в процентах от общей площади Мирового океана составляют;

Тихий - 50%

Атлантический - 25,8%

Индийский - 20,8%

Северный Ледовитый - 3,6%

В каждом их океанов выделяются моря и представляющие собой более или менее обособленные и достаточно обширные районы океана, обладающие собственным гидрологическим режимом, соединяющая под влиянием местных условий и затрудненного водообмена с прилегающими районами океана.

Моря по степени их обособленности от океана и физико-географическим условиям делятся на три основные группы:

1. внутренние моря

а. средние моря

б. полузамкнутые

2. окрайные моря

3. межостровные моря

Средиземные моря окружены со всех сторон сушей и сообщаются с океаном одним или несколькими проливами. Они характеризуются максимальной обособленностью природных условий, замкнутостью циркуляции поверхностных вод и наибольшей самостоятельностью в распределении солёности и температуры.

К таким морям относятся: Средиземное, Чёрное, Белое моря.

Полузамкнутые моря частично ограниченны материками и отделены от океана полуостровами или цепью островов, пороги в проливах между которыми затрудняют водообмен, но он всё же осуществляется значительно свободней чем в средиземных морях.

Пример: Берингово, Охотское, Японское моря которые отделены от тихого океана Алеутскими, Курильскими, Японскими островами.

Окрайные моря являются более или менее открытыми частями океана, отделенными от океана полуостровами или островами.

Водообмен между морями этого типа и океаном практически свободен. На формирование системы течений и на распределение солёности и температуры в равной мере влияют и материк и океан. К окрайным морям относятся: арктические моря, кроме Белого.

Межостровные моря - это части океана, окруженные кольцом островов, пороги в проливах между которыми препятствуют в какой-то свободному водообмену. В результате влияния океана природные условия этих морей подобны природным условиям океана. Имеет место некоторая самостоятельность в характере течений и рспределение температуры и солёности на поверхности и на глубине этих морей. К морям такого типа относятся моря Восточно - Индийского архипелага: Сулу, Целебаское, Бенда, Яванское и др.

Более мелкими подразделениями океана являются заливы, бухты и проливы. Различие между заливом и бухтой достаточно условное.

Заливом называют часть моря, вдающуюся в сушу и достаточно открытую для воздействия прилегающих вод. Наиболее крупные заливы: Бискайский, Гвинейский, Бенгальский, Аляска, Гудзонов, Анадырский др.

Бухтой называют небольшой залив с устьем уже самого залива, ограниченный островами или полуостровами, несколько затрудняющими водообмен между бухтой и прилегающим водоёмом. Пример Севастопольская, Золотой Рог, Цемеская и др.

На севере глубоко вдающиеся в сушу заливы куда обычно впадают реки, называют губами,на дне губы имеются следы речных отложений, вода сильно опреснена.

Крупнейшие губы: Обская, Двинская, Онежская и др. Извилистые, низкие, глубоко вдающиеся материк заливы, образовавшиеся в связи с ледниковой эрозией, называют фиордами .

Лиманом называют затопленную морем устьевую часть речной долины, или балки, в результате незначительного опускания суши. Лагуной называют: а) неглубокий водоём, отделённый от моря в результате отложения наносов в виде берегового бара и соеденённый с морем узким проливом; б) участок моря между материком и коралловым рифом или атолла.

Проливом называют относительно узкую часть Мирового океана, соединяющую два водоёма с достаточно самостоятельными природными условиями.

1.2. Химический состав и солёность морской воды

Морская вода отличается от пресной вкусом, удельным весом, прозрачностью, цветом, более агрессивным воздействием. Благодаря сильно выраженной полярности и большому дипольному моменту молекул, вода обладает большой диссоциирующей способностью. Поэтому различные соли растворены в ионно-дисперсной форме, и морская вода по существу является слабым, полностью ионизированным раствором со щелочной реакцией, что определяется превышением суммы эквивалентов катионов в среднем на 2,38мг-экв/л (щелочной раствор).Приведённое к вакууму весовое количество, выраженное в граммах растворённых в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены замены эквивалентным количеством хлора, все карбонаты превращены в окислы, и органические вещества сожжены, принято называть соленостью морской воды. Обозначается солёность символом S. За единицу солёности принимают 1 г солей, растворённых в 1000г морской воды, и называют промилле , обозначая знаком %0 . Среднее количество минеральных веществ, растворённых в 1 кг морской воды, составляет 35г и,следовательно, средняя солёность мирового океана равна S = 35%0.

Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но их весовое содержание различно. Выделяют две группы элементов, содержащихся в морской воде.

1 группа. Главные ионы океанской воды.

Ионы и молекулы	На 1 кг воды (S = 35%0)
Хлоридный Cl
Сульфатный SO4
Гидрокарбонатный HCO3
Бромидный B2
Фторидный F
Борная кислота H2 BO3
Сумма анионов:
Натрия Na
Магния Mg
Кальция Ca
Стронция Sr
Сумма катионов
Сумма ионов

2 группа - Микроэлементы общее содержание которых не превышает 3мг/кг.

Отдельные элементы присутствуют в морской воде в исчезающе малых количествах. Пример серебро - 310 -7 г, золото - 510 -7 г. Основные элементы находятся в морской воде соединений солей, главными из которых являются NaCl и MgCl ,составляющие 88,7% от веса всех растворённых в морской воде твердых веществ; сульфаты MgSO4 , CaSO4 , K2SO4 составляющие 10,8% и карбонат СаСО3 , составляющие 0,3%. В результате анализа проб морской воды было установлено, что содержание растворённых минеральных веществ может меняться в широких пределах (от 2 до 30 г/кг) , но их процентное соотношение с достаточно для практических целей точностью может быть принято постоянным. Эта закономерность получила название постоянства солевого состава морской воды .

Исходя из этой закономерности оказалось возможным солёность морской воды связать с содержанием хлора (как элемента в наибольшем количестве содержащегося в морской воде)

S = 0,030 + 1,805 Cl.

В речной воде содержится в среднем карбонатов 60,1% и хлоридов 5,2%. Однако несмотря на то, что ежегодно в Мировой океан с водой рек, сток которых составляет 3,610 4 , поступает 1,6910 9 т. карбонатов (HCO3) общее их содержание в океане остается практически неизменимым. Причинами являются:

Интенсивное потребление морскими организациями для построения известковых образований.

Выпадение в осадок в следствии плохой растворимости.

Следует отметить, что уловить изменения содержания солей практически невозможно т.к. общая масса воды в океане 5610 15 т и поступление солей оказывается практически ничтожным. Например, для изменения содержания хлоридных ионов на 0,02%0 потребуется 210 5 лет.

Солёность на поверхности океана в открытых его частях зависит от соотношения между количеством осадков и величиной испарения,и колебания солености по этим причинам составляет 0,2%0. Чем больше разность температуры воды и воздуха, скорость ветра и его продолжительность тем больше величина испарения. Это приводит к увеличению солёности воды. Выпадение осадков уменьшает поверхностную солёность.

В полярных областях солёность изменяется при таянии и образование льда и колебания здесь составляет примерно 0,7%0.

Изменение солёности по широтам имеет примерно одинаковый характер для всех океанов. Солёность увеличивается в направление от полюсов к тропикам, достигает 20-25с. и ю. или и снова уменьшается на экваторе. Распределение по широтам в Атлантическом океане солёности, осадков, испарения, плотности, температуры воды. (рис 1).

Равномерное изменение поверхности солёности получается благодаря наличию океанических и прибрежных течений, а также в результате выноса пресных вод крупными реками.

Солёность морей тем больше отличается от солёности океана, чем меньше море сообщается с океаном.

Солёность морей:

Средиземное 37-38 %0 на западе

38-39%0 на востоке

Красное море 37%0 на юге

41%0 на севере

Персидский залив 40%0 на севере

37-38%0на востоке

по глубине колебания солёности происходят лишь на глубине 1500м. Ниже этого горизонта солёность меняется не значительно. На распределение солёности по глубине влияют горизонтальные перемещения и вертикальная циркуляция масс воды. Для картографического изображения распределения солёности на поверхности океана или на любом другом горизонте проводятся линии солёности - изогалины .

1.3. Газы в морской воде

Соприкасаясь с атмосферой, морская вода поглощает из воздуха содержащиеся в нем газы: кислород, азот, углекислоту.

Количество растворённых газов в морской воде определяется парциальным давлением и растворимостью газов, которая зависит от химической природы газов и уменьшается с повышением температуры.

Таблица растворимости газов в пресной воде при парциальном давление 760 мм.рт.ст.

	Растворимость газов (мл/л)
	Кислород			Углекислота	Сероводород

Растворимость кислорода и азота, не вступающих в реакцию с морской водой зависит ещё от солёности и уменьшается с её увеличением. Содержание растворимых газов в морской воде оцениваются в абсолютных единицах (мл/л) или в процентах от насыщенного количества, т.е. от того количества газов, которое может раствориться в воде при данной температуре и солёности, нормальной влажности и давлением 760 мм.рт.ст. Кислород и азот, в силу лучшей растворимости кислорода в морской воде находится в соотношение 1:2. Содержание кислорода колеблется во времени и в пространстве от значительного перенасыщения (до 350% потом на мелководье в результате фотосинтеза, до полного его исчезновения при расходование на дыхание организмов и окисление и при отсутствии вертикальной циркуляции.

Поскольку растворимость кислорода в значительной степени зависит от температуры, то в холодное время года кислород поглощается морской водой, а с повышением температуры избыток кислорода переходит в атмосферу.

Углекислота содержится в воздухе в количестве 0,03% и поэтому её содержание в воде должно было бы достигаться при 0,5 мл/л. Однако, в отличие от кислорода и азота, углекислота не только растворяется в воде, но и вступает частично в соединения с основаниями (т.к вода слабощёлочную реакцию). В результате общее содержание свободной и связанной углекислоты может достичь 50 мл/л. Расходуется углекислота при фотосинтезе и на построение организмами известковых образований. Небольшая часть углекислоты (1%) соединяется с водой с образованием угольной кислоты

CO2 + H2O  H2CO3.

Кислород диссоциирует выделяя бикорбанатные и карбонатные ионы, а также ионы водорода

Н2CO3  Н + НСО3

H2CO3  Н + СО3

Нормальный раствор водородных ионов содержит 1г
в 1л воды. Опытами установлено, что при концентрации ионовH 110 -7 г/л вода является нейтральной. Концентрация водородных ионов приятно выражать показателем степени с обратным знаком и обозначить рН.

Для нейтральной воды рН = 7

Если преобладают ионы водорода рН < 7 (кислая реакция).

Если преобладают гидроксильные ионы рН > 7 (щёлочная реакция).

Установлено, что с уменьшением содержания свободной углекислоты рН растёт. В открытом океане вода имеет слабощёлочную реакцию или рН = 7,8 – 8,8.

1.4. Температура и тепловые свойства морской воды

Нагревание поверхности океана происходит прямо и рассеянной солнечной радиацией.

При отсутствии материков температура на поверхности океана зависела бы только от широты места. В действительности, за исключением южной части Мирового океана, карта совершенно другая из-за расчлененности океана, влияние океанических растений вертикальной циркуляции.

Средне газовые температуры на поверхности океанов:

Атлантический - 16,9 С

Индийский - 17,0 С

Тихий 19,1 С

Мировой - 17,4С

Средняя температура воздуха 14,3 С

Самая высокая в персидском заливе (35,6 С). Самая низкая в Северном Ледовитом океане (-2 С). Температура с глубиной убывает до горизонтов 3000 - 500 м очень быстро, далее до 1200 - 1500 м значительно медленнее и от 1500 м до дна или очень медленно или не меняется совсем. (Рис 2)

Рис.2. Изменение температуры с глубиной на различных широтах.

Суточные колебания температуры быстро убывают с глубиной и затухают на горизонте 30-50 м. Максимум температуры на глубине наступает на 5 - 6 часов позднее чем на поверхности. Глубина прникновения газовых клебаний температуры зависти от метсных условий, но обычно не превосходит 300 - 500 м. Удельная теплоёмкость очень высокая:

1 Кал / г * град = 4186,8 Дж / кг * град.

Вещество	Теплоёмкость Кал / Г * град
Пресная вода
Морская вода
Жидкий Аммиак

При охлаждение 1 куб см воды на 1С выделяется количество теплоты, достаточное для нагрева на 1 м около 3000 куб. см воздуха.

Теплопроводимость морской воды определяется коэффициентом молекулярной теплопроводимости, который меняется в зависимости и от температуры, солёности, давления в пределах (1,3 - 1,4) 10 -3 Кал / см  градсек.

Передача теплоты таким способом происходит крайне медленно. В реальных условиях всегда имеет место турбулентность движения жидкости, и теплопередача в океане всегда определяется коэффициентом турбулентной теплопроводимости.

1.5. Плотность, удельный вес и сжимаемость морской воды

Плотностью морской воды называют отношение единицы веса объёма воды при температуре в момент наблюдения к весу единицы объёма дистиллированной воды при температуре 4  С ().

Из физики известно,что плотность определяется как масса, заключённая в единицы объёма (г/см; кг/м).

Поскольку плотности и удельный вес дистиллированной воды при 4 С принят = 1 , то численно плотность () и физическая плотность равны.

В океанографии плотность не измеряют а вычисляют через удельный вес, при этом для промежуточных расчётов употребляются 2 формы удельного веса:

Выводятся следующие понятия:

Условная плотность

Условный удельный вес при 17,5  С

Условный удельный вес при 0  С (стандартный условный вес морской воды)

Вода — простейшее химическое соединение водорода с кислородом, однако океанская вода — универсальный однородный ионизированный раствор, в состав которого входят 75 химических элементов. Это твердые минеральные вещества (соли), газы, а также взвеси органического и неорганического происхождения.

Вола обладает множеством различных физических и химических свойств. Прежде всего они зависят оглавления и температуры окружающей среды. Дадим краткую характеристику некоторым из них.

Вода — это растворитель. Поскольку вода является растворителем, можно судить о том, что все воды — это газо-солевые растворы различного химического состава и различной концентрации.

Соленость океанской, морской и речной воды

Соленость морской воды (табл. 1). Концентрация растворенных в воде веществ характеризуется соленостью, которая измеряется в промилле (%о), т. е. в граммах вещества на 1 кг воды.

Таблица 1. Содержание солей в морской и речной воде (в % всей массы солей)

Основные соединения	Морская вода	Речная вода
Хлориды (NaCI, MgCb)
Сульфаты (MgS0 4 , CaS0 4 , K 2 S0 4)
Карбонаты (СаСОд)
Соединения азота, фосфора, кремния, органические и прочие вещества

Линии на карте, соединяющие точки с одинаковой соленостью, называют изогалинами.

Соленость пресной воды (см. табл. 1) в среднем равна 0,146 %о, а морской — в среднем 35 %о. Растворенные в воде соли придают ей горько-соленый вкус.

Около 27 из 35 граммов составляет хлористый натрий (поваренная соль), поэтому вода соленая. Соли магния придают ей горький вкус.

Поскольку вода в океанах образовалась из горячих соленых растворов земных недр и газов, соленость ее была изначальной. Есть основания предполагать, что на первых этапах формирования океана его воды по солевому составу мало отличались от речных. Различия наметились и стали усиливаться после преобразования горных пород в результате их выветривания, а также развития биосферы. Современный солевой состав океана, как показывают ископаемые остатки, сложился не позже протерозоя.

Помимо хлоридов, сульфитов и карбонатов в морской воде обнаружены почти все известные на Земле химические элементы, в том числе и благородные металлы. Однако содержание большинства элементов в морской воле ничтожно, например, золота в кубометре воды выявлено лишь 0,008 мг, а на наличие олова и кобальта указывает их присутствие в крови морских животных и в донных осадках.

Соленость океанских вод — величина не постоянная (рис. 1). Она зависит от климата (соотношения осадков и испарения с поверхности океана), образования или таяния льдов, морских течений, вблизи материков — от притока пресных речных вод.

Рис. 1. Зависимость солености вод от широты

В открытом океане соленость колеблется в пределах 32- 38%; в окраинных и средиземных морях колебания ее значительно больше.

Особенно сильно на соленость вод до глубины 200 м влияет количество выпадающих и испарение. Исходя из этого можно говорить, что соленость морской воды подвержена закону зональности.

В экваториальных и субэкваториальных районах соленость составляет 34 %с, потому что количество выпадавших осадков больше воды, затраченной на испарение. В тропических и субтропических широтах — 37 так как осадков мало, а испарение велико. В умеренных широтах — 35 %о. Наименьшая соленость морской воды наблюдается в приполярных и полярных областях — всего 32 так как количество осадков превышает испарение.

Морские течения, сток речных вод и айсберги нарушают зональную закономерность солености. Например, в умеренных широтах Северного полушария соленость вод больше около западных берегов материков, куда с помощью течений приносятся более соленые субтропические воды, меньшая соленость воды — у восточных берегов, куда холодные течения приносят менее соленую воду.

Сезонное изменение солености воды происходит в приполярных широтах: осенью за счет образования льда и уменьшения силы речного стока соленость увеличивается, а весной-летом за счет таяния льда и усиления речного стока соленость уменьшается. Вокруг Гренландии и Антарктиды в летний период соленость становится меньше в результате таяния близлежащих айсбергов и ледников.

Самый соленый из всех океанов — Атлантический океан, наименьшую соленость имеют воды Северного Ледовитого океана (особенно у азиатского побережья, близ устьев сибирских рек — менее 10 %о).

Среди частей океана — морей и заливов — максимальная соленость наблюдается в областях, ограниченных пустынями, например, в Красном море — 42 %с, в Персидском заливе — 39 %с.

От солености воды зависят ее плотность, электропроводность, образование льда и многие другие свойства.

Газовый состав океанской воды

Кроме различных солей, в водах Мирового океана растворены разные газы: азот, кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Как и в атмосфере, в океанских водах преобладают кислород и азот, но в несколько других пропорциях (например, общее количество свободного кислорода в океане 7480 млрд т, что в 158 раз меньше, чем в атмосфере). Несмотря на то что газы занимают сравнительно мало места в воде, этого достаточно, чтобы оказывать влияние на органическую жизнь и различные биологические процессы.

Количество газов определяется температурой и соленостью вод: чем выше температура и соленость, тем меньше растворимость газов и ниже их содержание в воде.

Так, например, при 25 °С в воде может раствориться до 4,9 см /л кислорода и 9,1 см 3 /л азота, при 5 °С — соответственно 7,1 и 12,7 см 3 /л. Из этого вытекают два важных следствия: 1) содержание кислорода в поверхностных водах океана значительно выше в умеренных и особенно полярных широтах, чем в низких (субтропических и тропических), что сказывается на развитии органической жизни — богатстве первых и относительной бедности вторых вод; 2) в одних и тех же широтах содержание кислорода в водах океана зимой выше, чем летом.

Суточные изменения газового состава воды, связанные с колебаниями температуры, невелики.

Наличие в океанской воде кислорода способствует развитию в ней органической жизни и окислению органических и минеральных продуктов. Главным источником кислорода в океанской воде является фитопланктон, называемый «легкими планеты». В основном кислород расходуется на дыхание растений и животных в верхних слоях морских вод и на окисление различных веществ. В интервале глубин 600-2000 м расположен слой кислородного минимума. Небольшое количество кислорода здесь сочетается с повышенным содержанием углекислого газа. Причина — разложение в этом слое воды основной массы поступающего сверху органического вещества и интенсивное растворение биогенного карбоната. Оба процесса нуждаются в свободном кислороде.

Количество азота в морской воде гораздо меньше, чем в атмосфере. Этот газ в основном попадает в воду из воздуха при распаде органических веществ, но также вырабатывается при дыхании морских организмов и их разложении.

В толще воды, в глубоких застойных котловинах, в результате жизнедеятельности организмов происходит образование сероводорода, который является ядовитым и тормозит биологическую продуктивность вод.

Теплоемкость океанских вод

Вода — одно из самых теплоемких тел в природе. Теплоемкость только десяти метрового слоя океана в четыре раза больше теплоемкости всей атмосферы, а слой воды в 1 см поглощает 94 % солнечного тепла, поступающего на ее поверхность (рис. 2). Благодаря этому обстоятельству океан медленно нагревается и медленно отдает тепло. Вследствие высокой теплоемкости все водные объекты являются мощными аккумуляторами тепла. Охлаждаясь, вода постепенно отдает свое тепло в атмосферу. Поэтому Мировой океан выполняет функцию терморегулятора нашей планеты.

Рис. 2. Зависимость теплоемкости волы от температуры

Самую низкую теплопроводность имеет лед и особенно снег. Вследствие этого лед является предохранителем воды на поверхности водоема от переохлаждения, а снег защищает от промерзания почву, озимые культуры.

Теплота испарения воды — 597 кал/г, а теплота плавления — 79,4 кал/г — эти свойства очень важны для живых организмов.

Температура океанских вод

Показатель теплового состояния океана — температура.

Средняя температура океанских вод — 4 °С.

Несмотря на то что поверхностный слой океана выполняет функции терморегулятора Земли, в свою очередь, температура морских вод зависит от теплового баланса (прихода и расхода тепла). Приход тепла складывается из , а расход — из затрат на испарение воды и турбулентный теплообмен с атмосферой. Несмотря на то что доля тепла, расходуемого на турбулентный теплообмен, не велика, его значение огромно. Именно с его помощью через атмосферу происходит планетарное перераспределение тепла.

На поверхности температура океанских вод колеблется в пределах от -2 °С (температура замерзания) до 29 °С в открытом океане (35,6 °С в Персидском заливе). Среднегодовая температура поверхностных вод Мирового океана составляет 17,4°С, причем в Северном полушарии она примерно на 3 °С выше, чем в Южном. Наибольшая температура поверхностных океанских вод в Северном полушарии — в августе, а наименьшая — в феврале. В Южном полушарии все наоборот.

Поскольку имеет тепловые взаимосвязи с атмосферой, температура поверхностных вод, как и температура воздуха, зависит от широты местности, т. е. подчинена закону зональности (табл. 2). Зональность выражается в постепенном уменьшении температуры воды от экватора к полюсам.

В тропических и умеренных широтах температура воды в основном зависит от морских течений. Так, благодаря теплым течениям в тропических широтах на западе океанов температуры на 5-7 °С выше, чем на востоке. Однако в Северном полушарии вследствие теплых течений на востоке океанов температуры весь год положительные, а на западе из-за холодных течений вода зимой замерзает. В высоких широтах температура во время полярного дня составляет около О °С, а во время полярной ночи подольдом — около -1,5 (-1,7) °С. Здесь на температуру воды в основном влияют ледовые явления. Осенью выделяется теплота, смягчающая температуру воздуха и воды, а весной на таяние затрачивается тепло.

Таблица 2. Средние годовые температуры поверхностных вод океанов

	Средняя годовая температура, "С			Средняя годовая температура, °С
	Северное полушарие	Южное полушарие		Северное полушарие	Южное полушарие

Самый холодный из всех океанов — Северный Ледовитый, а самый теплый — Тихий океан, гак как основная его площадь располагается в экваториально-тропических широтах (средняя годовая температура поверхности вод -19,1 °С).

Немаловажное влияние на показатель температуры океанической воды оказывает климат окружающих территорий, а также время года, так как от этого зависит солнечное тепло, нагревающее верхний слой Мирового океана. Наибольшая температура воды в Северном полушарии наблюдается в августе, наименьшая — в феврале, а в Южном — наоборот. Суточные колебания температуры морской воды на всех широтах составляют около 1 °С, наибольшие значения годовых колебаний температур наблюдаются в субтропических широтах — 8-10 °С.

Температура океанской воды изменяется и с глубиной. Она понижается и уже на глубине 1000 м практически всюду (в среднем) ниже 5,0 °С. На глубине 2000 м температура воды выравнивается, снижаясь до 2,0-3,0 °С, а в полярных широтах — до десятых градуса выше нуля, после чего она или понижается очень медленно, или даже несколько повышается. Например, в рифтовых зонах океана, где на больших глубинах существуют мощные выходы подземных горячих вод, находящихся под большим давлением, с температурой до 250-300 °С. В целом в Мировом океане по вертикали выделяют два основных слоя воды: теплый поверхностный и мощный холодный , простирающийся до дна. Между ними расположен переходный слой температурного скачка, или главный термоклип , в пределах него происходит резкое понижение температуры.

Эта картина вертикального распределения температуры воды в океане нарушается в высоких широтах, где на глубине 300- 800 м прослеживается слой более теплой и соленой воды, поступившей из умеренных широт (табл. 3).

Таблица 3. Средние величины температуры воды океана, °С

	Глубина, м
Экваториальные
Тропические
Полярная

Изменение объема воды при изменении температуры

Резкое увеличение объема воды при замерзании — это своеобразное свойство воды. При резком понижении температуры и ее переходе через нулевую отметку происходит резкое увеличение объема льда. При увеличении объема лед становится более легким и всплывает на поверхность, становясь менее плотным. Лед предохраняет глубинные слои воды от промерзания, так как является плохим проводником тепла. Более чем на 10 % увеличивается объем льда по сравнению с исходным объемом воды. При нагревании происходит процесс, обратный расширению, — сжатие.

Плотность воды

Температура и соленость — главные факторы, обусловливающие плотность воды.

Для морской воды чем ниже температура и выше соленость, тем больше плотность воды (рис. 3). Так, при солености 35 %о и температуре 0 °С плотность морской воды составляет 1,02813 г/см 3 (масса каждого кубометра такой морской воды на 28,13 кг больше, чем соответствующего объема дистиллированной воды). Температура морской воды наибольшей плотности не +4 °С, как у пресной, а отрицательная (-2,47 °С при солености 30 %с и -3,52 °С при солености 35 %о

Рис. 3. Связь плотности морской волы с ее соленостью и температурой

Благодаря нарастанию солености плотность воды увеличивается от экватора к тропикам, а в результате понижения температуры — от умеренных широт к Полярным кругам. Зимой происходит опускание полярных вод и их движение в придонных слоях к экватору, поэтому глубинные воды Мирового океана в целом холодные, но обогащенные кислородом.

Выявлена зависимость плотности воды и от давления (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость плотности морской волы (Л"=35 %о) от давления при различных температурах

Способность воды к самоочищению

Это важное свойство воды. В процессе испарения вода проходит через грунт, который, в свою очередь, является естественным фильтром. Однако при нарушении предела загрязнения процесс самоочищения нарушается.

Цвет и прозрачность зависят от отражения, поглощения и рассеяния солнечного света, а также от наличия взвешенных частиц органического и минерального происхождения. В открытой части цвет океана синий, у побережья, там, где много взвесей, — зеленоватый, желтый, коричневый.

В открытой части океана прозрачность воды выше, чем у побережья. В Саргассовом море прозрачность воды — до 67 м. В период развития планктона прозрачность уменьшается.

В морях возможно такое явление, как свечение моря (биолюминесценция). Светятся в морской воде живые организмы, содержащие фосфор, прежде всего такие, как простейшие (ночесветка и др.), бактерии, медузы, черви, рыбы. Предположительно свечение служит для отпугивания хищников, для поисков пиши или для привлечения особей противоположного пола в темноте. Свечение помогает рыболовным судам находить косяки рыб в морской воде.

Звукопроводимость - акустическое свойство воды. В океанах обнаружен звукорассеивающий мой и подводный «звуковой канал», обладающий звуковой сверхпроводимостью. Звукорассеивающий слой ночью поднимается, а днем опускается. Он используется подводниками, так как гасит шум от двигателей подлодок, и рыболовными судами для обнаружения косяков рыб. «Звуковой
сигнал» применяется для краткосрочного прогноза волн цунами, в подводной навигации для сверхдальней передачи акустических сигналов.

Электропроводность морской воды высокая, она прямо пропорциональна солености и температуре.

Естественная радиоактивность морских вод мала. Но многие животные и растения обладают способностью концентрации радиоактивных изотопов, поэтому улов морепродуктов подвергается проверке на радиоактивность.

Подвижность — характерное свойство жидкой воды. Под действием силы тяжести, под влиянием ветра, притяжения Луной и Солнцем и других факторов происходит движение воды. При движении вода перемешивается, что позволяет равномерно распределяться водам разных солености, химического состава и температуры.

Солёность является важнейшая особенность океанской воды. Этот раствор содержит почти все известные на Земле химические элементы. Общее количество солей 50-10 16 т. Они могут покрыть дно океана слоем могут покрыть дно океана слоем 60 м, всю Землю – 45 м, сушу – 153 м. Соотношение солей в океанской воде остается постоянным, это обеспечивается высокой динамикой океанских вод. В составе преобладают NaCl (77,8 %), MgCl (10,9 %) и др.

Средняя соленость океана воды 35 0 / 00 . Отклонение от средней солености в ту или иную сторону вызывается изменениями в приходно-расходном балансе пресной воды. Так, атмосферные осадки, воды с ледников, сток с суши уменьшают соленость; испарение – повышает соленость.

В распределении солености в океане существуют как зональные, так и региональные черты. Зональные черты связаны с климатическими условиями (распределение осадков и испарения). В экваториальной зоне воды слегка рассолены (О>E), в тропических и субтропических широтах (E>O) соленость максимальная для поверхностных вод океана – 36-37 0 / 00 , к северу и югу от этой зоны соленость понижается. Понижению солености в высоких широтах способствует таяние льдов.

Широтную зональность в распределении солености на поверхности океана нарушают течения. Теплые повышают соленость, холодные – понижают. Средняя соленость океанов на поверхности различна. Наибольшей соленостью обладает Атлантический океан – 35,4 0 / 00 , наименьшей Северный Ледовитый океан – 32 0 / 00 (велика опресняющая роль сибирских вод). Изменения солености связаны в основном с поверхностными слоями, непосредственно получающими пресные воды и определяемые глубиной перемешивания. Все изменения солености происходят в верхних слоях до глубин 1500 м., глубже соленость не меняется.

Температура воды Мирового океана.

Изменения в ходе элементов теплового баланса определяют ход температуры воды. Суточные амплитуды колебания температуры воды на поверхности океана не превышают в среднем 0,5 0 C, Наибольшая суточная амплитуда в низких широтах (до 1 0 C), наименьшая – в высоких (до 0 0 C). Суточные колебания температуры в океане играют подчиненную роль.

Годовые амплитуды колебаний температуры на поверхности океана больше, чем суточные. Годовые колебания температуры невелики в низких (1 0) и высоких (2 0) широтах. В первом случае большое количества равномерно распределяется в течение года, во втором – за короткое лето вода не успевает сильно нагреваться. Наибольшие годовые амплитуды (от 10 0 до 17 0) отмечаются в умеренных широтах. Наибольшие средние годовые температуры воды (27-28 0) наблюдаются в экваториальных и тропических широтах, к северу и югу от них температура понижается до 0 0 С и ниже в полярных широтах. Термический экватор располагается примерно на 5 0 С с.ш. Океанские течения нарушают зональное распределение температуры. Течения, которые переносят тепло по направлению к полюсам (например, Гольфстрим), выделяются в виде положительных температурных аномалий. Поэтому в тропических широтах под воздействием течений температура воды у восточных берегов выше, чем у западных, а в умеренных широтах, наоборот у западных выше, чем у восточных. В южном, более мористом полушарии, зональность в распределении температур воды почти не нарушается. Самая высокая температура на поверхности океана (+32 0 С) наблюдалась в августе в Тихом океане, самая низкая в феврале в Северном Ледовитом океане (-1,7 0 С). В среднем за год поверхность океана в южном полушарии холоднее, чем в северном (влияние Антарктиды). Средняя годовая температура на поверхности океана +17,4 0 С, что выше, чем годовая температура воздуха +14 0 . Самый теплый – Индийский океан – около +20 0 С. Тепло солнечной радиации, нагревающей верхний слой воды, крайне медленно передается нижележащим слоям. Перераспределение тепла в толще океанской воды происходит благодаря конвекции и перемешиванию волнениями и течениями. Отсюда, температура с глубиной понижается. На глубине где-то около 100-200 м температура резко падает. Слой резкого падения температуры воды с глубиной называют термоклином.

Термоклин в океане от экватора до 50-60 0 с. и ю.ш. существует постоянно на глубинах от 100 до 700 м. В Северном Ледовитом океане температура воды до глубины 50-100 м падает, а затем растет достигая максимума на глубине 200-600 м. Это повышение температуры вызвано проникновением из умеренных широт теплых вод, более соленых, чем верхние слои воды.

Лед в океане появляется в высоких широтах при понижении температуры воды ниже точки замерзания. Температура замерзания зависит от её солености. Чем выше соленость, тем ниже температура замерзания. Лед имеет меньшую плотность, чем пресный лед. Соленый лед менее прочный, чем пресный, но более пластичный и вязкий. Он не ломается на зыби (слабом волнении). Приобретает зеленоватый оттенок, в отличие от голубого цвета у пресного льда. Лед в океане может быть неподвижным и плавучим. Неподвижный лед – сплошной ледяной покров, связанный с сушей или мелью. Обычно это ледяной припай. Плавучий лед (дрейфующий) не связан с берегом и перемещается под действием ветра и течений.