Амплитуды приливов в разных местах океанов

Теоретически амплитуды приливов не должны были бы в сизигии превосходить 0,8 м. И действительно на островах, расположенных посредине океана и отличающихся большой приглубостью и малыми горизонтальными размерами, амплитуды сизигийных приливов близки к этой величине и если и происходят ее, то обыкновенно не более чем в два раза.

По мере приближения к материкам убывают глубины, рельеф дна становится разнообразнее и самые очертания берегов оказывают свое влияние, все это вместе вносит большие изменения в тот характер явления, какой оно имело посредине океана. Эти видоизменения прилива у берегов очень разнообразны, и часто в местах, лежащих поблизости друг к другу, характер приливов совершенно разный. Точно так же и амплитуды приливов находятся в огромной зависимости от местных условий. По большей части у берегов материков, особенно выдающихся в море мысов, и там, где 'береговая черта не делает больших изгибов внутрь материка и где рельеф дна имеет ровный характер, амплитуды «приливов не превышают 1,5—2,0 м. Из имеющихся в настоящее время наблюдений для более чем 3000 мест на берегах океанов такие и еще меньшие амплитуды встречаются по крайней мере в 2000 местах.

Полумесячное неравенство прилива

Направления приливообразующих сил Луны и Солнца вследствие обращения Луны вокруг Земли и последней около Солнца непрерывно изменяются. Если направление от Земли к Солнцу изменяется в течение месяца немного, то направление к Луне за то же время изменится на 360°, причем два раза — в сизигии — оно совпадет с направлением на Солнце и два раза — в квадратуры — будет перпендикулярно к нему.

Суточное неравенство Солнца, складываясь с таковым же для Луны, при быстром изменении последнего весьма разнообразно видоизменяет характер явления прилива.

Лунный и солнечный приливы

Попытки объяснить явление приливов и найти его причину делались давно, но только после открытия Ньютоном законов всемирного тяготения эти попытки получили твердое научное обоснование. Но и открытие законов всемирного тяготения стало возможным только после накопления и изучения громадной массы наблюдений над движениями небесных светил. Для солнечной планетной системы такие материалы были уже в значительной степени обработаны еще Кеплером и выражены им тремя законами. Совокупность всех указанных данных и позволила Ньютону сформулировать закон всемирного тяготения, выражающий всю сущность причин, управляющих движением в пространстве каких угодно систем материальных точек.

Гармонический анализ и предсказание приливов

По мере накопления наблюдений над приливами в разных местах океана все более и более убеждались, что прилив во многих местах совершенно удаляется от правильного полусуточного колебания, и в этих случаях возникали большие затруднения для предсказания времени и высот полных и малых вод.

Если бы существовала полная теория явления, то дело предсказания приливов на какой угодно срок было бы вполне возможно; но такой теории не существует, и задача настолько трудна, что вряд ли можно даже и ожидать появления такой теории, а между тем практика мореплавания требовала ответа «а этот вопрос тем настоятельнее, чем больше развивалось мореплавание.

Приливные и отливные течения

Везде у берегов прилив и отлив сопровождаются течениями, называемыми приливо-отливными. Если прилив совершенно правильный, то приливное течение начинается, когда вода, поднимаясь при приливе, достигла среднего уровня. Постепенно нарастая, течение достигает наибольшей скорости в полную воду, затем при отливе оно постепенно убывает и прекращается к моменту, когда уровень достиг своего среднего положения. При дальнейшем понижении уровня начинается отливное течение обратного направления, которое в свою очередь достигает наибольшей силы в малую воду и затем уменьшается при приливе и прекращается, когда уровень достигнет среднего положения. При правильном приливе приливное и отливное течения продолжаются одинаковый промежуток времени.

Статическая теория равновесия прилива

Статическая теория равновесия, открытая Ньютоном, действительно впервые показала, что настоящая причина приливов есть всемирное тяготение. Эта теория удовлетворительно объясняет главнейшие особенности явления; она показывает, что под влиянием приливообразующих сил светил в сутки должно случаться два прилива и два отлива; что амплитуды их должны изменяться везде, кроме экватора и полюса, всякий раз, как приливообразующие светила не находятся на экваторе; что амплитуды должны изменяться в зависимости от расстояний до приливообразующих светил; что взаимное расположение светил в пространстве оказывает большое влияние на амплитуды приливов, образуя наибольшие сизигийные амплитуды и наименьшие — квадратурные.

Характер приливов в морях и океанах

В общем по берегам океанов приливы имеют довольно правильный характер, в Атлантическом океане и особенно в его северной половине прилив очень правильный, что и облегчило в свое время первое изучение явления. Неправильные приливы есть в Мексиканском заливе и Карибском море и в некоторых других местах.

В Тихом океане (45 % Мирового океана) в общем приливы менее правильны, нежели в Атлантическом океане; наиболее правильные у берегов Южной Америки, Австралии и на некоторых островах (Самоа).

Неправильные приливы наблюдаются вдоль берегов Северной Америки и вдоль океанических берегов Японии. Особенно неправильные в морях Азиатского побережья (Филиппины, Тонкинский залив) и на некоторых островах (Гавайские).

Почему вода испаряется?

Все знают, что если развесить выстиранное белье, то оно высохнет. И так же очевидно, что мокрый тротуар после дождя обязательно станет сухим.

Испарение — это процесс, при котором жидкость постепенно переходит в воздух в форме пара или газа. Все жидкости испаряются с разной скоростью. Спирт, аммиак и керосин испаряются быстрей воды.

Есть две силы, воздействующие на молекулы, из которых состоят все вещества. Первая — это сцепление, которое удерживает их между собой. Другая — тепловое движение молекул, которое заставляет их разлетаться в разные стороны. Когда эти две силы уравновешены, мы имеем жидкость.

Биофункциональная система океана

В океане осуществляется грандиозный процесс переноса вещества и энергии по биотическому круговороту. В процессе пищевых (трофических) связей живые организмы реализуют свои разнообразные функции, поддерживающие гомеостаз экосистемы Мирового океана в целом.

М.В. Ломоносов открыл закон сохранения вещества и энергии. В XIX веке К. Бэр применил его к использованию живыми организмами простых химических тел, раз вошедших в их состав. Он назвал его "законом бережливости". Вернадский очень образно формулирует этот закон: "Атомы, вошедшие в какую-нибудь форму живого вещества, захваченные единичным жизненным вихрем, с трудом возвращаются, а может быть, и не возвращаются назад, в косную материю биосферы". Благодаря "закону бережливости" можно говорить об атомах, остающихся в пределах живой материи в течение геологических периодов, все время находящихся в движении и миграции, но не выходящих назад в косную материю. Иными словами, основу функционирования живого вещества составляет биологический круговорот веществ.

Апвеллинг и природные питомники в океане

С борта судна океан чаще всего кажется безжизненным. Иногда за несколько дней плавания удается увидеть лишь двух-трех дельфинов, пристроившихся к носу судна, либо редкий фонтанчик воды, выброшенный в воздух кашалотом, случается мелькнет акула. Однако это впечатление верно, если считать, что океан населяют только крупные животные. На самом деле в поверхностном слое океана обитают мельчайшие организмы — фитопланктон, питающий все остальные группы морских организмов.

Для существования фитопланктона мало только солнечного света и растворенной в воде углекислоты, участвующих в фотосинтезе. Необходимы также биогенные элементы, и прежде всего фосфор, азот, кремний, кальций, из которых строятся органические и неорганические части организма. В большинстве районов океана фитопланктон развивается в условиях жесткого лимита нитратов, фосфатов и кремнезема. По мере выедания этих соединений цветение фитопланктона притормаживается.

Океаны в сравнении

Океаны и моря покрывают 361,26 млн км2, или 70,8% земной поверхности. В северном полушарии суша занимает 39,4% поверхности нашей планеты, океаны — 60,6 %, в южном полушарии на сушу приходится всего лишь 19%, тогда как на океан — 81%.

Более одной трети земной поверхности занимает Тихий океан. Это самый глубокий, холодный и наименее соленый океан, хотя в него поступает сравнительно небольшая часть речного стока. Вблизи экватора ширина Тихого океана достигает 17 тыс. км.

Черные и белые «курильщики»

Состав океанской воды на больших глубинах исключительно устойчив и меняется от района к району очень незначительно. Поэтому, когда в пробах воды, взятых придонными батометрами, выявлялись резкие аномалии в содержании кислорода или других элементов и соединений, специалисты оценивали такие результаты как явно ошибочные, объясняя этой плохой подготовкой батометров или другими причинами. Подобные случаи не учитывались при составлении карт и редко попадали в отчеты. В последние годы, однако, удалось установить, что аномалии в глубинных водах не только возможны, но и зачастую свидетельствуют об интереснейшем классе явлений, обусловленных гидротермальной деятельностью. На дне океана были обнаружены мощные подводные гейзеры, выбрасывавшие горячую воду на высоту в десятки и сотни метров. В 1977 г. их впервые наблюдали гидронавты с подводного аппарата «Алвин», выполнившего серию погружений в районе Галапагосского рифта на глубину 2—2,5 км.

Колебания уровня океана: их причины и следствия

Вдоль многих побережий видны выровненные площадки, которые, как показывают палеогеографические исследования, сложены морскими рыхлыми осадками с возрастом от нескольких тысяч до нескольких сот тысяч лет. Это так называемые морские террасы — неразмытые участки древней литорали и сублиторали. Они остались от эпох более высокого в сравнении с современным уровня стояния океанских вод. Наиболее широко распространены площадки, сформировавшиеся во время последней, фландрской трансгрессии моря, начавшейся 6—7 тыс. лет и завершившейся около 3 тыс. лет назад. Уровень океана в это время был на 3—6 м выше нынешнего. Соответственно при исследованиях дна в прибрежной части шельфа нередко обнаруживаются подводные террасы или уступы, сложенные выходами коренных пород. И те и другие обозначают положение древней береговой линии в эпохи понижений уровня океана. При бурении  в мелководной части Атлантического шельфа США на глубинах 50—60 м под слоем голоценовых осадков были выявлены пласты торфа и бурых углей, а в диапазоне глубин 60—100 м в районе мыса Хаттерас зафиксированы остатки древних бичроков и пляжей, которые возникли в этой части шельфа в различные эпохи плейстоцена.

История жизни на Земле

Если бы стало известно, что па какой-то планете есть жизнь, то первым вопросом был бы: какая жизнь? Ответ для Земли: белково-нуклеипокислотпая. Второй вопрос: сколько ее? (т. е. какова суммарная биомасса). Ответ для Земли: сейчас 2—3 триллиона тонн. Третий и четвертый вопросы: каковы формы живых организмов? Какие из них преобладают? Ответы для Земли: 35 типов наземных и водных растений и животных; из суммарной биомассы сейчас 98—99% находится на суше, в основном это растительность лесов, и 34 млрд. т — в океане (из них две трети — зоопланктон, около трети — донные животные, 5% — водоросли и 3%, или 1 млрд. т,— рыбы и кальмары). Можно было бы задавать еще много разных вопросов, но сейчас хочется отдать первое место следующему: как менялись в течение истории Земли формы и количества живых организмов?

Образование континентов

Данные о свойствах осадочных пород, позволяющие судить прежде всего об их континентальном или морском происхождении, показывают, что многие территории современных континентов неоднократно то заливались морем, то осушались. Палеогеографические карты показывают, что зачастую одновременно с осушением одних участков континентов другие покрывались морем. Однако эти процессы, как правило, не уравновешивались и суммарная площадь покрытых морями территорий современных континентов то увеличивалась, то уменьшалась. Иными словами, происходили планетарные трансгрессии и регрессии моря.

Движение континентов

Первым свидетельством движения континентов издавна считалось сходство очертаний западного берега Африки и восточного берега Южной Америки. Неслучайность этого сходства отмечал еще английский философ Ф. Бэкон в своем сочинении «Новый Органон» (1620), а Пласе (1658) высказывал предположение, что Старый и Новый Свет разделились в результате всемирного потопа (эта точка зрения просуществовала по меньшей мере до XIX столетия).

Большую популярность идея о движении континентов приобрела в результате работ выдающегося немецкого геофизика А. Вегенера, который справедливо считается главным автором этой идеи. Впервые он сформулировал ее в статье «Происхождение континентов» (1912), а затем в книге «Возникновение материков и океанов» (1915), многократно переиздававшейся и переведенной на многие языки (русский перевод вышел в 1925 г.). Исходя из уже упоминавшегося сходства контуров берегов, геологического строения и верхнепалеозойской флоры и фауны атлантических континентов, особенно Африки и Южной Америки.

Мировой океан и современная Земля

Главное в истории планеты в целом — это эволюция ее внутренней структуры. Под структурой мы понимаем изменения с глубиной химического состава планетного вещества, его фазового состояния (газообразного, жидкого или твердого, в последнем случае — вида кристаллической решетки) и физических характеристик, прежде всего давления, температуры и плотности, а затем также упругости, вязкости, электропроводности и т. п.

Чтобы разобраться в том, как изменялась в течение истории Земли ее внутренняя структура, удобнее всего начать с менее трудной задачи — выяснения внутренней структуры Земли в современную эпоху. По и эта задача оказывается трудной, так как прямые наблюдения и измерения мы можем проводить только на поверхности Земли, в атмосфере (теперь и в космосе), гидросфере и на небольших, всего до нескольких километров, глубинах в шахтах и скважинах в земной коре; о более глубоких слоях Земли приходится судить лишь по косвенным данным.

Вода и жизнь

По общепринятой научной теории жизнь на нашей планете — явление, так сказать, местное. Она зародилась давным-давно, когда на Земле сложились для этого благоприятные условия. И зародилась она в океане, то есть в воде. Сам этот процесс был длительный, протекавший миллиарды лет. Они ушли на то, чтобы из подходящих химических соединений, растворенных в океане, возникли органические вещества, положившие начало простейшим живым существам. Минули новые миллиардолетия, и жизнь расселилась по всей планете. Ныне она в различных формах и видах существует практически везде — в воде, на суше и в воздухе.

Как возник Мировой океан?

Происхождение вод Мирового океана тесным образом связано с первыми этапами истории Земли. Еще совсем недавно представления о возникновении и первых этапах земной эволюции основывались главным образом на предположениях. Сегодня в науке о Земле умозрительные гипотезы уступили место теориям, основанным на фактических данных. Современные представления о происхождении Земли облечены в стройную систему доказательств, подтверждающих все основные стороны этой сложной проблемы.

Согласно одной из наиболее обоснованных теорий, выдвинутой академиком О. Шмидтом, Солнце и все планеты солнечной системы образовались из холодного, медленно вращавшегося газопылевого облака. Когда часть первичного газопылевого облака уплотнилась и образовала плотный земной шар, на нем еще не было водной оболочки. В момент формирования нашей планеты вода будущего океана находилась в связанном состоянии в виде гидроокислов.