Какво представляват морските течения и как се изследват

Какво най-общо кара водата да се движи? Например неговата хетерогенност. По-солената и по-студена вода е по-тежка от по-прясна и топла. И тъй като солеността в различни точки на Световния океан може да варира и морската повърхност се нагрява неравномерно от слънцето, в дебелината на водата възниква градиент на налягането и точно като въздуха в атмосферата водата започва да се движи от зоната на високо налягане към ниската зона. Такива течения в науката се наричат ​​термохалин. Има течения, причинени от промени в нивото на океана, те могат да бъдат наречени баротропни. Но все пак създателите на най-мощните водни движения са вятърът и силата на Кориолис.

Океан в дефилето

Теченията, които буквално смесват половината от океана, са вятърни течения. Пример е мащабната циркулация на водата в северния Атлантик. Потокът, покриващ целия горен воден стълб, се движи по посока на часовниковата стрелка с изненадващо ниска скорост - само 1-2 см / сек. Изглежда, че всичко е просто - по източните брегове на Атлантическия океан, токът се движи от север на юг, по американските брегове - от юг на север. Но има една съществена подробност, която е критична за климата в тази част на света. Силата на Кориолис - инерционната сила, произтичаща от въртенето на нашата планета - притиска течението към американския континент. Част от мощния поток от океанска вода се компресира в тясна крайбрежна зона, образувайки така наречения западен граничен ток. Тогава всичко се случва според законите на хидравликата: веднъж в един вид пролом, водата рязко увеличава скоростта си до около 2 м / сек, тоест сто пъти. Този мощен поток в крайна сметка се откъсва от кръговия ток, който го е генерирал и преминава на север, превръщайки се в Гълфстрийм.

Ясно е, че дори такова мощно и бързо океанско течение, като Голфстрийм, все още изпитва по своя начин влиянието на различни сили и фактори. Постепенно губи енергия, започва да се навива, създавайки като река меандри. Понякога тези меандри слизат и образуват отделни вихри - така наречените пръстени, с диаметър около 200 км. Във всеки един момент във Северния Атлантически океан има повече от дузина от тези вихри. Ако, отделяйки се, те отиват на юг, след това носят по-студена вода в по-топлите райони на океана, ако на север, тогава обратно, те внасят сравнително топла вода в полярните райони.

Твърда вода

Вихрите са постоянен спътник на морски течения. Границата на самия ток е фронт, тоест разлика в характеристиките на водната среда. Почти никога не е равнина, перпендикулярна на дъното, но има наклон. Предната част непрекъснато променя положението си и вихрите неизменно се раждат до нея - от гигантски, с диаметър стотици километри, до най-малките, които могат да бъдат. Ясно е, че едновременното действие на различни сили върти водата и тук отново силата на Кориолис играе важна роля.

Дълбоководни тайни: Как са нанесени океаните


Как се изучават океанските течения

Един от основните инструменти за изучаване на океански течения се превърна в ARGO, глобална мрежа от роботизирани плаващи, която се развива от края на 90-те години. Ако погледнете мрежовата карта, можете да видите, че шамандурите са равномерно разпределени по цялата водна площ на Световния океан, с изключение на Арктическата зона, с стъпка от около 300 км. Първоначално планираният брой от 3000 шамандура е достигнат през 2007 г., а сега броят им непрекъснато се увеличава. Характерна особеност на роботизирания „поплавък“ на ARGO е неговата променлива плаваемост. Постига се чрез промяна на ефективната плътност чрез промяна на обема на апарата. Буталото разтяга гумената торба, разположена в долната част на шамандурата, а обемът на сондата се увеличава с постоянна маса. Буят работи на цикли от 10 дни. По-голямата част от времето (9 дни) работи на дълбочина около 1000 м, след това за кратко време пада до 2000 м и след това изскача, за да предава всички данни, събрани за смяната, в сателита през деня. На различни дълбочини и на повърхността буйът измерва плътността, проводимостта и дори оптичните свойства на водата.

Ето един интересен пример. През Гибралтарския пролив, както и през всеки тесен проток, свързващ два басейна, в който водата има различни характеристики, има два бързо настъпващи потока. По-леката океанска вода се влива в Средиземно море отгоре, а по-тежката, по-солена морска вода тече надолу и се натрупва в океана на дълбочина около 1000–1200 м (именно на тази дълбочина средиземноморският „саламура“ има нулева плаваемост). Един вид огромна "торба" расте и с нея има разлика в хидростатичното налягане на същата дълбочина. Сега, изглежда, има всички условия да възникне поток в посока на градиента на налягането. Но тук Кориолисовата сила влиза в игра - тя компенсира разликата в налягането и водата, вместо да се движи по контура на налягането, се изтласква в перпендикулярна посока. Така в Атлантическия океан гигантски вихър се извива с диаметър около 100 км и дебелина 300 м. Между другото, откриването на този вихър и изучаването на неговата природа бяха едно от последните големи открития в областта на океанската хидрология и физическата география като цяло.

Друго необичайно явление, свързано с океанските течения и породените от тях вихри, се наблюдава между Индийския океан и Атлантическия океан. Агулският поток, протичащ по източноафриканския бряг на юг, край бреговете на Южна Африка (тоест там, където африканският континент завършва) прави ляв завой и отново се насочва на изток, към Индийския океан. На това място вихрите се откъсват от него, тръгвайки в посока Атлантика. Тези водовъртежи съществуват дълго време, до три години, докато ги пренесат до бреговете на Южна Америка, където вихрите постепенно се заземяват от крайбрежните течения. Тези образувания играят голяма роля в обмена на вода и различни биоматериали между двата океана. Удивителна точка обаче е, че самите тези вихри са с незначителна дебелина в сравнение с диаметъра. Всъщност това са тънки водни дискове, които се въртят по повърхността на океана. Какво им придава такава невероятна жизненост? В крайна сметка въртенето на една вискозна течност в друга неизбежно би довело до инхибиране и разпад на вихъра. Изследователите успяха да установят, че по време на образуването - дори и вътре в Агуласовото течение - тези вихри придобиват свойства, характерни за въртенето ... на твърдо тяло. Благодарение на такива уникални физически характеристики диск от водата на Индийския океан достига до американското крайбрежие.

Конструкцията на шамандурата е проста и включва антени, управляващо устройство, батерии, както и хидравлична система, която ви позволява да променяте плаваемостта на устройството, като променяте ефективната плътност.

Пазители на цивилизацията

Историите с вихри ясно показват, че океаните са изпълнени с различни, а понякога и причудливи движения. Теченията на екваториалния регион, където силата на Кориолис практически не действа, имат свои собствени характеристики. От изключително значение за формирането на климата на Земята е циркумполярното течение на Антарктида - единственият наистина затворен океански ток на планетата. Той има определен северен аналог, но на моменти атлантическата вода навлиза и излиза по същия начин, докато в Антарктида вятърът задвижва водата в безкраен кръг.

Но все пак най-мощните течения на Земята са западните погранични, породени, както вече споменахме, от вятъра и действието на Кориолисовата сила. В Южното полукълбо силата им не е толкова впечатляваща (вероятно се дължи на влиянието на Антарктида), но в Северния Гълфстрийм в Атлантическия океан и Курошио в Тихия океан те имат решаващо влияние върху климата, икономиката и, следователно, върху цялата човешка цивилизация. Много е трудно да си представим, поне при сегашната конфигурация на океаните и континентите, че механизмът, порождащ Гълфстрийм, изведнъж ще се провали. Друго нещо е разпределението на неговата енергия.

Буят Арго работи на дълбочина до 2000 м, което ви позволява да измервате цялата дебелина на водата, носена от големи океански течения. Буят се програмира за десетдневни цикли, в края на всеки от тях има прехвърляне на данни към спътника.

В Северния Атлантически океан Гълфстрийм се разклонява: единият поток се обръща на юг и затопля Европа, а другият преминава в Северния ледовит океан, превръщайки Мурманск в пристанище без лед през цялата година. Друг клон отива към Исландия и след това се обръща към континента Северна Америка. Характерът на разклонението зависи от разпределението на градиентите на налягането в тази част на океаните. Ако приемем, че течението ще укрепи разклонението си към Европа и потокът към Баренцово море ще пресъхне, в Европа ще стане по-горещо, но зоната на вечна замръзване може значително да се разшири в Русия.

Ако се случи обратното, Темза отново ще се вози на шейна през зимата, но ледът на Северния ледовит океан ще се стопи. Този океан ще се свърже с общата система за обмен на енергия между атмосферата и Световния океан, ще създаде нови ветрове, които от своя страна със сигурност ще променят картината на морските течения. Климатичните промени в този случай могат да бъдат трудни за предвиждане. Остава само основният въпрос: доколко е истински?

Най-мощното колоездене в океаните, причинено от действието на вятъра. Бавните пръстеновидни течения, които съществуват както в Северното, така и в Южното полукълбо, смесват водата в океаните.

Основната опасност, за която може да се говори, е топенето на ледената обвивка на Гренландия, което би довело не само до повишаване на нивото на Световния океан, но и до промяна в посоката на теченията. Тук с Голфстрийм можеше да се случи неприятности. Е, ледниците на Гренландия наистина бавно се стопяват, но нищо, което обещава глобални катастрофални последици в близко бъдеще, все още не се е случило. И тогава?

И тогава всичко се опира на надеждността на моделите за прогнозиране, предложени от различни групи изследователи. Някои абсолютизират настоящата тенденция към затопляне и я екстраполират за хиляда години напред: оказва се, че в крайна сметка океанът ще заври и животът на Земята ще стане невъзможен. Други, напротив, казват, че топлината скоро ще отстъпи мястото на охлаждането.

И нека привържениците на този или онзи сценарий да предложат своите изчисления, с увеличаването на прогнозния срок се увеличава и големината на грешката. Следователно, ако прогнозите за десет години напред могат да бъдат взети на сериозно, тогава вероятността за сценарий, създаден за сто години, се равнява на анекдотични 50 на 50, тоест ще има или няма.

Ако говорим за сериозни публикации, излизащи в наши дни, можем да заключим от тяхната съвкупност, че съвременната наука не вижда реални причини за катастрофални сценарии, свързани с Гълфстрийм. За да може нещо драматично да се промени в тази мощна и достатъчно стабилна система, са необходими огромни промени на планетата, но ние не наблюдаваме подобни процеси, а промените в климата, които са модерни за нас, могат да бъдат само прояви на краткосрочни цикли от пет до шест десетилетия.

Автор - d.ph.-m. Н., ръководител Лаборатория за морски течения на Института по океанология PP Ширшова РАН

Статията „Защо тече водата във вода?“ Е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 7, юли 2013 г.). Харесва ли ви статията?

Най-интересните новини от света на науката: свежи открития, снимки и невероятни факти във вашата поща. добре Съгласен съм с правилата на сайта Благодаря. Изпратихме потвърждение на вашия имейл.

Препоръчано

Декласифициран смартфон Huawei Honor V10
2019
Тайното оръжие на боговете: как Индра побеждава Ваджра Ваджра
2019
Как да си направите сами направете магнитна гривна "Направи си сам"
2019