Где на земле вода имеет соленый вкус. Почему в море соленая вода
Почему в океане вода соленая, а в реках пресная? Ответ на этот вопрос неоднозначен. Существуют различные точки зрения, которые раскрывают суть проблемы. По мнению ученых, все сводится к способности воды разрушать горную породу и выщелачивать из нее легкорастворимые компоненты, которые и попадают в океан. Этот процесс происходит непрерывно. Соли насыщают морскую воду, придавая ей горьковато — соленый вкус.
Все вроде бы понятно, но вместе с тем, по данному вопросу существует два диаметрально противоположных мнения. Первое сводится к тому, что все растворенные в воде соли сносятся реками в океан, насыщая морскую воду. В речной воде солей в 70 раз меньше, поэтому определить их присутствие в ней без специальных анализов, невозможно. Нам кажется, что речная вода пресная. На самом же деле, это не совсем так. Насыщение морской воды солями происходит постоянно. Этому способствует и процесс испарения, в результате которого количество солей постоянно увеличивается. Этот процесс бесконечен, и длится около двух миллиардов лет. Время вполне достаточное, чтобы сделать воду соленой.
Состав морской воды довольно сложный. В ней присутствует практически вся таблица Менделеева. Но больше всего, в ней содержится хлорида натрия, что и делает ее соленой. Кстати, в закрытых озерах вода также соленая, что подтверждает правильность данной гипотезы.
Все вроде бы правильно, но есть одно но! В морской воде содержатся соли соляной кислоты, а в речной — угольной. Именно поэтому ученые выдвинули альтернативную гипотезу. Они считают, что морская вода была соленой изначально, и реки здесь совершенно не причем. Всему виной вулканическая деятельность, пик которой приходился на момент формирования земной коры. Вулканы выбрасывали в атмосферу огромное количество пара, насыщенного кислотами, который конденсировался и выпадал на землю в виде кислотных дождей. Осадки насыщали морскую воду кислотой, которая вступала в реакцию с твердыми базальтовыми породами. В результате выделялось огромное количество щелочи, в том числе натрий, калий и кальций. Получаемая, таким образом соль, нейтрализовала кислоту в морской воде.
С течением времени вулканическая активность уменьшалась, атмосфера очищалась оп паров, кислотных дождей выпадало все меньше. Примерно 500 миллионов лет назад состав морской воды стабилизировался, и стал таким, каким мы его знаем сегодня. А вот карбонаты, которые попадают в океан с речной водой, служат идеальным строительным материалом для морских организмов. Они строят из него коралловые острова, раковины, свои скелеты.
Какой гипотезе отдать предпочтение, дело сугубо личное. По нашему мнению они обе имеют право на существование.
Не только дети, но и взрослые часто задумываются над тем, почему вода в океане и море соленая. Она должна быть пресной, ведь ее пополняют дожди, реки, тающие ледники. При смешивании пресной и соленой жидкости в равном объеме она останется соленой. Подобное происходит и с океаном. Сколько бы в него не поступало жидкости, он все равно не станет пресным. Знать о содержании соли нужно каждому, так как даже в морском аквариуме параметры воды играют важную роль.
Где самая соленая вода
Еще со школьного курса географии многие помнят почему в морях вода соленая и какое из них на первом месте. Речь идет о Мертвом море, однако это не совсем так. Мертвое море солонее в 10 раз среднего показателя по океану (около 340 грамм на 1 литр, для расчета удельного веса морской воды используется формула), причин тому несколько: сильное испарение, редкие дожди и втекание в него только одной реки Иордан. В такой жидкости никто не может выжить, кроме нескольких видов бактерий. Человеку безопасно купаться в Мертвом море или использовать грязи для лечения. Наверняка все знают об интересном факте: утонуть в нем невозможно из-за высокой концентрации солей. Морская вода будто выталкивает тело человека, как бы он не старался опуститься на дно.
Второе место по солености занимает Красное море - на один литр приходится 41 грамм соли. Образовалось оно приблизительно 25 млн лет назад из-за передвижения ледников. Морская вода всегда теплая (даже в зимнее время года), обладает богатым животным миром.
Завершает тройку соленых морей Средиземное. В нем на один литр жидкости приходится 39,5 грамм соли, морская вода имеет температуру кипения в 100 градусов. Оно одно из самых теплых морей Мирового океана: летом температура достигает 25 градусов, а зимой - 12. В отличие от Мертвого моря здесь достаточно обитателей: акулы, скаты, морские черепахи, мидии и более пятисот видов рыб. К морям с повышенной концентрацией соли относят Белое, Баренцево, Чукотское, Японское. В них морские воды содержат от 30 до 38% соли.
Самое соленое место на Земле - озеро Дон-Жуан, расположенное на северо-востоке Антарктики. Оно имеет небольшую глубину (до 15 см), иногда его сравнивают с лужицей. При этом в нем настолько высокая концентрация солей, что жидкость не замерзает даже при температуре воздуха -50 градусов. Вода в озере Дон-Жуан солонее в 2 раза Мертвого моря и в 18 раз океанских вод.
Дон-Жуан открыто случайно в 61 году прошлого века. Вертолетчики военно-морского флота Соединенных Штатов Америки совершили первую экспедицию для изучения озера с морской водой. Одного из пилотов звали Дональд Роу, другого - Джон Хик, в честь них было назван самый соленый водоем «Дон-Хуан» (по-испански).
Антарктические Сухие Долины отличаются суровыми холодами и ветрами. Вода появились из-под земли, а соль является результатом испарения верхних слоев. В ней практически нет живых организмом (за исключением грибов, дрожжей, водорослей), в такой морской воде микрофлора так и приспособилась. Считается, если на Марсе когда-то обнаружат воду, то она будет такой же, как в этом озере.
Почему вода в океане соленая
В школе каждый изучал географию, на уроках которой учитель рассказывал, из-за чего морская вода соленая. Однако возникает множество вопросом. К примеру, почему осадки, конденсат, реки, родники, тающие ледники пресные, но море при этом не становится менее соленым? Речная вода не совсем пресная, так как в почве находятся соли. Жидкость их медленно вымывает, принося в мировой океан. Конечно, человек этого совершенно не замечает. Первобытные океаны были пресными, а со временем их наполнили соленые реки. Исследования привели к другим результатам - реки не могли просолить всю воду.
По первой теории морская вода с повышенным содержанием соли стала результатом массовых извержений вулканов много миллионов лет назад. Они были чрезвычайно активны и приводили к постоянным кислотным дождям. Океаны состояли из 10% смеси метана, хлора и серы, 15% углекислоты и 75% воды, что является ответом на вопрос «Какого вещества содержится больше всего в морской воде?». Многочисленные кислотные дожди приводили к реакциям, в результате это и стало причиной концентрированного солевого раствора.
Примечательно, что можно добывать из морской воды золото. В литре жидкости обычно содержится до нескольких миллиардных долей грамма золота. Один из источников находится на полуострове Рейкьянес.
Вторая теория уже описана выше, из которой следует: соль содержится абсолютно в каждом водоеме на Земле. Исследования доказывают, что это действительно так, но концентрация ничтожно мала, чтобы ее заметил человек. Реки, впадающие в океаны, ежедневно приносят вымытые соли из почвы.
Многие уверены, что вода, которая испаряется с поверхности моря или океана тоже соленая. Однако парообразованию подвержена только влага. Можно провести дома простой эксперимент, оставив аквариум без рыб с морской водой около источника тепла. Через некоторое время жидкость испарится, а соль останется.
При электролизе морской воды ионы соли скапливаются на соответствующих электродах. Ученые совершенствуют этот процесс, разрабатывая безопасные покрытия для анода.
Нельзя сказать, что какая-то из двух теорий неправильная. Они обе вполне логичны, но подтвердить или опровергнуть их ученые не могут до сих пор.
Может ли возникнуть пресный океан
Чтобы ответить на вопрос «Может ли океан стать пресным?», необходимо понять, что на это влияет. Свойства морских вод зависят от множества факторов, лишь часть из них:
- подводные течения;
- испарения и их активность;
- особенности движения морской воды;
- наличие ледников, а также скорость таяния.
На глубине океана находятся залежи чистой пресной воды, но вот что в морской воде есть золото знает не каждый. Соленые воды не могут стать пресными даже через множество веков. Ученые уверены, выпаривание воды не изменяет соленость. Уровень соли всегда остается на одном уровне. Постоянство солевого состава открыл Дитмар, в честь которого и назван закон.
Если подобное все-таки случится (теоретически), то повлечет за собой необратимые последствия для всей планеты. В первую очередь - погибнут многие живые организмы, ведь даже люди применяют изотонические растворы морской воды. Надолго пресная жидкость не останется, так как из рек в океанские воды постоянно поступают соли. Однако последнее является лишь одной из нескольких теорий почему морская вода сильно соленая.
Может ли океан стать пресным? Почему морская вода соленая? Этими вопросами задаются не только любознательные дети, но и многие взрослые. Все знают, что в море и океане соленая вода, но почему так происходит не объясняют даже ученые. Есть несколько теорий, однако какая из них правильная до сих пор непонятно. Нет подтверждения и тому, могут ли испариться воды с морской солью.
Часто дети задают разные вопросы, на которые родители не всегда находят ответы. Такая ситуация знакома многим. Казалось бы, банальный вопрос: почему в океане вода солёная, ставит взрослых в тупик, да и не только их. Мнения учёных в этом вопросе, до сих пор разнятся.
Из школьной программы мы помним, что все реки впадают в моря и океаны, и, как известно речная вода пресная. Но реки содержат небольшое количество соли, так же как и дождевая вода, так почему океаны остаются такими солёными?
Было выдвинуто несколько гипотез, которые до сих пор остаются актуальными!
- Вначале, учёные полагали, что реки не совсем пресные, ведь они на протяжении многих лет вымывали из земных пород соли и минералы, неся их в морские и океанические воды. И доказательством данной гипотезы являются Солёное Озеро и Мёртвое море, которые в 10 раз солянее океанов. Но в дальнейшем, благодаря точным вычислениям и анализам, было установлено, что реки не могли насытить океаны, таким большим количеством соли.
- Возможно, всё началось с первобытного океана, который состоял из насыщенного раствора серы, метана, хлора и углекислоты. На долю чистой воды приходится всего 75%. Эти данные были получены в ходе исследования базальтовых отложений и окаменевших останков различных древних морских существ, которые насчитывают миллиарды лет. Таков был первоначальный состав супер раствора, в котором началась зарождаться первая жизнь, в виде одноклеточных организмов.
- Были выдвинуты и другие гипотезы, в которых вулканы, могли повлиять на состав воды древнего океана. В результате вулканической активности в атмосферу выбрасывалось большое количество кислотного пара, который конденсируя, проливался на землю в виде кислотных дождей. Со временем, активность вулканов уменьшалась, атмосфера очищалась, и кислотных дождей становилось меньше. Таким образом, состав воды в океанах нормализовался.
- Не так давно были обнаружены гидротермальные источники на дне океанов. Образуются они за счёт морской воды, которая, просачиваясь в земные породы, становится намного горячее и выбрасывается обратно, принося с собой большое количество минеральных веществ.
Стоит отметить, что в разных морях процентное содержание соли разное, то – есть каждое море и океан имеет свой индивидуальный состав. Например, среднее значение содержания соли в морской воде 35г. на 1 литр, но в Красном море солёность достигает 41г. Связано это с климатическими особенностями. Вода в Красном море испаряется интенсивнее, за счёт высокой температуры и низкой влажности. Но даже в таких условиях данное количество соли остаётся неизменным и держится постоянной величины.
Несмотря на различные исследования, учёными был сделан единый вывод
Солёность воды в океанах и морях остаётся на одном и том же уровне, не зависимо от того сколько осадков выпало и сколько прибыло пресной речной воды. Почему так происходит?
Большинство солей уходит на образование новых минеральных пород, тем самым нормализуя состав воды. Соли участвую в формирование зародышей морских обитателей.
Невозможно сказать, какая из этих гипотез верная, ведь каждая имеет подтверждение. Какой из них верить, дело каждого. Многие предпочтут гипотезу про древний океан, кто-то придерживается гипотезы про вулканы и осадки, и каждый будет по-своему прав.
Отвечая на вопрос своего маленького «почемучки», вы можете смело прибегнуть к любому вышеуказанному объяснению солёности воды в морях и океанах.
Возможно, не все встречались лично с океаном, но все видели его как минимум на школьных атласах. Каждый хотел бы туда попасть, правда? Океаны невероятно красивы, их жители заставят замереть от удивления. Но... у многих также мог возникнуть вопрос: «Соленая или пресная вода в океане?». Все-таки в океаны впадают пресные реки. Может ли это послужить причиной опреснения океанской воды? А если вода все же соленая, то как океану удалось спустя такое количество времени сохранить ее такой? Так какая вода в океанах - пресная или соленая? Сейчас во всем разберемся.
Почему в океанах соленая вода?
В океаны действительно впадает множество рек, но они приносят не только пресную воду. Эти реки берут свое начало в горах и, стекая вниз, вымывают из горных вершин соли, и, когда речная вода добирается до океана, она уже насыщена солью. И учитывая, что в океанах вода постоянно испаряется, а соль остается, можно сделать вывод: от впадающих в океан рек пресным он не станет. А теперь углубимся в самое начало появления на Земле Мирового океана, когда сама природа начала решать вопрос, будет в океанах вода соленая или пресная. Вулканические газы, которые были в атмосфере, реагировали с водой. В следствии таких реакций образовывались кислоты. Они в свою очередь реагировали с силикатами металлов в породах океанского дна, что привело к образованию солей. Так океаны и стали солеными.
Также утверждают, что пресная вода в океанах все же имеется, на самом дне. Но возникает вопрос: «Как она оказалась на дне, если пресная вода легче соленой?». То есть, должна оставаться на поверхности. Во время экспедиции на Южный океан в 2014 году ученые обнаружили на дне пресную воду и объяснили это тем, что из-за вращения Земли она просто не может подняться наверх через более плотную соленую воду.
Соленая или пресная вода: Атлантический океан
Как мы уже выяснили, в океанах вода соленая. Более того вопрос "соленая или пресная вода в океане?" для Атлантического в общем-то неуместен. Атлантический океан считается самым соленым, хотя часть ученых все же уверены, что самый соленый океан - Индийский. Но стоит отметить, что соленость воды в океанах колеблется в разных участках. Однако в воды практически одинакова везде, поэтому в общем соленость не настолько скачет.
Интересен тот факт, что вода в Атлантическом океане, как говорят многие информационные сети, "исчезает". Было предположение, что в результате ураганов в Америке воду просто унесло потоком ветра, но феномен исчезновения переместился к побережьям Бразилии и Уругвая, где ураганов и в помине не было. В следствии был сделан вывод, что вода просто стремительно испаряется, но причины по-прежнему не ясны. Ученые озадачены и не на шутку встревожены, данный феномен расследуется и по сей день.
Соленая или пресная вода: Тихий океан
Тихий океан можно без преувеличения назвать величайшим на нашей планете. И величайшим он стал именно из-за своих размеров. Тихий океан занимает почти 50 % территории Мирового океана. Он расположился на третьем месте по солености среди океанов. Следует обратить внимание, что максимальный процент солености Тихого океана припадает на зоны тропиков. Это обосновано интенсивностью испарения воды и подкрепляется малым количеством осадков. Следуя к востоку, замечено понижение солености из-за холодных течений. И если в тропических зонах при малом количестве осадков вода наиболее соленая, то на экваторе и в зонах западной циркуляции умеренных и субполярных широт все наоборот. Относительно низкая соленость воды вследствие большого количества осадков. Однако на дне океана вполне может находиться некоторое количество пресной воды, как и в любом другом океане, так что вопрос «соленая или пресная вода в океане?» в данном случае поставлен некорректно.
Кстати говоря
Океанские воды исследованы не так хорошо, как хотелось бы, но ученые всеми силами пытаются это исправить. Каждый день мы узнаем об океанах что-то новое, шокирующее и завораживающее. Океан исследован примерно на 8 %, но уже успел удивить нас. К примеру, до 2001 года гигантские кальмары считались легендой, выдумкой рыбаков. Но сейчас Интернет просто кишит фотографиями огромных морских обитателей и это, несомненно, заставляет вздрогнуть.
Но больше всего хочется узнать после заявления, что 99 % всех видов акул были уничтожены. Морские жители выглядят для нас просто невероятно, и мы можем только представить, какие красавцы больше никогда не вернутся в наш мир по вине человечества.
Вы никогда не задумывались над этим вопросом? А между тем он долгие годы вызывал жаркие споры.
Если выпарить литр океанской воды, то на стенках и на дне кастрюли останется примерно 35 граммов соли.
Много это или мало – чайная ложка примерно на стакан воды? Самые недоверчивые могут попробовать…
Если же подсчитать, сколько соли растворено во всем Мировом океане, цифры получатся весьма внушительными. Достаточно привести такой пример: если всю извлеченную из океана соль рассыпать ровным слоем по поверхности материков, архипелагов и даже островов, то она покроет сушу слоем, в котором спрячется ленинградский Исаакиевский собор!
Но вот что любопытно: каждый год реки выносят в океаны примерно миллиард тонн солей и около 400 миллионов тонн силикатов, а между тем ни соленость океанской воды, ни ее состав заметно не меняются. В чем тут дело?
С силикатами более или менее ясно: они тут же выпадают в осадок. А соль?.. По‑видимому, частички соли с брызгами волн мельчайшей пылью поднимаются в воздух и подхватываются воздушными течениями. Крошечные кристаллики поднимаются вверх и начинают играть роль ядер для конденсации атмосферной влаги. Вокруг них образуются капельки воды, которые собираются в облака. Ветер гонит облака далеко от океана, и там они проливаются дождями, возвращая похищенную соль земной коре. И снова начинается ее путешествие с водой к океану. Вот какой получается круговорот…
И все‑таки почему же океан соленый? С самого начала был он таким или посолонел постепенно? Чтобы ответить на эти вопросы, ученым пришлось сначала решить проблему происхождения океана вообще. Вместе ли с Землей образовалась ее гидросфера или позже?
Долгое время существовало мнение, что планеты вначале находились в расплавленном состоянии. Понятно, что в таком случае ни о какой воде на поверхности говорить не приходилось. При таком положении вещей над раскаленной Землей должен был носиться пар, который время от времени проливался бы горячими дождями и тут же снова испарялся и собирался в облака и тучи. Лишь постепенно, по мере остывания планеты вода из атмосферы стала задерживаться в выемках и впадинах рельефа. Появились первые моря и океаны. Какими они могли быть? Конечно, пресными, если произошли от воды из атмосферы, от дождя. И лишь потом, через много лет, воды Мирового океана посолонели от соли, вынесенной в океаны реками из земной коры. Такая довольно стройная картина существовала долгие годы.
Однако в наши дни в ней все изменилось. Прежде всего, сегодня большинство ученых считают, что Земля, как и остальные планеты Солнечной системы, образовалась из холодного газопылевого облака. Слепилась под действием сил притяжения из огромных ледяных и железокаменных глыб, летавших в космосе. Потом постепенно вещество этого начального планетного кома стало расслаиваться. Молодая планета разогревалась. Более плотные, тяжелые глыбы опускались глубже, ближе к центру, а к поверхности выталкивались более легкие вещества, в том числе вода и газы. Газы образовали первичную атмосферу, а вода – гидросферу. Горячие струи под большим давлением пробивали себе путь из недр наверх. По дороге они насыщались минеральными солями. И вырвавшаяся из плена на поверхность молодой Земли вода, наверное, больше походила на насыщенный рассол, столько было в ней растворенных химических элементов. А это означало, что с самого начала, с самого своего рождения океан был уже соленым. Может быть не таким, как сегодня, но о том речь еще впереди.
Мысль о глубинном, магматическом происхождении океанской воды еще в 30‑х годах нашего столетия высказал русский и советский ученый Владимир Иванович Вернадский. Сегодня его точку зрения поддерживают большинство специалистов всего мира.
Академик А. П. Виноградов считает, что океан «пережил» три стадии своего развития начиная от рождения. Первая из них приходилась на время «безжизненного» состояния нашей планеты. Было это от четырех до трех миллиардов лет назад. На Земле еще не существовало биосферы. Мировой океан скорее всего был тогда невелик по объему и неглубок. Вулканы выбрасывали из недр массу растворов, летучих дымов, в которых содержались всевозможные кислоты. Дожди с неба лились горячие и едкие. От таких добавок вода в океане должна была обладать резко выраженной кислой реакцией.
Правда, долго эта «кислая стадия» в развитии океана продолжаться не могла. Вырвавшиеся на поверхность горячие растворы вступали в реакции с солями, связывали металлы и уменьшали как свою кислотность, так и кислотность первичного океана.
А потом в какой‑то момент времени, примерно три миллиарда лет назад, в первичном «бульоне» стала формироваться жизнь. Сначала примитивнейшая, потом все более сложная.
Эпоха формирования жизни длилась чрезвычайно долго. Живые организмы извлекали из атмосферы углекислый газ и выделяли свободный кислород, которого сначала в первичной атмосфере практически не было. Кислород неузнаваемо менял все, даже главное свойство атмосферы: из восстановительной она превращалась в окисляющую. Кислород окислял и осаждал, делал менее подвижными такие элементы, как железо и сера, кальций и магний, носившиеся в дыме вулканов над поверхностью Земли. Они осаждались и накапливались в воде. Бор и фтор образовывали труднорастворимые соли, которые тоже выпадали в осадок. Вода в океане остывала, и в ней переставал растворяться кремнезем. Мельчайшие живые организмы учились использовать его для постройки своих панцирей, которые после отмирания уходили в осадки…
Примерно шестьсот миллионов лет назад состав воды в океанах и состав атмосферы более или менее стабилизировались. Это подтверждают остатки вымерших животных, которые палеонтологи находят в глубоких земных слоях.
Я думаю, что вам должно быть ясно: соленость воды – это очень важная характеристика Мирового океана. И если она вдруг в каком‑то районе меняется, это сигнал: значит, здесь нужно ожидать от Нептуна неожиданностей.
Пробы морской воды берут с помощью специальных приборов – батометров. Снаряды это нехитрые. Обыкновенный полый цилиндр с двумя крышками, которые легко запираются. Процесс этот происходит полуавтоматически с помощью грузика, спускаемого сверху, когда батометры достигают требуемой глубины. Делается это так: гирлянду с привязанными к длинному тросу батометрами опускают с борта исследовательского судна в воду. При этом следят, чтобы каждый прибор в паре с термометром оказались на своем заданном горизонте. Дальше следует немножко подождать, чтобы термометры пришли в тепловое равновесие с окружающей водой. А когда время ожидания истекает, сверху пускают по тросу грузик. Разрезная гиря с дыркой посередине скользит, добирается до первого батометра, освобождает его крышки, которые наглухо защелкиваются. Кроме того, при этом опрокидываются термометры, фиксируя измеренную температуру, и освобождается второй груз – вторая гирька. Она проделывает ту же операцию со вторым батометром, третья – с третьим и так далее до самого последнего прибора на глубине. После этого всю гирлянду можно вытаскивать наверх.
Но главное начинается в лаборатории, где довольно сложными химическими методами определяют сначала хлорность воды, а потом пересчитывают ее на соленость. Правда, за последние годы инженеры сконструировали приборы, которые измеряют соленость непосредственно по электропроводности воды. Ведь чем больше в воде соли, тем меньше сопротивления оказывает она электрическому току. Есть даже специальный так называемый СТГ‑зонд (СТГ – соленость, температура, глубина), который показывает непрерывное по глубине распределение всех этих трех важнейших параметров океанской воды.
Обычно соленость океана колеблется между 33 и 38 промилле. (1 промилле равняется десятой части процента. И чтобы составить раствор насыщенностью в 1 промилле, нужно в литре пресной воды растворить 1 грамм соли). Но есть районы, в которых соленость отличается от нормы. Там могут быть выходы подземных рек.
Океан – «кухня погоды»
Что такое «погода»? Некоторые к этому понятию относятся легкомысленно. Говорят: «Погода? Да посмотри в окно – это и будет погода». На самом же деле погода – это состояние атмосферы в данный момент и в данном месте. Если же рассматривать режим погоды в среднем за много лет, то это уже климат. О том, что важно уметь предсказывать погоду и знать, как будет меняться климат, много говорить не нужно. Это и так всем ясно. Совершенствование методов прогнозирования погоды и других явлений природы – важная народнохозяйственная задача. Понятно: от погоды зависит урожай, от погоды зависят работы на стройках, которые ведет наша страна, от погоды зависит, наконец, здоровье людей.
Вы вправе спросить: «А при чем же здесь океан, если мы живем чуть не в центре огромного континента?»
Чтобы ответить на этот вопрос, я расскажу вам об одной интересной работе ученых.
Уже довольно давно синоптики заметили, что среднегодовая температура в некоторых районах Северной Атлантики периодически колеблется. То она поднимается на 1,5 и даже на 3 градуса, то понижается. Специалисты присвоили этим явлениям названия «теплого моря» и «холодного моря». При этом температурные отклонения шагали в ногу с изменениями атмосферного давления. В случае «теплого моря» над Бермудскими островами устанавливался антициклон с повышенным давлением, при «холодном море» в том же районе давление понижалось. Менялась при этом и граница между теплым Гольфстримом и холодным Лабрадорским течением.
Но самое интересное заключалось в том, что ровно через месяц обстановка над Бермудскими островами начинала совершенно определенным образом сказываться в Шотландии и Скандинавии, через 1,5 месяца – в Польше, через 2 месяца погодные изменения добирались и до европейской части нашей страны. Получалось, как писал академик Л. М. Бреховских: «Если вы хотите узнать, какая будет погода через два месяца в районах европейской части СССР, то внимательно изучите, что сейчас происходит в Северной Атлантике у берегов Исландии – каковы там морские течения, каков теплозапас воды, температура воздуха и т. д. Для соответствующего прогноза на четыре месяца вперед необходимо столь же подробно выяснить, что делается в районе Карибского моря».
Например, при установлении в январе режима «холодного моря» можно с достаточной определенностью сказать, что февральская температура в Швейцарии будет градуса на три ниже нормы. А это наверняка повлечет за собой перерасход электроэнергии, топлива. При установлении режима «теплого моря» через 2 месяца жди и у нас затяжных циклонов с дождями и низким давлением…
Пока механизм этих связей ученым не совсем ясен. Комплексные исследования океана и атмосферы только начинаются. Еще в 70‑х годах метеорологи задумали осуществить большую международную программу ПИГАП – Программу исследований глобальных атмосферных процессов. Для чего? Чтобы сделать прогнозы погоды более точными. Сначала метеорологи хотели обойтись своими силами и даже разработали все пункты программы. Но прошло совсем немного времени, и оказалось, что без океанологов им никак не обойтись. И лишь когда в разные районы Мирового океана вышли примерно 40 научно‑исследовательских судов из разных стран (в том числе 13 советских), когда в этой работе приняли деятельное участие самолеты и искусственные метеоспутники Земли, дело пошло на лад. Некоторым может показаться странным, почему это океан так тесно связан с атмосферой. Давайте попробуем разобраться.
Тепловой баланс планеты
Главный энергетический рычаг, который управляет погодой на Земле, – это тепло! А откуда наша планета его получает? Ученые подсчитали: более 99,9 процента всей энергии, определяющей состояние погоды и характер климата, а также той, что приводит в движение воды океана, дает Солнце. Конечно, какое‑то тепло просачивается и из земных недр. Но его доля очень невелика. Энергия, получаемая из космоса, приводит в действие бесчисленные части огромной «тепловой машины», каковой является Земля. А после использования возвращается в космос.
Казалось бы, можно сделать вывод: солнечные лучи, проходя через атмосферу, нагревают ее, а остаток своего тепла отдают океану и суше. Но это неправильно. Из всей энергии, которой обладает атмосфера, только 20 процентов получает она непосредственно от нагревания солнечными лучами. Большую же часть остальной энергии добавляет в атмосферу океан. Он, как огромный аккумулятор, запасает ее днем, жарким летом, а отдает ночью, смягчая холодные зимы не только в прибрежных районах, но и в глубинах континентов.
Как же регулирует океан тепловой баланс планеты? Из законов физики вы знаете, что для того, чтобы испарить 1 грамм морской воды, нужно затратить 600 калорий тепла. Водяной пар конденсируется, собирается в облака. Ветры гонят облака в высокоширотные районы, где они проливаются дождями. Те же физики подсчитали, что при конденсации пара и выпадении 1 грамма влаги в виде дождя высвобождается около 540 калорий тепла. Ну‑ка, сравните… Получается, что львиная доля энергии, запасенная в тропиках, передается через атмосферу к полюсам с помощью одного только испарения. Ведь с поверхности Мирового океана за год испаряется в среднем слой воды толщиной более метра. Те, кто любят математику, могут сами подсчитать и общее количество калорий перенесенного тепла. А есть ведь еще и течения…
Чтобы ясно представить себе взаимодействие океана с атмосферой, ученые – океанологи и метеорологи – должны собрать множество данных. Но при этом нужно иметь в виду, что океан живет, движется и все его параметры непрерывно изменяются. А уж о подвижности атмосферы и говорить нечего.
В Советском Союзе под руководством академика Г. И. Марчука разработан метод математических моделей циркуляции атмосферы и океана. Что такое «математическая модель»? В принципе это система уравнений, которые описывают те или иные взаимосвязанные процессы в сложных системах. У океанологов такой системой является океан, у метеорологов – атмосфера Земли, воздушный океан. Решают эти уравнения с помощью электронных вычислительных машин.
Математические модели – на редкость удачное изобретение человеческого разума. С их помощью на бумаге можно создать аналоги самых разных условий. Задумали, предположим, люди перекрыть плотинами морские проливы. А по ним идут океанские течения. Чем обернется для всей Земли задуманное мероприятие? И на этот вопрос могут дать ответ математические модели. Для математиков существуют задачи местного значения, а есть и глобальные. Вот сравнительно недавно возникла, к примеру, такая проблема. Развивающаяся промышленность с каждым годом увеличивает количество углекислого газа, который выбрасывается в атмосферу. Казалось бы, ничего особенного: углекислый газ – вещество прозрачное, солнечные лучи не задерживает; кроме того, он служит для питания растений… Но оказывается, есть у углекислого газа коварное свойство: световые лучи он пропускает, а вот тепловые – задерживает. Получается, что солнечное излучение к поверхности Земли проходит беспрепятственно, а тепло от нагретой воды и суши обратно в космос не уходит. Как стекло парника прикрывает углекислый газ нашу планету. Значит, и температура у поверхности растет.
Вы можете подумать: «Ну и что же здесь плохого? Пусть будет тепла побольше, станут в Москве, в Ленинграде, а то, может, и в Мурманске пальмы расти…» На самом деле потепление обернется для нас неисчислимыми бедами. Начнут таять льды и вечные снега. Дополнительная вода хлынет в мировой океан, поднимет его уровень, затопит прибрежные города. Если растают полярные ледяные шапки, уровень Мирового океана поднимется примерно на 60 метров!
Но возможна ли такая глобальная катастрофа? Чтобы точно ответить на этот вопрос, нужно очень тщательно составлять математические модели. Учитывать в них не только нынешние достижения науки, но и запрограммировать прогнозы будущего. Пока мы можем только сказать, что тепловой баланс нашей планеты не очень‑то устойчив. Следы прошедших эпох показывают, что климат Земли в прошлом испытывал весьма существенные колебания. За время существования человека таких колебаний было несколько. Ученые называют их циклами оледенения. На протяжении каждого такого цикла Земля переходила от состояния межледниковья к состоянию оледенения и обратно. К сожалению, ледниковые фазы каждый раз длились значительно дольше, чем межледниковья.
В периоды оледенений горные ледники, морские льды и ледяные щиты значительно вырастали в своих размерах. Из океана вымораживалась вода, и уровень его понижался. Например, в период последнего большого оледенения, максимум которого был всего восемнадцать тысяч лет назад, уровень Мирового океана понизился более чем на 100 метров, обнажив большую часть шельфа.
Но не только большие ледниковые периоды грозят Земле. Они все‑таки бывают довольно редко. Но даже в периоды межледниковья бывают на нашей планете так называемые малые ледниковые периоды. Так, собрав множество судовых наблюдений и внимательно выбрав из старинных летописей и хроник все упоминания о погоде прошлых лет, ученые установили, что примерно с 1450 по 1850 год зимы на Земле были куда суровее, чем в наше время. Лето было короче и не таким жарким, а горные ледники спускались значительно ниже своих сегодняшних границ. Моряки отмечали, что и ледяная кромка в Атлантике проходила намного южнее.
Почему? В чем причина такого катаклизма? На этот вопрос наука пока ответить не может. Представляете, сколько в этой области предстоит еще работать!
Сколько открытий ждет будущих океанологов и метеорологов! Перспективы для них поистине замечательные.
Где рождается «тай фын» – «большой ветер» и где находится «хуракан» – «сердце неба» и «сердце земли»
Особый интерес у всех людей вызывает вопрос о том, как влияют меняющиеся условия в океане на возникновение страшных тропических циклонов, которые в Атлантике называются ураганами, а в бассейнах Индийского и Тихого океанов – тайфунами.
Сегодня, благодаря космической службе метеоспутников и прямым наблюдениям космонавтов, районы зарождения тропических циклонов хорошо известны. Их не очень много: в Атлантике это в основном Карибское море и Мексиканский залив; в Индийском и Тихом океанах осенние тайфуны зарождаются в южных и юго‑западных районах.
Кроме того, их очагами являются Филиппинские острова и Южно‑Китайское море. А вот тайфуны, обрушивающиеся на восточное побережье Азии и на Индию, круглый год зарождаются в западной части Тихого океана и в северных районах Индийского.
Тропический циклон – это система очень сильных ветров, которые дуют и крутятся вокруг безветренного центра низкого давления, называемого «глазом циклона». Интересно, что в Северном полушарии ветер крутится вокруг «глаза циклона» всегда против часовой стрелки, а в Южном полушарии – по ее ходу. Циклон может захватить площадь до 1000 квадратных километров, а его безветренный «глаз» при этом будет иметь в диаметре всего каких‑нибудь 20–40 километров. Ветер же на периферии циклона может набрать скорость до 300 километров в час.
Тропические циклоны наносят огромный ущерб как в море, так и на суше в прибрежных районах. Они порождают гигантские волны и топят корабли. Вода врывается на равнинное побережье, уничтожает отмели, вызывает страшные наводнения и разрушает жилища людей.
В сентябре 1900 года в Северной Америке, в штате Техас, во время урагана погибло около 6 тысяч человек. В сентябре 1928 года тропический циклон, пронесшийся над штатом Флорида, унес около 2 тысяч жизней. А еще десять лет спустя такой же примерно ураган погубил 600 жителей Новой Англии. Перечисление печальных последствий можно было бы значительно продолжить. Но вы уже заметили, наверное, что, чем ближе к нашим дням, тем меньше число жертв. Это происходит потому, что синоптики уже научились хотя бы за сутки предупреждать о грозном явлении.
Передвигаясь над сушей или над водными просторами с более холодной поверхностью, чем в местах своего рождения, ураганы теряют силу. Значит, именно испарение теплой воды питает их энергией. И надо сказать, неплохо питает. Общая энергия тропического циклона равняется примерно энергии одновременного взрыва сотен 20‑мегатонных бомб! Она сравнима со всем количеством электроэнергии, которую вырабатывают за пятилетку электростанции нашей страны.
По традиции, тропические циклоны получают женские имена. Раньше их называли именами тех святых, на день памяти которых приходилось их появление. Кроме того, им присваивали еще и номер. Получалось довольно громоздко. Во время второй мировой войны, когда информацию о приближающейся буре нужно было передавать по радио желательно как можно быстрее, тропическим циклонам стали присваивать буквы латинского алфавита. А чтобы передать букву без ошибки, радисты использовали подходящее женское имя, начинающееся с этой буквы. Так и родилась традиция. Однако начиная с 1979 года служба погоды США дополнила список циклонов и мужскими именами.
«Хуракан» на языке индейцев Гватемалы означает «одноногий». Так они называли быстрого, как ветер, творца и повелителя мира, владыку гроз, ветров и ураганов. Самыми распространенными эпитетами этого страшного божества были «сердце неба» и «сердце земли».
А вот слово «тайфун» произошло от китайских слов «тай фын» – «большой ветер». И вы можете судить, насколько это соответствует действительности.
