Воды Белого моря менее опреснены вследствие более свободного сообщения с океаном. В его басейне соленость поверхностных вод 24-26%о, в Горле 28-30%о, а в заливах значительно ниже и сильна колеблется под влиянием сгонно-нагонных и приливных колебаний уровня. Иногда в Двинском, Кандалакшском и Онежском заливах почти пресная вода сменяется водой с соленостью 20-25%о.[ ...]
Воды внутренних морей, расположенных в тропических широтах, где осадков выпадает мало, рек немного, а испарение велико, отличаются большей соленостью, чем океанические воды. Таковы моря Средиземное, Красное и Персидский залив. Средиземное море, характеризующееся отрицательным пресным балансом и затрудненным водообменом с океаном через узкий Гибралтарский пролив, имеет соленость поверхностных вод выше океанической. От Гибралтарского пролива до о. Сицилия она составляет 37-38%о, в восточной части моря 39%0 и более.[ ...]
Соленость поверхностных вод морей нередко значительно отличается от солености океанических вод (иногда превышает ее, иногда оказывается меньше). Эти различия определяются условиями водообмена между морями и океаном, влиянием климата и стока вод суши. Соленость поверхностных вод морей, водообмен которых происходит более или менее свободно, близка к океанической. При затрудненном водообмене различия могут быть значительными.[ ...]
Соленость Океана - величина не постоянная. Она зависит от климата (соотношения осадков и испарения с поверхности Океана), образования или таяния льдов, морских течений, вблизи материков- от притока пресных речных вод. В открытом Океане соленость колеблется в пределах 32-38%; в окраинных и средиземных морях колебания ее значительно больше. Испытывая колебания в количестве растворенных солей, морская вода отличается исключительным постоянством их соотношения друг к другу. Соотношение растворенных веществ сохраняется в различных частях Океана, на его поверхности и в глубоких слоях. На учете этой закономерности построен метод определения солености морских вод по количеству содержащегося в них какого-либо одного элемента, чаще всего хлора.[ ...]
Океан - главный акцептор и аккумулятор солнечной энергии, т. к. вода обладает высокой теплоемкостью. Водная оболочка (гидросфера) включает: соленые воды Мирового океана и внутренних морей; пресные воды суши, сосредоточенные в горных льдах, реках, озерах, болотах. Рассмотрим экологические характеристики водной среды.[ ...]
Океан принадлежит к группе соленых вод, между тем как морские воды иногда являются рассолами (например, Красное море) или полунреспыми (например, Азовское море), т. е. имеют резко иную концентрацию, меньшую или большую, чем в среднем мало меняющаяся в составе вода океана. Переход, бывает иногда довольно резкий.[ ...]
В океане разность температур и солености невелика, но описанный процесс усиливает вертикальное перемешивание воды.[ ...]
Объем воды на земном шаре измеряется цифрой в 1386 млн км3, а это значит, что па каждого из нас приходится 350 млн м3 воды, что равно десяти таким водохранилищам, как Можайское на р. Москве. К сожалению, для этого есть все основания. Ведь человеку нужна не просто любая вода, а вода только пресная, т. е. содержащая не более 1 г. солей на 1 л, и при этом она должна быть высокого качества. Известно, что 97,5% воды сосредоточено в Мировом океане, соленость которого составляет 35%а, или 35 г/л. На пресные же воды приходится всего 2,5%, при этом более 2/з ее законсервировано в ледниках и снежниках и лишь 0,32% приходится на озера и реки. Наиболее важные и используемые для самых различных нужд речные воды составляют всего лишь 0,0002% общих запасов воды [Львович, 1974].[ ...]
В Тихом океане к северу от субполярного фронта формируется Северо-Тихоокеанская промежуточная вода с соленостью от 33,6 до 34,6 %о, которая затем на глубинах 500-1500 м распространяется к югу.[ ...]
Во всех океанах и морях отмечается постоянное соотношение солей, входящих в состав воды. Общая масса солей в морской воде составляет 48-1015 т, или около 3,5% всей массы океанской воды. Этого количества солей хватило бы для образования по всей поверхности нашей планеты соляного слоя толщиной до 45 м. На каждые 1000 г океанской воды приходится 35 г солей, т.е. соленость воды океанов в среднем составляет 35%.[ ...]
Мировой океан неоднороден как по солености, так и по температуре. В нем можно различить изометрические области, слои и тончайшие прослойки. Самая высокая температура воды в океане (404°С) была зарегистрирована у горячего источника в 480 км от западного побережья Америки. Нагретая до такой температуры вода не превращалась в пар, так как источник находился на значительной глубине в условиях большого давления. Самая чистая вода в мире зарегистрирована в море Уэддела в Антарктиде. Ее прозрачность соответствует прозрачности дистиллированной воды. При этом воды Мирового океана находятся в постоянном движении, их температура и течения влияют на состояние воздушных масс к определяют погодные и климатические условия, на прилегающих территориях.[ ...]
Площадь соленых вод (морей, океанов) - чуть более 70% поверхности Земли. Пресные же воды (менее 1 г/л соли) составляют чуть меньше 6% запасов или, в абсолютном выражении, 90 млн. км3. Но вся беда в том, что из пресных вод лишь около 3% - легкодоступные запасы типа рек, озер и водохранилищ, остальное - ледники, подземные воды. Таким образом, мы можем использовать лишь около 2,5 млн. км3 воды. А ведь часть этой воды загрязнена и непригодна к употреблению.[ ...]
Средняя соленость вод на поверхности различных океанов неодинакова: Атлантического 35,4%о, Тихого 34,9°/оо, Индийского 34,8%о-В табл. 10 приведена средняя соленость на поверхности океанов в южном и северном полушариях.[ ...]
Мировой океан-это водная оболочка Земли, за исключением водоемов на суше и ледников Антарктиды, Гренландии, полярных архипелагов и горных вершин. Мировой океан делят на четыре основные части- Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океаны. Воды Мирового океана, вдаваясь в сушу, образуют моря и заливы. Моря-это относительно изолированные части океана (например, Черное, Балтийское и др.), а заливы вдаются в сушу не столь значительно, как моря, и по свойствам вод мало отличаются от Мирового океана. В морях же соленость воды может быть выше океанской (35%), как, например, в Красном море-до 40 %, или ниже, как в Балтийском море -от 3 до 20 %.[ ...]
Обычно в воде находятся различные примеси органического и неорганического происхождения. Различают воду соленую и пресную. Основную массу воды на нашей планете составляет соленая вода, образующая соленый Мировой океан и большую часть минерализованных подземных вод глубинного залегания (1,5...2 км).[ ...]
Фронты в океане возникают из-за влияния самых различных механизмов. Иногда они выглядят очень отчетливо в полях температуры и солености, а в поле плотности почти не выражены. Резкие изменения свойств на фронтах оказываются существенными в связи с тем, что они влияют на динамику. Обзор спутниковых наблюдений над температурными фронтами сделан в . Основные климатические фронтальные зоны (где фронты наиболее часто регистрируются) в северной части Тихого океана приведены на рис. 13.11; они обсуждались в работе Родена . Один из важных типов фронтов связан с экмановской конвергенцией в поверхностном слое. Примерами подобных фронтов являются субтропические, которые наблюдаются на широтах от 30° с. ш. до 40° ю. ш. Их изменения, связанные с колебаниями экмановской дивергенции, изучались в работе . Второй тип фронтов формируется на границе водных масс (см. ). Такой фронт разделяет, например, воды субарктических и субтропических круговоротов. В северной части Тихого океана (рис. 13.11) этот фронт находится на широте 42° с. ш. Он сформирован на месте встречи холодного, направленного к экватору, течения Ойясио с теплым течением полярного направления - Куросио. На поверхности этот фронт хорошо выражен на разрезах температуры и солености, но в поле плотности он заметен слабо.[ ...]
В Мировом океане непрерывно протекают физические, химические, биологические и другие процессы, изменяющие соленость, т. е. уменьшающие или увеличивающие концентрацию раствора. Однако независимо от абсолютной концентрации раствора количественные соотношения между главными ионами остаются постоянными. Поэтому достаточно знать концентрацию одного из компонентов, чтобы определить остальные. Для определения солености пользуются суммой ионов Cl + Br + I , называемой хлорностью, концентрация которых в морской воде наибольшая.[ ...]
В Мировом океане сосредоточена основная масса воды. Его средняя глубина составляет более 4000 м, он занимает площадь, равную 361 млн км2 (71% поверхности земного шара), и отличается высокой соленостью (3,5%). Континентальные водоемы покрывают около 5% площади Земли. Из них на долю поверхностных вод (озера, реки, болота и т.д.) приходится весьма малая часть (0,2%), ледников - 1,7%. Подземные воды составляют около 4% общего объема гидросферы. Весь планетный запас воды достигает 1450 млн км.[ ...]
В морской воде содержится 89% хлоридов, 10% сульфатов и 0,2% карбонатов, а в пресных водах - 80% карбонатов, 13% сульфатов и 7% хлоридов. Вода закрытых морей, таких как Каспийское, не является типично морской. Она значительно менее солена и содержит в три раза больше карбонатов, чем вода океанов. По современным понятиям соленость воды морей и океанов является «первичной», не изменявшейся в течение геологических периодов.[ ...]
В Мировом океане непрерывно протекают процессы, изменяющие океанологические характеристики. В результате неравномерного изменения этих характеристик возникают горизонтальные и вертикальные их градиенты, одновременно с которыми развиваются процессы, направленные на выравнивание свойств водных масс, на уничтожение градиентов. Это процессы вертикального и горизонтального обмена, т. е. перемешивания. Изменение температуры, солености и плотности с глубиной связано с вертикальными градиентами этих величин. Градиент каждой из указанных величин может быть положительным или отрицательным. Если градиент плотности положителен (плотность увеличивается с глубиной), водные массы находятся в устойчивом состоянии, если отрицательный - неустойчивы: легкие воды стремятся всплыть, а тяжелые - опуститься. Увеличение плотности под влиянием понижения температуры или увеличения солености на поверхности вызывает опускание верхних слоев воды и подъем нижних. В результате плотность воды в верхнем, перемешанном слое понижается, а в нижележащем возрастает. В слое воды, расположенном выше слоя скачка, процессы перемешивания воды происходят наиболее интенсивно; этот слой и называется деятельным слоем. Ниже слоя скачка воды становятся устойчивыми, так как здесь с глубиной температура понижается, а соленость и плотность возрастают.[ ...]
Колебания солености во времени незначительны. Годовые колебания в открытых частях океанов не превышают 1%о, на глубине 1500-2000 м соленость почти неизменна (различия в 0,02-0,04%о). Значительные колебания солености наблюдаются в прибрежных районах, где весной интенсивнее приток пресных вод, а также в полярных районах за счет процессов замерзания и таяния льдов.[ ...]
Запасы пресных вод составляют менее 2 % водных ресурсов. Средняя соленость вод Мирового океана 3,5 г/л (в океанах 48- 1015 т поваренной соли), вода для питья должна содержать не Ьолее 0,5 г/л, растения погибают от воды с содержанием 2,5 г/л соли. Примерно 3/4 мировых запасов пресных вод находится во льдах Антарктиды, Арктики, ледниковых гор. Около 35 тыс. морского льда и айсбергов входят в объем Мирового океана. Но 10-15 тыс. айсбергов откалывается ежегодно только от побережья Арктики и Гренландии. Годовой речной сток оценивается в 41 тыс. км’. В Европе и Азии, где проживает 70 % населения, сосредоточено лишь 39 % мировых запасов речных вод. В самом многоводном в мире озере Байкал (23 тыс. км3) сосредоточено 20 % мировых запасов поверхностных пресных вод. В России находится самое крупное в мире подземное хранилище воды - Западно-Сибирский артезианский бассейн площадью 3 млн. км2, что почти в 8 раз больше площади Балтийского моря.[ ...]
Если плотность морской воды неизменна, то океан называется однородным. Если вертикальное распределение плотности зависит только от давления, то говорят о баротропном океане. В случае, если плотность морской воды определяется температурой, соленостью и давлением, то океан считается бароклин-ным.[ ...]
На каждые 1000 г океанской воды приходится 35 г солей, т.е. соленость воды океанов в среднем составляет 35%о (промилле).[ ...]
По современным понятиям соленость воды морей и океанов является «первичной», не изменявшейся в течение геологических периодов. Таким образом, вопрос о том, как на Земле появилась вода, требует изучения и уточнения.[ ...]
Будучи прекрасным растворителем, вода содержит растворенные соли, газы, органические вещества, содержание которых в воде может меняться в широком диапазоне. Если концентрация солей меньше 1 г/кг, вода считается пресной, при концентрации солей до 25 г/кг - солоноватой, а при большей концентрации - соленой. В океане концентрация солей составляет около 35 г/кг, в пресных озерах, реках 5-1000 мг/кг. Морская вода является многокомпонентной системой, включающей в себя молекулы воды, анионы и катионы солей, а также множество примесей. Хорошее перемешивание морских вод ведет к выравниванию содержания солевых компонентов в разных частях Мирового океана, и поэтому можно говорить о постоянстве солевого состава океанических вод. Для характеристики солености используется величина S - соленость, определяющая в граммах массу растворенного твердого вещества, содержащегося в 1 кг морской воды при условии, что бром и йод заменены эквивалентным содержанием хлора, все углекислые соли переведены в оксиды, все органические вещества сожжены при температуре 480 °С. Такое определение солености восходит к принятому ранее определению солености по хлорности путем титрования морской воды. Измеряется соленость в тысячных долях - промилле (%о). Постоянство солевого состава морской воды позволяет определять соленость по содержанию одного компонента.[ ...]
Аналогичные выражения можно записать для солености и плотности морской воды. Первый член с правой стороны - класс явлений, составляющих предмет классической океанографии; второй член - неоднородности, относящиеся к явлению тонкой термохалинной структуры; третий член - микротурбулентность по Рейнольдсу; ¿иг - значения пространственных и временных масштабов, разграничивающих структурные элементы водных масс, обусловленные тонкой слоистой структурой и турбулентностью. Как правило, изрезанность вертикальных профилей солености больше, чем изрезанность температурных распределений. Морская вода обладает еще одним интересным свойством. Если в атмосфере скорости молекулярной диффузии тепла и влаги почти одинаковы, то скорости диффузии тепла и соли в океане разнятся на два порядка (К = 1,4 10 3 см2/с, 1 = = 1,04 10 5 см2/с), что приводит к такому явлению как дифференциально-диффузионная конвекция, являющаяся одним из механизмов, обусловливающих формирование тонкой термохалинной структуры морских вод.[ ...]
Поскольку информация о полях температуры и солености позволяет рассчитать течения лишь относительно некоторого заданного уровня, то скорости стационарных геострофических течений в океане не удается определить абсолютно точно. Поэтому невозможно также найти точные значения переносов и сравнить их с расчетами по соотношению Свердрупа. Вместе с тем некоторые сравнения все же можно сделать. Так, например, на рис. 12.7,6 показаны течения Северной Атлантики на глубине 100 м относительно течений на глубине 1500 м . Если предположить, что последние течения являются относительно слабыми, то рис. 12.7,6 можно рассматривать как картину приповерхностных геострофических течений. На ней можно обнаружить много бросающихся в глаза совпадений с рис. 12.7, а, что свидетельствует о том, что воздействие ветра во многом объясняет картину поверхностной циркуляции. С другой стороны, существенные отличия, которые также можно увидеть на этих рисунках, говорят о важности других факторов, например сил плавучести. Вычисления Уортингтона , в частности, показывают, что опускание вод в Гренландском море увлекает туда большие массы поверхностных вод из Северной Атлантики, и это существенно влияет на общую картину циркуляции.[ ...]
Неравномерное распределение температуры, а также и солености в основном создается процессами перемешивания и морскими течениями. В поверхностных слоях, в пределах деятельного слоя моря, переслоенность водных масс связана главным образом с процессами вертикального обмена, а на глубине неоднородность океанологических характеристик связана с общей циркуляцией вод Мирового океана. Неоднородность вод океанов и морей, связанная с процессами вертикального и горизонтального обмена, определяет наличие промежуточных холодных или теплых слоев с пониженными или повышенными температурами. Эти слои могут быть конвективного (за счет перемешивания) и адвективного происхождения. Последние связаны с доставкой (аскес), т. е. горизонтальным вторжением, водных масс, переносимых из вне течениями. Примером может служить наличие теплых атлантических вод во всей центральной части Северного Ледовитого океана, которые прослеживаются на глубинах от 150-250 до 800-900 м. При переходе от поверхностных вод к промежуточным, глубинным и яридшным (см. стр. 165) на границах их соприкосновения возникаю? вертикальные градиенты океанологических характеристик. Переходный слой, в котором велики градиенты темпертуры, солености, плотности и других свойств, называют слоем скачка. Эти слои могут быть временными, сезонными и.постоянными в деятельном слое и на границе его с водами глубин. Глубоководные наблюдения в различных районах Мирового океана (рис. 14) по- казяваюсг, что в открытых районах, кроме полярных областей, температура заметно изменяется от поверхности до глубины 300- 400 м, затем до 1500 м изменения весьма незначительны, а с 1500 м она почти не изменяется. На 400-450 м температура 10-12° С, на 1000 м 4-7° С, на 2000 м 2,5-4° С и с глубины 3000 м она около 1-2° С.[ ...]
Если не касаться грязных стоков и ядовитых сливов, то воды издревле разделяются на соленые и пресные. В соленых водах, по сравнению с пресными, содержится повышенная концентрация солей, прежде всего натриевых. Для питья и промышленного использования они не пригодны, но отлично подходят для купания и водного транспорта. Солевой состав соленых вод в различных водоемах довольно сильно колеблется: например, в мелком Финском заливе воды менее соленые, чем в Черном море, а в океанах соленость значительно больше. Хочу напомнить, что соленая вода - необязательно морская. Известны бассейны с исключительно солеными водами, не имеющие сообщения с морем, такие как Мертвое море в Палестине и соленое озеро Баскунчак.[ ...]
Зрелые плоды лагенарии настолько легки, что не тонут в соленой воде и способны долго плавать в океане без повреждений и без потери семенами всхожести. С древних времен, случайно попадая в Атлантический океан, плоды лагенарий, подхватываемые океанскими течениями, совершали плавание от берегов Западной Африки в Бразилию или через Тихий океан попадали из Юго-Восточной Азии в Перу, а оттуда древними жителями Южной и Северной Америки распространялись по всему континенту.[ ...]
Все перечисленные факторы определяют режим и изменения солености вод океанов и морей. Так как соленость - наиболее консервативное, установившееся свойство вод Мирового океана, то можно говорить и о балансе солей. Приходная часть солевого баланса слагается из поступления солей: а) с материковым стоком, б) с атмосферными осадками, в) из кедр Земли в виде продуктов дегазации мантии, г) при растворении пород на дне океанов и морей.[ ...]
Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл. 6.1).[ ...]
Соленость воды Мирового Океана составляет 35 г/л, а при солености 60 г/л основная часть клеток существовать не может. Вынос солей реками в океан удваивал бы концентрацию солей каждые 80 млн. лет, если бы не природные процессы, выводящие соли из океанской воды. При этих условиях относительная стабильность солености океана поддерживается уже несколько сотен миллионов лет.[ ...]
Биохимические свойства. Все биохимические процессы разложения органического вещества сточных вод в морях и океанах протекают много медленнее по сравнению с пресноводными бассейнами. Это происходит вследствие того, что концентрация солей в соленой воде больше, чем в пресной и поэтому уменьшается то осмотическое давление, при помощи которого микробиальная клетка всасывает необходимые для ее жизни питательные вещества (Готье - Gaultier, 1954). Соответственно уменьшение величины БПКз в морской воде в процессе ее самоочищения происходит много медленнее, чем в пресной.[ ...]
Умеренные и тропические пояса суши с их гумидным климатом и развитым биостромом продолжаются на океане в качестве поясов с высокой биологической продуктивностью. Субтропические пустынные пояса суши с слабо развитым биостремом в равной мере прослеживаются и над океаном. В конечном счете недостаток влаги и на суше и в океане приводит к сходному результату для биоса - возникают пустыни, почти лишенные жизни»2.[ ...]
Малый объем работы, конечно, не смог вместить ту огромную информацию, которая связана с проблемой опреснения воды. Но мы постарались показать, что идея получения пресной воды из колоссальных по объему соленых вод морей и океанов занимала еще умы античных мыслителей и в настоящее время приобрела реальные формы не только технологических, но и технических решений. Сегодня целые города выросли на выжженной солнцем, безводной земле благодаря найденным путям опреснения морских вод в промышленных масштабах.[ ...]
Относительно этого проекта известен прогноз М. Юинга о последствиях реализации строительства дамбы. Согласно этому прогнозу, прекращение поступления более соленых вод в Атлантический океан может уже через три десятилетия привести к такому уменьшению солености в нем, что повлечет за собой полное изменение циркуляции вод океана, результатом которых может в конечном итоге стать прекращение поступления теплых вод Гольфстрима в Арктику и похолодание там с одновременным потеплением в континентальной Европе. В свое время этот прогноз вызвал отрицательную реакцию другого известного океанолога Г. Стоммела, указавшего, что на основе предположений М. Юинга можно было бы с таким же успехом предсказать и обратные процессы . Этот пример приведен для того, чтобы показать сложность и неоднозначность подобных прогнозов при современном состоянии науки об океане даже для стационарных процессов обмена водных масс.[ ...]
Различные водные массы разделяются фронтальными зонами или фронтальными поверхностями, в которых происходит обострение градиентов характеристик водных масс . Квазистационарные климатические фронтальные зоны являются естественными границами основных водных масс в океане. В открытом океане выделяют пять типов фронтов: экваториальный, субэкваториальный, тропический, субполярный, полярный. Фронтальные зоны выделяются высокой динамичностью процессов, протекающих в них. В прибрежной зоне, в устьевой зоне формируются фронты, разделяющие шельфовые или стоковые воды от вод глубоководной части. Формирование того или иного типа фронта зависит от внешних условий. По данным подповерхностных буксировок зондов температуры и солености (измерения проводились на глубине 30 см) при ширине фронта около 70 м градиенты солености и температуры составляют соответственно 2,2 %о и 1,1° на 10 м. Стоковый фронт с линзой распресненных вод формируется при натекании пресных речных вод поверх соленых и плотных морских вод. В случае затока балтийских вод в лагуну образуется фронт интрузии тяжелых морских вод в более легкие воды лагуны. При распространении клина соленых морских вод вдоль глубоководного морского канала наблюдается типичный эстуарный фронт. Типичное изменение температуры, солености и плотности при пересечении фронта показано на рис. 6.5 .[ ...]
Этот вид возобновляемых энергетических ресурсов, пожалуй, самый экзотический, и по времени разработки самый молодой: первые технические идеи относятся только к 70-м гг. нашего века. Возобновление этого вида ресурсов связано с преобразованием части тепловой энергии океана при испарении воды с его поверхности. На это, как уже отмечалось, расходуется около 54 % общего баланса энергии, поступающей от Солнца. При попадании пресной воды в виде осадков и речного стока обратно в океан в процессе смешения с солеными водами выделяется энергия, практически пропорциональная величине изменения энтропии системы прес ные - океанские воды, являющейся мерой упорядоченности этой системы. Само изменение энтропии - явление ненаблюдаемое, поэтому, например, в устьях рек не происходит заметных проявлений выделения дополнительной энергии. Определить энергию растворения можно, найдя предварительно величину равновесного осмотического давления, возникающего на тонкой пленке, разделяющей пресную и океанскую воды и обладающей способностью пропускать только молекулы воды. Проникновение молекул НгО продолжается до тех пор, пока давление столба раствора не уравновесит осмотическое давление, в результате чего и установятся равновесные условия между раствором и растворителем.[ ...]
В настоящее время работы по организации поливного земледелия для выращивания многолетних трав и овощей в степной зоне продолжаются, но создаются небольшие поливные поля площадью в десятки (не свыше 200-300) гектаров, водозабор проводится из искусственных водоемов, в которых накапливаются весенние снеговые воды. Запрещен полив из озер, где вмешательство в гидрологический режим особенно опасно, так как может привести к необратимым изменениям в их экосистемах (например, к исчезновению рыб и цветению воды, т. е. массовому развитию цианобактерий, и др.). ГИДРОСФЕРА (Г.)- водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды, ледники. Структура Г. Земли показана в табл. 16. Г. на 94% представлена солеными водами океанов и морей, а вклад рек в водный бюджет планеты в 10 раз меньше, чем количество водных паров в атмосфере.[ ...]
Только самые верхние слои мощностью 100-200 м можно назвать настоящими пелагическими: местами фораминиферы и птероподы составляют в них более 50%, тогда как кремнистые микрофосси-лии редки . Повышенная соленость вод Красного моря, вероятно, препятствует развитию радиолярий, и появление этих микроорганизмов в разрезе четвертичных отложений соответствует межледниковым эпохам высокого стояния уровня моря, когда ограничение водообмена с океаном было минимальным . Кокколи-тофориты могут выдерживать более суровые условия, однако во время максимума последнего оледенения соленость была столь высока, что даже наиболее толерантные формы в конце концов исчезли .
Главным признаком, отличающим воды Мирового океана от вод суши, является их высокая соленость . Количество граммов веществ, растворенных в 1 литре воды, называют соленостью.
Морская вода - это раствор 44 химических элементов, но первостепенную роль в ней играют соли. Поваренная соль придает воде соленый вкус, а магниевая - горький. Соленость выражается в промилле (%о). Это тысячная доля числа. В литре океанической воды растворено в среднем 35 граммов различных веществ, значит, соленость будет 35%о.
Количество солей, растворенных в , будет примерно 49,2 10 тонн. Для того чтобы наглядно представить себе, насколько велика эта масса, можно привести следующее сравнение. Если всю морскую соль в сухом виде распределить по поверхности всей суши, то та окажется покрытой слоем толщиной в 150 м.
Соленость вод океана не везде одинакова. На величину солености влияют следующие процессы:
Такие процессы, как испарение и льдообразование, способствуют повышению солености, а выпадение осадков, сток речных вод, таяние льдов понижают ее. Главную роль в изменении солености играют испарение и выпадение осадков. Поэтому соленость поверхностных слоев океана, так же как и температура, зависит от , связанных с широтой.
) или единицах PSU (Practical Salinity Units) практической шкалы солёности (Practical Salinity Scale).
| Элемент | Содержание, мг/л |
|---|---|
| Хлор | 19 500 |
| Натрий | 10 833 |
| Магний | 1 311 |
| Сера | 910 |
| Кальций | 412 |
| Калий | 390 |
| Бром | 65 |
| Углерод | 20 |
| Стронций | 13 |
| Бор | 4,5 |
| Фтор | 1,0 |
| Кремний | 0,5 |
| Рубидий | 0,2 |
| Азот | 0,1 |
Солёность в промилле - это количество твёрдых веществ в граммах, растворённое в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены заменены эквивалентным количеством хлора , все карбонаты переведены в оксиды , органическое вещество сожжено.
В 1978 году введена и утверждена всем международными океанографическими организациями шкала практической солёности (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78) , в которой измерение солёности основано на электропроводности (кондуктометрия), а не на выпаривании воды. В 1970-х годах широкое применение в морских исследованиях получили океанографические CTD-зонды, и с тех пор солёность воды измеряется в основном электрическим методом. Для поверки работы ячеек электропроводности, которые погружаются в воду, используют лабораторные солемеры. В свою очередь, для проверки солемеров используют стандартную морскую воду . Стандартная морская вода, рекомендованная международной организацией IAPSO для поверки солемеров, производится в Великобритании лабораторией Ocean Scientific International Limited (OSIL) из натуральной морской воды. При соблюдении всех стандартов измерения можно получить точность измерения солёности до 0,001 единицы PSU.
Шкала PSS-78 даёт числовые результаты, близкие к измерениям массовых долей, и различия заметны либо когда необходимы измерения с точностью выше 0,01 PSU , либо когда солевой состав не соответствует стандартному составу океанской воды.
Солёность океанических вод изменяется в зависимости от географической широты, от открытой части океана к берегам. В поверхностных водах океанов она понижена в области экватора, в полярных широтах.
| Наименование | Солёность, ‰ |
|---|---|
Среди свойств вод Мирового океана выделяют температуру и соленость.
Температура воды Мирового океана изменяется в вертикальном направлении (понижается с глубиной, т. к. солнечные лучи не проникают на большую глубину) и горизонтальном (температура поверхностных вод понижается от экватора к полюсам от +25 °С до - 2 °С в связи с разницей количества получаемого солнечного тепла).
Температура поверхностных вод . Вода океана нагревается от притока солнечного тепла на его поверхность. Температура поверхностных вод зависит от широты места. В отдельных районах океана это распределение нарушается неравномерным размещением суши, океаническими течениями, постоянными ветрами, стоком вод с материков. Температура изменяется, естественно, и с глубиной. Причем вначале температура понижается очень быстро, а затем довольно медленно. Среднегодовая температура поверхностных вод Мирового океана +17,5 °С. На глубине 3-4 тыс. м она обычно держится в пределах от +2 до 0 °С.
В океанической воде концентрируются разные соли : хлористого натрия (придает воде соленый вкус) – 78% всего количества солей, хлористого магния (придает воде горький вкус) – 11%, другие вещества. Соленость морской воды вычисляется в промилле (в соотношении определенного количества вещества к 1000 весовым единицам), обозначается ‰. Соленость океана неодинакова, она изменяется от 32‰ до 38‰.
Степень солености зависит от количества осадков, испарения, а также опреснения водами рек, впадающих в море. Соленость изменяется также с глубиной. До глубины 1500 м соленость несколько уменьшается по сравнению с поверхностью. Глубже изменения солености воды незначительны, она почти везде составляет 35‰. Минимальная соленость – 5‰ – в Балтийском море, максимальная – до 41‰ – в Красном море.
Таким образом, соленость воды зависит : 1) от соотношения атмосферных осадков и испарения, которое изменяется в зависимости от географической широты (т. к. изменяется температура, давление); меньше соленость может быть там, где количество осадков превышает испарение, где велик приток речных вод, где тают льды; 2) от глубины.
Таблица «Свойства вод океана»
В водах Мирового океана растворено огромное количество химических элементов. Их достаточно, чтобы покрыть всю поверхность суши нашей планеты слоем в 240 м. Морская вода по массе состоит на 95 % из чистой воды и более 4 % из растворенных в ней солей, газов и взвешенных частиц. Поэтому морская вода отличается от воды пресных водоемов рядом особенностей: горько-соленым вкусом, удельным весом, прозрачностью, цветом, более агрессивным воздействием на строительные материалы.
Все это объясняется содержанием в морской воде значительного количества растворенных твердых веществ и газов, а также взвешенных частиц органического и неорганического происхождения.
Количество растворенных твердых минеральных веществ (солей), выраженное в граммах на килограмм (литр) морской воды называется ее соленостью.
Средняя соленость Мирового океана равна 35 ‰. В отдельных районах Мирового океана соленость может в широких пределах отклоняться от средней величины в зависимости от гидрологических и климатических условий.
В морской воде растворено много различных веществ, но представлены они неодинаково. Одни вещества содержатся в ней в сравнительно больших количествах (в граммах на 1 кг (литр) воды), другие - в количествах, исчисляемых лишь тысячными долями грамма на тонну воды. Эти вещества - микроэлементы, распространенные в морской воде.
Впервые состав морской воды был определен Дитмаром на основании исследования 77 проб, собранных в различных пунктах Мирового океана. Вся масса океанической воды представляет собой жидкое "рудное тело". В ней содержатся практически все элементы таблицы Менделеева.
Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но весовое их содержание различно. Выделяют две группы элементов, содержащихся в морской воде. К первой группе относятся 11 основных элементов, которые, собственно, и определяют свойства морской воды, главнейшие из них мы уже называли; ко второй группе относятся все остальные элементы - их часто называют микроэлементами, общее содержание которых не превышает 3 мг/кг. Так, например, в 1 кг морской воды содержится 3х10-7 г серебра, 5х10-7 золота, а такие элементы, как кобальт, никель, олово, обнаруживают только в крови морских животных, улавливающих их из воды.
Основные элементы находятся в морской воде обычно в виде соединений (солей), главными из которых являются:
1) хлориды (NaCl и MgCl), составляющие 88,7 % от веса всех растворенных в морской воде твердых веществ;
2) сульфаты (MgSO4, СаБ04,К2804), составляющие
3) карбонаты (CaCO3) - составляющие 0,3 %.
Изменение солености поверхностных вод Мирового океана по широтам. Соленость на поверхности океана в открытых его частях зависит главным образом от соотношения между количеством осадков и величиной испарения. Чем больше разность температуры воды и воздуха, скорости ветра, тем больше величина испарения.
Выпадение осадков уменьшает поверхностную соленость. Кроме того, существенное влияние на изменение солености оказывает перемешивание вод океанов и морей. В полярных областях соленость изменяется при таянии, образования льда. Вблизи устьев рек соленость зависит от стока пресной воды.
Все перечисленные факторы позволяют судить об изменении солености по широтам.
Колебания солености по широтам имеют примерно одинаковый характер для всех океанов. Соленость увеличивается в направлении от полюсов к тропикам, достигает максимального значения около 20-25 северных и южных широт и снова уменьшается на экваторе. Такая закономерность связана с режимом осадков и испарения.
В полосе пассатной циркуляции большую часть года сохраняется ясная, солнечная погода без осадков, постоянно дующие сильные ветры при достаточно высокой температуре воздуха, что вызывает интенсивное испарение, достигающее 3 м в год, в результате чего соленость поверхностных вод в тропических широтах океанов постоянно самая высокая.
В экваториальной зоне, где ветры очень редки, несмотря на высокую температуру воздуха, а выпадающие осадки обильны, наблюдается некоторое понижение солености.
В умеренной полосе осадки преобладают над испарением и соленость в связи с этим понижается.
Равномерное изменение поверхностной солености нарушается благодаря наличию океанических и прибрежных течений, а также в результате выноса пресных вод крупными реками (Конго, Амазонка, Миссисипи, Брахмапутра, Меконг, Хуанхэ, Тигр, Евфрат и др.).
Область самой высокой солености Мирового океана (S = 37,9 %), не считая некоторых морей, лежит к западу от Азорских островов. Соленость морей тем больше отличается от солености океана, чем меньше моря сообщаются с океаном, и зависит от их географического положения. Соленость вод большую, чем воды океана, имеют моря: Средиземное - на западе 37-38 %, на востоке 38-39 %; Красное - на юге 37 %, на севере 41 %; Персидский залив - на севере 40 %, в восточной части 41 %. Соленость на поверхности морей Евразии колеблется в широких пределах. В Азовском море в средней его части составляет 10-12 % , а у берегов 9,5 %; в Черном море - в средней части 18,5 %, а в северо-западной части 17 %; в Балтийском море при восточных ветрах 10 %, при западных и юго-западных 20-22 %, а в Финском заливе, в отдельные дождливые годы, при восточных ветрах соленость уменьшается до 2-3 % . Соленость полярных морей в удаленных от берега районах составляет 29-35 % и может несколько изменяться в зависимости от притока вод из других областей океана.
Бессточные моря (Каспийское и Аральское) имеют соответственно среднюю соленость 12,8 % и 10 %.
Изменение солености по глубине. По глубине заметные колебания солености происходят лишь до 1500 м, а ниже этого горизонта соленость меняется незначительно. В ряде мест величина солености стабилизируется начиная с меньшей глубины.
В приполярных областях при таянии льда соленость с глубиной повышается, а при образовании льда - понижается.
В умеренных широтах соленость мало изменяется с глубиной.
В субтропической зоне соленость быстро убывает до глубины 1000-1500 м.
В тропической зоне соленость нарастает до глубины 100 м, затем убывает до глубины 500 м, после чего незначительно увеличивается до глубины 1500 м и ниже остается неизменной.
На распределение солености по глубине так же, как и на поверхности, влияют горизонтальные перемещения и вертикальная циркуляция водных масс.
Распределение солености на поверхности Мирового океана на картах показано при помощи линий, называемых изогалины - т. е. линии равной солености.
В различные периоды года соленость тоже имеет свои колебания. Для анализа изменения солености во времени строится график - галиноизоплет, на котором по вертикальной оси выписывается величина солености, а по горизонтали - время наблюдения. Горизонтальное распределение солей на различных глубинах существенно отличается от распределения ее по поверхности. Это объясняется рядом причин. Одна из них состоит в том, что распределение воды в океане по слоям определяется ее плотностью, а так как температура воды с глубиной обычно понижается, то для устойчивого равновесия не требуется повышения солености по мере увеличения глубины. Соленость с глубиной может понижаться (анагалинность), возрастать (катагалинность) или оставаться неизменной (гомогалинность).
Так, например, в высоких широтах обильные осадки распресняют поверхностную воду, делают ее менее плотной, что вызывает большую устойчивость вод и препятствует перемешиванию. Поэтому в районах минимальной поверхностной солености не обязательно ожидать аналогичного положения солености на глубине. Большую роль в нарушении согласованности в горизонтальном распределении солености на поверхности и на глубинах играют глубинные течения. Так, в горизонте 75-150 м у экватора в Тихом и Атлантическом океанах уже не прослеживается вторичный минимум солености, свойственный поверхностным горизонтам. Здесь поверхностные воды подстилаются горизонтом высокосоленой воды (36 %о), глубинными экваториальными противотечениями Кромвела и Ломоносова.
Происхождение солей в Мировом океане. На вопрос о происхождении солей в Мировом океане ученые еще не дали определенного ответа. До недавнего времени имелись два предположения на этот счет. Согласно первому вода Мирового океана была соленой со времени его возникновения. Согласно второму океан осолонялся постепенно, вследствие выноса солей в океан реками и благодаря вулканической деятельности.
В подтверждение правильности первого предположения приводятся анализы состава древнейших отложений калийной соли, образовавшихся в отдаленные эры существования Земли. Эти отложения возникли вследствие усыхания морских бассейнов с соленой водой. Остатки древних морских организмов, сохранившихся в упомянутых отложениях, дают основания предполагать, что они существовали в соленых водах. К тому же вода является прекрасным растворителем, и невозможно предполагать, что воды первичного океана были пресными.
Очевидной является правильность второго предположения об изменчивости солености и солевого состава под влиянием речного стока и процессов дегазации Мантии Земли. И особенно справедливо это утверждение для периода, предшествовавшего появлению биологического регулятора солевого состава.
В последние годы выдвинута еще одна гипотеза по поводу про-исхождения солености Мирового океана, являющаяся как бы синтезом различных сторон рассмотренных только что предположений. Согласно этой гипотезе:
1. Воды первичного океана были солеными с момента его возникновения, но их соленость и солевой состав, безусловно, были иными, чем теперь.
2. Соленость Мирового океана и состав его солей по своему генезису являются результатом сложных и длительных процессов, связанных с историей развития Земли. Роль одного только речного стока хотя и может объяснить накопление всей массы солей по количеству, но недостаточна для объяснения существующего ныне состава. Поступление главнейших катионов в воды океана действительно обязано процессам выветривания горных пород и речному стоку, большинство же их, наверное, поступило из недр земных.
3. Соленость менялась в течение всего периода существования Мирового океана, как в сторону ее повышения, так и в сторону понижения, а не односторонне, как это следует согласно второму предположению. К концу палеозоя, судя по составу солей существующих тогда морей и впоследствии высохших, химический состав океана был уже близок к современному.
4. Соленость и состав воды меняются и в настоящее время, но этот процесс настолько медленный, что из-за недостаточной чувствительности методов химического анализа люди не могут заметить эти изменения. Смена геологических периодов, резко отличающихся характером горообразовательной, вулканической деятельности, а также климатическими условиями, появление жизни в океане - вехи, знаменующие направленность процесса изменчивости солевого состава и солености Мирового океана.
