Космическая океанология: вид сверху на тайны Мирового океана
С началом эпохи покорения космоса океанологи получили возможность наблюдать обширный объект своих исследований с новой точки зрения — стало возможно изучать океан со спутников. Пространство стянулось до обозримых объектов, превратилось в живой глобус, и тогда старые проблемы стало возможным решать новыми методами. Для геофизика нет никакой антитезы в сопоставлении слов — океан и небо. От «отношений» этих стихий очень многое зависит на планете, а отношения эти родственные, как родственны и науки, которые их изучают. У них схожая методика, схожи и трудности, а трудности сводятся в основном к крайне неудобному для исследователей свойству обеих стихий — сложным отношениям между ними, их плохо поддающейся учету изменчивости.
Тысячи причин и следствий образуют здесь узел, который нельзя разрубить и почти невозможно распутать. И сколько бы данных ни сообщали океанографические корабли, как бы ни трудилась аппаратура многочисленных буйковых станций,— количественной информации о Мировом океане и атмосфере над ним всегда недостаточно. А без нее самый смелый полет научной мысли застревает на уровне неподтвержденных гипотез. Так что физике атмосферы и океанологии нужны не сенсации, нужны прозаические данные. Спутники облегчили работу, спутники дали надежду на более легкие способы получения этих данных. Вот в целом очень нужные и науке и хозяйству результаты, которых ждут от начавшейся в океанологии своей собственной «космической эры».
Заведующий лабораторией Матвей Семенович Малкевич — начинающий океанолог. Но свою докторскую диссертацию он защитил по проблеме, очень близкой новой специальности — физика атмосферы, точнее, изучение атмосферы и океана с помощью спутников.
— Нам нужны цифры,— рассказывает Матвей Семенович о проблемах, стоящих перед его сотрудниками.— Только тогда от качественной картины можно будет перейти к расчетам, используя математические зависимости между различными океанскими и атмосферными характеристиками, полноценнее пользоваться помощью вычислительной техники.
Одна из самых существенных задач — научиться составлять температурную карту океана. Казалось бы, со спутника ему легко поставить градусник. Ведь еще в средней школе проходят законы Планка и Стефана — Больцмана, связывающие температуру с излучением так называемых абсолютных черных тел, которые поглощают все падающее на них излучение. Последнее легко меряется с высоты, эту работу уже не раз проделывали спутники серии «Космос» и «Метеор». И все же такая простая на вид задача, как измерение температуры океана с высокой степенью точности (с ошибкой не более 1°С), на практике оказывается весьма сложной.
Во-первых, до сих пор не ясно, о какой температуре идет речь. Со спутников можно измерять лишь температуру поверхности океана, то есть слоя толщиной в несколько десятков микрон. Измерить температуру такого слоя обычными методами, с корабля, где океанская вода под рукой, далеко не просто. Термометр, как правило, имеет толщину несколько большую, а, главное, океан — очень «непоседливый» объект, слои воды постоянно перемешиваются. Во-вторых, со спутника измеряется не истинная, а радиационная температура, температура условного абсолютно черного тела, которое бы излучало столько же энергии, сколько и дают показания со спутника. Так как абсолютное черное тело не совпадает по своим оптическим свойствам с голубым океаном, приходится вносить поправки с помощью характеристик излучения. Получить эти характеристики из космоса невозможно, а в традиционной океанографии они исследованы недостаточно.
В-третьих, и это самое важное, вся информация, добытая спутником, в том числе и информация о температуре океана, носит косвенный характер. Ведь собственное излучение океана, или излучение Солнца, отраженное океаном, должно пробиться через атмосферу, которая вносит весьма значительные искажения. Значит, чтобы выделить нужные сведения, необходимо изучать свойства атмосферы, особенно над мировыми акваториями. А это тоже проблема непростая, так как до недавнего времени основная масса подобных исследований проводилась над сушей. Кроме того, нужно научиться обмерять одновременно и океан, и атмосферу. Лишь в этом случае можно надеяться на требуемую точность.
Ошибись океанологи в измерениях, скажем, температуры Атлантики на пару градусов, это может повлечь неправильный прогноз погоды для огромной территории Европы и даже Азии. (Подумалось, что наверняка специалисты букмекерской компании бк горилла телефон могли бы делать прогнозы погоды с таким же успехом, как делают прогноз на победу или проигрыш той или другой команды в футбольном матче).
Всем понятна важность другой части насущной работы, из которой состоят будни океанологии, — изучения запасов и урожайности планктона в Мировом океане. Это опять-таки можно делать со спутников. Яркость океана, измеренная сверху в нескольких участках видимого диапазона спектра, позволит судить о том, какова концентрация хлорофилла в воде, столь влияющего на наше земное благополучие. Но для этого следует изучить оптические свойства морской воды, связи характерности отражению поверхности океана с концентрацией хлорофилла. Для надежного решения и этой задачи важное значение имеет учет атмосферы: ее яркость гораздо больше яркости океана, так что нужная информация должна добываться, словно изображение с засвеченной пленки.
Зато, кстати, те же методы могут быть применены и для определения других примесей в океане, в частности загрязненности его поверхности.
Среди многих задач, к решению которых космическая океанология только приступает, следует отметить еще две. Во-первых, определение спектра волнения океана. Со спутника картина океанских волнений — и тайфун, и шторм, и рябь, и мертвый штиль — складывается, как мозаичный портрет. Его легко сфотографировать. Получится плоская картина, и если бы удалось ее вернуть к трехмерному виду, но уже математическим способом, просуммировать полученные в результате данные о крутизне и высоте волн, то стало бы ясно, сколько энергии распределяется «по морям, по волнам».
Вторая задача, глобальная уже в буквальном смысле слова. Это установление точной формы геоида. С тех пор, как стало известно о том, что земной шар — вовсе не шар, его назвали геоидом. Хотелось бы исследователям теперь узнать, что это такое. Спутники и здесь расширили как наши возможности, так и реальное знание. Например, удалось установить, что в районе пресловутого Бермудского треугольника все-таки есть аномалия, — правда, вовсе не мистического свойства, — уровень океана там отклонился «от уровня моря» на двадцать пять метров. Это огромная величина.
Цунами нагоняют волны высотой всего в несколько метров, зато на больших площадях. Было бы весьма полезно поточнее зафиксировать подобного рода возвышенности в море, так как они влияют на морские течения, уводя их порой в сторону на десятки и сотни километров.
Мы дожили до времени, когда спутники становятся самым дешевым способом сбора данных на больших пространствах океана, там, где эти данные иначе пришлось бы собирать по крохам.
Источник
Тихий океан
Тихий океан
Тихий океан — самый большой океан на Земле. Площадь с морями 178,6 млн км², объём 710 млн км³, средняя глубина 3980 м. Тихий океан занимает половину всей водной поверхности Земли, сорок процентов поверхности планеты. Первоначальное его название — «Великий», и оно было дано испанцем Васко Нуньес де Бальбоа, который, исследуя Новый Свет, 30 сентября 1513 г. пересёк Панамский перешеек с севера на юг.
Сэкономь на путешествии!
Общая информация
Магеллан открыл Тихий океан осенью 1520 года и назвал океан Тихим океаном, «потому что, — как сообщает один из участников, за время перехода от Огненной Земли до Филиппинских островов, более трёх меяцев — мы ни разу не испытали ни малейшей бури». По количеству (около 10 тыс.) и общей площади островов (около 3,6 млн км²) Тихий океан занимает среди океанов первое место. В северной части — Алеутские; в западной — Курильские, Сахалин, Японские, Филиппинские, Большие и Малые Зондские, Новая Гвинея, Новая Зеландия, Тасмания; в центральной и южной — многочисленные мелкие острова. Рельеф дна разнообразен. На востоке — Восточно-Тихоокеанское поднятие, в центральной части много котловин (Северо-Восточная, Северо-Западная, Центральная, Восточная, Южная и др.), глубоководные желоба: на севере — Алеутский, Курило-Камчатский, Идзу-Бонинский; на западе — Марианский (с максимальной глубиной Мирового океана — 11 022 м), Филиппинский и др.; на востоке — Центрально-Американский, Перуанский и др.
Основные поверхностные течения: в северной части Тихого океана — тёплые Куросио, Северо-Тихоокеанское и Аляскинское и холодные Калифорнийское и Курильское; в южной части — тёплые Южно-Пассатное и Восточно-Австралийское и холодные Западных Ветров и Перуанское. Температура воды на поверхности у экватора от 26 до 29 °C, в приполярных областях до −0,5°C. Солёность 30-36,5 ‰. На Тихий океан приходится около половины мирового улова рыбы (минтай, сельдь, лосось, треска, морской окунь и др.). Добыча крабов, креветок, устриц.
Через Тихий океан пролегают важные морские и воздушные коммуникации между странами тихоокеанского бассейна и транзитные пути между странами Атлантического и Индийского океанов. Крупные порты: Владивосток, Находка (Россия), Шанхай (Китай), Сингапур (Сингапур), Сидней (Австралия), Ванкувер (Канада), Лос-Анджелес, Лонг-Бич (США), Уаско (Чили). Через Тихий океан по 180 меридиану проходит линия перемены дат.
Растительная жизнь (кроме бактерий и низших грибов) сосредоточена в верхнем 200-м слое, в так называемой эвфотической зоне. Животные и бактерии населяют всю толщу вод и дно океана. Наиболее обильно развивается жизнь в зоне шельфа и особенно у самого побережья на малых глубинах, где в умеренных поясах океана разнообразно представлены флора бурых водорослей и богатая фауна моллюсков, червей, ракообразных, иглокожих и др. организмов. В тропических широтах для мелководной зоны характерно повсеместное и сильное развитие коралловых рифов, у самого берега — мангровых зарослей. С продвижением из холодных зон в тропические количество видов резко возрастает, а плотность их распределения падает. В Беринговом проливе известно около 50 видов прибрежных водорослей — макрофитов, у Японских островов — свыше 200, в водах Малайского архипелага — свыше 800. В советских дальневосточных морях известных видов животных — около 4000, а в водах Малайского архипелага — не менее 40—50 тысяч. В холодных и умеренных поясах океана при сравнительно небольшом числе видов растений и животных за счёт массового развития некоторых видов общая биомасса сильно возрастает, в тропических поясах отдельные формы не получают столь резкого преобладания, хотя число видов очень велико.
При удалении от побережий к центральным частям океана и с увеличением глубины жизнь становится менее разнообразной и менее обильной. В целом фауна Т. о. включает около 100 тысяч видов, но из них лишь 4—5% встречается глубже 2000 м. На глубинах более 5000 м известно около 800 видов животных, более 6000 м — около 500, глубже 7000 м — несколько более 200, а глубже 10 тысяч м — лишь около 20 видов.
Среди прибрежных водорослей — макрофитов — в умеренных поясах особенно выделяются обилием фукусовые и ламинариевые. В тропических широтах их сменяют бурые водоросли — саргассы, зелёные — каулерпа и галимеда и ряд красных водорослей. Поверхностная зона пелагиали характеризуется массовым развитием одноклеточных водорослей (фитопланктон), главным образом диатомовых, перидиниевых и кокколитофорид. В зоопланктоне наибольшее значение имеют различные ракообразные и их личинки, главным образом копеподы (не менее 1000 видов) и эвфаузиды; значительна примесь радиолярий (несколько сотен видов), кишечнополостных (сифонофоры, медузы, гребневики), икры и личинок рыб и донных беспозвоночных. В Т. о. можно различить, помимо литоральной и сублиторальной зон, переходную зону (до 500—1000 м), батиаль, абиссаль и ультраабиссаль, или зону глубоководных желобов (от 6—7 до 11 тысяч м).
Планктонные и донные животные служат обильным кормом для рыб и морских млекопитающих (нектон). Фауна рыб исключительно богата, включает не менее 2000 видов в тропических широтах и около 800 в советских дальневосточных морях, где имеются, кроме того, 35 видов морских млекопитающих. Наибольшее промысловое значение имеют: из рыб — анчоусы, дальневосточные лососи, сельдь, скумбрия, сардина, сайра, морские окуни, тунцы, камбалы, треска и минтай; из млекопитающих — кашалот, несколько видов полосатиков, морской котик, калан, морж, сивуч; из беспозвоночных — крабы (в том числе камчатский), креветки, устрицы, морской гребешок, головоногие моллюски и многое др.; из растений — ламинария (морская капуста), агаронос-анфельция, морская трава зостера и филлоспадикс. Многие представители фауны Тихого океана — эндемики (пелагический головоногий моллюск наутилус, большинство тихоокеанских лососей, сайра, терпуговые рыбы, северный морской котик, сивуч, калан и многое др.).
Большая протяжённость Тихого океана с Севера на Юг определяет разнообразие его климатов — от экваториального до субарктического на Севере и антарктического на Юге Большая часть поверхности океана, приблизительно между 40° северной широты и 42° южной широты, располагается в поясах экваториального, тропического и субтропического климатов. Циркуляция атмосферы над Тихим океаном определяется основными областями атмосферного давления: Алеутским минимумом, Северотихоокеанским, Южно-Тихоокеанским и Антарктическим максимумами. Указанные центры действия атмосферы в их взаимодействии обусловливают большое постоянство северо-восточных на Севере и юго-восточных на Юге ветров умеренной силы — пассатов — в тропических и субтропических частях Тихого океана и сильных западных ветров в умеренных широтах. Особенно сильные ветры наблюдаются в южных умеренных широтах, где повторяемость штормов составляет 25—35%, в северных умеренных широтах зимой — 30%, летом — 5%. На Западе тропической зоны с июня по ноябрь часты тропические ураганы — тайфуны. Для северо-западной части Тихого океана характерна муссонная циркуляция атмосферы. Средняя температура воздуха в феврале убывает от 26—27 °С у экватора до –20 °С в Беринговом проливе и –10 °С у берегов Антарктиды. В августе средняя температура изменяется от 26—28 °С у экватора до 6—8 °С в Беринговом проливе и до –25 °С у берегов Антарктиды. На всём пространстве Тихого океана, расположенном севернее 40° южной широты, наблюдаются существенные различия в температуре воздуха между восточной и западной частями океана, вызванные соответствующим господством тёплых или холодных течений и характером ветров. В тропических и субтропических широтах температура воздуха на Востоке на 4—8 °С ниже, чем на Западе В северных умеренных широтах наоборот: на В. температура на 8—12 °С выше, чем на Западе. Средняя годовая облачность в областях низкого давления атмосферы составляет 60—90%. высокого давления — 10—30%. Среднее годовое количество осадков у экватора более 3000 мм, в умеренных широтах — 1000 мм на Западе. и 2000—3000 мм на В. Наименьшее количество осадков (100—200 мм)выпадает на восточных окраинах субтропических областей высокого давления атмосферы; в западных частях количество осадков увеличивается до 1500—2000 мм. Туманы характерны для умеренных широт, особенно часты они в районе Курильских островов.
Под влиянием развивающейся над Тихим океаном циркуляции атмосферы поверхностные течения образуют антициклональные круговороты в субтропических и тропических широтах и циклональные круговороты в северных умеренных и южных высоких широтах. В северной части океана циркуляция складывается тёплыми течениями: Северным Пассатным — Куросио и Северотихоокеанским и холодным Калифорнийским течением. В северных умеренных широтах на Западе господствует холодное Курильское течение, на Востоке — тёплое Аляскинское течение. В южной части океана антициклональная циркуляция складывается тёплыми течениями: Южным Пассатным, Восточно-Австралийским, зональным Южно-Тихоокеанским и холодным Перуанским. Севернее экватора, между 2—4° и 8—12° северной широты, северные и южные циркуляции в течение года разделяются Межпассатным (Экваториальным) противотечением.
Средняя температура поверхностных вод Тихого океана (19,37 °С) на 2 °С выше температуры вод Атлантического и Индийского океанов, что является результатом относительно больших размеров той части площади Тихого океана, которая расположена в хорошо прогреваемых широтах (свыше 20 ккал/см2в год), и ограниченности связи с Северным Ледовитым океаном. Средняя температура воды в феврале меняется от 26—28 °С у экватора до -0,5, -1 °С севернее 58° северной широты, у Курильских островов и южнее 67° южной широты. В августе температура равна 25—29 °С у экватора, 5—8 °С в Беринговом проливе и -0,5, -1 °С южнее 60—62° южной широты. Между 40° южной широты и 40° северной широты температура в восточной части Т. о. на 3—5 °С ниже, чем в западной части. Севернее 40° северной широты — наоборот: на Востоке температура на 4—7 °С выше, чем на Западе Южнее 40° южной широты, где преобладает зональный перенос поверхностных вод, разницы между температурами воды на Востоке и на Западе нет. В Тихом океане кол-во осадков больше, чем испаряющейся воды. С учётом речного стока сюда ежегодно поступает свыше 30 тысяч км3 пресной воды. Поэтому солёность поверхностных вод Т. о. ниже, чем в других океанах (средняя солёность равна 34,58‰). Наиболее низкая солёность (30,0—31,0‰ и менее) отмечается на Западе и Востоке северных умеренных широт и в прибрежных районах восточной части океана, наибольшая (35,5‰ и 36,5‰) — соответственно в северных и южных субтропических широтах. У экватора солёность воды уменьшается от 34,5‰ и менее, в высоких широтах — до 32,0‰ и менее на Севере, до 33,5‰ и менее на Юге.
Плотность воды на поверхности Тихого океана довольно равномерно увеличивается от экватора к высоким широтам в соответствии с общим характером распределения температуры и солёности: у экватора 1.0215—1.0225г/см3, на Севере — 1.0265 г/см3 и более, на Юге — 1.0275 г/см3 и более. Цвет воды в субтропических и тропических широтах синий, прозрачность в отдельных местах более 50 м. В северных умеренных широтах преобладает тёмно-голубой цвет воды, у берегов — зеленоватый, прозрачность 15—25 м. В антарктических широтах цвет воды зеленоватый, прозрачность до 25 м.
Приливы в северной части Тихого океана преобладают неправильные полусуточные (высота до 5,4 м в заливе Аляска) и полусуточные (до 12,9 м в Пенжинской губе Охотского моря). У Соломоновых островов и у части берега Новой Гвинеи приливы суточные, величиной до 2,5 м. Наиболее сильное ветровое волнение отмечается между 40 и 60° южной широты, в широтах господства западных штормовых ветров («ревущие сороковые»), в Северном полушарии — севернее 40° северной широты. Максимальная высота ветровых волн в Тихом океане 15 м и более, длина свыше 300 м. Характерны волны цунами, особенно часто отмечаемые в северной, юго-западной и юго-восточной частях Тихого океана.
Лёд в северной части Тихого океана образуется в морях с суровыми зимними климатическими условиями (Берингово, Охотское, Японское, Жёлтое) и в заливах у берегов острова Хоккайдо, полуостровов Камчатка и Аляска. Зимой и весной льды выносятся Курильским течением в крайнюю северо-западную часть Тихого океана .В заливе Аляска встречаются небольшие айсберги. В южной части Тихого океана льды и айсберги образуются у берегов Антарктиды и течениями и ветрами выносятся в открытый океан. Северная граница плавучих льдов зимой проходит у 61—64° южной широты, летом смещается к 70° южной широты, айсберги в конце лета выносятся до 46—48° южной широты Айсберги образуются главным образом в море Росса.
Источник