Мировой океан не просто оказывает огромное влияние на нашу планету, он фактически обеспечивает функционирование всех ее систем. Океан определяет климат Земли, выступает основным источником поступления кислорода, «следит» за уровнем углекислоты. Все глобальные процессы, происходящие в толще океанических вод, оказывают существенное влияние на жизнь Земли.
Мировой океан – одна из самых труднодоступных и загадочных сфер планеты. Возможно, поэтому человек знает об океане значительно меньше, чем, например, о литосфере. Водный мир нашей планеты хранит много волнующих тайн. О некоторых из них очень увлекательно рассказано в книге «100 великих тайн океана», составленной группой авторов под руководством А.С. Бернацкого.
Слоеный океан
Каждому человеку известно, как выглядит бекон – ломтик сала с прослойками мяса. Удивительно, но похожая на бекон картина была обнаружена в океане! Причем произошло это более 50 лет назад.
В ходе совместной советско-американской экспедиции в 1965 году проводились испытания прибора, измеряющего температуру и соленость воды. Работы проводились в Тихом океане в районе Филиппин. В определенный момент специалисты обратили внимание на странные значения, отображенные на приборе.
Согласно существовавшим тогда представлениям, начиная с глубины 135 метров, температура воды должна постепенно снижаться. Однако, прибор зафиксировал ее повышение на 0,5° С. Пройдя слой воды толщиной около 10 метров, прибор вновь зафиксировал снижение температуры.
В любом курсе океанографии можно прочесть следующее: «Первоначально от поверхности вглубь идет верхний перемешанный слой. В этом слое температура воды остается практически неизменной. Толщина перемешанного слоя составляет обычно 60-100 метров. При дальнейшем же погружении температура воды резко уменьшается».
Как видите, ни о каких прослойках речи не было.
Однако, эти прослойки есть. Обнаружившие эти необычные тонкие слои участники экспедиции были очень удивлены. Еще несколько дней они проверяли и перепроверяли все измерения.
Данные подтвердились: в океане существуют тонкие слои воды (от 2 до 40м) протяженностью от 2 до 20 километров, температура и соленость которых сильно отличаются от соседних слоев. Если вернуться к образам, то в этих местах океан напоминал бекон или слоеный пирог.
Самым же удивительным исследователи считают то, что при переходе из слоя в слой температура и соленость меняются очень резко, скачкообразно. Сами слои могут сохранять устойчивость в течение нескольких минут, часов и даже суток.
Однако даже сегодня сведения о такой «многослойности» океанских глубин воспринимаются с ноткой недоверия. Результаты исследований экспедиции 1965 года не воспринимаются всерьез, считается, что такие данные были получены из-за неисправности приборов.
Дыхание океана
Океан находится в постоянном движении, даже в полный штиль. Особенно заметно движение во время приливов и отливов, другими словами, когда океан «дышит». Дважды в течение суток океан делает «глубокий выдох», во время которого водяной вал наступает на берег. Столько раз океан делает «вдох», и тогда вода откатывается от суши. Этот процесс действительно во многом напоминает дыхание. Приливные течения, словно гигантские легкие, посредством перемешивания больших масс воды снабжают морские глубины кислородом.
Приливы известны людям очень давно. Первые письменные упоминания о них относятся к V в. до н.э. Так, в трудах Геродота встречаются описания приливов в Красном море. В древности же была подмечена взаимосвязь приливов и лунных фаз.
Первый труд по океанографии появился за 100 лет до н.э. Он назывался «Об океане», его автором был некто Посидониус. Он отметил не только влияние Луны на приливы, но и попытался выразить эту взаимосвязь посредством математических формул. Кроме того, Посидониус обратил внимание на отличие мощности приливов во время дней равноденствий и солнцестояний.
Очевидно, что мыслители прошлого неоднократно пытались описать и объяснить это удивительное океаническое явление, однако уловить его суть удалось только после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения. После этого окончательно стало ясно, что «двигателями» этого механизма являются Луна и Солнце.
Луна, словно огромный магнит, приподнимает поверхность океана кверху. Лунная гравитация вынуждает водные массы нашей планеты «сдвигаться» ближе к тому меридиану, над которым в это время находится спутник Земли.
Это же явление наблюдается и на другой стороне земного шара, ведь Луна «обходит» Землю за 24 часа 50 минут. За это время на планете происходит два прилива и два отлива. Приближение воды к берегу (прилив) и отход от берега (отлив) объясняется, как известно, вращением Земли.
Приливы и отливы не всегда одинаковы. На большей части побережий встречаются высокие приливы, когда вода максимально глубоко вторгается в побережье, а также низкие отливы, при которых вода максимально далеко отходит от берега.
Если же Солнце и Луна находятся на одной линии, и силы их притяжения накладываются друг на друга, возникают очень высокие приливы, которые называются сизигийными. Такие явления бывают дважды в месяц, чаще всего наблюдаются в полнолуние и в новолуние. Два раза в месяц Луна и Солнце оказываются под прямым углом друг к другу, в это время происходят чрезвычайно низкие отливы, именуемые квадратурными.
Современная наука разъяснила все, что связано с приливами и отливами. Однако, есть один, казалось бы, парадоксальный нюанс. Дело в том, приливно-отливные колебания в открытом море не превышают уровня одного метра. Невелики они и в закрытых бассейнах. Так, в Средиземном море, например, они составляют около 30 сантиметров.
При этом в морях, относящихся к мелководным, высота прилива порой может превышать 6-метровую отметку, а в устьях рек иногда достигает 12-15 метров! Самый высокий прилив на планете был зафиксирован у берегов восточной Канады в заливе Фанди. Высота волны достигла 20 метров.
Почему же наблюдается такой парадокс? Дело в том, что приливная волна начинает расти, когда достигает мелководных береговых зон и проникает в бухты и заливы. Отраженная от берегов первичная приливная волна и образует такие высокие приливы.
Известно, что скорость приливной волны очень высока, почти как у цунами. Например, в Атлантическом океане приливная волна движется со скоростью около 500 км/ч! Следует отметить, что в районе Ла-Манша ее скорость снижается до 130 км/ч из-за сужения берегов и уменьшения глубин.
Морские приливы в реках
Удивительное зрелище можно наблюдать, когда морской прилив стремительно врывается в устье реки. Его мощь настолько велика, что течение реки сначала останавливается, а затем поворачивается вспять. При этом по руслу реки на значительные расстояния «вклинивается» большая масса соленой воды. Иногда приливная волна, сталкиваясь с речным течением, образует крутой вал, который называют бором.
Авторы книги «100 великих тайн океана» приводят такой интересный случай, отмеченный на китайской реке Цянь-танзян: «Бор в этой реке достигал когда-то высоты 7-8 метров, а крутизна его переднего склона составляла 70 градусов. Эта страшная стена воды устремлялась вверх по реке со скоростью 15-16 км/ч, причиняя прибрежным поселениям немало вреда. В конце концов китайские императоры, дабы умилостивить грозное явление природы, выстроили на берегу Цянь-танзян «башню успокоения моря». Когда же и башня не укротила злого нрава реки, вдоль берегов была возведена 80-километровая стена, которая наконец-то и принесла желаемый результат».
Сегодня на многих реках мира опасные для поселений и судоходства боры почти полностью нейтрализованы с помощью различных гидротехнических сооружений.
Несколько лет назад в статье «Физическая и океанографическая картины приливов» физик О.Х. Деревенский высказал гипотезу о происхождении приливов, которая является полной противоположностью общепризнанной. Смысл гипотезы в том, что приливы возникают из-за многочисленных отвесных линий на поверхности Земли, которые меняют свое направления.
Водные массы мирового океана всегда стремятся расположится перпендикулярно к отвесной линии, в результате чего и возникают приливы. Теория не нашла своего подтверждения, однако примечателен сам факт ее возникновения: уже изученные и вроде бы такие понятные приливы в какой-то мере остаются загадкой.
Что происходит на Таити?
У островов Таити в Тихом океане появляются загадочные приливы. Правда загадочными они были до определенного времени, когда их секрет все же был раскрыт. Но от этого они не перестали быть интересными.
Дело в том, что у берегов Таити приливы наступают строго в один и тот же час: в 6 часов утра и в 6 часов вечера. Причем, некоторые наблюдатели утверждали, что местные приливы никак не подчиняются Луне, а признают одно лишь Солнце.
Непосредственное изучение этого явления началось в 1924 году, для этого на одном из островов для постоянного наблюдения за морем был установлен мореограф. Окончательно секрет был раскрыт в 30-х гг. прошлого столетия.
В ходе исследований действительно было установлено, что прилив у островов не запаздывает каждые сутки на 50 минут, как это происходит в других частях океана. Однако время наступления все же меняется. Так, полная вода днем наступает между 10 и 15 часами, ночью – между 22 и 3 часами. Но, в отличие от приливов в других регионах, из этих пределов не выходит никогда.
Что касается «неподчинения» приливов Луне, то в некотором смысле наблюдатели были правы. Под влиянием формы тихоокеанского бассейна соотношение между лунными и солнечными приливами выглядит довольно нетипично. Обычно лунный прилив как минимум в два раза больше солнечного, на Таити же он составляет всего 20% солнечного.
Водопады в океане
Удивительно, но в глубинах Мирового океана есть такие водопады, в сравнении с которыми их наземные «братья» выглядят карликами. Правда, на сегодняшний день таких океанических водопадов всего семь.
Движущей силой потоков воды огромной мощности является разница в температурах океанских бассейнов. Тяжелая холодная вода у Северного и Южного полюсов перемещается ко дну, по которому продолжает движение в соответствии с его рельефом. Опускаясь все глубже, вода пересекает так называемый водораздельный «подоконник» и вторгается в соседний океанский бассейн.
Самый большой океанский водопад расположен на дне Датского пролива, который разделяет Гренландию и Исландию. Гигант высотой около 4000 метров в секунду перемещает примерно 175 миллионов кубических футов воды. Это в 350 раз больше, чем наземный водопад Гуаира, расположенный на границе Бразилии и Парагвая. Он считается самым полноводным водопадом на планете.
Море волнуется раз…
Морская поверхность не бывает неподвижной. Даже в полный штиль оно едва заметно колышется. Если же море волнуется, оно обязательно даст это понять. Причем, диапазон знаков широк: от милых пенных барашков до грозных валов. Поэтому, всегда, когда мы с берега наблюдаем за морем, нам кажется, что оно движется.
На самом деле это только иллюзия. Волны не перемещаются, они только колеблются вверх и вниз. А если уж говорить совсем точно, то молекулы воды совершают спиралевидные движения.
Нечто подобное происходит с колышущимся на ветру хлебным полем. Кажется, что по его поверхности бегут волны, но ведь колосья, как известно, не передвигаются, только склоняются немного вперед. Песчаные же дюны как раз обладают способностью перемещаться под действием ветра.
Механизм морского «волнения» прост: в результате трения потока воздуха о водную поверхность в нем образуются завихрения, которые и изгибают воду, образуя неровности, именуемые рябью.
Вертикально-горизонтальные колебания молекул воды, вызываемые воздействием на них гравитационных сил и разницей в уровне между гребнем волны и ее подошвой, являются причиной того, что волны не перемещаются, а остаются на месте. Частицы воды в волнующемся море, оставаясь на месте, оказывают воздействия на другие частицы, в результате чего «волнение» распространяется все дальше и дальше.
Как известно, не только ветер заставляет волноваться водную гладь. Еще одна причина, хотя и более редкая, – это землетрясения, происходящие близ побережий. Волны, вызываемые такими землетрясениями, как правило, не высоки, но очень длинны. Чем они действительно поражают, так это скорость, которая порой достигает 600 км/ч! В разных морях волны имеют разную высоту. В глубоких морях с обширной поверхностью волны выше.
Внутренние волны
Еще несколько столетий назад моряки использовали выражение «лежать в мертвой воде». Они применяли его в том случае, когда суда практически застывали на месте, не имея возможности двинуться ни вперед, ни назад. Казалось, что их удерживала невидимая гигантская река. Это странное явление чаще всего наблюдали норвежские мореходы, пересекавшие местные фьорды.
Исследованием этого загадочного явления в 1904 году занялись норвежский путешественник Ф. Нансен и шведский физик В. Экман. Они выяснили, что такая странность возникает преимущественно в тех местах, где над слоем соленой воды располагается значительный слой более легкой опресненной воды. Эффект, удерживающий суда на месте, возникает в результате резкого перепада в плотности воды.
Однако еще в середине XVIII века английский мореплаватель Джон Франклин заметил явление, которое тогда объяснить не смог. Судно, на котором он совершал морской поход, попало в зону «мертвой воды» и не двигалось. Франклин спустился в каюту, чтобы записать путевые заметки, что он делал регулярно.
На столе стоял светильник, в котором масло было налито поверх воды. Странное поведение масла удивило бывалого моряка. Оно оставалось неподвижным, но на его границе с водой отчетливо была заметна… волна. Хотя научного объяснения этому явлению тогда не было дано, этот случай можно считать одним из первых лабораторных наблюдений внутренних волн.
Серьезное изучение внутренних волн началось после Второй мировой войны. Было установлено, что при полном штиле на глубине 200-300 метров могут возникать настоящие бури и штормы, подводные волны могут достигать в высоту 50 метров и иметь ширину до 100 метров.
Кстати, в ходе изучения внутренних волн океана многие специалисты высказывали предположение, что катастрофа американской подводной лодки «Трешер», которая произошла 10 апреля 1963 года, случилась именно из-за встречи с подводной волной-гигантом. По предположению ученых, такая волна вполне могла «забросить» субмарину на критическую для нее глубину.
У внутренних волн есть и еще одна примечательная особенность. Оказывается, что они могут «пронизывать» толщу океана до самого дна. Мы уже говорили выше о том, что океан представляет собой гигантский «слоеный пирог». Если слои находятся в состоянии покоя, то граница между ними ровная.
Но такое бывает очень редко. Чаще всего по каким-то причинам тяжелый слой приподнимается, выгибается дугой и резко падает вниз. От этого во все стороны начинают распространятся внутренние волны. Считается, что океан «закладывает» в эти волны остатки неиспользованной энергии, которая образуется ежедневно в его недрах с помощью приливообразующих сил.
Природа глубинных волн еще недостаточно изучена. По большому счету эти волны не являются чем-то уникальным, ведь на поверхности моря тоже плещутся волны, рожденные в глубине. Однако именно из-за своей «скрытности» они представляют особый интерес.
Очевидно, что еще очень долго океан будет удивлять человека. Несмотря на невероятный научный и технический прогресс, мы пока не можем найти объяснения некоторым явлениям, происходящим в морских глубинах. Возможно, что какие-то из своих секретов океан откроет нам в будущем.
