Волны

Список поверхностных течений Мирового океана с характеристиками

Океанические течения называют реками в океане. Как реки текут по своему руслу, так и ветер перемещает крупные массы воды в океанах и морях.

Перемещение водных потоков, причиной возникновения которых стало движение в атмосфере, называют поверхностным. Разделяют северное пассатное, южное пассатное и межпассатное противотечение. Их направления связаны с курсом воздушных масс. По этой причине они иногда носят неустойчивый характер и могут появляться и исчезать в разные сезоны года. Поэтому общая классификация учитывает постоянные и временные перемещения.

Пассатные ветра гонят массу воды с востока на запад и образуют потоки разной температуры. Если температура течения выше, чем окружающая вода, то такая океаническая река называется теплой. Если ниже — холодной.

Теплые

Такие типы трафика зарождаются в области экватора и движутся в сторону полюсов.

Их примеры и названия:

Холодные

Образуются путем движения холодного потока слабосоленой воды из высоких широт в низкие, экваториальные.

На берегах, которые омывают холодные течения, климат жесткий. Там часто образуются пустыни.

Существуют нейтральные потоки, температура которых не отличается от окружающей воды. Такие океанские реки называются нейтральными, чаще всего они являются продолжением теплых или холодных.

Причины

Батиметрия на плато Кергелен в Южном океане регулирует ход Кергелен глубокой западной границе течения , части глобальной сети океанических течений.

Динамика океана определяет и описывает движение воды в океанах. Поля температуры и движения океана можно разделить на три отдельных слоя: смешанный (поверхностный) слой, верхний слой океана (выше термоклина) и глубинный океан. Океанские течения измеряются в sverdrup (sv) , где 1 sv эквивалентен объемному расходу 1 000 000 м 3 (35 000 000 куб. Футов) в секунду.

Поверхностные течения, которые составляют только 8% всей воды в океане, обычно ограничиваются верхним слоем воды океана 400 м (1300 футов) и отделены от нижних областей за счет изменения температуры и солености, которые влияют на плотность воды , который, в свою очередь, определяет каждый океанический регион. Поскольку движение глубокой воды в океанских бассейнах вызывается силами, зависящими от плотности, и гравитацией, глубокие воды опускаются в глубокие океанические бассейны в высоких широтах, где температуры достаточно низкие, чтобы вызвать увеличение плотности.

Циркуляция, приводимая в движение ветром

Поверхностные океанические течения вызываются ветровыми течениями, преобладающие крупномасштабные ветры вызывают основные устойчивые океанические течения, а сезонные или случайные ветры вызывают течения, имеющие такую ​​же постоянство, что и ветры, которые их двигают, и эффект Кориолиса играет важную роль в их развитии. Распределение скорости по спирали Экмана приводит к тому, что течения, текущие под углом к ​​движущемуся ветру, образуют типичные спирали по часовой стрелке в северном полушарии и вращение против часовой стрелки в южном полушарии . Кроме того, области поверхностных океанских течений несколько меняются в зависимости от времени года ; это наиболее заметно в экваториальных течениях.

Глубоководные океанические бассейны обычно имеют несимметричное поверхностное течение, т. Е. Проточная ветвь восточного экватора широкая и диффузная, тогда как западное пограничное течение, протекающее в направлении полюса, относительно узкое.

Термохалинное кровообращение

Глубокие океанические течения обусловлены градиентами плотности и температуры. Эта термохалинная циркуляция также известна как конвейерная лента океана. Эти течения, иногда называемые подводными реками, текут глубоко под поверхностью океана и скрыты от немедленного обнаружения. Там, где наблюдается значительное вертикальное движение океанских течений, это называется апвеллингом и даунвеллингом . В настоящее время глубоководные океанические течения исследуются с помощью флота подводных роботов под названием Арго .

Термохалинная циркуляция является частью крупномасштабной циркуляции океана, которая вызвана глобальными градиентами плотности, создаваемыми поверхностным теплом и потоками пресной воды . Прилагательное термохалин происходит от термо- относящегося к температуре и -халинного, относящегося к содержанию соли , факторов, которые вместе определяют . Поверхностные течения, вызываемые ветром (такие как Гольфстрим ), движутся к полюсам от экваториальной части Атлантического океана , охлаждают по пути и в конечном итоге опускаются в высоких широтах (образуя глубокие воды Северной Атлантики ). Затем эта плотная вода стекает в бассейны океана . Хотя основная его часть поднимается вверх в Южном океане , самые старые воды (с временем прохождения около 1000 лет) поднимаются вверх в северной части Тихого океана. Таким образом, между океанскими бассейнами происходит интенсивное перемешивание, уменьшая различия между ними и делая океаны Земли глобальной системой. В своем путешествии водные массы переносят по земному шару как энергию (в виде тепла), так и материю (твердые, растворенные вещества и газы). Таким образом, состояние циркуляции оказывает большое влияние на климат Земли. Термохалинную циркуляцию иногда называют океанской конвейерной лентой, великим океанским конвейером или глобальной конвейерной лентой. Иногда его неточно используют для обозначения меридиональной циркуляции опрокидывания, MOC .

Объединив данные, собранные НАСА / Лабораторией реактивного движения с помощью нескольких различных спутниковых датчиков, исследователи смогли «прорваться» через поверхность океана, чтобы обнаружить «медиков» — сверхсоленые водовороты в теплой воде, которые берут начало в Средиземном море, а затем тонут еще больше. чем в полумиле под водой в Атлантическом океане. Медди показаны красным на этом научном рисунке.

Измеритель тока записи

Водный цикл

Водный цикл не имеет отправной точки, но поскольку океан содержит наибольшее количество воды, многие циклы часто используют океан в качестве отправной точки. Океан покрывает 76,5% поверхности Земли и поэтому поглощает огромное количество солнечной энергии. Когда океан поглощает энергию, он нагревается. Часть этой энергии заставляет воду испаряться . Эта теплая, влажная вода менее плотная, чем холодный воздух вокруг нее. Этот менее плотный воздух поднимается и, по мере подъема, охлаждается. Эта вода затемконденсируется, образуя облака. Вода образует более крупные капли и будет падать обратно на землю под действием силы тяжести. В каком состоянии он падает на землю, зависит от температуры.

Если действительно холодно, осадки

выпадут в виде снега, замерзшего дождя или града, но если будет теплее, они выпадут в виде дождя. Некоторые осадки выпадают обратно в водоемы, а остальные выпадают на сушу. Некоторые, которые падают как снег, могут накапливаться как ледяные шапки и ледники; эта вода может оставаться замороженной в течение тысяч лет. Часть воды, которая падает на землю, впадает в реки. Это называетсяповерхностным стоком . Некоторая вода может течь в озера, а другая — в реки, а затем в конечном итоге обратно в океан. Другая вода проникает в землю и путешествует под водой. Часть его хранится под землей, а часть этой воды возвращается в океан.

Водный цикл также играет жизненно важную роль в выживании растений, так как им нужна вода, чтобы выжить. Большинству растений нужна вода в листьях, где в основном происходит фотосинтез. Чтобы переместить эту воду, растение использует маленькие трубки в стебле растения под названием ксилема. Растение использует процесс, называемый транспирацией,

для перемещения воды. Транспирация — это процесс, при котором вода на растениях испаряется. Температура, влажность, свет и скорость ветра могут влиять на скорость транспирации. Часть воды сохраняется в растении и выделяется при разложении тканей растения.

Не в каждой стране есть достаточное количество чистой воды. В некоторых странах не так много осадков из-за их расположения. Поговорите со своими учениками об экологических и социальных проблемах, связанных с водой во всем мире.

Причины образования течений в Мировом океане

Океанические (и морские) течения – перемещение водной массы, провоцируемое воздействием различных факторов. Средняя скорость потоков составляет 10 м/с, глубина распространения – до 300 м.

Причинами океанических течений являются следующие факторы:

• осевое вращение планеты;
• движение воздушных масс (на глубинные потоки ветер не влияет);
• гравитационная сила, связывающая планету со спутником;
• рельефные формы морского дна;
• контуры континентов;
• температурные и солевые показатели воды.

Морские течения появляются по тем же причинам, что и океанические. Но меньшее пространство акватории и меньшая глубина сокращают масштабность движения потоков воды, иногда придают им своеобразный характер. Так, в Черном и Средиземном море образуются круговые потоки, спровоцированные силой вращения Земли. В Белом море наблюдаются выраженные приливные и отливные процессы.

Самое холодное мощное течение – Западных Ветров, движущееся вокруг Антарктиды. Фактор его формирования – постоянные ветры, направленные на восток, захватывающие значительные территории от умеренного пояса до берегов покрытого льдами континента. Ширина потока достигает 2,5 тысяч км, глубина – 1 км. Ежесекундно смещается около 200 млн. тонн воды. Высокая скорость и большая глубина обусловлены отсутствием преград на пути водной массы.

Гольфстрим из космоса

Самое теплое сильное течение – Гольфстрим, начинающееся в Мексиканском заливе, несущее теплую воду из тропиков в холодные широты Атлантики. Существованием Гольфстрима обусловлен мягкий умеренный климат Европы. Ежесекундно поток несет почти 80 млн. тонн воды.

Климат.

Характерные особенности климата определяются высокоширотным положением С. Л. о., обусловливающим преобладание радиационного выхолаживания над поступлением тепла от Солнца (см. Арктика, Арктический климат). Важную роль в формировании климата С. Л. о. играют также тёплые Северо-Атлантическое и Тихоокеанское течения; принос ими тепла в С. Л. о. составляет 60% от переноса тепла в атмосфере (по данным М. И. Будыко). В зимние месяцы (январь — апрель) над Арктическим бассейном располагается Арктический антициклон. Циклоны из Атлантики перемещаются на С. через моря Баффина и Гренландское и на В. через моря Норвежское, Баренцево и Карское; нередко проникают они и в приполюсный район. Летом устойчивые, но менее мощные, чем зимой, антициклоны наблюдаются в Арктическом бассейне к С. от Аляски и Чукотского моря и над Гренландией. Циклоническая деятельность развивается главным образом над С. Канады и Сибири, распространяясь на прилежащие районы С. Л. о. Над Северо-Европейским бассейном в течение всего года господствует ложбина Исландского минимума, а над Гренландией — максимум атмосферного давления. Поэтому над западной частью бассейна преобладают ветры северного и северо-западного направлений, обусловливая суровый арктический климат. В восточной части бассейна отмечаются преимущественно южные и юго-западные ветры. Вследствие этого, а также влияния тёплого Норвежского течения климат здесь более мягкий. Через Северо-Европейский бассейн проходит большое количество глубоких циклонов, вызывающих резкие перемены погоды, обильные осадки и туманы. Осенью и в особенности зимой сильное волнение, большая влажность и низкие температуры воздуха часто приводят к сильному обледенению судов, создавая опасность для мореплавания. Ветровой режим неустойчив (средняя скорость ветра 4—6 м/сек), но сильные ветры (более 15м/сек) бывают редко. В прибрежных районах заметно выражен сезонный (муссонный) ход направления ветра, и скорость его и число дней со штормами здесь значительно возрастают, особенно зимой. Средняя температура воздуха зимой в различных районах С. Л. о. колеблется от —2 до —40 °С, летом от 0 до 6 °С. Повторяемость облачности достигает 90% летом и 50% зимой. Атмосферные осадки выпадают в виде снега; дожди, чаще всего со снегом, бывают редко. Количество осадков в Арктическом бассейне не превышает 150, в Северо-Европейском бассейне — 250—300 мм в год. Толщина снежного покрова невелика, её распределение крайне неравномерно. Летом снежный покров почти повсеместно стаивает.

Основные течения Мирового океана

Тихий океан

Мощнейшие течения Тихого океана сформированы пассатами — постоянными ветрами, дующими от тропиков к экватору. Северное и Южное пассатные течения гонят массы воды в сторону Евразии и Австралии.  

Схема течений Тихого океана

Достигая восточных берегов континентов, воды расходятся вдоль побережья. Часть воды возвращается на восток, образуя Межпассатное противотечение. Основная масса воды Северного пассатного течения устремляется к северу, образуя тёплое течение Куросио, а воды Южного движутся на юг, становясь Восточно-Австралийским течением.

В умеренных широтах течения подхватывают западные ветры и направляют их на восток. В Северном полушарии возникает тёплое Северо-Тихоокеанское течение, а в Южном — Течение Западных Ветров. 

Достигнув восточных краёв океана, воды возвращаются к экватору, двигаясь вдоль побережья Северной Америки (Калифорнийское течение) и Южной Америки (Перуанское течение). 

У экватора течения вновь подхватываются пассатом, завершая круговорот.

Атлантический океан

Поскольку Атлантический океан вытянут по вертикали, его основные течения также направлены с севера на юг и обратно. 

Схема течений Атлантического океана‍

Как и в случае с Тихим океаном, течения Атлантики образуют кольца в Северном и Южном полушариях.  

В Северном полушарии Северное пассатное течение гонит воду к берегам Центральной Америки, где зарождается тёплое течение Гольфстрим, движущееся в сторону Европы к Северному полюсу, откуда воды возвращаются к экватору холодным Канарским течением. Так в северной части Атлантики происходит циркуляция течений по часовой стрелке. 

В Южном полушарии потоки океанических вод направлены против часовой стрелки: Южное пассатное течение, достигая берегов Южной Америки, движется на юг вдоль континента, становясь тёплым Бразильским течением. У берегов Антарктиды оно разворачивается на восток, вливаясь в течение Западных Ветров. Затем вода возвращается к экватору вдоль западного берега Африки, гонимая холодным Бенгельским течением. 

Индийский океан

Особенность Индийского океана — изменчивые течения в его северной части. Они подчинены муссонам — ветрам, которые меняют направление в зависимости от сезона. 

Схема течений Индийского океана‍

Зимой северо-восточный муссон несёт воды из Бенгальского залива к Африке, где течение поворачивает на юг, и достигнув области экватора, возвращается на восток, создавая Экваториальное противотечение. Затем, достигнув Суматры, течение разделяется на два потока: первый движется на север, замыкая круговорот, а второй устремляется в Тихий океан.

Летом течения направляются в обратную сторону, с запада на восток, при этом противотечения не возникает. Юго-западный муссон гонит воду на север, образуя холодное Сомалийское течение, которое впоследствии объединяется с Южным пассатным.

Южный круговорот не зависит от сезона и действует без изменений. Южный пассат направляет воду к Мадагаскару, где образует два потока, огибающие остров. При этом часть воды возвращается на восток через противотечение. 

Затем южный поток направляется в Атлантический океан и вливается в Течение Западных ветров. У западного побережья Австралии от него отделяется течение, возвращающее воду в район экватора, где её вновь подхватывает Южный пассат.   

Северный Ледовитый океан

Поскольку большая часть Северного Ледовитого океана находится подо льдом, о его течениях известно немного. 

Основным проводником тепла является Норвежское течение — продолжение Гольфстрима. В районе 67 параллели оно разделяется на Нордкапское и Шпицбергенское течения. 

Нейтральное Трансарктическое течение формируется благодаря стоковым водам с Аляски и севера Азии. Оно движется от Чукотского моря к полюсу по направлению к Гренландии. Примечательно, что его температура такая же, как у окружающей воды. 

Холодное Восточно-Гренландское течение берёт начало от моря Лаптевых и движется вдоль восточного берега Гренландии, после чего через Датский пролив устремляется в Атлантический океан. 

Средняя скорость в живом сечении. Формула Шези

Для вычисления средней скорости потока при отсутствии непосредственных измерений широко применяется формула Шези. Она имеет следующий вид:

_ср

Величина коэффициента С не является величиной постоянной. Она зависит от глубины и шероховатости русла. Для определения С существует несколько эмпирических формул. Приведем две из них:

формула Манинга

формула Н. Н. Павловского
где n — коэффициент шероховатости, находится по специальным таблицам М. Ф. Срибного. Переменный показатель в формуле Павловского определяется зависимостью.

Из формулы Шези видно, что скорость потока растет с увеличением гидравлического радиуса или средней глубины. Это происходит потому, что с увеличением глубины ослабевает влияние шероховатости дна на величину скорости в отдельных точках вертикали и тем самым уменьшается площадь на эпюре скоростей, занятая малыми скоростями. Увеличение гидравлического радиуса приводит и к увеличению коэффициента С. Из формулы Шези следует, что скорость потока растет с увеличением уклона, но этот рост при турбулентном движении выражен в меньшей мере, чем при ламинарном.

Скорость течения горных и равнинных рек

Течение равнинных рек значительно более спокойное, чем горных. Водная поверхность равнинных рек сравнительно ровная. Препятствия обтекаются потоком спокойно, кривая подпора, возникающего перед препятствием, плавно сопрягается с водной поверхностью вышерасположенного участка.

Горные реки отличаются крайней неровностью водной поверхности (пенистые гребни, взбросы, провалы). Взбросы возникают перед препятствием (нагромождением валунов на дне русла) или при резком уменьшении уклона дна. Взброс воды в гидравлике носит название гидравлического (водного) прыжка. Его можно рассматривать как одиночную волну, появившуюся на водной поверхности перед препятствием. Скорость распространения одиночной волны на поверхности, как известно, c = , где g — ускорение силы тяжести, H — глубина.

Если средняя скорость течения v_ср потока оказывается равной скорости распространения волны или превышает ее, то образующаяся у препятствия волна не может распространиться вверх по течению и останавливается вблизи места ее возбуждения. Формируется остановившаяся волна перемещения.

Пусть v_ср = c. Подставляя в это равенство значение из предыдущей формулы, получим v_ср = , или

Левая часть этого равенства известна как число Фруда (Fr). Это число позволяет оценить условия существования бурного или спокойного режима течения: при Fr 1 — бурный режим.

Таким образом, между характером течения, глубиной, скоростью, а следовательно, и уклоном существуют следующие соотношения: с увеличением уклона и скорости и уменьшением глубины при данном расходе течение становится более бурным; с уменьшением уклона и скорости и увеличением глубины при данном расходе течение приобретает более спокойный характер.

Горные реки характеризуются, как правило, бурным течением, равнинные реки имеют спокойный режим течения. Бурный режим течения может быть и на порожистых участках равнинных рек. Переход к бурному течению резко усиливает турбулентность потока.

Разновидности циклов

Практически все мы знаем, что существует большой и малый круговорот воды. Однако ученым известно пять типов круговорота воды:

• Мировой – испарение влаги из океанов и оседание на материковую сушу, а затем возвращение в океаны с помощью речек и ручьев.
• Малый – испарение влаги из морей и последующее возвращение ее осадками под воздействием тепла.
• Внутренний континентальный – водообмен исключительно над участками суши.
• Почвенный – водообмен на суше при помощи подземных стоков.
• Глобальный круговорот воды – сочетание всех перечисленных типов.

Круговорот приводит к непрерывному перемещению и передвижению воды, и без данного процесса не было бы ничего живого на нашей планете

Понимая, какие компоненты природы связаны между собой круговоротом воды, можно осознать всю его важность и значимость

Насколько сильно мы зависим от влаги? В человеческом организме 70% жидкости. При потере 1%, мы испытаем жажду. А потеря 20% жидкости станет для нас фатальной.

Круговорот воды в природе — это …

Круговорот воды в природе — это непрерывное движение воды в гидросфере Земли. Про гидросферу Земли читайте в нашем отдельном материале Гидросфера — водная оболочка Земли.

Двигателем — донором энергии круговорота воды является Солнце, а главным «поглотителем» — акцептором энергии и поставщиком водяного пара в атмосферу Мировой океан.

Одним из главных факторов благодаря которому существует Круговорот воды в природе, является уникальная способность воды быть в естественных природных условиях в трех состояниях — твердом, жидком и парообразном.

Круговорот воды в природе так же называется гидрологическим циклом. Круговорот воды обеспечивает присутствие воды практически во всех уголках земного шара. Если кратко, то круговорот воды в природе (гидрологический цикл) можно описать так — вода, находящаяся в жидком состоянии, испаряется, поднимается в атмосферу, где конденсируется, образуя облака, а в дальнейшем снова возвращается на землю уже в жидком состоянии в виде дождя, росы … , либо через промежуточные твердые состояния – снег, иней, град. В атмосфере вода находится 8-9 дней.

В круговороте воды участвуют все водные ресурсы Земли, за исключением вод связанных в кристаллических решетках минералов и вод, погребенных в глубинах крупных ледников, но и это исключение лишь временное.

В круговороте воды, в то числе, активное участие принимают ледники, которые концертируют в себе значительные объемы воды в твердом состоянии (лед). В дальнейшем, какая то часть этих «запасов» вновь возвращается в жидкое состояний.

Приведем точное определение из авторитетного источника.

Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

Круговорот воды в природе (влагооборот) — непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на земном шаре, обусловленный поступлением солнечник энергии и действием силы тяжести: вода испаряется с поверхности мирового океана и с суши, водяные пары переносятся воздушными течениями, конденсируются и возвращаются в виде атмосферных осадков в океан (малый, или океанический круговорот) или на сушу, где часть их стекает через реки обратно в океан (большой круговорот)

Кроме того, различают местный, или внутриматериковый, круговорот, при котором принимается во внимание вода, испарившаяся с поверхности суши и вновь выпавшая на сушу в виде атмосферных осадков

Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. — М.: Гостоптехиздат. Составитель: А. А. Маккавеев, редактор О. К. Ланге. 1961

Температура вод мирового океана

Поскольку Мировой океан занимает в три раза большую площадь, чем суша, то и тепла он получает втрое больше. Выше были описаны закономерности прогрева воды, которые определяют её температуру. А дальше будут рассмотрены особенности каждого из океанов по отдельности.

Наибольшая температура у поверхности воды наблюдается в Тихом океане – 19,4 градуса тепла по Цельсию (хотя самым тёплым и принято считать Индийским, он здесь всего лишь на втором месте – соответственно, 17,3 градуса). Третье место занимает Атлантический океан – его средняя температура у поверхности составляет 16,5 градусов. Завершает рейтинг Северный Ледовитый океан – там температура едва ли поднимается выше 1 градуса.

Так как океан на 25-50 % теплее суши, такая разница не может не оказывать существенного влияния не только на гидробионтов – так называют обитающие в водной среде живые организмы – но и на всё живое на Земле в целом. Являясь подобием центрального котла отопления, океан защищает всех живых существ как от перегрева, так и от переохлаждения.