1001 вопрос об океане и 1001 ответ - Гарольд Дубах

Бенджамин Франклин в бытность свою Генеральным почтмейстером заинтересовался, почему почтовые суда, курсировавшие между Англией и ее колониями, быстрее пересекали океан, когда шли с запада на восток. На основании изучения вахтенных журналов и карт китобоев Нантакета Франклин составил карту Гольфстрима. Во время своих плаваний через Атлантику он измерял температуру воды на поверхности, беря пробы воды деревянным ведром. По изменению температуры воды можно было определить, когда судно вошло в Гольфстрим и когда вышло из него.

346. Является ли Гольфстрим поверхностным течением?

Хотя скорости течения в Гольфстриме и уменьшаются от верхней до нижней его границы, они все еще значительны до глубины 1500 м.

347. Можно ли назвать Гольфстрим «рекой в океане»?

Книга М. Ф. Мори «Физическая география морей», изданная в 1856 г., начинается словами: «В океане есть река. Она не пересыхает и в самые сильные засухи и не выходит из берегов даже при самых сильных наводнениях. Ее берега и ложе из холодной воды, а ее стремнина — из теплой. Истоком ее служит Мексиканский залив, а устьем — Арктический океан.

Это Гольфстрим. Нигде в мире нет более величественного потока вод. Гольфстрим течет стремительнее Миссисипи или Амазонки, а воды в нем в тысячу раз больше».

Теперь-то мы знаем, что Гольфстрим вовсе не река, а скорее система отдельных потоков, движение которых сложно и нерегулярно. Гаррис Б. Стюарт сравнил эту систему со струями и кольцами дыма, поднимающегося от горящей сигареты.

348. Где берет начало Гольфстрим?

Гольфстрим получил свое название по ошибке: раньше считали, что он зарождается в Мексиканском заливе[29]. Теперь нам известно, что воды самого Мексиканского залива вносят весьма малый вклад в Гольфстрим. Истоки Гольфстрима лежат гораздо дальше: там, где два течения — Северное и Южное пассатное — объединяются и движутся затем через проходы между Наветренными островами в Карибское море. Далее этот объединенный поток идет через Юкатанский пролив, после чего для него остается лишь один проход — между Флоридой и Кубой. В районе побережья Флориды к Гольфстриму присоединяются другие течения, идущие от северного побережья Пуэрто-Рико и из района восточнее Багамских о-вов.

349. Как далеко распространяется Гольфстрим?

Наиболее четко Гольфстрим выражен между Флоридским проливом и мысом Гаттерас. Начиная от мыса Каролина течение поворачивает к востоку, а на 45° з. д. делится на три ветви. Одна из них в виде слабого нерегулярного течения идет на восток до Бискайского залива другая ветвь образует течение Ирмингера, которое южнее Исландии поворачивает и идет на запад. Основная ветвь направляется на северо-восток, где она образует Норвежское течение, проникающее в Баренцево море. Ученые прослеживают воды Гольфстрима вплоть до северного побережья Новой Земли. Струи теплых вод, ответвляющиеся от Гольфстрима, доходят до советского порта Мурманск, благодаря чему он не замерзает.

350. Сколько воды переносит Гольфстрим?

Расход воды через Флоридский пролив составляет около 26 млн. м3/сек. На подходе к Чесапикскому заливу расход течения увеличивается до 75–90 млн. м3/сек вследствие притока глубинных вод и вод Саргассова моря. После Большой Ньюфаундлендской банки расход Гольфстрима уменьшается до 40 млн. м3/сек. так как часть потока поворачивает на юг.

351. Как определяют положение Гольфстрима?

Начиная с 1966 г. Океанографическое управление ВМС США издает ежемесячную сводку по Гольфстриму, в которой описываются положение и физические свойства Гольфстрима в Северной Атлантике. Течение прослеживается с самолета с помощью инфракрасного радиометра, измеряющего тепловое излучение морской поверхности. При этом легко обнаруживаются резкие различия температуры Гольфстрима и более холодных прибрежных вод.

352. Существует ли под Гольфстримом противотечение?

Генри Стоммел из Вудс-Холского океанографического института на основании теоретических соображений предсказал существование под Гольфстримом глубинного течения, движущегося в противоположном ему направлении. В 1957 г. это было доказано: наблюдения с помощью поплавков Сваллоу подтвердили существование противотечения на глубинах 2000–3000 м у восточного побережья США.

353. Существуют ли в Атлантике другие противотечения?

Противотечение, идущее на восток в экваториальной Атлантике, впервые обнаружил Уильям Дж. Меткалф из Вудс-Холского океанографического института. Опуская батометры, он заметил сильное отклонение троса в сторону, противоположную поверхностному течению. В 1961 г. во время экспедиции на судне Вудс-Холского института «Чейн» на глубине 100 м были измерены скорости в 2,5 узла [30]. Тем самым существование противотечения было подтверждено. В 1963 г. научно-исследовательское судно университета Майами «Пиллсбери» проследило это течение на протяжении 1320 миль в сторону Африки.

354. Что такое течение Кромвелла?

Это подповерхностное течение в Тихом океане. Вначале его назвали Экваториальным подповерхностным течением. Позднее оно было переименовано в честь одного из его открывателей, океанолога Таунсенда Кромвелла, погибшего в 1958 г. в авиационной катастрофе. Течение Кромвелла проходит вдоль экватора от Соломоновых до Галапагосских островов и дальше. Общая его длина, по-видимому, достигает 8000 миль. Течение охватывает небольшую толщу воды, ширина его колеблется от 120 до 250 миль, скорость — от 2,5 до 3 узлов.

Морские льды

355. При какой температуре замерзает морская вода?

Морская вода в отличие от пресной не имеет определенной точки замерзания: температура, при которой начинают образовываться кристаллы льда, зависит от солености. При средней для океана солености 35‰ температура замерзания равна минус 1,9 °C. Когда начинается ледообразование, большая часть соли остается в воде, что понижает температуру замерзания.

356. Как связаны волнение и ледообразование?

Ледообразование начинается с того, что в воде образуются кристаллы льда; возникает кашеобразная смесь воды и льда. Такое «ледяное сало» уменьшает высоту волн. Когда эта смесь смерзается, образуется тонкий, пластичный слой льда, изгибающийся под действием волнения.

357. Что происходит при выпадении снега на поверхность моря?

Когда снег падает на воду, температура которой близка к точке замерзания, он плавает на поверхности, сбиваясь в гряды толщиной 2 м и более. Когда температура воды опускается до точки замерзания, снег и вода быстро смерзаются, образуя гибкий лед.

358. Может ли лед образоваться у дна раньше, чем у поверхности?

Если в воде отсутствуют ядра конденсации, то даже при температуре воды ниже точки замерзания лед не будет образовываться. В таких случаях ядрами конденсации могут стать донные осадки, и тогда ледообразование начнется не на поверхности, а у дна. Такой лед называется донным.

359. Почему лед плавает?

Если бы плотность воды при замерзании увеличивалась, как у большинства других веществ, то образующийся на поверхности лед тонул бы. Однако вода обладает тем свойством, что при охлаждении до некоторой температуры (4 °C для пресной воды), близкой к точке замерзания, плотность ее вначале увеличивается, но при дальнейшем охлаждении вода начинает расширяться и при температуре замерзания занимает объем на 9% больший, чем при температуре 4 °C.

360. Почему, превращаясь в лед, вода расширяется?

Увеличение плотности воды при охлаждении объясняется тем, что молекулы воды замедляют свое движение, но это справедливо лишь до температуры 4 °C, при которой вода имеет наибольшую плотность. В диапазоне температур от 4 до 0 °C в молекуле воды происходит перестройка водородно-кисло-родных связей и возникает иная молекулярная структура. Новый вид межмолекулярной связи образует менее плотную упаковку молекул, так что объем воды увеличивается на 9%. Такой перестройкой молекулярной структуры и объясняется расширение воды при замерзании.

361. Что было бы, если бы лед не плавал на воде, а тонул?

Если бы лед тонул, то все водоемы на Земле оказались бы заполненными им от поверхности до дна. Солнце не могло бы растопить эту массу льда, защищенную от его лучей, а вытаивал бы лишь тонкий поверхностный слой. На Земле царил бы вечный ледниковый период и планета наша была бы необитаемой.

362. Почему полярные ледяные шапки не тают даже летом?

Все дело в большой величине удельной теплоты плавления льда. Для того чтобы поднять на 1 °C температуру 1 г воды, ей надо сообщить 1 кал тепла. Для того же, чтобы получить из 1 г льда при 0 °C воду той же температуры, потребуется 80 кал.