Основные физико химические свойства мирового океана. Физико-химические свойства океанской воды. Воды суши- Реки

Океанская вода – универсальный однородный ионизированный раствор, в состав которого входят все химические элементы. В растворе находятся твердые минеральные вещества (соли) и газы, а также взвеси органического и неорганического происхождения.

Соленость морской воды. По массе растворенные соли составляют всего 3,5%, но они придают воде горько-соленый вкус и другие свойства. Состав морской воды и содержание в ней разных групп солей видны из таблицы 8. Морская вода по составу резко отличается от речной воды, ибо в ней преобладают хлориды. Интересно отметить, что состав солей плазмы крови близок к составу солей морской воды, в которой, как считают многие ученые, зародилась жизнь.

Таблица 8

(в % от всей массы солей) (по Л. К. Давыдову и др.)

Основные соединения	Морская вода	Речная вода
Хлориды (Nad, MgCl,)
Сульфаты (MgSO 4 , CaSO 4 , K 2 SO 4)
Карбонаты (СаСО 3)
Соединения азота, фосфора, кремния, органические и прочие вещества

Соленость – количество солей в граммах в I кг морской воды. Средняя соленость Океана 35% 0 . Из 35 граммов солей в морской воде больше всего поваренной соли (около 27 г), поэтому она соленая. Горький вкус ей придают соли магния. Линии на карте, соединяющие точки с одинаковой соленостью, называются изогалинами.

Океанская вода образовалась из горячих соленых растворов земных недр и газов, так что соленость ее изначальная. Состав морской воды напоминает состав ювенильных вод, т. е. вод и газов, выделяющихся при вулканических извержениях из магмы и впервые вступающих в круговорот воды на Земле. Газы, выделяемые из современных вулканов, состоят преимущественно из водяного пара (около 75%), углекислого газа (до 20%), хлора (7%), метана (3%), серы и других компонентов.

Первоначальный состав солей морской воды и соленость ее были несколько иными. Изменения, которые она претерпела в процессе эволюции Земли, были вызваны прежде всего появлением жизни, особенно механизма фотосинтеза и связанного с ним продуцирования кислорода. Некоторые изменения, по-видимому, вносили речные воды, которые на первых порах выщелачивали горные породы на суше и доставляли в Океан легкорастворимые соли, а в дальнейшем – в основном карбонаты. Однако живые организмы, особенно животные, потребляли огромное количество сначала кремния, а потом кальция для образования своих внутренних скелетов и раковин. После отмирания они погружались на дно и выпадали из круговорота минеральных веществ, не увеличивая содержание карбонатов в морской воде.

В истории развития Мирового океана были периоды, когда соленость колебалась в сторону уменьшения или увеличения. Это происходило как в результате геологических причин, ибо тектоническая активизация недр и вулканизм влияли на активность дегазации магмы, так и за счет климатических изменений. В суровые ледниковые эпохи, когда большие массы пресной воды консервировались на суше в виде ледников, соленость возрастала. При потеплении в межледниковые эпохи, когда в Океан поступали талые ледниковые воды, она уменьшалась. В аридные эпохи соленость увеличивалась, во влажные – уменьшалась.

В распределении солености поверхностных вод примерно до глубины 200 м прослеживается зональность, что связано с балансом (приходом и расходом) пресной воды, и прежде всего с количеством выпадающих осадков и испарением. Уменьшают соленость морской воды речные воды и айсберги.

В экваториальных и субэкваториальных широтах, где осадков выпадает больше, чем тратится воды на испарение (К увлажнения >1), и велик речной сток, соленость чуть менее 35% 0 . В тропических и субтропических широтах из-за отрицательного пресного баланса (осадков мало, а испарение велико) соленость составляет 37%о. В умеренных широтах соленость близка к 35%о. В приполярных и полярных широтах соленость наименьшая – около 32%о, поскольку количество осадков превышает испарение, велик речной сток, особенно сибирских рек, много айсбергов, главным образом вокруг Антарктиды и Гренландии.

Рис. 82. Типы вертикального распределения солености (по Л. К. Давыдову и др.)

Зональную закономерность солености нарушают морские течения и приток речных вод. Например, в умеренных широтах северного полушария соленость больше у западных берегов материков, куда поступают субтропические воды повышенной солености, приносимые теплыми течениями, меньше – у восточных берегов материков, куда холодные течения приносят менее соленые субполярные воды.

Из океанов наибольшей соленостью обладает Атлантический океан. Это объясняется, во-первых, сравнительной узостью его в низких широтах в сочетании с близостью к Африке с ее пустынями, откуда на океан беспрепятственно дует жаркий сухой ветер, повышающий испарение морской воды. Во-вторых, в умеренных широтах западный ветер уносит атлантический воздух далеко в глубь Евразии, где из него выпадает значительная часть осадков, не полностью возвращающихся в Атлантический океан. Соленость Тихого океана меньше, так как он, наоборот, широк в экваториальном поясе, где соленость воды пониженная, а в умеренных широтах Кордильеры и Анды задерживают обильные осадки на наветренных западных склонах гор, и они вновь поступают в Тихий океан, рассоляя его.

Наименьшая соленость воды в Северном Ледовитом океане, особенно у Азиатского побережья, близ устьев сибирских рек – менее 10%о. Однако в приполярных широтах происходит сезонное изменение солености воды: осенью – зимой при образовании морского льда и уменьшении речного стока соленость возрастает, весной – летом при таянии морского льда и увеличении речного стока – уменьшается. Вокруг Гренландии и Антарктиды летом соленость становится меньше еще и за счет тающих айсбергов и подтаивания краевых частей покровных и шельфовых ледников.

Максимальная соленость воды наблюдается в тропических внутренних морях и заливах, окруженных пустынями, например в Красном море – 42% 0 , в Персидском заливе – 39% 0 .

Несмотря на различную соленость морской воды в разных акваториях Океана, процентное соотношение растворенных в ней солей неизменно. Оно обеспечивается подвижностью воды, непрерывным горизонтальным и вертикальным ее перемешиванием, что в совокупности приводит к общей циркуляции вод Мирового океана.

Изменение солености воды по вертикали в океанах различно. Намечено пять зональных типов вертикального распределения солености: I – полярный, II – субполярный, III – умеренный, IV – тропический и V – экваториальный. Они представлены в виде графиков на рисунке 82.

Распределение солености по глубине в морях весьма различно в зависимости от величины баланса пресной влаги, интенсивности вертикального перемешивания и водообмена с соседними акваториями.

Годовые колебания солености в открытых частях Океана незначительны и в поверхностных слоях не превышают 1 %о, а с глубины 1500 – 2000 м соленость в течение года практически неизменна. В прибрежных окраинных морях и заливах сезонные колебания солености воды значительнее. В морях Северного Ледовитого океана в конце весны соленость снижается за счет притока речных вод, а в акваториях с муссонным климатом летом – еще и за счет обилия осадков. В полярных и субполярных широтах сезонные изменения солености поверхностных вод обусловлены в большей степени процессами замерзания воды осенью и таяния морских льдов весной, а также таянием ледников и айсбергов во время полярного дня, о чем будет сказано позже.

Соленость воды влияет на многие ее физические свойства: температуру, плотность, электропроводность, скорость распространения звука, быстроту образования льда и др.

Интересно заметить, что в морях близ карстовых побережий на дне нередки мощные подводные (субмаринные) источники пресной воды, поднимающиеся к поверхности в виде фонтанов. Такие «пресные окна» среди соленой воды известны у берегов Югославии в Адриатическом море, у берегов Абхазии в Черном море, у берегов Франции, Флориды и в других местах. Эта вода используется моряками для хозяйственно-бытовых нужд.

Газовый состав океанов. В морской воде, кроме солей, растворены газы азот, кислород, диоксид углерода, сероводород и др. И хотя содержание газов в воде крайне незначительно и заметно изменяется в пространстве и во времени, их достаточно для развития органической жизни и биогеохимических процессов.

Кислорода в морской воде больше, чем в атмосфере, особенно в верхнем слое (35% при температуре 0 °С). Главным источником его служит фитопланктон, который называют «легкими планеты». Глубже 200 м содержание кислорода уменьшается, но с 1500 м вновь возрастает, даже в экваториальных широтах, за счет поступления вод из приполярных областей, где насыщенность кислородом достигает 70–90%. Расходуется кислород путем отдачи в атмосферу при избытке его в поверхностных слоях (особенно днем), на дыхание морских организмов и на окисление различных веществ. Азота в морской воде меньше, чем в атмосфере. Содержание свободного азота связано с распадом органических веществ. Растворенный в воде азот усваивается особыми бактериями, перерабатывается в азотистые соединения, которые имеют большое значение для жизни растений и животных. В морской воде растворено некоторое количество свободной и связанной углекислоты, которая попадает в воду из воздуха при дыхании морских организмов, при разложении органических веществ, а также при вулканических извержениях. Она важна для биологических процессов, так как это единственный источник углерода, который необходим растениям для построения органического вещества. Сероводород образуется в глубоких застойных котловинах в нижних частях водных толщ при разложении органических веществ и в результате жизнедеятельности микроорганизмов (например, в Черном море). Так как сероводород является сильно ядовитым веществом, он резко понижает биологическую продуктивность воды.

Поскольку растворимость газов интенсивнее при низких температурах, воды высоких широт содержат их больше, в том числе важнейшего для жизни газа – кислорода. Поверхностные воды там даже перенасыщены кислородом и биологическая продуктивность вод выше, чем в низких широтах, хотя видовое разнообразие животных и растений беднее. В холодное время года Океан поглощает газы из атмосферы, в теплое время он выделяет их.

Плотность – важное физическое свойство морской воды. Морская вода плотнее пресной воды. Чем выше соленость и ниже температура воды, тем плотность ее больше. Плотность поверхностных вод увеличивается от экватора к тропикам благодаря нарастанию солености и от умеренных широт к полярным кругам в результате понижения температуры, а зимой еще и за счет увеличения солености. Это приводит к интенсивному опусканию полярных вод в холодный сезон, который продолжается 8 – 9 месяцев. В придонных слоях полярные воды движутся к экватору, вследствие чего глубинные воды Мирового океана в целом холодные (2 – 4°С), но обогащенные кислородом.

Цвет и прозрачность зависят от отражения, поглощения и рассеяния солнечного света, а также от взвешенных в воде веществ органического и минерального происхождения. Синий цвет присущ воде в открытой части Океана, где нет взвесей. У побережий, где много взвесей, приносимых реками и временными водотоками с суши, а также за счет взмучивания прибрежного грунта при волнении, цвет воды зеленоватый, желтый, коричневый и др. При обилии планктона цвет воды синевато-зеленый.

Для визуальных наблюдений цвета морской воды используется шкала цветности, состоящая из 21 пробирки с цветными растворами – от синего до коричневого цвета. Цвет воды нельзя отождествлять с цветом поверхности моря. Он зависит от погодных условий, особенно от облачности, а также от ветра и волнения.

Прозрачность лучше в открытой части Океана, например в Саргассовом море, – 67 м, хуже – у побережий, где много взвесей. Прозрачность уменьшается в период массового развития планктона.

Свечение моря (биолюминесценция) – это свечение в морской воде живых организмов, содержащих фосфор и испускающих «живой» свет. Светятся прежде всего простейшие низшие организмы (ночесветка и др.), некоторые бактерии, медузы, черви, рыбы во всех слоях воды. Поэтому мрачные глубины Океана не совсем лишены света. Свечение усили-

вается при волнении, поэтому судам ночью сопутствует настоящая иллюминация. Среди биологов нет единого мнения о назначении свечения. Предполагают, что оно служит либо для отпугивания хищников, либо для поисков пищи, либо для привлечения особей противоположного пола в темноте. Холодное свечение морских рыб позволяет находить их косяки рыболовным судам.

Звукопроводимость – акустическое свойство морской воды. Распространение звука в морской воде зависит от температуры, солености, давления, содержания газов и взвесей. В среднем скорость звука в Мировом океане колеблется в пределах 1400–1550 м/с. С повышением температуры, увеличением солености и давления она увеличивается, при уменьшении – убывает. В океанах обнаружены слои с разной проводимостью звука: зву-корассеивающий слой и слой, обладающий звуковой сверхпроводимостью, – подводный

«звуковой канал». К звукорассеивающему слою приурочены скопления зоопланктона и соответственно рыб. Он испытывает суточные миграции: ночью поднимается, днем опускается. Его используют подводники, так как он гасит шум от двигателей подводных лодок, и рыболовные суда – для обнаружения косяков рыб. «Звуковой канал» начали использовать для краткосрочного прогноза волн цунами, в практике подводной навигации для сверхдальней передачи акустических сигналов.

Электропроводность морской воды высокая. Она прямо пропорциональна солености и температуре.

Естественная радиоактивность морских вод мала, но многие растения и животные способны концентрировать радиоактивные изотопы. Поэтому в настоящее время улов рыбы и других морепродуктов проходит спецпроверку на радиоактивность.

Теоретически не растворимых в воде веществ не существует, поэтому в морской воде содержатся почти все элементы таблицы Менделеева. Правда, некоторые элементы находятся в столь малых количествах, что их присутствие обнаруживается только в морских организмах, собирающих эти элементы из окружающей их морской воды. Таковы, например, кобальт, никель и олово, найденные в крови голотурий, омаров, устриц и других животных. Присутствие некоторых других элементов доказывается лишь их наличием в морских отложениях.

Среднее количество растворенных в водах Мирового океана твердых веществ составляет около 3, 5% по весу. Больше всего в морской воде содержится хлора -- 1, 9%. натрия -- 1, 06%. магния -- 0, 13%, серы --0, 088%, кальция -- 0, 040%, калия -- 0, 038%, брома - 0, 0065%, углерода -- 0, 003%. Содержание остальных элементов, в том числе биогенных и микроэлементов, ничтожно мало, менее 0, 3%. В водах океана обнаружены драгоценные металлы, но концентрация их незначительна, и при общем большом количестве в океане (золота -- 55 * 105 т, серебра -- 137 * 106 т) добыча их нерентабельна. 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.

Соленость воды в Мировом океане не везде одинакова. В открытой части она изменяется в пределах 33--37°/оо и зависит от климатических условий (разности испарения и количества выпадающих осадков). Поэтому в ее распределении четко проявляются черты широтной зональности, что позволяет картировать эту характеристику (карты изогалин). В отдельных районах широтная зональность нарушается влиянием переноса солей течениям. Средняя соленость на поверхности океанов различна. Наибольшую среднюю соленость имеет Атлантический океан -- 35, 3°/0о, наименьшую -- Северный Ледовитый -- 32%о (в приустьевых районах до 20°/оо).

Газы в воде океана. Вода поглощает (растворяет) газы, с которыми она соприкасается. Поэтому в океанической воде содержатся все атмосферные газы, а также газы, приносимые водами рек, выделяющиеся при химических и биологических процессах, при подводных извержениях. Общее количество растворенных в воде газов невелико, но они играют решающую роль в развитии всей органической жизни морей и океанов.

Углекислый газ, в отличие от кислорода и азота, находится в воде океана в основном в связанном виде, в виде углекислых соединений -- карбонатов и бикарбонатов. Запасы углекислоты в океане поддерживаются дыханием организмов и растворением известковых пород дна и берегов, а также современных органогенных отложений (скелетов, раковин и т. д.). Значительные количества углекислого газа поступают в океан при подводных вулканических извержениях. Как и кислород, углекислый газ растворяется быстрее в холодной воде. При повышении температуры вода отдает углекислый газ атмосфере, при понижении -- поглощает его, поэтому в тропиках вода выделяет углекислый газ в атмосферу, в полярных широтах, наоборот, углекислый газ из атмосферы поступает в воду.

1.1 Распределение воды и суши на земном шаре.

Общая поверхность земли 510 млн.кв.км.

Суша составляет - 149 млн.кв.км. (29%)

Занято водой - 310 млн.кв.км. (71%)

В Северном и Южном полушариях соотношение поверхности суши и воды неодинаково:

В Южном полушарии вода занимает 81%

В Северном полушарии вода занимает 61%

Материки в большей или меньшей степени разобщены между собой, тогда как воды океана образуют непрерывное водное пространство на поверхности земного шара, которое называется Мировым океаном. По физико-географическим особенностям последний подразделяется на отдельные океаны, моря, заливы, бухты и проливы.

Океан - крупнейшая часть Мирового океана, ограниченная с разных сторон не связанными между собой материками.

С 30-х годов ХХ в принято деление на 4 океана: Тихий, Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый (раньше Южный Ледовитый).

Расчленяющий Мировой океан материки определяют естественные границы между океанами. В высоких южных широтах таких границ нет и они здесь принимаются условно: между Тихим и Атлантическим по меридиану мыса Горн (6804 ‘з.д.) , от острова Огненная земля до Антарктиды; между Атлантическим и Индийским - от мыса Игольный по меридиану 20в.д. ; между Индийским и Тихим - от мыса Юго - Восточный на о. Тасмания по меридиану 14655’.

Площади океанов в процентах от общей площади Мирового океана составляют;

Тихий - 50%

Атлантический - 25,8%

Индийский - 20,8%

Северный Ледовитый - 3,6%

В каждом их океанов выделяются моря и представляющие собой более или менее обособленные и достаточно обширные районы океана, обладающие собственным гидрологическим режимом, соединяющая под влиянием местных условий и затрудненного водообмена с прилегающими районами океана.

Моря по степени их обособленности от океана и физико-географическим условиям делятся на три основные группы:

1. внутренние моря

а. средние моря

б. полузамкнутые

2. окрайные моря

3. межостровные моря

Средиземные моря окружены со всех сторон сушей и сообщаются с океаном одним или несколькими проливами. Они характеризуются максимальной обособленностью природных условий, замкнутостью циркуляции поверхностных вод и наибольшей самостоятельностью в распределении солёности и температуры.

К таким морям относятся: Средиземное, Чёрное, Белое моря.

Полузамкнутые моря частично ограниченны материками и отделены от океана полуостровами или цепью островов, пороги в проливах между которыми затрудняют водообмен, но он всё же осуществляется значительно свободней чем в средиземных морях.

Пример: Берингово, Охотское, Японское моря которые отделены от тихого океана Алеутскими, Курильскими, Японскими островами.

Окрайные моря являются более или менее открытыми частями океана, отделенными от океана полуостровами или островами.

Водообмен между морями этого типа и океаном практически свободен. На формирование системы течений и на распределение солёности и температуры в равной мере влияют и материк и океан. К окрайным морям относятся: арктические моря, кроме Белого.

Межостровные моря - это части океана, окруженные кольцом островов, пороги в проливах между которыми препятствуют в какой-то свободному водообмену. В результате влияния океана природные условия этих морей подобны природным условиям океана. Имеет место некоторая самостоятельность в характере течений и рспределение температуры и солёности на поверхности и на глубине этих морей. К морям такого типа относятся моря Восточно - Индийского архипелага: Сулу, Целебаское, Бенда, Яванское и др.

Более мелкими подразделениями океана являются заливы, бухты и проливы. Различие между заливом и бухтой достаточно условное.

Заливом называют часть моря, вдающуюся в сушу и достаточно открытую для воздействия прилегающих вод. Наиболее крупные заливы: Бискайский, Гвинейский, Бенгальский, Аляска, Гудзонов, Анадырский др.

Бухтой называют небольшой залив с устьем уже самого залива, ограниченный островами или полуостровами, несколько затрудняющими водообмен между бухтой и прилегающим водоёмом. Пример Севастопольская, Золотой Рог, Цемеская и др.

На севере глубоко вдающиеся в сушу заливы куда обычно впадают реки, называют губами,на дне губы имеются следы речных отложений, вода сильно опреснена.

Крупнейшие губы: Обская, Двинская, Онежская и др. Извилистые, низкие, глубоко вдающиеся материк заливы, образовавшиеся в связи с ледниковой эрозией, называют фиордами .

Лиманом называют затопленную морем устьевую часть речной долины, или балки, в результате незначительного опускания суши. Лагуной называют: а) неглубокий водоём, отделённый от моря в результате отложения наносов в виде берегового бара и соеденённый с морем узким проливом; б) участок моря между материком и коралловым рифом или атолла.

Проливом называют относительно узкую часть Мирового океана, соединяющую два водоёма с достаточно самостоятельными природными условиями.

1.2. Химический состав и солёность морской воды

Морская вода отличается от пресной вкусом, удельным весом, прозрачностью, цветом, более агрессивным воздействием. Благодаря сильно выраженной полярности и большому дипольному моменту молекул, вода обладает большой диссоциирующей способностью. Поэтому различные соли растворены в ионно-дисперсной форме, и морская вода по существу является слабым, полностью ионизированным раствором со щелочной реакцией, что определяется превышением суммы эквивалентов катионов в среднем на 2,38мг-экв/л (щелочной раствор).Приведённое к вакууму весовое количество, выраженное в граммах растворённых в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены замены эквивалентным количеством хлора, все карбонаты превращены в окислы, и органические вещества сожжены, принято называть соленостью морской воды. Обозначается солёность символом S. За единицу солёности принимают 1 г солей, растворённых в 1000г морской воды, и называют промилле , обозначая знаком %0 . Среднее количество минеральных веществ, растворённых в 1 кг морской воды, составляет 35г и,следовательно, средняя солёность мирового океана равна S = 35%0.

Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но их весовое содержание различно. Выделяют две группы элементов, содержащихся в морской воде.

1 группа. Главные ионы океанской воды.

Ионы и молекулы	На 1 кг воды (S = 35%0)
Хлоридный Cl
Сульфатный SO4
Гидрокарбонатный HCO3
Бромидный B2
Фторидный F
Борная кислота H2 BO3
Сумма анионов:
Натрия Na
Магния Mg
Кальция Ca
Стронция Sr
Сумма катионов
Сумма ионов

2 группа - Микроэлементы общее содержание которых не превышает 3мг/кг.

Отдельные элементы присутствуют в морской воде в исчезающе малых количествах. Пример серебро - 310 -7 г, золото - 510 -7 г. Основные элементы находятся в морской воде соединений солей, главными из которых являются NaCl и MgCl ,составляющие 88,7% от веса всех растворённых в морской воде твердых веществ; сульфаты MgSO4 , CaSO4 , K2SO4 составляющие 10,8% и карбонат СаСО3 , составляющие 0,3%. В результате анализа проб морской воды было установлено, что содержание растворённых минеральных веществ может меняться в широких пределах (от 2 до 30 г/кг) , но их процентное соотношение с достаточно для практических целей точностью может быть принято постоянным. Эта закономерность получила название постоянства солевого состава морской воды .

Исходя из этой закономерности оказалось возможным солёность морской воды связать с содержанием хлора (как элемента в наибольшем количестве содержащегося в морской воде)

S = 0,030 + 1,805 Cl.

В речной воде содержится в среднем карбонатов 60,1% и хлоридов 5,2%. Однако несмотря на то, что ежегодно в Мировой океан с водой рек, сток которых составляет 3,610 4 , поступает 1,6910 9 т. карбонатов (HCO3) общее их содержание в океане остается практически неизменимым. Причинами являются:

Интенсивное потребление морскими организациями для построения известковых образований.

Выпадение в осадок в следствии плохой растворимости.

Следует отметить, что уловить изменения содержания солей практически невозможно т.к. общая масса воды в океане 5610 15 т и поступление солей оказывается практически ничтожным. Например, для изменения содержания хлоридных ионов на 0,02%0 потребуется 210 5 лет.

Солёность на поверхности океана в открытых его частях зависит от соотношения между количеством осадков и величиной испарения,и колебания солености по этим причинам составляет 0,2%0. Чем больше разность температуры воды и воздуха, скорость ветра и его продолжительность тем больше величина испарения. Это приводит к увеличению солёности воды. Выпадение осадков уменьшает поверхностную солёность.

В полярных областях солёность изменяется при таянии и образование льда и колебания здесь составляет примерно 0,7%0.

Изменение солёности по широтам имеет примерно одинаковый характер для всех океанов. Солёность увеличивается в направление от полюсов к тропикам, достигает 20-25с. и ю. или и снова уменьшается на экваторе. Распределение по широтам в Атлантическом океане солёности, осадков, испарения, плотности, температуры воды. (рис 1).

Равномерное изменение поверхности солёности получается благодаря наличию океанических и прибрежных течений, а также в результате выноса пресных вод крупными реками.

Солёность морей тем больше отличается от солёности океана, чем меньше море сообщается с океаном.

Солёность морей:

Средиземное 37-38 %0 на западе

38-39%0 на востоке

Красное море 37%0 на юге

41%0 на севере

Персидский залив 40%0 на севере

37-38%0на востоке

по глубине колебания солёности происходят лишь на глубине 1500м. Ниже этого горизонта солёность меняется не значительно. На распределение солёности по глубине влияют горизонтальные перемещения и вертикальная циркуляция масс воды. Для картографического изображения распределения солёности на поверхности океана или на любом другом горизонте проводятся линии солёности - изогалины .

1.3. Газы в морской воде

Соприкасаясь с атмосферой, морская вода поглощает из воздуха содержащиеся в нем газы: кислород, азот, углекислоту.

Количество растворённых газов в морской воде определяется парциальным давлением и растворимостью газов, которая зависит от химической природы газов и уменьшается с повышением температуры.

Таблица растворимости газов в пресной воде при парциальном давление 760 мм.рт.ст.

	Растворимость газов (мл/л)
	Кислород			Углекислота	Сероводород

Растворимость кислорода и азота, не вступающих в реакцию с морской водой зависит ещё от солёности и уменьшается с её увеличением. Содержание растворимых газов в морской воде оцениваются в абсолютных единицах (мл/л) или в процентах от насыщенного количества, т.е. от того количества газов, которое может раствориться в воде при данной температуре и солёности, нормальной влажности и давлением 760 мм.рт.ст. Кислород и азот, в силу лучшей растворимости кислорода в морской воде находится в соотношение 1:2. Содержание кислорода колеблется во времени и в пространстве от значительного перенасыщения (до 350% потом на мелководье в результате фотосинтеза, до полного его исчезновения при расходование на дыхание организмов и окисление и при отсутствии вертикальной циркуляции.

Поскольку растворимость кислорода в значительной степени зависит от температуры, то в холодное время года кислород поглощается морской водой, а с повышением температуры избыток кислорода переходит в атмосферу.

Углекислота содержится в воздухе в количестве 0,03% и поэтому её содержание в воде должно было бы достигаться при 0,5 мл/л. Однако, в отличие от кислорода и азота, углекислота не только растворяется в воде, но и вступает частично в соединения с основаниями (т.к вода слабощёлочную реакцию). В результате общее содержание свободной и связанной углекислоты может достичь 50 мл/л. Расходуется углекислота при фотосинтезе и на построение организмами известковых образований. Небольшая часть углекислоты (1%) соединяется с водой с образованием угольной кислоты

CO2 + H2O  H2CO3.

Кислород диссоциирует выделяя бикорбанатные и карбонатные ионы, а также ионы водорода

Н2CO3  Н + НСО3

H2CO3  Н + СО3

Нормальный раствор водородных ионов содержит 1г
в 1л воды. Опытами установлено, что при концентрации ионовH 110 -7 г/л вода является нейтральной. Концентрация водородных ионов приятно выражать показателем степени с обратным знаком и обозначить рН.

Для нейтральной воды рН = 7

Если преобладают ионы водорода рН < 7 (кислая реакция).

Если преобладают гидроксильные ионы рН > 7 (щёлочная реакция).

Установлено, что с уменьшением содержания свободной углекислоты рН растёт. В открытом океане вода имеет слабощёлочную реакцию или рН = 7,8 – 8,8.

1.4. Температура и тепловые свойства морской воды

Нагревание поверхности океана происходит прямо и рассеянной солнечной радиацией.

При отсутствии материков температура на поверхности океана зависела бы только от широты места. В действительности, за исключением южной части Мирового океана, карта совершенно другая из-за расчлененности океана, влияние океанических растений вертикальной циркуляции.

Средне газовые температуры на поверхности океанов:

Атлантический - 16,9 С

Индийский - 17,0 С

Тихий 19,1 С

Мировой - 17,4С

Средняя температура воздуха 14,3 С

Самая высокая в персидском заливе (35,6 С). Самая низкая в Северном Ледовитом океане (-2 С). Температура с глубиной убывает до горизонтов 3000 - 500 м очень быстро, далее до 1200 - 1500 м значительно медленнее и от 1500 м до дна или очень медленно или не меняется совсем. (Рис 2)

Рис.2. Изменение температуры с глубиной на различных широтах.

Суточные колебания температуры быстро убывают с глубиной и затухают на горизонте 30-50 м. Максимум температуры на глубине наступает на 5 - 6 часов позднее чем на поверхности. Глубина прникновения газовых клебаний температуры зависти от метсных условий, но обычно не превосходит 300 - 500 м. Удельная теплоёмкость очень высокая:

1 Кал / г * град = 4186,8 Дж / кг * град.

Вещество	Теплоёмкость Кал / Г * град
Пресная вода
Морская вода
Жидкий Аммиак

При охлаждение 1 куб см воды на 1С выделяется количество теплоты, достаточное для нагрева на 1 м около 3000 куб. см воздуха.

Теплопроводимость морской воды определяется коэффициентом молекулярной теплопроводимости, который меняется в зависимости и от температуры, солёности, давления в пределах (1,3 - 1,4) 10 -3 Кал / см  градсек.

Передача теплоты таким способом происходит крайне медленно. В реальных условиях всегда имеет место турбулентность движения жидкости, и теплопередача в океане всегда определяется коэффициентом турбулентной теплопроводимости.

1.5. Плотность, удельный вес и сжимаемость морской воды

Плотностью морской воды называют отношение единицы веса объёма воды при температуре в момент наблюдения к весу единицы объёма дистиллированной воды при температуре 4  С ().

Из физики известно,что плотность определяется как масса, заключённая в единицы объёма (г/см; кг/м).

Поскольку плотности и удельный вес дистиллированной воды при 4 С принят = 1 , то численно плотность () и физическая плотность равны.

В океанографии плотность не измеряют а вычисляют через удельный вес, при этом для промежуточных расчётов употребляются 2 формы удельного веса:

Выводятся следующие понятия:

Условная плотность

Условный удельный вес при 17,5  С

Условный удельный вес при 0  С (стандартный условный вес морской воды)

Известно, что вода - идеальный растворитель. Морская вода представляет собой газово-солевой раствор, богатый по качественному составу. В воде океанов обнаружено 44 химических элемента. Больше всего растворено хлоридов, на которые приходится 88,7%, сульфатов-10,7%, карбонатов и других элементов - 0,8%. От этого океанская вода и горько-соленый вкус. Соленый вкус вызван раствором а горький - солями сульфатов (MgS0 4 , СаБОл и др.). Соленость Мирового океана измеряют в %о (промилле). Средняя соленость Мирового океана составляет 35%о, т. е. в 1 л воды растворено 35 г соли. Наибольшая соленость отмечается в тропических широтах, где велико испарение, а приток пресной воды небольшой. В экваториальной полосе соленость несколько уменьшается из-за выпадения большого количества осадков. В умеренных широтах по сравнению с тропическими соленость вновь уменьшается. Колебания солености невелики от 32 до 41 % 0 . В прибрежных морях Северного Ледовитого океана соленость уменьшается до 32%о, а в Красном море достигает 41 %о. Соотношение растворенных веществ в Мировом океане не меняется.

Моря России, за исключением морей Тихого океана, имеют небольшую соленость: Балтийское море - 8%о. Черное море 14-19 % о.

Соленость зависит от климата (в сухом климате она увеличивается). На распределение солености оказывают влияние и морские течения: теплые - увеличивают ее, холодные - уменьшают. Соленость уменьшается там, где в море впадают крупные реки.

В океанской воде растворены многочисленные газы. Особое значение имеет кислород. В холодных водах его растворено больше, чем в теплых.

Углекислый газ, в отличие от кислорода и азота, находится связанном состоянии - в виде углекислых соединений. Углекислый газ используется животными для построения раковин и костных частей тела.

Цвет океанской воды в толще приобретает голубоватый оттенок. Прозрачность воды зависит от примесей и определяется при помощи диска Сакки. Его изготовляют из цинка диаметром 30см, окрашивают в белый цвет. При погружении диска в воду следят, на какой глубине он перестает быть видимым. Эта глубина определяет степень прозрачности воды.

Температура океанской воды. В верхних слоях океана тепло распределено зонально. В экваториальной зоне температура повышается в пределах +27-28°С, колебания по сезонам незначительны: 1-3°С. В тропических широтах температура воды +20-25°С, в умеренных - от 0 до +20°С, в полярных - от 0С до -2°С.

Региональность распределения температур обусловлена морскими течениями. В тропических широтах западные части океана теплее, чем восточные, разница температур достигает 10°. В северных широтах восточные части океанов теплее, чем западные, а разница температур также составляет 10°.

Средняя температура, поверхностных вод Мирового океану + 17,4°С, т. е. на 3° выше, чем температура суши. Самая высокая зарегистрированная температура +36° С, самая низкая 2°С. Амплитуда колебания температур воды составляет 38°, тогда как для воздуха она равна 145° (-87, +58°).

В полярных широтах происходит замерзание океанской воды. Температура ее замерзания зависит прежде всего от солености. Так, при солености 20% 0 вода замерзает при t-1,1°C.

Пресная вода имеет наибольшую плотность при t +4° С, океанская -при более низких температурах. При солености 35%о наибольшая плотность воды наблюдается при t - 3,5°.

При охлаждении пресной воды более тяжелые слои ее но погружаются вниз, а более теплые и легкие поднимаются вверх Перемешивание воды происходит до тех пор, пока вся масса не охладится до + 4° С. Дальнейшее охлаждение приводит к скоплению на поверхности более легкой воды, а затем к замерзанию. В океане перемешивание воды не прекращается потому что плотность воды с понижением температуры все время нарастает. Кроме этого, при замерзании океанской воды кристаллики льда образуются из пресной воды, следовательно, общая соленость вод увеличивается. Поэтому воды океана замерзаю и при более низких температурах, а волнение замедляет этот процесс.

Рельеф дна Мирового океана

Для правильного, представления о рельефе дна Мирового океана нужно измерить его глубины. Измерение глубин производят различными способами. Мелководные бассейны измеряют при помощи простого лота, состоящего из длинного шнура с грузом на конце. Но большие глубины измерить таким лотом нельзя.

В настоящее время пользуются ультразвуковыми волнами, они посылаются и улавливаются особыми приборами, которые позволяют записывать глубины по пути следования судна. Результаты промеров наносят на карту. Места с одинаковыми глубинами соединяют линиями, которые называют изобатами.

На школьных картах глубины наносят способом раскраски, по шкале глубин можно определить глубины той или иной части океана.

Рельеф дна Мирового океана разнообразен. Это и горные системы, тянущиеся на тысячи километров, равнины с более плоскими возвышенностями, склоны материков и глубоководные желоба (с глубинами от 6000 до 11 000 м). Как и суша, кора дна океанов подразделяется на устойчивые области - платформы, покрытые мощными слоями осадочных пород, и геосинклинали - подвижные участки. Геосинклинальные области тянутся вдоль восточных берегов Азии и Центральной Америки, а также вдоль западных берегов Северной и Южной Америки. Они представляют огромные прогибы, которые заполняются осадочными породами.

Величайшие горные системы образуют срединные океанические хребты, имеющие общую протяженность до 80 тыс. км. В осевой части их расположены многочисленные рифтовые гряды и долины. С рифтовыми долинами связана интенсивная сейсмическая и вулканическая деятельность. Это наиболее активные участки земной коры. Ширина и высота срединных океанических хребтов различна. Так, в Атлантическом океане эта система суживается до 370 км, а в других расширяется до 2300 км имея высоту от 1-2 до 9 км. Это поистине крупнейшие горные сооружения на Земле.

Движение воды в Мировом океане

Вода в Мировом океане находится в постоянном движении. Различают три вида движения воды: колебательные, поступательные и смешанные.

Колебательные движения наблюдаются у волн, поступательные - у океанских течений и смешанные - у приливов и отливов.

Волны. Главная причина образования волн на поверхности Мирового океана - ветер. В некоторых случаях они возникают от землетрясений, изменения атмосферного давления и др.причин. Отдельные частицы воды при волновом движении перемещаются по круговым орбитам. В верхней части орбиты частицы перемещаются в направлении движения волны, а нижней - в обратном. Вот почему брошенный предмет колеблется на волне, но не передвигается.

Приливы и отливы. Люди, жившие по берегам морей, заметили что два раза в сутки уровень моря поднимается, затопляя плоские побережья, и два раза опускается, обнажая дно моря.

Схема образования приливов и отливов осложняется следующими причинами.

1. Приливы образуются под влиянием притяжения не только Луны, но и Солнца. В полнолуние и новолуние лунное и солнечное затмение совпадают, поэтому приливы достигают наибольшей величины.

2. В зависимости от береговой линии материков высота приливов и отливов может увеличиваться или уменьшаться.

Океанские течения. Поступательные движения огромных масс океанской воды называются течениями. В результате их происходит круговорот океанской воды. Перемещаются не только поверхностные слои воды, но и и глубинные.

Главной причиной возникновения поверхностных течений является ветер. Постоянные по направлению ветры сдувают поверхностные слои воды и заставляют их перемещаться.

Реки

В России насчитывается более 200 000 рек. Река - это естественный постоянный водоток, текущий по уклону и заключенный в берега. Начало рекам дают источники, выходящие на земную поверхность. Многие реки берут начало в озерах и болотах, на склонах гор из-под ледников. Временные водотоки, ручьи и реки образуют текучие воды. Они выравнивают поверхность Земли: разрушают возвышенности, горы и уносят продукты разрушения в более низкие ме­ста. Значение текучих вод очень велико и в хозяйственной дея­тельности человека. Родники, реки и ручьи - основные источ­ники водоснабжения. Вдоль ручьев и рек расположены насе­ленные пункты, реки используются как пути сообщения, а так­же для строительства гидроэлектростанций и лова рыбы. В за­сушливых областях вода рек идет на орошение (Мургаб, Тед-жен, Амударья, Сырдарья и др.).

Каждая река имеет исток, верхнее, среднее и нижнее тече­ние, притоки, устье. Исток - место, откуда река берет начало. Устье - место впадения в другую реку, озеро, море. В пустынях реки иногда теряются в песках, их вода расходуется на испаре­ние и фильтрацию.

Реки, протекающие по какой-либо территории, образуют речную сеть, которая состоит из отдельных систем, включаю щих главную реку и ее притоки. Обычно главная река длиннее, полноводнее и занимает осевое положение в речной системе. Как правило, у нее более древний геологический возраст, чем у притоков. Иногда бывает и наоборот. Например, Волга несет воды меньше, чем Кама, но считается главной рекой, так как ее бассейн исторически был заселен раньше, чем Кама. Неко торые притоки бывают длиннее главной реки (Миссури длин нее Миссисипи, Иртыш - Оби).

Притоки главной реки подразделяются на притоки первого, второго и последующих порядков.

Речная сеть состоит из речных систем. В речную систему входят главная река и ее притоки. Речная система характерп зуется степенью протяженности всех своих рек, площадью бас сейна, извилистостью и густотой речной сети. Протяженноеп. рек можно измерить по крупномасштабной карте с помощью циркуля, курвиметра, менее точно- путем наложения мокрой нитки.

Под бассейном реки понимают площадь, с которой она по­лучает питание. Площадь бассейна можно определить по круп­номасштабным картам с помощью палетки. Бассейны различ­ных рек разделяются водоразделами. Они чаще проходят по возвышенностям, в отдельных случаях - по равнинным заболо­ченным местам.

Извилистость - это отношение длины реки к прямой, coi 1 » диняющей исток и устье или между двумя отдельными пупк тами.

Густота речной сети есть отношение суммарной протяжен ности всех рек данной главной реки к площади бассейн л (км/км 2). Она зависит от рельефа, климата, горных пород, ела гающих местность, где она протекает. В местах, где выпадай большее количество осадков и испарение незначительное, реч- пая сеть имеет большую густоту, например на северо-западе страны. В горах густота речной сети больше, чем на равнине. Гак, на северных склонах Кавказского хребта она составляет 0,49 км/км 2 , т. е. на 1 км 2 площади приходится 490 мм длины рек, а в Предкавказье - 0,05 км/км 2 , т. е. на 1 км 2 площади при­ходится 50 м длины рек.

Питание рек осуществляется подземными водами, которые ныходят на поверхность в виде родников (ключей), а также атмосферными осадками, выпадающими в виде дождей и сне­гов. Дождевая вода, выпавшая на поверхность, частично испа­ряется, часть ее просачивается в глубь земли, а также стекает м реки. Выпавший снег весной тает. Талые воды стекают по уклону в понижения и в конечном счете попадают в реки. Та­ким образом, постоянным источником питания рек являются подземные воды, дожди летом и талые воды снегов весной. IS горных районах реки питаются водами от таяния ледников.

От характера питания зависит уровень воды в реках. Наи-оольший подъем воды на территории нашей страны наблюдает­ся весной, во время таяния снегов. Реки выходят из берегов, за­ливая огромные пространства, нередко принося большой вред народному хозяйству. В период весенних разливов стекает бо­лее половины годового объема воды. В местах, где больше осад­ков выпадает летом, реки имеют летний разлив. Например, Амур имеет два разлива: менее мощный - весенний и более сильный - в конце лета, во время муссонных дождей. Реки < "редней Азии и Кавказа имеют тоже летний разлив, но при­чина его в том, что летом усиленно тают снега и ледники в го­рах. Летний разлив имеют также реки Крайнего Севера, так |.мк там тают снега летом.

Наблюдения за уровнем рек позволили выделить периоды ■ а мой высокой (и низкой воды. Они получили названия поло-подье, паводок и межень.

Половодье - ежегодно повторяющийся подъем воды в один м гот же сезон. Весной при таянии снега в течение 2-3 меся-пев в реках удерживается высокий уровень воды. В это время происходят разливы рек.

Паводки - кратковременные непериодические подъемы во-11.1 в реках. Например, при сильных продолжительных дождях некоторые реки Восточно-Европейской равнины выходят из бе­регов, затопляя обширные пространства. Паводки бывают на i ирных реках при жаркой погоде, когда снега и ледники интен­сивно тают.

Высота подъема воды во время половодья различна (в гор-| пых странах -выше, на равнинах - ниже) и зависит от иптсн-; (41 и ности таяния снега, выпадения дождей, лесистости террито-1; |1пи, ширины поймы и характера ледохода. Так, на больших си­бирских реках во время образования заторов льда подъем н<>-: ды достигает 20 м.

Межень - наиболее низкий уровень воды в реке. В это вре­мя река питается в основном грунтовыми водами. В средней полосе нашей страны межень наблюдается в конце лета, когда вода сильно испаряется и просачивается в грунт, а также в конце зимы, когда нет поверхностного питания.

Все реки земного шара по способам питания можно подраз­делить на следующие типы: реки дождевого питания (реки экваториального, тропического и субтропического поясов - Амазонка, Конго, Нил, Янцзы и др.); реки, получающие пита­ние от таяния снегов и ледников (реки горных областей и Край­него Севера - Амударья, Сырдарья, Кубань, Юкон); реки под­земного питания (реки склонов гор в засушливом поясе - небольшие реки северного склона Тянь-Шаня); реки смешан ного питания (реки умеренного пояса с ярко выражении устойчивым снежным покровом - Волга, Днепр, Обь, Ени сей и др.).

Работа реки. Река постоянно производит работу, котора проявляется в эрозии, переносе и аккумуляции материала.

Под эрозией понимают разрушение горных" пород. Разлц чают эрозию глубинную, направленную на углубление русла, боковую, направленную на разрушение берегов. На реках мож но видеть излучины, которые называют меандрами. Один бере реки подмывается, другой намывается. Этот процесс постояне Разрушенный материал река переносит и отлагает. Отложени начинается при замедлении течения. Сначала отлагается боле крупный материал (камни, галька, крупный песок), потом бо лее мелкий песок и ил.

В устьях рек происходит накопление принесенного матерка ла. Образуются острова и мели с протоками между ними. Та кие образования называют,дельтами.

На карте можно видеть большое количество рек, образу щих дельты. Но есть реки, у которых их нет. Они впадают море в виде расширяющегося клина. Такие устья называю эстуариями, например у Темзы, Рейна.

Почему же в одних случаях река образует дельту, а в др гих нет? Это зависит от устойчивости дна моря, в которое вп дает река. Там, где оно постоянно понижается в результате в ковых движений земной коры, дельта не образуется. В места где дно моря поднимается, происходит образование дельт. Рек могут не иметь дельт и в том случае, если в море в районе вп дения реки проходит сильное течение. Оно уносит речные нан сы далеко в море. По этой причине, например, река Конг (Заир) не имеет дельты.

В результате работы реки образуются речные долины. Он представляют собой вытянутые извилистые понижения с опр деленным наклоном, по дну которых протекает река.

У речных долин различаются следующие элементы: русл пойма, террасы, склоны. Под руслом понимают пониженну часть долины, по которой протекает река. Русло имеет два бе­рега: правый и левый. Один берег пологий, другой - крутой. Русло равнинной реки имеет извилистую форму. Поэтому, кро­ме силы тяжести и трения, на характер движения потока влия­ет центробежная сила, возникающая на поворотах реки, а так­же отклоняющая сила вращения Земли. Эти силы вызывают поперечно-круговое движение. Под действием центробежной силы на повороте поток прижимается к вогнутому берегу, а струи воды, ударяясь, разрушают его. Происходит изменение направления течения. По дну поток направлен к противополож­ному, пологому берегу. Отклоняющая сила вращения Земли заставляет поток прижиматься к правому берегу (в северном полушарии). Он разрушается, русло реки перемещается. Так, во времена правления Ивана Грозного казанский кремль нахо­дился на берегу Волги, а к настоящему времени река отошла от него на 7 км.

Процесс образования излучин (меандр) непрерывен. Однако на определенное время на данном участке он может приоста­новиться. Дело в том, что река, увеличивая извилистость, умень­шает уклон, а следовательно, и среднюю скорость. Наступает момент, когда скорость даже на закруглениях становится недо­статочной для дальнейшего размыва. Кроме того, меандры мо­гут приблизиться друг к другу на такое расстояние, что соеди­нятся. Тогда русло спрямится. Бывшие меандры становятся старицами, а затем и озерами.

У равнинных рек можно выделить в качестве общего приз­нака чередование плесов и перекатов. Плесы - наиболее глу­бокие участки реки с медленным течением. Они образуются на ее изгибах. Перекаты - мелкие части реки с быстрым тече­нием. Они образуются на спрямленных участках. Постепенно плесы и перекаты перемещаются по реке.

Река постоянно углубляет русло, однако глубинная эрозия не может идти ниже уровня воды в месте впадения реки в дру­гую реку, озеро, море. Этот уровень называют базисом эрозии. Конечным базисом эрозии для всех рек является уровень Миро­вого океана. Изменения уровня океана, моря, озера отражают­ся на работе рек. При понижении базиса эрозии река сильно эродирует, углубляет русло; при повышении этот процесс за­медляется, идет интенсивное отложение.

Пойма - часть долины, заливаемая вешними водами. По­верхность ее неровная: обширные вытянутые понижения чере­дуются с небольшими песчаными возвышениями. Наиболее вы­сокие участки располагаются вдоль берегов - береговые валы. Они обычно покрыты растительностью. По характеру рельефа поймы делятся на три части: прирусловую - наиболее высокую; центральную - равнинную с плодородными наносными поч-иами, занятую лугами и огородами; притеррасную понижен­ную, нередко заболоченную. Террасы представляют собой ны-ровненные площадки, тянущиеся вдоль склонов в виде ступе­нек. На крупных реках наблюдают по нескольку террас, счет их ведется от поймы (первая, вторая и т. д.). У Волги прослежи­вается четыре террасы, а на реках Восточной Сибири - до 20. Склоны ограничивают долину с боков. В одних случаях они крутые, в других - пологие. Чаще один склон крутой, другой - пологий. Например, у Волги правый склон крутой, левый - по­логий.

Речная долина создана рекой. Однако на формирование до­лин оказывают влияние и другие факторы. К ним относятся тектонические процессы, определяющие направление, а иногда и форму долины, горные породы,"их состав, расположение пла­стов, выветривание, смыв атмосферными водами рыхлых пород, сползание грунтов и др.

У молодых рек в продольном профиле имеются участки, на которых наблюдаются пороги (места с быстрым течением и вы­ходом камней на поверхность воды), водопады (участки, где вода падает с отвесных уступов). Водопады встречаются на многих горных реках и равнинных, где твердые породы выхо­дят на поверхность.

Крупнейший водопад мира - Виктория на реке Замбези. Вода падает с высоты 120 м при ширине 1800 м. Шум падаю­щей воды слышен за десятки километров, а водопад всегда оку­тан облаком брызг.

Воды Ниагарского водопада (Северная Америка) падают с высоты 51 м, ширина потока 1237 м.

Многие горные водопады еще выше. Самый высокий из них - Анхель на реке Ориноко. Его вода падает с высоты 1054 м.

Расход и сток воды в реках. При строительстве населенных пунктов очень важно знать, какое количество воды протекает в реке, может ли она обеспечить население и предприятия во­дой. С этой целью определяют расход воды в реке. Под рас­ходом воды в реке понимают количество воды (м 3), проходящее через живое сечение реки за 1 с: P^=S-V, где 5 - площадь жп вого сечения, м, У -средняя скорость, м/с.

Для определения расхода воды в небольшой реке на спрям ленном участке ее строится временный гидрометрический nor i, состоящий из четырех створов: пускового, верхнего, главного и нижнего (рис. 30).

Из приведенной выше формулы видно, что для определения расхода воды в реке нужно измерить скорость и вычислить пли щадь живого сечения реки.

Скорость течения определяется приборами, которые назы ваются гидрометрическими вертушками. Скорость течения не большой реки можно определить с помощью поплавков. Иг пользуют обычно деревянные поплавки диаметром 15-20 см и длиной 8-10 см. На поплавке ставят флажок с номером.

Поскольку в разных частях русла скорость различная, при­меняют 3-5 поплавков. Поплавок пускают на пусковом створе и засекают время его прохождения через верхний и нижний створы. Заранее измеряют расстояние между ними. А если из-иестно расстояние и время прохождения поплавка между верх­ним и нижним створами, можно вычислить скорость. Поплавки пускают на разных расстояниях от берега: у правого берега, посередине (2-3 поплавка), у левого берега. Установлено, что скорость течения реки составляет примерно 80% от средней скорости деревянных поплавков.

На главном створе определяют площадь живого сечения. Для этого измеряют глубину реки через определенное количе­ство метров. По данным строят чертеж сечения русла реки (жи­вое сечение), вычисляют площадь отдельных фигур, а затем се суммируют. Можно вычислить площадь живого сечения и другим способом. Сначала определить среднюю глубину русла по створу и полученную величину умножить на ширину русла.

Например, скорость течения реки 1 м/с, площадь живого се­чения 10 м 2 . Значит, расход воды в реке составляет 10 м 3 /с.

Расход воды в реке за продолжительный период называется речным стоком. Обычно он определяется по многолетним дан­ным и выражается в км 3 /год.

Сток показывает многоводность реки. Приводим некоторые показатели среднего стока для главнейших рек Земли.

Сток зависит от площади бассейна реки и климатических условий. Большое количество осадков при малом испарении спо­собствует увеличению стока. Кроме того, сток зависит от гор­ных пород, которыми сложена данная территория и рельеф местности.

Многоводность реки Амазонки (см. табл. 11) объясняется огромной площадью бассейна (около 7 млн. км 2). Это самый Сюльшой речной бассейн. На его площади выпадает более УООО мм осадков в год. У Амазонки 17 притоков первого поряд­ка, каждый из них дает воды почти столько же, сколько Волга. Самая многоводная река в Советском Союзе - Енисей, ее годовой сток составляет 548 км 3 /год.

В нашей стране проведены грандиозные работы по регули­рованию речного стока. Почти на всех крупных реках (Волге, Днепре, Ангаре) построены водохранилища, которые вмещают вешние и паводковые воды, что позволяет экономно расходовать ее в течение всего года. Вода этих рек приводит в движение турбины, вырабатывающие электрический ток, идет на нужды населения и орошение полей.

Озера и болота

Около 2% всей суши занято озерами. Озера - это значительные углубления суши, заполненные водой и не имеющие связи с морем. На территории нашей страны расположены самое большое озеро в мире - Каспийское и самое глубокое - Байкал. Много озер на северо-западе страны, особенно в Карелии.

Издавна человек использует озера для водоснабжения; они служат путями сообщения, местом лова рыбы. Многие озера содержат ценное сырье: соли, железные руды, сапропель. Они являются объектами для туризма.

По характеру стока озера подразделяются па проточные, сточные и бессточные. В проточные озера впадают многочисленные реки и вытекают из них. К этому типу относятся Ладожское, Онежское и озера Финляндии.

Сточные озера принимают большое количество рек, но из них вытекает одна река. К этому типу можно отнести озеро Севан в Армении.

В засушливых областях находятся бессточные озера, не имеющие стока,- Каспийское, Аральское, Балхаш. К этому же типу относят и многочисленные озера тундры.

В процессе развития бессточные озера могут перейти в сточные, если поступление воды, будет превышать испарение.

Озерные котловины по происхождению чрезвычайно разно­образны. Есть котловины, возникшие в результате проявления внутренних сил Земли (эндогенные). Таково большинство круп­ных озер мира. Мелкие озера порождены деятельностью внеш­них сил (экзогенные). К эндогенным котловинам относятся тек­тонические и вулканические. Тектонические котловины пред­ставляют собой опустившиеся участки земной коры. Опускание может произойти в результате прогиба слоев или сбросов вдоль трещин. Так образовались крупнейшие озера Каспийское, Аральское (прогиб земных слоев), Байкал, Танганьика, Ньяса, Верхнее, Гурон, Мичиган (сбросовые).

Котловины вулканического происхождения представляют гобой кратеры вулканов или долины, перекрытые лавовыми потоками. Подобные котловины имеются на Камчатке, напри­мер Кроноцкое озеро. Разнообразны озерные котловины экзогенного происхожде­ния. В долинах рек часто встречаются озера, имеющие продол­говатую форму. Они возникли на месте бывших р"усел рек.

Много озер образовалось в ледниковый период. Материко­вый лед при своем движении выпахивал огромные котловины. Они заполнялись водой. Такие озера встречаются в Финляндии, Канаде, на северо-западе нашей страны. Многие озера вытяну­ты по направлению движения ледников.

В областях, сложенных известняками, доломитами и гип­сом, имеются котловины провального происхождения, их назы­вают карстовыми. Многие из них очень глубоки.

Котловины могут возникнуть и в результате выдувания. Та­кие котловины очень мелки, и озера в них исчезающие. Они встречаются в прибрежных засушливых областях.

Особый тип имеют озерные котловины, возникшие в резуль­тате неравномерного протаивани"я многолетней мерзлоты. Это озера термокарстового происхождения (большинство озер тундры).

В горах в результате сильных землетрясений могут возник­нуть запрудные озера. Так, в 1911 г. на Памире буквально i глазах у людей возникло Сарезское озеро: часть горного хре та в результате землетрясения была сброшена в долину реки образовалась запруда высотой более 500 м.

Немало котловин создано человеком - это искусственн водоемы.

В нашей стране сток большинства крупных рек зарегулир ван (Волга, Днепр, Ангара, Енисей), на них построены плот ны, созда"ны большие водохранилища.

Многие озерные котловины имеют смешанное происхожд ние. Например, Ладожское, Онежское озера относятся к тект ническим, но их котловины изменили свой облик под действие работы ледников, рек, морей. Каспийское море-озеро - остато большого морского бассейна, который некогда соединялся чере Кумо-Манычскую впадину с Азовским и Черным морями.

Питание озер. Озера питаются за счет подземных вод, атмо сферпых осадков и впадающих в них рек. Часть воды из озер выносится в реки, испаряется с поверхности, уходит на подзем ный сток. В зависимости от соотношения приходной и расход ной части происходит колебание уровня воды, которое приводи к изменению площадей озер. Например, озеро Чад в сухое вре мя года имеет площадь 12 тыс. км 2 , а в дождливое увеличивает ся до 26 тыс. км 2 . За последние сто лет отмечено понижени уровня воды Каспийского озера. В результате площадь озер сократилась на 30 тыс. км 2 , исчезли многие заливы, а острова превратились в полуострова. Сейчас уровень Каспийского озе­ра на 28 м ниже уровня океана.

Изменение уровня воды в озерах связано с климатическими условиями: уменьшением количества выпавших осадков в бас-сейне озера, а также испарением его с поверхности. Уровень воды в озере может измениться также в результате тектониче­ских движений.

Колебания уровня воды в проточных озерах незначительны и не достигают одного метра (Байкал, Онежское, Ладожское). По количеству растворенного в воде вещества озера делятся па пресные, солоноватые и соленые. Пресные озера имеют ра­створенных солей менее 1%о. Солоноватыми озерами считаются такие, где соленость больше 1% 0 , а солеными - свыше 24,7 % 0 (при такой солености температура замерзания воды совпадает с температурой наибольшей плотности воды).

Проточные и сточные озера обычно пресные, так как при­ход пресной воды больше, чем расход. Бессточные озера - преимущественно солоноватые или соленые. В этих озерах при­ход воды меньше, чем расход, поэтому соленость увеличи­вается. Соленые озера находятся в степной и пустынной зонах (Эльтон, Баскунчак, Мертвое, Большое Соленое и многие дру­гие). Но некоторые отличаются большим содержанием соды (Na2S04) -это содовые озера (например, озеро Ван и некото­рые озера юга Западной Сибири); другие богаты наряду с хло­ридами и сульфидами бурой (Na2B 4 0 7 - ЮПцО) такие озера встречаются на Тибете, в Калифорнии.

Стадии развития озер. Озера - недолговременные обраюиа ния на поверхности Земли. Они разнимаются и записи мост oi окружающих условий. Реки, временные водные потоки несу со склонов в озера огромное количество неорганических и оргл нических веществ, которые отлагаются на дне. Появляется рас­тительность, остатки которой также скапливаются, заполняя озерные котловины. В результате этого озера мелеют, па месте их образуются болота.

Зарастание озер и превращение их в болота происходит по­степенно. Обмелевшее озеро начинает зарастать с берегов (рис. 31). До глубины 1 м растут осоки, стрелолист, водяная гречиха, водяные лютики и др. Глубже, до 2-3 м, поселяются камыши, тростники, хвощи; еще глубже - водяные лилии, рде­сты, у которых на поверхности плавают только листья и цветы, а все остальные органы растения целиком погружены в воду. Глубокая часть озера занята различного рода водорослями. Растения, отмирая, падают на дно, а там образуются мощные слои сапропеля ". Озеро продолжает мелеть, зарастать и пре­вращается в болото. На поверхности появляются мхи и лишай­ники. Под слоем мхов отмершие остатки растительности без до­ступа кислорода превращаются в торф. В лесной полосе очень часто озера зарастают с наветренных берегов.

В развитии озер можно выделить несколько стадий.

1. Стадия юности, когда первоначальный рельеф дна сохра­няется неизменным.

2. Стадия зрелости, когда вырабатывается береговая отмель хорошо выражены конусы выноса рек при их впадении, но не ровность дна еще сохраняется.

3. Стадия старости, когда отложения выровняли дно озера. В пресных озерах растительность полукольцом окружает бе­рега.

4. Стадия полного зарастания, когда озеро становится мел­ким, растительность покрывает большую часть зеркала воды, озеро превращается в болото.

Распространение озер подчинено законам зональности. В Со­ветском Союзе наиболее густая озерная сеть наблюдается и лесной полосе, в областях древнего оледенения: на Кольском полуострове, в Карелии. Здесь озера пресные, большей частью проточные и быстро зарастающие. К югу, в лесостепной и степ­ной зонах, количество озер резко уменьшается. В пустынной зоне преобладают бессточные соленые озера, они часто перс сыхают, превращаясь в солончаки. Тектонические озера ветре чаются во всех поясах. У них большие глубины, поэтому измс нение их идет медленно, малозаметно для человека.

Бблота - участки суши, избыточно увлажненные, покрытые влаголюбивой растительностью, имеющие слой торфа не мень­ше 30 см.

Болота, как указывалось, могут образоваться при зараста­нии озер, а также в условиях постоянного переувлажнения грун­тов из-за большого количества осадков, малого испарения и за­медленного стока. Переувлажнение приводит к ухудшению кислородного и минерального питания растений. Недостаток кислорода затрудняет процесс разложения растительных остат­ков, из них образуется торф. Почвы обедняются питательными веществами, лесная и травянистая растительность голодает, в-нижнем ярусе появляется мох, менее требовательный к усло­виям питания. Мхи впитывают атмосферную влагу и задержи­вают большое количество воды. Поэтому доступ воздуха в поч­ву затрудняется, начинает накапливаться торф. Из-за недостат­ка кислорода для корневых систем гибнут деревья. Гибель де­ревьев увеличивает переувлажнепность почв. Заболачивание в лесной полосе происходит при вырубке леса. Благоприятны условия для образования болот в полосе тундр, где многолет­няя мерзлота не пропускает грунтовых вод вглубь и они оста­ются на поверхности.

По условиям питания и местонахождению болота подразде­ляются на низинные и верховые. Низинные болота питаются мгмосферными осадками, поверхностными и подземными вода­ми. Подземные воды богаты минеральными веществами. Это обусловливает богатую растительность на низинных- болотах (ольха, ива, береза, осоки, хвощи, тростник, а из кустарни­ков- багульник). Низинные болота широко распространены ъ- .йеной-полосе на поймах больших рек.

При определенных условиях низинные болота могут пре­вратиться в верховые. По мере нарастания торфа количество минеральных веществ уменьшается, а растения, требователь­ные к минеральной пище, уступают место менее требователь­ным. Обычно эти растения появляются в центре болота (сфаг­новые мхи). Они выделяют органические кислоты, которые за­медляют распад растительной массы. Возникают повышения из н>|)фа. Стекающая в болото вода уже не может попадать в титр, где распространяются сфагновые мхи, питающиеся атмо-1 ферной влагой. Такие болота называют верховыми. Верховые Оолота возникают на малорасчлененных водоразделах.

Болота занимают огромные пространства. Примерно 1/10 Территории нашей страны покрыта болотами. Обширны про­странства болот в Полесье (Белоруссия), Псковской, Новго­родской областях, Мещере и Западной Сибири. Много болот i* тундре.

В болотах добывают торф, который идет на отопление и Производство электроэнергии, а также используется как ii.m-Тистое удобрение. В нашей стране производится плановое осу шение болот, которые в результате превращаются в плодород ные сельскохозяйственные угодья.

Подземные воды

Подземными водами называются воды, находящиеся под поверхностью Земли в жидком, твердом и газообразном состоя­нии. Они скапливаются в порах, трещинах, пустотах горных пород.

Подземные воды образовались в результате просачивания воды, выпавшей на поверхность Земли, конденсации водяных паров, поступивших по порам из атмосферы, а также в резуль­тате образования водяных паров при остывании магмы на глу­бине и конденсации их в верхних слоях земной коры. Решаю­щее значение в образовании подземных вод имеют процессы просачивания воды с поверхности Земли. В отдельных зонах, например в песчаных пустынях, основную роль играют воды, поступившие из атмосферы в виде водяных паров.

Вода, испытывающая влияние силы тяжести, называете)! гравитационной. Ее движение обусловлено наклоном водоупор ного слоя.

Вода, удерживаемая молекулярными силами, называется пленочной. Молекулы воды, которые непосредственно соприк.-i саются с зернами пород, образуют гигроскопическую воду. Пле ночную и гигроскопическую воду можно удалить из породи только при прокаливании. Поэтому растения эту воду не могу! использовать.

Корневые системы растений усваивают капиллярную во (находящуюся в капиллярах почвы) и гравитационную.

Скорость движения грунтовых вод незначительна и завис от структуры горных пород. Различаются мелкозернистые пор ды (глины, суглинки), зернистые (пески), трещиноватые (" вестняки). Через пески по трещинам гравитационная вода б препятственно стекает со скоростью 0,5-2 м в сутки, в сугли" ках и лессах - 0,1-0,3 мм в сутки.

Мирово́й океа́н - основная часть гидросферы, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова, и отличающаяся общностью солевого состава. Мировой океан покрывает почти 70 % земной поверхности.

Общие физико-географические сведения :

· Средняя температура: 5 °C;

· Среднее давление: 20 МПа;

· Средняя плотность: 1,024 г/см³;

· Средняя глубина: 3711 м [источник не указан 339 дней ] ;

· Общая масса: 1,4·10 21 кг;

· Общий объём: 1370 млн км³ ;

· pH: 8,1±0,2.

Глубочайшей точкой океана является Марианский жёлоб, находящийся в Тихом океане вблизи Северных Марианских островов. Его максимальная глубина - 11 022 м.

Физические свойства

Плотность морской воды колеблется в пределах от 1020 до 1030 кг/м³ и зависит от температуры и солености. При солености, превышающей 24‰, температура максимальной плотности становится ниже температуры замерзания - при охлаждении морская вода всегда сжимается, и плотность её растет .

Скорость звука в морской воде - около 1500 м/с.

Как известно, за международную единицу измерения массы принят килограмм. Платиновый килограммовый эталон хранится в Палате мер и весов в Париже, а очень точные дубликаты имеются в аналогичных учреждениях многих стран. Но почему именно килограмм (а не фунт, унция или золотник) принят теперь во всем мире за единицу измерения массы? Дело в том, что все другие единицы были произвольными, а килограмм имеет свой природный эквивалент: такова масса одного кубического дециметра воды при 4 градусах Цельсия.

Учитывать температуру совершенно необходимо, так как с ее изменением меняется и плотность воды. Всякая ли вода годится для установления эталона массы? В учебниках об этом обычно ничего не говорится, так как в данном случае под словом «вода» подразумевают вовсе не ту жидкость, которая течет из водопроводного крана, а химически чистое вещество: воду, подвергшуюся специальной обработке или же синтезированную из водорода и кислорода и не содержащую никаких примесей.

Морская вода, представляющая собой сложный раствор, таким требованиям совершенно не удовлетворяет: ее физические свойства, в том числе и плотность, значительно отличаются от свойств химически чистой воды. В среднем плотность морской воды равна 1,025 грамма на кубический сантиметр. Стало быть, ее литр на 25 граммов тяжелее пресной. Но плотность воды неодинакова по всему Мировому океану, она несколько меняется в зависимости от солености и температуры. Чем выше соленость, тем больше и плотность. Зависимость плотности от температуры обратная: чем вода теплее, тем плотность ее меньше. Так, наименьшая плотность морской воды - 1,022 грамма на кубический сантиметр - была отмечена в поверхностных слоях экваториальной зоны Тихого океана, а наибольшая-1,028 грамма на кубический сантиметр - вблизи океанского дна.

Даже незначительное изменение плотности морской воды влечет за собой весьма существенные последствия. Так, при охлаждении верхних слоев океана вода становится плотнее и опускается. Навстречу ей устремляются менее плотные глубинные воды. Возникают вертикальные токи. В сочетании с горизонтальными течениями они придают Мировому океану вид слоеного пирога, каждый слой которого характеризуется своими особыми показателями плотности, солености и температуры. Благодаря вертикальным токам вода в океане до известной степени перемешивается, в глубину проникают насыщенные кислородом поверхностные воды, из придонных слоев поднимаются богатые биогенными солями придонные массы воды.

Азбучная истина о том, что вода замерзает при О градусов, не распространяется на морскую воду. Из-за растворенных солей она остается жидкой и при отрицательной температуре. Только охлажденная ниже минус 1,9 градуса Цельсия, она начинает переходить в твердое состояние. Правда, это касается только воды с нормальной океанической соленостью. Если же в ней растворено не 35 граммов соли на килограмм, а меньше, то она станет замерзать при более высокой температуре. Так, Азовское море, соленость которого равна 12 промилле, замерзает при 0,6 градуса ниже нуля, а Белое море (соленость его 25 промилле) - при 1,4 градуса ниже нуля.

Когда изменяется агрегатное состояние пресной воды, ее состав не меняется. Совсем иначе обстоит дело с морской водой. Замерзание моря начинается с образования тонких, похожих на иглы ледяных кристалликов, совершенно лишенных соли. Если в этот момент марлевым сачком собрать такие иглы и растопить, то получится вполне чистая пресная вода. Естественно, что на первых порах образования льда соленость верхних слоев воды несколько повышается за счет поступления в эти слои тех порций соли, которые не вошли в кристаллические ледяные иглы. Только потом, когда начинается смерзание комков этих кристаллов, лед также становится соленым, но его соленость все же ниже солености окружающей морской воды. Во время таяния льда прилежащие слои воды несколько распресняются.

Распространение в морской воде световых и звуковых волн также имеет свои особенности. Еще 20- 25 лет назад большинство людей могло судить о том, как выглядит подводный мир, только Наблюдая его через поверхность воды. Но с тех пор, как подводные очки и маски повсюду вошли в моду, любой желающий может лично познакомиться с красотами царстве Нептуна. При этом стала очевидной одна весьма существенная деталь: в маске не очень хорошо виден подводный мир реки, в море же видимость превосходна. Удивительного в этом ничего нет: морская воде значительно прозрачнее воды большинства пресноводных водоемов.

Самая высокая прозрачность отмечена в центральной части Атлантического океана, где служащий эталоном белый металлический круг диаметром в 30 сантиметров - «диск Секки» - виден через поверхность воды на глубине более 65 метров. Прозрачность вод Тихого и Индийского океанов несколько меньше и равна соответственно 60 и 50 метрам. Чем ближе к берегу, тем больше в морской воде различных взвешенных частиц и мельчайших планктонных организмов, поэтому прозрачность там ниже, чем в открытом океане.

В Средиземном море «диск Секки» не виден уже на глубине 30 метров, в Черном море - на глубине 20 метров, а в Балтийском - даже на 13 метрах. В большинстве пресноводных водоемов прозрачность воды не превышает 10 метров, в реках она, как правило, значительно меньше, иногда лишь 0,5-1 метр. Только в Байкале, который славится чистотой своей воды, ее прозрачность равна 30-40 метрам.

По сравнению с атмосферой водная среда пропускает свет хуже, потому что сильнее поглощает его и рассеивает. Когда солнце находится в зените (это возможно только в тропиках), в воду проникает почти весь его световой поток; косые же лучи утреннего или полуденного времени в значительной степени отражаются водной гладью. Поэтому сумерки под водой наступают раньше, чем на суше; день там короче, а ночь длиннее.

Даже в прозрачной воде открытых частей океана яркость света убывает с глубиной примерно в десять раз на каждые 50 метров. Человек, совершающий глубоководное погружение, уже ниже 400 метров не различает за стеклом иллюминатора аппарата никаких следов дневного света. Правда, чувствительная фотографическая пластинка после часовой экспозиции на глубине 1000 метров при проявлении темнеет, но на глубине 1700 метров она вообще не засвечивается.

Прозрачность морской воды неодинакова для разных частей видимого спектра: более короткие световые волны (фиолетовая часть спектра) проникают через нее легче и дальше, чем длинные (красная часть спектра). Первыми в море поглощаются красные лучи, поэтому на глубине более метра красные предметы кажутся уже не такими яркими, как на воздухе. Синие и фиолетовые лучи проникают значительно дальше, они придают подводным пейзажам своеобразный цветовой колорит, за который освещаемая днем часть морского дна получила образное название «голубого континента».

На глубине цвет самых обыденных и хорошо известных предметов меняется до неузнаваемости. Жак Кусто рассказывает: «Мы брали с собой таблицы с ярко-красными, голубыми, желтыми, зелеными, пурпурными и оранжевыми квадратами, а также шкалу серых тонов от белого до черного и фотографировали на различной глубине вплоть до сумеречной зоны. На глубине пять метров красный цвет казался розовым, а на двенадцатом метре абсолютно черным. Одновременно исчезал и оранжевый цвет. На глубине 35 метров желтый цвет начал превращаться в зеленый, здесь царит уже почти полная монохроматия.

Как-то раз мы охотились в море под уединенными скалами Ла Кассадань. Нырнув на 35 метров, Дюма подстрелил гигантскую ставриду. Гарпун прошел сквозь тело позади головы, но не задел позвоночника. Загарпуненная рыба отчаянно сопротивлялась. Дюма стал подтягиваться все ближе и ближе к ставриде по тросу. Наконец он подобрался вплотную, схватил кинжал и вонзил его прямо в сердце рыбины. Кровь брызнула мощным фонтаном.

Но кровь была зеленая! Ошеломленный этим зрелищем, я подплыл и уставился на струю. Она была изумрудного цвета. Мы с Дюма переглянулись в недоумении. Мы не раз плавали среди гигантских ставрид, но никогда не подозревали, что у них зеленая кровь. Потрясая гарпуном со своим поразительным трофеем, Дюма направился к поверхности. На глубине пятнадцати метров кровь стала коричневой. Шесть метров - она уже розовая, а на поверхности она растеклась алым потоком».

Цвет моря зависит именно от того, что часть лучей поглощается морской водой. Чем вода чище и прозрачней, тем синее цвет. Впервые попав в открытый океан, трудно поверить, что вода в нем не подкрашена. Ближе к материкам цвет воды зеленеет от примеси взвешенных частиц, у самого берега он может быть желтоватым. Вообще говоря, чистая вода обладает крайне низкой по сравнению с другими жидкостями способ» полностью рассеивать свет. Это связано с тем, что рассеяние в любой чистой оптической среде происходит из-за неоднородности ее плотности. Вода же в отличи от многих других жидкостей очень малосжимаема, поэтому плотность ее почти однородна. По-видимому, наблюдающееся светорассеяние в чистой морской воде и в воде чистых горных озер связано с наличием в ней мельчайших пузырьков воздуха.

При отражении от морской поверхности спектральный состав света не меняется. А поскольку источником света обычно служит небосвод, то его цвет и придает окраску морской воде. Чем чище небо, чем меньше в нем облаков и аэрозолей (дымов и пыли), тем оно синее и тем синее должен быть дальний план морской поверхности, поскольку дальний план отражает значительно большую часть света, чем передний. Практически можно считать, что дальний план в этом смысле начинается, когда луч зрения составляет с морской поверхностью угол менее 10 градусов; для человека, стоящего на борту судна высотой около 4 метров, эта зона начинается приблизительно на расстоянии 20-30 метров.

Вода служит хорошим проводником для звука. До тех пор, пока человек не проник во владения Нептуна, они казались ему безмолвными. Поэт В. Жуковский так представлял себе тишину подводного мира: «Все спало для слуха в той бездне глухой». Но ведь ни он сам, ни Ф. Шиллер, балладу которого «Ныряльщик» под новым названием «Кубок» перевел В. Жуковский, никогда не были под водой. Они лишь выражали в поэтической форме господствовавшее тогда общее мнение о полной тишине, царящей в морских глубинах. Действительно, человеческое ухо, приспособленное к воздушной среде, не воспринимает звуки, исходящие из воды, но стоит применить простейшие слуховые аппараты, как подводный мир окажется наполненным самыми разнообразными звуками.

В годы первой мировой войны по всем морям и океанам безнаказанно разбойничали немецкие подводные лодки, обнаружить которые военные корабли союзников никак не могли. Но вот удалось изготовить и спустить в воду гидрофоны. На оборудованных ими военных судах - охотниках за субмаринами - натренированные операторы с наушниками - «слухачи» - стали среди тысяч звуков распознавать шумы винтов немецких подводных лодок. Поначалу, правда, не только проплывающий кит, но даже стая сельдей нередко служили поводом для боевой тревоги.

Подводный мир оказался вовсе не безмолвным. Большой знаток морских животных зоолог Н. Тарасова так описывает подводную симфонию вблизи Севастополя: «...Непрекращающееся щелканье бесчисленного множества рачков-альфеусов, в которое по временам врываются «стоны» горбылей или ритмичное урчание морских петухов, а то и лающий «скрежет зубовный» ставрид, наполняют воду разнообразными и громкими звуками».

Звук распространяется в воздухе с постоянной скоростью 340 метров в секунду. В воде он успевает за это же время пробежать расстояние в 4,5 раза больше. Но скорость эта непостоянна и зависит от температуры, солености и давления воды, то есть в конечном счете от ее плотности. В воде с нормальной океанической соленостью при нуле градусов вблизи поверхности скорость звука равна 1440 метрам в секунду. На глубине 10 километров при тех же прочих условиях его скорость возрастает до 1630 метров в секунду. В нагретых до 30 градусов поверхностных водах тропической зоны океана скорость звука повышается до 1543 метров в секунду.

Ультразвук, то есть акустические волны с частотой свыше 16 тысяч колебаний в секунду, уже не воспринимаемый человеческим ухом, поглощается водной средой гораздо сильнее, чем звуки низкой частоты, но зато его можно направлять в виде узкого пучка. Эта особенность ультразвуковых колебаний использована в эхолоте, с помощью которого точно и быстро измеряется глубина. От специального ультразвукового датчика, помещенного на судне, через небольшие промежутки времени вертикально вниз посылается ультразвуковой сигнал. Отразившись от дна, он возвращается обратно и улавливается чувствительной приемной аппаратурой.

Зная скорость прохождения ультразвука и определив время между посылкой и возвращением сигнала, можно легко вычислить расстояние от поверхности до дна. В современных приборах регистрация глубины производится автоматически, а самописец на бумажной ленте вычерчивает кривую, соответствующую профилю дна моря. Так как скорость ультразвука, как и слышимых звуков, зависит от солености, температуры и давления воды, в данные эхолота необходимо вносить поправки.

Моряки, пользующиеся эхолотом, давно заметили, что любые препятствия, находящиеся между поверхностью моря и его дном, также регистрируются на ленте прибора. Оказалось возможным, слегка видоизменив эхолот, использовать его для поисков скоплений промысловых рыб. Хорошо натренированный специалист по характеру кривой на ленте может не только определить местонахождение и размер стаи, но и сказать, к какому виду относятся составляющие ее рыбы.