Волнение — это колебательное движение воды. Оно воспринимается наблюдателем как движение волн по поверхности воды. На самом же деле водная поверхность совершает колебания вверх-вниз от среднего уровня положения равновесия. Форма волн при волнении постоянно изменяется в связи с движением частиц по замкнутым, почти круговым орбитам.
Каждая волна представляет собой плавное соединение возвышений и углублений. Основными частями волны являются: гребень — самая высокая часть; подошва - самая низкая часть; склон - профиль между гребнем и подошвой волны. Линия вдоль гребня волны называется фронтом волны (рис. 1).
Рис. 1. Основные части волны
Основные характеристики волн — это высота - разность уровней гребня и подошвы волны; длина - кратчайшее расстояние межу смежными гребнями или подошвами волн; крутизна - угол между склоном волны и горизонтальной плоскостью (рис. 1).
Рис. 1. Основные характеристики волны
Волны обладают очень большой кинетической энергией. Чем выше волна, тем больше в ней заключено кинетической энергии (пропорционально квадрату увеличения высоты).
Под влиянием силы Кориолиса справа по течению вдали от материка возникает водяной вал, а у суши создается депрессия.
По происхождению волны подразделяются следующим образом:
- волны трения;
- барические волны;
- сейсмические волны или цунами;
- сейши;
- приливные волны.
Волны трения
Волны трения, в свою очередь, могут быть ветровыми (рис. 2) или глубинными. Ветровые волны возникают вследствие ветровые волнытрения на границе воздуха и воды. Высота ветровых волн не превышает 4 м, но при сильных и затяжных штормах она возрастает до 10-15 м и выше. Наиболее высокие волны — до 25 м — наблюдаются в полосе западных ветров Южного полушария.
Рис. 2. Ветровые волны и волны прибоя
Пирамидальные, высокие и крутые ветровые волны получили название толчея. Эти волны присущи центральным областям циклонов. Когда ветер стихает, волнение приобретает характер зыби , т. е. волнения по инерции.
Первичная форма ветровых волн - рябь. Она возникает при скорости ветра менее 1 м/с, а при скорости, большей 1 м/с, образуются сначала мелкие, а потом более крупные волны.
Волна близ берегов, в основном на мелководьях, основывающаяся на поступательных движениях, получила название прибоя (см. рис. 2).
Глубинные волны возникают на границе двух слоев воды с разными свойствами. Они часто возникают в проливах, с двумя этажами течения, близ устьев рек, у кромки тающих льдов. Эти волны перемешивают морскую воду и являются очень опасными для моряков.
Барическая волна
Барические волны возникают из-за быстрой смены атмосферного давления в местах происхождения циклонов, особенно тропических. Обычно эти волны одиночные и не приносят особого вреда. Исключение составляют случаи, когда они совпадают с высоким приливом. Таким бедствиям наиболее часто подвергаются Антильские острова, полуостров Флорида, побережья Китая, Индии, Японии.
Цунами
Сейсмические волны возникают под воздействием подводных толчков и прибрежных землетрясений. Это очень длинные и невысокие в открытом океане волны, но сила их распространения достаточно велика. Они движутся с очень большой скоростью. У побережий их длина сокращается, а высота резко возрастает (в среднем от 10 до 50 м). Их появление влечет за собой человеческие жертвы. Сначала морс отступает на несколько километров от берега, набирая силу для толчка, а потом волны с огромной скоростью выплескиваются на берег с интервалом 15-20 мин (рис. 3).
Рис. 3. Трансформация цунами
Японцы назвали сейсмические волны цунами , и этот термин используется во всем мире.
Сейсмический пояс Тихого океана является основным районом образования цунами.
Сейши
Сейши — это стоячие волны, которые возникают в заливах и внутренних морях. Они происходят по инерции после прекращения действия внешних сил — ветра, сейсмических толчков, резких изменений , выпадения интенсивных осадков и т. д. При этом в одном месте вода поднимается, а в другом — опускается.
Приливная волна
Приливные волны — это движения , совершаемые под влиянием приливообразующих сил Луны и Солнца. Обратная реакция морской воды на прилив - отлив. Полоса, осушаемая во время отлива, называется осушкой.
Существует тесная связь высоты приливов и отливов с фазами Луны. В новолуния и полнолуния наблюдаются самые высокие приливы и самые низкие отливы. Они называются сизигийными. В это время лунные и солнечные приливы, наступая одновременно, накладываются друг на друга. В промежутках между ними, в первую и последнюю четверги фазы Луны, наблюдаются самые низкие, квадратурные приливы.
Как уже было сказано во втором разделе, в открытом океане высота прилива невелика — 1,0-2,0 м, а у расчлененных берегов она резко возрастает. Максимальной величины прилив достигает на атлантическом побережье Северной Америки, в заливе Фанди (до 18 м). В России максимальная величина прилива — 12,9 м — отмечена в заливе Шелихова (Охотское море). Во внутренних морях приливы мало заметны, например, в Балтийском морс у Санкт-Петербурга прилив составляет 4,8 см, а вот по некоторым рекам прилив прослеживается на сотни и даже тысячи километров от устья, например, в Амазонке — до 1400 см.
Крутую приливную волну, поднимающуюся вверх по реке, называют бором. На Амазонке бор достигает высоты 5 м и ощущается на расстоянии 1400 км от устья реки.
Даже при спокойной поверхности в толще океанских вод происходит волнение. Это так называемые внутренние волны — медленные, но весьма значительные по размаху, достигающему порой сотен метров. Они возникают в результате внешнего воздействия на неоднородную по вертикали массу воды. К тому же так как температура, соленость и плотность океанской воды изменяются с глубиной не постепенно, а скачкообразно от одного слоя к другому, на границе между этими слоями и возникают специфические внутренние волны.
Морские течения
Морские течения — это горизонтальные поступательные движения водных масс в океанах и морях, характеризующиеся определенным направлением и скоростью. Они достигают нескольких тысяч километров в длину, десятков-сотен километров в ширину, сотен метров в глубину. По физико-химическим свойствам воды морских течений отличны от окружающих.
По продолжительности существования (устойчивости) морские течения подразделяют следующим образом:
- постоянные , которые проходят в одних и тех же районах океана, имеют одно генеральное направление, более или менее постоянную скорость и устойчивые физико-химические свойства переносимых водных масс (Северное и Южное пассатные, Гольфстрим и др.);
- периодические , у которых направление, скорость, температура подчинены периодическим закономерностям. Происходят они через равные промежутки времени в определенной последовательности (летнее и зимнее муссонные течения в северной части Индийского океана, приливно-отливные течения);
- временные , вызываемые чаще всего ветрами.
По температурному признаку морские течения бывают:
- теплые , которые имеют температуру выше, чем окружающая вода (например. Мурманское течение с температурой 2-3 °С среди вод О °С); они имеют направление от экватора к полюсам;
- холодные , температура которых ниже окружающей воды (например, Канарское течение с температурой 15-16 °С среди вод с температурой около 20 °С); эти течения направлены от полюсов к экватору;
- нейтральные , которые имеют температуру, близкую к окружающей среде (например, экваториальные течения).
По глубине расположения в толще воды различают течения:
- поверхностные (до 200 м глубины);
- подповерхностные , имеющие направление, противоположное поверхностному;
- глубинные , движение которых совершается очень медленно — порядка нескольких сантиметров или первых десятков сантиметров в секунду;
- придонные , регулирующие обмен вод между полярными — субполярными и экваториально-тропическими широтами.
По происхождению выделяют следующие течения:
- фрикционные , которые могут быть дрейфовыми или ветровыми. Дрейфовые возникают под влиянием постоянных ветров, а ветровые создаются сезонными ветрами;
- градиентно-гравитационные , среди которых выделяют стоковые , образующиеся в результате наклона поверхности, вызванного избытком вод вследствие их притока из океана и обильных осадков, и компенсационные , которые возникают благодаря оттоку вод, скудным осадкам;
- инертные , которые наблюдаются после прекращения действия возбуждающих их факторов (например, приливные течения).
Система течений океана обусловлена общей циркуляцией атмосферы.
Если представить гипотетический океан, непрерывно простирающийся от Северного полюса к Южному, и наложить на него генерализированную схему атмосферных ветров, то с учетом отклоняющей силы Кориолиса получим шесть замкнутых колец -
круговоротов морских течений: Северное и Южное экваториальные, Северное и Южное субтропические, Субарктическое и Субантарктическое (рис. 4).
Рис. 4. Круговороты морских течений
Отступления от идеальной схемы вызваны наличием материков и особенностями их распределения по земной поверхности Земли. Однако, как и на идеальной схеме, в действительности на поверхности океана наблюдается зональная смена крупных — протяженностью в несколько тысяч километров — не полностью замкнутых циркуляционных систем: это экваториальная антициклоническая; тропические циклонические, северная и южная; субтропические антициклонические, северная и южная; антарктическая циркумполярная; высокоширотные циклонические; арктическая антициклоническая системы.
В Северном полушарии они движутся по часовой стрелке, в Южном — против. С запада на восток направлены экваториальные межпассатные противотечения.
В умеренных субполярных широтах Северного полушария существуют малые кольца течений вокруг барических минимумов. Движение вод в них направлено против часовой стрелки, а в Южном полушарии — с запада на восток вокруг Антарктиды.
Течения в зональных циркуляционных системах достаточно хорошо прослеживаются до глубины 200 м. С глубиной они меняют направление, слабеют и превращаются в слабые вихри. Взамен на глубине усиливаются меридиональные течения.
Самые мощные и глубокие из поверхностных течений играют важнейшую роль в глобальной циркуляции Мирового океана. Наиболее устойчивые поверхностные течения — это Северное и Южное пассатные течения Тихого и Атлантического океанов и Южное пассатное течение Индийского океана. Они имеют направление с востока на запад. Для тропических широт характерны теплые сточные течения, например Гольфстрим, Куросио, Бразильское и др.
Под действием постоянных западных ветров в умеренных широтах существуют теплые Северо-Атлантическое и Северо-
Тихоокеанское течения в Северном полушарии и холодное (нейтральное) течение Западных ветров — в Южном. Последнее образует кольцо в трех океанах вокруг Антарктиды. Замыкают большие круговороты в Северном полушарии холодные компенсационные течения: вдоль западных берегов в тропических широтах — Калифорнийское, Канарское, а в Южном — Перуанское, Бенгальское, Западно-Австралийское.
Наиболее известными течениями также являются теплое Норвежское течение в Арктике, холодное Лабрадорское в Атлантике, теплое Аляскинское и холодное Курило-Камчатское — в Тихом океане.
Муссонная циркуляция в северной части Индийского океана порождает сезонные ветровые течения: зимнее — с востока на запад и летнее — с запада на восток.
В Северном Ледовитом океане направление движения вод и льдов происходит с востока на запад (Трансатлантическое течение). Причины его — обильный речной сток рек Сибири, вращательное циклоническое движение (против часовой стрелки) над Баренцевым и Карским морями.
Помимо циркуляционных макросистем существуют вихри открытого океана. Их размер — 100-150 км, а скорость перемещения водных масс вокруг центра — 10-20 см/с. Эти мезосистемы называются синоптическими вихрями. Считается, что именно в них заключено не менее 90 % кинетической энергии океана. Вихри наблюдаются не только в открытом океане, но и в морских течениях типа Гольфстрим. Здесь они вращаются с еще большей скоростью, чем в открытом океане, их кольцевая система лучше выражена, поэтому их называют рингами.
Для климата и природы Земли, особенно прибрежных районов, значение морских течений велико. Теплые и холодные течения поддерживают разницу температур западных и восточных побережий материков, нарушая ее зональное распределение. Так, незамерзающий Мурманский порт находится за Полярным кругом, а на восточном побережье Северной Америки замерзает залив св. Лаврентия (48° с.ш.). Теплые течения способствуют выпадению осадков, холодные, напротив, уменьшают возможность их выпадения. Поэтому территории, омываемые теплыми течениями, имеют влажный климат, а холодными — сухой. При помощи морских течений осуществляются миграция растений и животных, перенос питательных веществ и газовый обмен. Течения учитывают и при мореплавании.
Это я знаю
2. Каковы причины образования течений?
Основная причина образования течений – ветер. Помимо этого, на движение воды влияет разница в ее температуре, плотности, солености.
3. Какова роль океанических течений?
Океанические течения оказывают влияние на формирование климата. Течения перераспределяют тепло на Земле. За счет течений осуществляют свои перемещения планктонные организмы.
4. Назовите виды океанических течений и приведите их примеры?
Течения по происхождению бывают ветровыми (течение Западных ветров), приливно-отливными, плотностными.
Течения по температуре бывают теплыми (Гольфстрим) и холодными (Бенгельское).
Течения по устойчивости бывают постоянными (Перуанское), и сезонными (течения северной части Индийского океана, Эль-Нинье)
5. Установите соответствие течение – теплое (холодное):
1) течение Западных ветров
2) Гольфстрим
3) Перуанское
4) Калифорнийское
5) Куросио
6) Бенгельское
А) теплое
Б) холодное
Это я могу
6. Приведите примеры взаимодействие океана и атмосферы.
Течения перераспределяют тепло и оказывают влияние на температуру воздуха, образование осадков. Иногда взаимодействие течений и атмосферы приводит к образованию неблагоприятных и опасных погодных явлений.
7. Дайте характеристику течению Западных ветров по плану:
1. Географическое положение
Течение огибает между 400 и 500 ю.ш. земной шар.
2. Вид течения
А) по свойствам воды (холодное, теплое)
Течение холодное.
Б) по происхождению
Течение Западных ветров по происхождению ветровое. Оно вызвано западным переносом ветров в умеренных широтах.
В) по устойчивости (постоянное, сезонное)
Течение постоянное.
Г) по расположению в толще воды (поверхностное, глубинное, придонное)
Течение поверхностное.
8. В древности, не зная настоящих причин образования течений в Океане, мореходы считали, что Нептун – римский бог морей – может утащить судно в океанскую пучину. Используя сведения из научно-популярной и художественной литературы, Интернета, соберите материалы о кораблях, исчезновение которых связано с течениями. Материалы оформите в виде рисунков, сочинений, докладов.
Тайны Бермудского треугольника
Бермудский треугольник или Атлантида - это место, где пропадают люди, исчезают корабли и самолёты, выходят из строя навигационные приборы, а потерпевших крушение почти никто никогда не находит. Эта враждебная, мистическая, зловещая для человека страна вселяет в сердца людей настолько великий ужас, что говорить о ней они нередко просто отказываются.
О существовании такого загадочного и удивительного феномена под названием Бермудский треугольник ещё сто лет назад было мало кому известно. Активно занимать людские умы и заставлять их выдвигать различные гипотезы и теории эта тайна Бермудского треугольника начала в 70-х гг. прошлого столетия, когда Чарльз Берлиц опубликовал книгу, в которой чрезвычайно интересно и увлекательно описал истории самых загадочных и мистических исчезновений в данном регионе. После этого журналисты подхватили сюжет, развили тему, и история Бермудского треугольника началась. Всех начали волновать тайны Бермудского треугольника и место, где находится Бермудский треугольник или пропавшая Атлантида.
Находится это дивное место или пропавшая Атлантида в Атлантическом океане возле побережья Северной Америки – между Пуэрто-Рико, Майями и Бермудскими островами. Размещено сразу в двух климатических поясах: верхняя часть, большая – в субтропиках, нижняя – в тропиках. Если эти пункты соединить между собой тремя линиями, на карте окажется крупная треугольная фигура, площадь которой в общей сложности составляет около 4 млн. квадратных километров. Треугольник этот довольно-таки условный, поскольку корабли пропадают также и вне его границ – и если обозначить на карте все координаты исчезновений, летающих и плавающих транспортных средств, то получится, скорее всего, ромб.
У знающих людей тот факт, что корабли здесь нередко терпят крушения, особого удивления не вызывает: регион этот для навигации непрост – тут немало отмелей, огромное количество быстрых водных и воздушных течений, нередко зарождаются циклоны и бушуют ураганы.
Водные течения. Гольфстрим.
Практически всю западную часть Бермудского треугольника пересекает Гольфстрим, поэтому температура воздуха здесь обычно на 10°С выше, чем на остальной территории этой загадочной аномалии. Из-за этого в местах столкновений разных по температуре атмосферных фронтов нередко можно увидеть туман, часто поражающий разум излишне впечатлительных путешественников. Сам по себе Гольфстрим – очень быстрое течение, скорость которого нередко достигает десяти километров в час (надо заметить, что многие современные трансокеанские корабли передвигаются ненамного быстрее – от 13 до 30 км/ч). Чрезвычайно быстрый поток воды без труда способен замедлить или увеличить движение судна (здесь всё зависит от того, в какую именно сторону оно плывёт). Нет ничего удивительного в том, что судна более слабой мощности в прежние времена легко сбивались с курса и их заносило абсолютно не туда, куда следовало, вследствие чего они терпели крушения и навеки пропадали в океанической пучине.
Кроме Гольфстрима в районе Бермудского треугольника постоянно возникают сильные, но нерегулярные течения, появление или направление которых почти никогда невозможно предугадать. Образуются они в основном под влиянием приливных и отливных волн на мелководье и скорость их также велика, как и у Гольфстрима – и составляет около 10 км/ч. В результате их возникновения нередко образуются водовороты, доставляющие неприятность мелким кораблям со слабым двигателем. Нет ничего удивительного в том, что если в прежние времена сюда попадало парусное судно, выбраться из круговерти ему было непросто, а при особо неблагоприятных обстоятельствах, можно даже сказать – невозможно.
На востоке Бермудского треугольника расположено Саргассово море – море без берегов, со всех сторон вместо суши окруженное сильными течениями Атлантического океана - Гольфстримом, Северо-Атлантическим, Северо-Пассатным и Канарским.
Внешне кажется, что воды его неподвижны, течения слабые и малозаметные, тогда как вода здесь постоянно двигается, поскольку водные потоки, вливаясь в него со всех сторон, вращают морскую воду по часовой стрелке. Ещё одна примечательность Саргассового моря – это огромное количество водорослей в нём (вопреки распространённому мнению, участки с совершенно чистой водой здесь также имеются). Когда в прежние времена сюда по каким-либо причинам заносило корабли, они запутывались в густых морских растениях и, попадая пусть медленный, но в водоворот, выбраться назад были уже не в состоянии.
Как показывают наблюдения, слои Мирового океана перемещаются в виде огромных потоков шириной в десятки и сотни километров и длиной в тысячи километров. Эти потоки называются течениями. Они движутся со скоростью порядка 1-3 км/час, иногда до 9 км/час.
Течения вызываются действием ветра на водную поверхность действием силы тяжести и приливообразующей силы. Течение испытывает влияние внутреннего трения воды и силы Кориолиса. Первое замедляет течение и вызывает завихрения на границе слоев с разной плотностью, второе изменяет его направление.
Классификация течений. По происхождению течения делятся на фрикционные, гравитационно-градиентные и приливо-отливные. Во фрикционных течениях выделяются дрейфовые, вызванные постоянными или господствующими ветрами; они имеют наибольшее значение в циркуляции вод Мирового океана.
Гравитационно-градиентные течения подразделяются на стоковые (сточные) и плотностные. Стоковые возникают в случае устойчивого поднятия уровня воды, вызванного ее притоком (например приток волжской воды в Каспийское море) и обилием осадков, или в случае опускания уровня, обусловленного оттоком воды и потерей ее на испарение (например, в Красном море). Плотностные течения - результат неодинаковой плотности воды на одной и той же глубине. Они возникают, например, в проливах, соединяющих моря с разной соленостью (например между Средиземным морем и Атлантическим океаном).
Приливо-отливные течения создаются горизонтальной составляющей приливообразующей силы.
В зависимости от расположения в толще воды выделяются течения поверхностные, глубинные и придонные.
По продолжительности существования можно выделить течения постоянные, периодические и временные. Постоянные течения из года в год сохраняют направление и скорость течения. Их могут вызвать постоянные ветры, например пассаты. Направление и скорость периодических течений изменяются в соответствии с изменением вызвавших их причин, например муссонов, приливов. Временные течения вызываются случайными причинами.
Течения могут быть теплыми, холодными и нейтральными. Первые теплее, чем вода в том районе океана, по которому они проходят; вторые холоднее окружающей их воды. Как правило, течения, направляющиеся от экватора, теплые, а течения, идущие к экватору, холодные. Холодные течения обычно менее соленые, чем теплые. Это объясняется тем, что они текут из областей с большим количеством осадков и меньшим испарением или из областей, где вода распреснена таянием льдов.
Закономерности распространения поверхностных течений. Картина поверхностных течений Мирового океана была установлена в основных чертах к XX веку. Определение направления и скорости течения производилось главным образом из наблюдений за движением естественных и искусственных поплавков (плавника, бутылок, дрейфа кораблей и льдин и др.) и по разности в определении места корабля способом счисления пути и способом наблюдения за небесными светилами. Современная задача океанологии состоит в детальном изучении течений во всей толще океанической воды. Это производится различными инструментальными способами, в частности радиолокационными. Сущность последнего состоит в том, что спускают в воду отражатель радиоволн, и, фиксируя на радиолокаторе его передвижение, определяют
направление и скорость течения.
Изучение дрейфовых течений позволило вывести следующие закономерности их:
1) скорость дрейфового течения увеличивается с усилением вызвавшего его ветра и уменьшается с увеличением широты по формуле
где А - ветровой коэффициент, равный 0,013, W - скорость ветра, φ - широта места;
2) направление течения не совпадает с направлением ветра: оно подчиняется силе Кориолиса. При условии достаточной глубины и удаленности от берега величина отклонения теоретически равна 45°, но практически она несколько меньше.
3) на направление течения сильно влияет конфигурация берегов. Течение, направляющееся к берегу под углом, раздваивается, причем большая его ветвь идет в сторону тупого угла. Там, где к берегу подходят два течения, между ними за счет соединения их ветвей возникает сточно-компенсационное противотечение.
Распределение поверхностных течений Мирового океана можно представить в виде следующей принципиальной схемы (рис. 42).
По обеим сторонам экватора пассатные ветры вызывают северное и южное пассатные течения, отклоняющиеся от направления ветра под влиянием силы Кориолиса и двигающиеся с востока на запад. Встречая на своем пути восточный берег материка, пассатные течения раздваиваются. Ветви их, направляющиеся к экватору, встречаясь, образуют сточно-компенсационные противотечения, следующие на восток между пассатными течениями. Ветвь северного пассатного течения, отклонившаяся к северу, двигается вдоль восточных берегов материка, постепенно отходя от него под влиянием силы Кориолиса. К северу от 30° с. ш. это течение попадает под действие господствующих здесь западных ветров и двигается с запада на восток. У западных берегов материка (около 50° с. ш.) это течение делится на две ветви, расходящиеся в противоположные стороны. Одна ветвь идет к экватору, компенсируя убыль воды, вызванную северным пассатным течением, и присоединяется к нему, замыкая субтропическое кольцо течений. Вторая ветвь следует на север вдоль берегов материка. Одна часть ее проникает в Северный Ледовитый океан, другая присоединяется к течению из Северного Ледовитого океана, завершая еще одно кольцо течений. В южном полушарии так же, как и в северном, возникает субтропическое кольцо течений. Второго кольца течений не образуется, а вместо него существует мощное дрейфовое течение западных ветров, соединяющее воды трех океанов.
Действительное распределение поверхностных течений в каждом океане отклоняется от принципиальной схемы, так как на направление течений влияют очертания материков (рис. 43).
Распространение океанических течений в глубину. Движение воды, вызванное ветром на поверхности, постепенно передается нижерасположенным слоям вследствие трения. Скорость течения при этом убывает в геометрической прогрессии, а направление течения под влиянием силы Кориолиса все более отклоняется от первоначального и на некоторой глубине оказывается противоположным поверхностному (рис. 44). Глубину, на которой течение поворачивает на 180°, называют глубиной трения. На этой глубине влияние дрейфового течения практически заканчивается. Эта глубина равна около 200 м. Однако действие силы Кориолиса, изменяющее направление течения, приводит к тому, что на некоторой глубине струи воды или нагоняются к берегам или отгоняются от них, и тогда у берегов возникает угол поверхности равных давлений, приводящий всю толщу воды в движение. Это движение распространяется далеко от берега. В связи с разными условиями нагревания поверхности океана на разных широтах существует конвекция океанической воды. В экваториальной области господствует восходящее движение относительно более теплой воды, в полярных областях нисходящее движение относительно более холодной воды. Это должно привести к перемещению воды в поверхностных слоях от экватора к полюсам, а в придонных слоях от полюсов к экватору.
В областях повышенной солености вода стремится опуститься, в областях пониженной солености, наоборот, подняться. Опускание и подъем воды вызываются также нагоном и сгоном воды на поверхности (например, в области действия пассатов).
В глубоководных океанических ложбинах температура воды повышается на несколько десятых градуса под действием внутреннего тепла Земли. Это приводит к возникновению вертикальных токов воды. На дне материковых склонов наблюдаются мощные течения со скоростью до 30 м/сек, вызываемые землетрясениями и другими причинами. Они несут большое количество взвешенных частиц и называются мутъевыми потоками.
Существование систем поверхностных течений с общим направлением движения к центру или от центра системы приводит к тому что в первом случае возникает нисходящее движение воды, во втором - восходящее. Примером таких областей могут быть субтропические кольцевые системы течений.
Весьма малые изменения солености с глубиной и постоянством солевого состава на больших глубинах свидетельствуют о перемешивании всей толщи вод Мирового океана. Однако точная картина
распространения глубинных и придонных течений пока что еще не установлена. Благодаря непрерывному перемешиванию воды осуществляется постоянный перенос не только тепла и холода, но и питательных веществ, необходимых организмам. В зонах опускания воды глубинные слои обогащаются кислородом, в зонах поднятия воды биогенные вещества (соли фосфора и азота) выносятся с глубин на поверхность.
Течения в морях и проливах. Течения в морях вызываются теми же причинами, что и в океанах, но ограниченность размеров и меньшие глубины определяют масштаб явления, а местные условия придают им своеобразные черты. Для многих морей (например, Черного и Средиземного) характерно круговое течение, обусловленное силой Кориолиса. В некоторых морях (например, в Белом море) хорошо выражены приливо-отливные течения. В других морях (например, в Северном и Карибском) морские течения являются ответвлением океанических.
Проливы по характеру течений можно подразделить на проточные и обменные. В проточных проливах течение направлено в одну сторону (например, во Флоридском). В обменных проливах вода перемещается в двух противоположных направлениях. Разнонаправленные потоки воды могут находиться одни над другими (например, в Босфоре и Гибралтарском) или могут располагаться рядом друг с другом (например, Лаперузов и Девисов). В нешироких и мелких проливах направление может изменяться на противоположное в зависимости от направления ветра (например, Керченский).
В лоциях дается иногда только краткая, иногда весьма подробная (с картами, схемами, таблицами) словесная характеристика волнения, дающая представление о величине и характере волнения по сезонам года и в отдельных районах моря.
Атласы физико-геграфических данных. Они состоят из набора различных карт, характеризующих волнение того или иного бассейна по месяцам и сезонам года. На этих картах «розами» по восьми румбам показаны повторяемость волнения и зыби по направлению и силе в отдельных квадратах океана. Длина лучей в масштабе определяет процент повторяемости направления волнения, а цифры в кружках – процент отсутствия волнения. В нижнем углу квадрата – число наблюдений в данном квадрате.
Справочники и таблицы по волнениям. В пособии имеются таблицы повторяемости ветров и волнения, таблица зависимости элементов волны от скорости ветра продолжительности и длины разгона ветра, а также даны значения наибольших высот, длин и периодов волн. С помощью этой таблицы для районов открытого моря по скорости ветра (в м/с) и длине разгона (в км.) можно определять их высоту, период и продолжительность роста.
Указанные пособия позволяют мореплавателю правильно оценить условия плавания и выбрать наиболее выгодные и безопасные навигационные пути с учетом ветра и волнения.
Карты волнения
На картах волнения приводятся положения синоптических объектов
(циклонов, антициклонов с указанием давления в центре; атмосферных фронтов), картина волновых полей в виде изолиний равных высот волн с оцифровкой их значений и указанием контурной стрелкой направления распространения, а также в отдельных точках станций характеристика ветровой и волновой обстановки.
12. Причины морских течений. Морскими течениями называется поступательное движение масс воды в море под воздействием природных сил. Основными характеристиками течений являются скорость, направление и продолжительность действия.
Основные силы (причины), вызывающие морские течения, делятся на внешние и внутренние. К внешним относятся ветер, атмосферное давление, приливообразующие силы Луны и Солнца, к внутренним - силы возникающие вследствие неравномерного распределения по горизонтали плотности водных масс. Сразу же после возникновения движения водных масс появляются вторичные силы: сила Кориолиса и сила трения, замедляющая всякое движение. На направление течения оказывают влияние конфигурация берегов и рельеф дна.
13. Классификация морских течений.
Морские течения классифицируются:
По факторам их вызывающим, т.е.
1. По происхождению: ветровые, градиентные, приливо-отливные.
2. По устойчивости: постоянные, непериодические, периодические.
3. По глубине расположения: поверхностные, глубинные, придонные.
4. По характеру движения: прямолинейные, криволинейные.
5. По физико-химическим свойствам: теплые, холодные, соленые, пресные.
По происхождению течения бывают:
1 Ветровые течения возникают под действием силы трения о водную поверхность. После начала действия ветра скорость течения растет, а направление, под воздействием ускорения Кориолиса, отклоняется на определенный угол (в северном полушарии вправо, в южном – влево).
2. Градиентные течения также являются и непериодическими и вызываются рядом природных сил. Они бывают:
3. сточные, связанные с нагоном и сгоном вод. Примером сточного течения служит Флоридское течение, которое является результатом нагона вод в Мексиканский залив ветровым Карибским течением. Избыточные воды залива устремляются в Атлантический океан, давая начало мощному течению Гольфстрим.
4. стоковые течения возникают в результате стока речных вод в море. Это Обь-Енисейское и Ленское течения, проникающие на сотни километров в Северный Ледовитый океан.
5. бароградиентные течения, возникающие за счет неравномерного изменения атмосферного давления над соседними районами океана и связанного с ним повышения или понижения уровня воды.
По устойчивости течения бывают:
1. Постоянными - векторной суммой ветрового и градиентного течений является дрейфовое течение. Примером дрейфовых течений являются пассатные течения в Атлантическом и Тихом океанах и муссонные в Индийском океане. Эти течения постоянны.
1.1. Мощные устойчивые течения со скоростями 2-5 уз. К таким течениям относятся Гольфстрим, Куросио, Бразильское и Карибское.
1.2. Постоянные течения со скоростями 1,2-2,9 уз. Это Северное и Южное пассатные течения и экваториальное противотечение.
1.3. Слабые постоянные течения со скоростями 0,5-0,8 уз. К ним относятся Лабрадорское, Северо-Атлантическое, Канарское, Камчатское и Калифорнийское течения.
1.4. Локальные течения со скоростями 0,3-0,5 уз. Такие течения для отдельных районов океанов, в которых отсутствуют четко выраженные течения.
2. Периодические течения – это такие течения, направление и скорость которых изменяются через равные промежутки времени и в определенной последовательности. Примером таких течений являются приливно- отливные течения.
3. Непериодические течения вызываются непериодическим воздействием внешних сил и в первую очередь рассмотренными выше воздействиями ветра и градиента давления.
По глубине течения бывают:
Поверхностные - течения наблюдаются в так называемом навигационном слое (0-15 м), т.е. слое, соответствующем осадке надводных судов.
Основной причиной возникновения поверхностных течений в открытом океане является ветер. Существует тесная связь между направлением и скоростью течений и преобладающими ветрами. Устойчивые и продолжительные ветры оказывают большее влияние на образование течений, чем ветры переменных направлений или местные.
Глубинные течения наблюдаются на глубине между поверхностным и придонным течениями.
Придонные течения имеют место в слое, прилегающем ко дну, где большое влияние на них оказывает трение о дно.
Скорость движения поверхностных течений наиболее высока в самом верхнем слое. Глубже она снижается. Глубинные воды движутся значительно медленнее, а скорость перемещения придонных вод 3 – 5 см/с. Скорости течений неодинаковы в разных районах океана.
По характеру движения течения бывают:
По характеру движения выделяют меандрирующие, прямолинейные, циклонические и антициклонические течения. Меандрирующими называют течения, которые движутся не прямолинейно, а образуют горизонтальные волнообразные изгибы – меандры. Вследствие неустойчивости потока меандры могут отделяться от течения и образовывать самостоятельно существующие вихри. Прямолинейные течения характеризуются перемещением воды по относительно прямым линиям. Круговые течения образуют замкнутые окружности. Если движение в них направлено против часовой стрелки, то это – циклонические течения, а если по часовой стрелке– то антициклонические (для северного полушария).
По характеру физико-химических свойств различают теплые, холодные, нейтральные, соленые и распресненные течения (подразделение течений по этим свойствам в известной степени условно). Для оценки указанной характеристики течения производится сопоставление его температуры (солености) с температурой (соленостью) окружающих его вод. Так, теплым (холодным) называется течение температура воды в котором выше (ниже) температуры окружающих вод.
Теплыми называются течения, у которых температура выше температуры окружающих вод, если она ниже течения называются холодными. Таким же образом определяются соленые и распресненные течения.
Теплые и холодные течения . Эти течения можно разделить на два класса. К первому классу относятся течения, температура воды которых соответствует температуре окружающих водных масс. Примерами таких течений являются теплые Северное и Южное пассатные течения и холодное течение Западных Ветров. Ко второму классу принадлежат течения, температура воды которых отличается от температуры окружающих водных масс. Примерами течений этого класса служат теплые течения Гольфстрим и Куросио, которые переносят теплые воды в более высокие широты, а также холодные Восточно-Гренландское и Лабрадорское течения, несущие холодные воды Арктического бассейна в более низкие широты.
Холодные течения, относящиеся ко второму классу, в зависимости от происхождения несомых ими холодных вод могут быть разделены: на течения, несущие холодные воды полярных районов в более низкие широты, такие как Восточно-Гренландское, Лабрадорское. Фолклендское и Курильское, и на течения более низких широт, такие как Перуанское и Канарское (низкая температура вод этих течений вызвана подъемом на поверхность холодных глубинных вод; но глубинные воды не такие холодные, как воды течений, идущих из более высоких широт в низкие).
Теплые течения, переносящие теплые водные массы в более высокие широты, действуют на западной стороне основных замкнутых циркуляции в обоих полушариях, тогда как на восточной их стороне действуют холодные течения.
На восточной стороне южной части Индийского океана не наблюдается подъем глубинных вод. Течения на западной стороне океанов по сравнению с окружающими водами на тех же широтах зимой относительно теплее, чем летом. Холодные течения, приходящие из более высоких широт, имеют особое значение для мореплавания, так как они переносят лед в более низкие широты и обусловливают в некоторых районах большую повторяемость туманов и плохой видимости.
В Мировом океане по характеру и скоростям можно выделить следующие группы течений. Основные характеристики морского течения: скорость и направление. Последнее определяется обратным способом по сравнению со способом направления ветра, т. е. в случае с течением указывается, куда течет вода, тогда как в случае с ветром указывается, откуда он дует. Вертикальные движения масс воды при исследовании морских течений обычно не учитываются, т. к. они не велики.
Не существует ни одного района в Мировом океане, где скорость течений не достигала бы 1 уз. Со скоростью 2–3 уз идут главным образом пассатные течения и теплые течения у восточных побережий материков. С такой скоростью идет Межпассатное противотечение, течения в северной части Индийского океана, в Восточно-Китайском и Южно-Китайском морях.
Урок географи в 7 класс е
Тема: «Океанические течения»
Цель: раскрыть причины кругового движения поверхностных вод, дать представление об общей схеме поверхностных течений в Мировом океане.
Задачи:
Сформировать представление об океанических течениях, причине их возникновения, видах течений и их использовании.
выявить общие закономерности течений Мирового океана
Продолжить обучение работе с контурными картами, выявлять закономерности, читать карты атласа.
Воспитывать эстетическое восприятие географических объектов
Оборудование: учебник, атлас, карта океанов, физическая карта полушарий, презентация, географический тренажёр, тест, портреты путешественников (Х. Колумб, Т. Хейердал).
Основное содержание: океанические течения. Причины образования океанических течений. Виды океанических течений. Основные поверхностные течения Мирового океана. Значение океанических течений.
Тип урока:
комбинированный.
ХОД УРОКА
Организационный момент
Доброе утро ребята! Присаживайтесь на свои места, проверьте готовность к уроку, всё ли на месте. Сегодня у нас с вами не просто урок – сегодня у нас праздник, ведь к нам пришли гости – учителя географии со всего нашего района. Мы ждали гостей, и сегодня отбросив все подготовительные волнения, давайте окунёмся в мир замечательной науки география.
Проверка домашнего задания.
На прошлом уроке мы с вами изучали тему …климатические поясах и области земли. Давайте вспомним, о чем мы говорили на прошлом и предыдущих уроках.
1.За доску выполнять индивидуальное задание пойдет
Нарисовать схему атмосферной циркуляции используя цветные мелки (Карточка-задание, синий, красный и зелёный мелок)
2.Индивидуальный тест нашего географического тренажера по вопросам выполнит за ноутбуком
3.А мы с вами давайте вспомним, что такое климатический пояс?
Климатический пояс –
Какие бывают климатические пояса? (основные и переходные)
Какую приставку мы используем для обозначения переходного климатического пояса (Суб)
Сколько основных поясов? (7)
Назовите основные климатические пояса (экваториальный, тропический, умеренный, арктический, антарктический)
Покажите основные климатические пояса на карте…
Сколько переходных поясов? (6)
Назовите переходные климатические пояса (2 субэкваториальный, 2 субтропических, субарктический, субантарктический)
Покажите на карте переходные пояса…
В чем различие между основными и переходными поясами.
Во всех ли поясах есть климатические области (нет)
В каком климатическом поясе нет климатических областей
Назовите и покажите их на карте области умеренного пояса Евразии (умеренно-континентальная, континентальная, резко-континентальная, муссонная)
4. Давайте послушаем, что вы написали в домашнем мини-сочинении «Я бы хотел жить в …….поясе, потому, что…..
Посмотрим, как справился с заданием … тест выполнен
Актуализация знаний
Мы с вами вспомнили, что изучали и нам пора обратиться к новому материалу, но новым он будет для нас не совсем т.к. мы с вами в 6 классе уже знакомились с особенностями природы Земли.
А сегодня от атмосферных процессов мы перенесёмся к водным.
А как называется водная оболочка Земли? (гидросфера)
А символом нашего урока станет вот эта картинка. На ней изображен известный норвежский путешественник Тур Хейердал.(фото)
В 1947 году он с 5-ю единомышленниками построили плот из 9 брёвен из бальсового дерева и назвал его Кон-Тики. За 101 день отважный мореплаватель переправился через Тихий океан.
А в 1969 году он предпринял новую опасную экспедицию, что бы доказать возможность пересечения Атлантического океана африканскими народами.
Он и шесть его последователей построили лодку из папируса, назвали ее «Ра». Их первое путешествие не удалось. На следующий год они снова вышли в океан на папирусной лодке и на сей раз достигли цели за 57 дней.
Обратимся к карте: Тур Хейердал совершил плавание на лодке из порта Сафи (32 0 с. ш. и 9 0 з. д.) к о.Барбадос (13 0 с. ш. и 59 0 з. д.). Проследите его маршрут по карте океанов. Что помогало путешественнику в пути?
Хороший способ передвижения - это передвижение с помощью океанических течений. А для того чтобы им воспользоваться, необходимо познакомиться с течениями
Тема нашего урока, как вы догадались – океанические течения
Откроем тетради, запишем число и тему нашего урока.
Как вы думаете, ребята, какие вопросы встают перед нами в этой теме?
Что такое океанические течения?
Какие бывают течения?
Как они образуются?
Как люди используют океанические течения?
Чтоб получить ответы на интересующие нас вопросы, нам нужно обратиться к нашему главному источнику знаний. Что это? Учебник. Откроем учебник стр. найдем и прочитаем, что такое океаническое течение.
Океаническое течение –
Об океанических течениях люди знали давно. Историческую справку нам подготовила….
(СООБЩЕНИЕ ОБ ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯ ОКЕАНИЧЕСКИХ ТЕЧЕНИЙ)
Что же является причиной формирования в Мировом океане океанических течений?
ВИДЕО
Какая причина приводит к образованию течений (из – за влияния постоянных ветров). Какие мы знаем постоянные ветра? (Задание за доской) Но существует ещё несколько причин, которые влияют на направление течений:
1. Постоянные ветра. 2. Очертания материков.
3. Рельеф дна
4
. Вращение Земли вокруг своей оси.
Обратимся к еще одному верному источнику географической информации – карте. Как на карте изображены океанические течения? (стрелками)
Северо-Атлантическое течение у берегов Скандинавии имеет температуру +10
0
С. Какое это течение?
(
Теплое)
А Перуанское течение у берегов Южной Америки имеет температуру +19 0 С, какое оно? (Холодное) .
В чем противоречие? (+10 0 С - теплое,+ 19 0 С – холодное) Какой возникает вопрос?
Какие течения называют холодными, а какие – теплыми?
Давайте поработаем и заполним таблицу, которая у вас есть на парте
Запишем
Название течения
Цвет на карте
Температура воды течения
Температура поверхностных вод океана
Сравнение температур
Вид течения
Северо-Атлантическое
красный
теплое
Перуанское
синий
холодное
Вывод: Течение является холодным, если его температура на несколько градусов ниже температуры окружающей воды в океане
….
Прочитайте в учебнике стр. и сравните, правильный ли мы сделали вывод?
- Тёплое течение – это такое течение, температура воды которого на несколько градусов выше температуры окружающей воды.
- Холодное течение – это такое течение, температура которого на несколько градусов ниже окружающей воды.
Найдите на карте и нанесите на к/к течения: Гольфстрим, Канарское, Перуанское, Лабрадорское, течение Западных ветров, Куросио.
Какие из них тёплые? Холодные? Какую закономерность в расположении этих течений вы заметили? ( От экватора движутся тёплые течения, от полюсов – холодные, замыкаются, текут против часовой стрелки.)
Посмотрите внимательно на карту. Какие выводы можно сделать, проанализировав схемы течений северного и южного полушарий?
Как раз на направление течений по часовой и против часовой стрелки оказывает влияние вращения Земли вокруг своей оси. Севернее от экватора течения изгибаются вправо, южнее экватора влево. Это явление называют эффектом Кориолиса, по имени описавшего его французского математика Гаспара де Кориолиса. Это закон физики и вы его будете изучать в старших классах. В северном полушарии течения путешествуют по часовой стрелке, а в южном полушарии – против часовой.
Физминутка
Давайте мы свами отдохнём от наших исследований и разомнёмся. Какие явления можно встретить в океане? Волны, шторм, ураган, цунами… Давайте попытаемся изобразить эти явления… волна….выше… начинается шторм…. Ураган… в ходе моретрясения образуется цунами…тише, тише…. Швартуемся к берегу… то есть за парту. Размялись.. Продолжим.
– Все ли течения бывают ветровыми?
Если поток воды встречает препятствие (сушу или поднятие рельефа дна) он делится, огибая препятствие с разных сторон. Течение так же, если встречает препятствие, чаще всего разделяется на два сточных течения
– При столкновении течения Западных ветров, которое является ветровым течением, образуется одно сточное течение, а течение Западных ветров продолжает двигаться дальше. Но есть случаи, когда ветровое течение в результате столкновения с материком перестает существовать, а вместо него образуются два сточных течения. Найдите примеры на карте. (Калифорнийское и Аляскинское, Восточно-Австралийское и Межпассатное, Куросио и Межпассатное.)
Нанесите на контурные карты два сточных течения более толстыми стрелками.
Из какого течения образуется … течение
- Найдите на карте океанов течение Западных Ветров. В какие океаны оно пересекает?
(ВИДЕО О ТЕЧЕНИИ ЗАПАДНЫХ ВЕТРОВ)
Стих про Течение Западных ветров
Антарктиды мимо Австралии, Америки и Африки
Мимо всех возможных островов…
Все плывут, плывут мои кораблики
По теченью Западных ветров.
Начертаю на потёртой карте я
Этот удивительный маршрут,
В синеве простора необъятного
Все плывут, кораблики плывут.
Говоря об океанических течениях мне кажется, будет весьма полезно узнать особенности течения нашего родного моря.
О каком море я говорю? (Черное)
К бассейну какого океана оно относится (Атлантического)
Узнать о течениях Черного моря нам поможет…
Течения Черного моря
Главное течение Черного моря - Основное Черноморское Течение. О но направлено против часовой стрелки и образует два заметных кольца («очки Книповича», такое название связано с русским гидрологом Николаем Книповичем, который описал это течение). Течение очень изменчиво. В прибрежных водах Черного моря образуются вихри противоположной направленности – антициклонические течения.
А кто любит летом купаться в море? Почему?
Водные процедуры очень полезны, но знайте, что море таит опасность…. Пожалуйста….
Тайны Черного моря
Купаясь в Черном море следует знать о существовании местного черноморского течения - «тягун ». В мире подобное явление называется РИП.
Чаще всего это течение образуется во время шторма у песчаных берегов. Вода, набегающая на берег, возвращается обратно не равномерно, а струями по образовавшимся в песчаном дне руслам.
Попасть в струю тягуна опасно: может унести в открытое море. Чтобы выбраться из тягуна, нужно плыть не прямо к берегу, а под углом , чтобы уменьшить сопротивление отступающей воды.
V. Этап закрепления знаний
Мы с вами практически справились с материалом. Давайте вспомним, что мы хотели узнать…
Получили ли мы ответы… Но знаем мы с вами далеко не всё. Дополнить свои знания вы с можете, выполнив домашнее задание, которое давайте запишем в дневник. VI. Домашнее задание
1. Изучить &20., описать одно из течений по плану стр.57 2.Творческое задание подготовить сообщение о течении Эль – Ниньо
Проверочный тест
1.Что оказывает наибольшее влияет на образование течений в океане
А) постоянные ветры
Б) землетрясения
В) притяжение Луны
2. Какие бывают течения
А) теплые
Б) холодные
В) теплые и холодные
3. Какие течения начинаются у экватора
А) теплые
Б) холодные
В) теплые и холодные
4. На что влияют океанические течения
А) на формирование климата
Б) на формирование рельефа дна океана
В) на вращение Земли
5.Назовите самое большое холодное течение
А) Гольфстрим
Б) Течение Западных ветров
В) Перуанское течение
VII. Подведение итогов урок а
Понравился ли вам урок?
Что произвело впечатление?
Что больше всего понравилось?
А мне понравилась ваша работа на уроке, и я хочу ее оценить
История открытия поверхностных течений
Первые упоминания о существовании морских течений встречаются ещё у древнегреческих ученых; Аристотель в своих трудах говорит о течениях в проливах Керченском, Босфор и Дарданеллах. А карфагеняне, имели какое-то представление о Саргассовом море.
Известно, что в средние века норвежцы открыли морской путь из северной Европы сперва в Исландию, а затем в Гренландию и Северную Америку. В этих плаваниях норманны познакомились с морскими течениями. Это понятно из названий, которые они давали встречавшимся по пути приметным местам, как например: о. Течений, залив Течений, мыс Течений.
Арабы много плавали по Индийскому океану и установили морское сообщение с Китаем, Месопотамией и Египтом. Они были знакомы с муссонными течениями.
Португальцы при своем движении на юг, вдоль берегов Африки, познакомились с Гвинейским и Бенгальским течениями, а Васко да Гама в конце XV столетия во время первого своего плавания в Индию заметил Мозамбикское течение.
Первые наблюдения за океаническими течениями
Первое обстоятельное наблюдение над течениями в открытом океане было произведено Христофором Колумбом во время его первого плавания в Америку, 13 сентября 1492 г. в районе 27° с. ш. и 40° з. д. Он по отклонению лота, опущенного глубоко в воду, заметил, что судно несет течением на SW. Последующие плавания Колумба познакомили его еще больше с Северным Экваториальным течением и дали ему возможность высказать предположение, что воды океана вдоль экватора двигаются «вместе с небесным сводом» к западу. В четвертое свое плавание (1502-1504 гг.) Колумб открыл течение, идущее вдоль берега Гондураса.
