Основные особенности морской (океанической) воды.

Сосредоточенная ныне в океанах и морях вода представляет собой слабый (около 4%), полностью ионизированный, исключительно однородный раствор, в состав которого входит 95% воды, примерно 3,5% солей, незначительное количество взвешенных твёрдых частиц, растворённых газов и органических соединений. Следовательно, по химическому составу морская вода – это сложный комплекс минеральных и органических веществ, находящихся в разных формах ионно–молекулярного и коллоидного состояния.

Из всех растворённых в морской воде солей 85% составляет хлорид натрия (поваренная соль), в значительных количествах содержатся хлорид магния, сульфат магния и кальция, бромид натрия. В основном эти вещества определяют соленость (S ‰) морской воды. Соленость определяется с точностью до 0.01‰ по формуле:

S‰=1,80655 Cl‰,

где Cl – хлорность воды, 1,80655 – хлорный коэффициент. Другие элементы и вещества содержатся в океанической воде в небольших концентрациях.

Соотношение между растворёнными в океанских и морских водах главными элементами и веществами не зависит от их концентрации и остаётся неизменным во времени и в пространстве. Эта важнейшая особенность морских и океанских вод называется постоянством их солевого состава, что отличает эти воды от других. От величин солености зависит тип вод, среди которых различают пресные, солоноватые, соленые и высокосолёные.

Теплоемкость воды выше теплоемкости многих других веществ. В связи с большой теплоемкостью морской воды Мировой океан медленно нагревается и медленно остывает. Десятиметровый слой океана имеет теплоемкость в 4 раза большую, чем вся атмосфера.

Теплопроводность морской воды обуславливает потерю части тепла за счет прямого контакта с атмосферой и конвекции приводных слоев атмосферы.

Плотность морской воды – масса воды, приходящая на единицу ее объема. Плотность морской воды зависит от температуры и солености, а также от глубины, на которой вода находится. Для морской воды характерно определенное соотношение величин солености, температуры замерзания и температуры наибольшей плотности. При солености меньше 24,7‰, температура замерзания ниже температуры наибольшей плотности, а при солености больше 24,7 ‰, температура замерзания выше температуры наибольшей плотности.

Распределение солености, температуры и плотности в Мировом океане

Средняя соленость Мирового океана равна 35‰. Однако на его обширных пространствах соленость неодинакова и изменяется под влиянием испарения с поверхности океанов и морей, выпадения осадков, материкового стока, образования и таяния льдов. Кроме того, существенную роль играет перенос вод течениями, вертикальное перемещение водных слоев и др. Эти и другие процессы определяют вертикальное и горизонтальное распределение солености в океане.

Средняя соленость поверхностных вод океана 34,73‰, но в его разных районах соленость различна. Так в открытых частях океана величины солености изменяются в пределах примерно от 33 до 37‰, а в морях от 2‰ (Финский залив) до 42‰ (Красное море).

В общих чертах распределению солености на поверхности Мирового океана свойственна географическая зональность. Наименьшая соленость наблюдается в высоких широтах, что объясняется малым испарением, значительным количеством осадков, большим речным стоком (в Северном полушарии), таянием льдов в летнее время. С приближением к тропикам соленость заметно увеличивается, достигая максимума между 20 и 25° широты. Увеличение солености здесь было вызвано большим испарением и малыми величинами осадков. Самую высокую соленость в этих широтах имеет Атлантический океан (37,9‰), Индийском и Тихом океанах она не превышает 36–36,5‰. В экваториальной полосе соленость ниже несколько ниже (34-35‰), чем в тропиках, так как здесь больше количества осадков и меньше испарения. Зональное распределение солености на поверхности океана местами нарушается течениями. Так, Гольфстрим и Северо-Атлантическое течения выносят теплые, более соленые воды из тропиков в высокие широты.

В районах впадения в океан крупных рек (Ганг, Нигер, Конго и др.) их воды опресняют обширные прибрежные зоны, откуда менее соленые воды распространяются на 500–1000км от берега, нарушая зональность распределения солености.

В Северном Ледовитом и Южном океанах, где круглосуточно существуют льды, их таяние в весенне–летний сезон частично опресняет поверхностные океанические воды, уменьшая соленость последних. Это вызывает некоторые отклонения от зонального распределения величин солёности.

Соленость не одинакова от поверхности до дна. Её наиболее заметные изменения наблюдаются от поверхности лишь до горизонта 1500м. Глубже величины солёности различают незначительно до дна, где они равны 34.5-35‰. Общая закономерность вертикального распределения солёности – её увеличение с глубиной. В разных районах океана изменения величин солёности в зависимости от глубины происходят неодинаково: в одних случаях солёность увеличивается, в других – уменьшается. Так, в полярных районах солёность от тонкого верхнего однородного слоя заметно повышается до горизонтов 1000–1500м. В умеренных широтах минимум солёности наблюдается на горизонтах 600–1000. В тропической зоне солёность с глубиной убывает от верхних слоёв до горизонтов 800–1000м, затем она увеличивается. В экваториальном поясе солёность от поверхности значительно увеличивается до горизонта 100м, где её величины максимальны, а глубже она очень медленно изменяется от верхних к нижним слоям. Изменения солености в зависимости от глубины связаны с перемещением и притоком вод из других районов океана.

Температура воды Мирового океана изменяется в довольно широких пределах по горизонтали, по вертикали и во времени. Главные причины ее пространственно-временной изменчивости следующие: значительные различия прогрева воды за счет солнечной радиации и охлаждения вод при отдаче тепла в атмосферу в разных районах океана; перераспределение тепла течениями; перемешивание верхних нижележащих слоев; образование и таяние льда в высоких широтах и др.

Средняя температура поверхностных вод для всего Мирового океана равна 17,54°C. На его обширных открытых пространствах наблюдаются величины температуры от -2 до 29°C. Нижняя граница определяется температурой замерзания, а верхняя – теплообменом на поверхности океана.

В Мировом океане в целом распределение температуры на поверхности носит зональный характер, так как поступление солнечного тепла зависит от географических широт. Оно наибольшее в экваториальной зоне, поэтому в ней наблюдается и самая высокая поверхностная температура воды. Линия наивысшей температуры воды называется термическим экватором. Он проходит между 5-10° с.ш. Возле него средняя годовая температура воды 27-28°С. Эта линия в Северном полушарии смещается на 7-10°С к северу летом и к югу - зимой. В тропиках температура воды 25-27°С отмечается в западных частях океанов, а в восточных районах она на 8-10°С ниже, что объясняется притоком относительно холодных вод с севера в Северном полушарии и с юга - в Южном. В полярных водах температура воды на поверхности находится в пределах от нулевых значений до близких к ним отрицательных величин.

Однако широтная изменчивость поверхностной температуры воды неодинакова в разных районах океана. Течения местами переносят более теплые или более холодные воды из одних широтных зон в другие, повышая или понижая температуру воды в этих районах. Наиболее характерные примеры – перенос теплых вод Гольфстримом в северо-западной части Атлантического океана и теплым течением Куросио в северо-западном районе Тихого океана. В этих районах температура воды на поверхности несколько превышает среднеширотные значения.

Отепляющую роль играют материковые воды, поступающие летом в прибрежную часть Северного Ледовитого океана. Температура воды на поверхности здесь выше по сравнению с ее среднеширотными величинами. Температура воды, как правило, понижается с глубиной, но это понижение происходит по-разному в различных районах океана. В общем случае величины поверхностной температуры сохраняются до горизонтов 50–75м, а глубже они понижаются, что особенно заметно выражено между горизонтами 200–1000м, местами до 2000. Еще глубже воды довольно однородны по температуре, которая несколько понижается ближе ко дну, и в придонных слоях она, в основном, равна 2-3°С.

Средняя плотность поверхностных вод Мирового океана 1,02474 г/см. Величина плотности зависит от температуры и солености воды, а на глубинах – и от давления. Она несколько изменяется на пространствах Мирового океана в соответствии со значениями температуры и солености воды. Самая общая закономерность распределения плотности на поверхности океана – изменение ее величин от минимальных в экваториальной зоне до максимальной в полярных областях. Это объясняется понижением температуры от экватора к полюсам, влияние которой на плотность в данном случае более значительно, чем воздействие солености.

В Мировом океане плотность увеличивается с глубиной. При этом в верхних слоях, примерно до горизонтов 1000–1500м, она довольно быстро повышается с глубиной, а затем увеличение происходит медленно и на весьма малые величины.