Ложе океану – це підводний простір, який пролягає між материками і серединноокеанічними хребтами на глибинах більше 3-4 км (середня глибина біля 5 км). Ложе океану займає біля 277 млн. км2, що складає 77% площі Світового океану, або майже 55% усієї поверхні Землі. Найбільш важливими формами рельєфу океанічного ложа є абісальні рівнини, океанічні плато, океанічні хребти, вали і глибоководні жолоби. Характерними особливостями ложа океану є широкий розвиток рівнинного рельєфу, наявність великих гірських піднятть і підвищень, не пов’язаних із серединними хребтами. Для ложа океану властиві океанічні донні осадки, а особливо – глибоководна червона глина. Характерною особливістю ложа океану також є тип земної кори, в якій відсутній гранітний шар.

Океанічні плато представляють форму рельєфу, підвищену над навколишнім дном на декілька сотень метрів із розмірами в плані до декількох сотень кілометрів. Як правило плато мають глибини біля 2500 м.

Океанічні вали – це серединні підняття, які представляють собою широкі зводи з пологими схилами, вершини яких ускладнені розривами і конусами вулканів.

Усі форми рельєфу дна Світового океану, як і суходолу, прийнято розділяти на три основних типи: геотектури, морфоструктури та морфоскульптури. В основу такого поділу покладено розміри форм рельєфу та їх походження. До геотектур відносяться материки та океанічні западини, що відносяться до додатних та від’ємних форм рельєфу земної кори. До геотектур відносять також крупні гірські системи, платформні рівнини і западини морів. Тектонічні утворення меншого порядку – гірські хребти, кряжі, плато, височини, низовини, западини – називаються морфоструктурами. Геотектури та морфоструктури є поверхнями, на яких розвивається рельєфоутворююча і геологічна діяльність. Результатом цієї діяльності є створення форм, що називаються морфоскульптурами.

Особливостями океанічних геотектур є:

1)мала товщина земної кори (до 4-5 км), інша густина та жорсткість порід, із яких вона складена;

2)простий повтор морфоструктур в основному лінійного типу, утворення яких пов`язано з протяжними однозначними рухами земної кори;

3)мілкі розривні деформації, що виникають як результат більш активної реакції на тектонічні рухи;

4)розвиток вулканізму в зонах розломів та інших ділянках дна;

5)наявність систем океанічних хребтів;

6)інтенсивний процес ендогенного рельєфоутворення;

7)підпорядкованість скульптурних форм структурним.

На сучасному рівні рельєф дна Світового океану вивчений нерівномірно і не більше ніж на 15%. Найбільш вивченою його частиною є материковий шельф. З великою детальністю вивчені окремі ділянки серединно-океанічних хребтів, підводних гір та інші підняття.

1.4.Рівень Світового океану

Вкожній точці океану поверхня води піднімається і понижується внаслідок впливу хвилювання, припливів і відпливів, змін течій і вітрів, різниць атмосферного тиску та впливу інших метеорологічних і кліматичних чинників. Таким чином, рівень Світового океану формується багаточисельними силами, що діють на водні маси. Основною з них є

прискорення сили ваги, яке приводить водні маси в стан покою. Як би води океану були однорідними і знаходилися в стані покою, то його поверхня співпадала би з поверхнею, в кожній точці якої нормаль до поверхні співпадає з напрямом сили ваги. Така поверхня була би рівневою поверхнею потенціалу сили ваги, яку прийнято називати поверхнею геоїда, а її висоту над поверхнею відносності – середнім рівнем океану.

Реальна поверхня океану не є стабільною, вона безперервно змінюється з часом, тому може бути зафіксованою тільки для визначеного моменту часу. У прибережних пунктах стан рівня води реєструють за допомогою водомірних лат або автоматичного мареографа. За багатолітніми спостереженнями середній стан рівня моря в даному пункті

ємайже сталим. Якщо представити ряд таких пунктів в різних місцях океану, в яких визначено середній рівень моря, тоді поверхню моря можна отримувати на основі зв’язку цих пунктів. Якщо частинки води океану знаходились би в стані покою, морська вода мала би всюди однакову температуру і густину та всюди був би однаковий атмосферний тиск, тоді поверхня моря була би еквіпотенціальною рівневою поверхнею, а всі поверхні морів і океанів утворили би теоретичний рівень моря. Але слід відзначити, що океан не знаходиться в стані покою, а різниці між середнім рівнем води і теоретичним рівнем моря

ємалими, які не перебільшують в багатьох місцях декілька десятків сантиметрів.

Зміна рівня моря, тобто відхилення реальної поверхні океану від поверхні геоїда, викликається наступними явищами:

1)космічними або припливними, які пов’язані з впливом притягання Місяця, Сонця та інших небесних тіл;

2)геодинамічними і геотермічними, які виникають внаслідок процесів, що відбуваються в надрах земної кори: землетрусами, моретрусами, виверженнями вулканів на суходолі і в океані, віковими і сучасними проявами тектонізму;

3)радіаційними (механічними і фізико-хімічними), що є наслідком дії сонячної радіації на поверхню і атмосферу Землі: тепловими явищами в океані, переміщеннями повітряних мас, випаданням опадів тощо.

Сили, виникнення яких обумовлено переліченими факторами, формують складну систему руху водних мас Світового океану. Наслідком їх переміщення є динаміка топографії поверхні океану, складні, часто випадкові зміни положення рівневої поверхні, які проявляються у коливаннях рівня води.

Коливання рівня розділяють на періодичні, неперіодичні та вікові.

До періодичних відносяться коливання припливно-відпливні, метеорологічні, що виникають в результаті річного ходу опадів, випаровування та стоку вод, пов`язані з періодичними змінами напряму вітру (дія мусонів).

Причинами космічних чинників на коливання рівня моря є припливоутворюючі сили, які обумовлені взаємодією мас Землі, Місяця і Сонця, та представляють собою хвильові рухи, які проявляються у періодичній зміні рівня та течій. Додатково до цього впливає і дія відцентрової сили взаємного положення планет. В результаті спільної дії на Землю сили притягання Місяця і відцентрової сили утворюються великі хвилі вздовж лінії зв’язку центрів Землі і Місяця. Одна хвиля направлена до Місяця, інша – від нього. Два рази на добу з різницею в часі 12 годин 27 хвилин наступає приплив, а пізніше відплив. Процес підйому рівня води, який супроводжується наступом води на берег, називається припливом. Процес пониження рівня води, який супроводжується відступом води від берега, називається відпливом. Найвищий рівень води в період припливу називається

повною водою; найнижчий, який відповідає відпливу, – малою водою. Різниця рівнів суміжних (повної і малої) вод називається величиною припливу. Тривалі спостереження за припливами дозволили встановити наявність відхилень від середніх значень величин припливів та часу появи повної і малої вод. Ці відхилення, обумовлені змінами взаємного розташування Землі, Місяця і Сонця, називаються нерівностями припливів. Їх розрізняють на півдобові, добові, напівмісячні, місячні та довгоперіодичні.

Вплив притягання Сонця у порівнянні з притяганням Місяця є наполовину меншим, оскільки віддаль до Сонця є в 389 раз більшою за віддаль до Місяця, та не зважаючи на те, що маса Сонця більша від маси Місяця в майже 27 мільйонів разів. У відкритому океані величина припливів складає в середньому 0,8 м. Поблизу суходолу на величину припливів суттєвий вплив здійснює викривленість берегової лінії, зменшення глибин тощо. Максимум величини припливу є 16,2 м в затоці Фунді (Нова Шотландія). У більшості випадків величина припливу біля берегів складає 1,5-2,0 м. В Балтійському морі припливне коливання рівня моря складає декілька сантиметрів, у Чорному – від 0,5 см біля Севастополя до 8,3 см біля Поті.

Неперіодичні коливання рівня води обумовлені випадковими змінами кількості опадів, випаровування і стоку, дією вітру випадкового напряму, підводними землетрусами та виверженнями, в результаті яких можуть утворюватися цунамі, тимчасовими течіями, змінами атмосферного тиску, змінами густини води тощо. Найважливішу роль фізикомеханічних причин змін рівня моря відіграє дія вітру на поверхню води. Швидкість і напрям вітру динамічно діє на поверхню води, що приводить до її рухів залежно від об’єму і глибини. Для глибоких морів найбільший вплив на коливання рівня мають сильні вітри в напрямах паралельних до берегів, для мілководних – вітри перпендикулярного напряму до берегової лінії.

Наступним чинником, який впливає на коливання рівня води в морі є атмосферний тиск, а вірніше градієнт атмосферного тиску. Вияснено, що приріст атмосферного тиску на 1 hPa може привести до зміни рівня моря на 1,3 см. Зростання атмосферного тиску понижує рівень морської води, а пониження – до підняття рівня. Атмосферний тиск і вітер пов’язані між собою і їх дію відносять до анемобаричних змін рівня моря.

Менш значний вплив на зміни рівня моря має кругообіг води в природі внаслідок опадів і випаровування та прихід поверхневих континентальних і підземних вод. Істотний довгоперіодичний, систематичний і сезонний вплив мають зміни густини води в залежності від змін температури, солоності і атмосферного тиску. Зменшення густини води приводить до підвищення рівня моря і, навпаки, збільшення густини – до пониження рівня.

Вікові коливання рівня води розділяють на евстатичні та тектонічні. Евстатичні коливання виникають внаслідок зміни загального об`єму води у Світовому океані, яке пояснюється зміною клімату планети, інтенсивністю утворення або танення льодовиків, а іноді зміною гідрологічного режиму в басейнах річок. Тектонічні коливання рівня виникають в результаті повільних вертикальних рухів материків та земної кори в цілому.

Для описування припливів використовується теорія гармонічного аналізу, яка дозволяє відокремити суму певної кількості простих складових хвиль в залежності від різних причин їх появи. Це дає можливість враховувати їх вплив на рівень морської поверхні.

Регулярні припливні коливання рівня моря за усередненими даними для певного пункту моря наближаються до середніх багатолітніх значень. Середнім рівнем моря

називається величина, яка отримується в результаті усереднення зареєстрованих значень рівня за певний інтервал часу. Розрізняють добовий, місячний, річний та багатолітній рівень.

Вихідним рівнем для визначення висот пунктів суші і водних глибин є рівень моря, визначений найбільш точно для досліджуваного пункту моря після вилучення систематичних і періодичних впливів. Для геодезії найбільший інтерес представляє середній багатолітній рівень, так як від нього ведеться відлік висот і глибин, та миттєвий рівень. В Україні до цього часу за вихідну поверхню відрахунку висот прийнята рівнева поверхня, яка проходить через нуль Кронштадтського футштока – горизонтальна риска на пластинці Тенберга, якій відповідає висота, що дорівнює середньому рівню моря за період з 1825 по 1840 роки.

Середній багатолітній рівень визначається як середнє арифметичне із середньорічних рівнів. При обчисленнях середнього рівня вилучають періодичні припливні коливання. Приймають, що за 20 років вимірювання рівня моря можна вилучити впливи анемобаричних факторів та інших нерегулярних коливань. Емпіричним шляхом можна визначити період спостережень за рівнем моря, для якого обчислений середній рівень моря є вільним від впливу неперіодичних коливань. Так, остаточно прийнято, що для південного району Балтійського моря визначати середній рівень моря можна з 10-ти літніх систематичних вимірювань.

У глобальному масштабі спостереження за коливаннями рівня моря виконує міжнародний орган – Постійна служба середнього рівня моря. Банк даних служби складається з рядів місячних та річних середніх рівнів біля 1000 пунктів, із яких на 389 пунктах спостереження ведуться більше 20 років. Роботи по вивченню та прогнозуванню коливань рівня у прибережній зоні і відкритому морі виконуються на пунктах мареографічних мереж, які розташовують на морському побережжі. Для визначення середнього рівня моря мареографічна мережа повинна бути оптимальною щодо кількісної і якісної оцінки в залежності від завдань. Зміни рівня моря можна визначати безпосередньо шляхом зняття відліку з водомірних лат, за допомогою механічних, електричних і електронних засобів – мареографів. З огляду на час реєстрації змін рівня моря мареографи розділяють на добові, дводобові і багатодобові – тижневі і двотижневі. Зняття відліків рівня води відбуваються згідно рішення конференції країн Балтійського регіону як мінімум 6 разів на добу, а саме в 0h, 4h, 8h, 12h, 16h і 20h. При наявності регулярних великих припливних коливань зняття відліків відбувається щогодини або кожних дві години.

Для визначення багатолітнього середнього рівня моря використовують середньорічні їх значення, які обчислюють за середньомісячними значеннями, середньомісячні в свою чергу, знаходять за середньодобовими значеннями, або як середнє зі значень всіх вимірювань. Багатолітній рівень змінюється від пункту до пункту і

взначній мірі залежить від гідрометеорологічних умов кожного району. Для океанів багаторічний рівень можна вважати практично сталим на віддалях до 500 км, для морів ця величина скорочується до 100 км.

Відомо, що середній рівень Середземного моря на 70 см нижче середнього рівня біля входу в Суецький канал, середній рівень води в Чорному морі на 70-80 см нижче рівня Балтійського моря, рівень Тихого океану (Панамський перешийок) на 22 см вищий за рівень Атлантичного океану. У відповідності до змін кліматичних факторів середній рівень

вокремому пункті не є величиною сталою, а змінюється з плином часу.

При топографічному зніманні акваторій рівневі спостереження виконують із метою виявлення коливань рівня в процесі знімання, врахування їх при визначенні відмітки миттєвого робочого рівня водної поверхні в районі робіт та приведення результатів промірних вимірів до єдиного нуля глибин або висот. У передбачених технічними проектами випадках рівневі спостереження під час знімання можуть виконуватися також із метою визначення висоти найнижчого теоретичного рівня, накопичування масиву даних про багаторічний середній рівень, передачі абсолютної висоти на острови. В теперішній час опорна мережа, що застосовується у вимірах рівня моря, включає фундаментальний репер І або ІІ класу, основний репер рівневого поста, що прив’язується нівелюванням І або ІІ класу до фундаментального репера, контрольний (робочий) репер, зв’язаний нівелюванням ІV класу з основним репером, і рівневу рейку, що прив’язується нівелюванням ІV класу до робочого репера. Така схема побудови мережі у сукупності з описаною методикою прив’язки дозволяють з обробки 25-річних вимірів отримувати значення рівня води із середньою квадратичною похибкою 0,5 мм, а з обробки 50-річних вимірів – 0,3 мм.

Причинами змін рівня моря є: виділення води з глибоких шарів кори, виділення води з магми граніту, виникнення і танення льодовиків, ерозія і денудація, рухи літосфери, землетруси, виверження вулканів, зміни атмосферного тиску, вітри, морські течії і штучні сили.

Рух мас води Світового океану можна поділити на 3 групи:

-течія і циркуляція морів,

-хвилювання моря,

-- морські припливи.

Дві перші групи рухів обумовлені тим, що поверхня Світового океану є границею між середовищами зі значною різницею густини. Двосторонній вплив циркуляції атмосфери, як і циркуляції моря, обумовлює зміни рівня води. Найчастіше причинами морських течій стають різниці густини води по вертикалі і в меридіанному профілі від полюсів та вплив вітрів і енергії тепла випромінювання Сонця. На клімат північної та західної Європи великий вплив має тепла течія Гольфстрім. Початок руху теплих водних мас знаходиться в Мексиканській затоці і досягає Землі Франца Йосифа. Температура поверхневих вод сягає

27,5°С.

Водні хвилі є гравітаційними хвилями. Спостереження за морськими хвилями приводить до наступних висновків:

1.Регулярні морські хвилі можна спостерігати в місцях, де віють регулярні вітри.

2.Хвилі мають більшу амплітуду на відкритих океанічних водах ніж на малих водах.

3.Відношення довжини хвилі до її висоти є сталою величиною. Так, для Атлантики це відношення становить 35,2, для Тихого океану – 33,0.

З тривалих спостережень за рівнем моря або за рівнем початку нівелірної мережі можна зробити висновки:

- рівень води залежить від пори року, - період змін рівня моря є більшим ніж 1 рік, - вікові зміни мають період 150-200 років.

В табл. 1.5 представлені швидкості зміни V рівня Балтійського моря. Нагадаємо, що в Кронштадті знаходиться пункт початку відліку нівелірної мережі колишнього СРСР. З