З 510 млн. Кв. км площі земної кулі на Світовий океан припадає 361 млн. кв. км, або майже 71% (південну півкулю більш океанічна - 81%, ніж північне -61%). Океанічна частина земної поверхні - найбільш великий горизонтальний компонент географічної оболонки. Сам факт існування глобальної неоднорідності (материкової - океанічность) в поєднанні з географічною широтою і висотою визначає найголовніші особливості природи Землі. Крім того, суша і океан розподілені по поверхні Землі нерівномірно. Асиметрія суші та океану тягне за собою асиметрію в розподілі всіх інших компонентів природи: клімату, грунтів, тваринного і рослинного світу; впливає на характер господарської діяльності людини. Таким чином, пізнання географічних об'єктів, явищ, процесів неможливо без вивчення природи Світового океану.
Середня глибина Світового океану - близько 4 тис. М - це всього лише 0,0007 радіуса земної кулі. На частку океану, враховуючи, що щільність його води близька до 1, а щільність твердого тіла Землі - близько 5,5, припадає лише мала частина маси нашої планети. Але якщо звернутися до географічній оболонці Землі - тонкого прошарку в кілька десятків кілометрів, то більшу її частину складе саме Світовий океан. Тому для географії він найважливіший об'єкт дослідження.
В системі наук про Землю важливе місце займає океанологія, що охоплює всю суму знань про Світовому океані і його взаємозв'язки з материковою частиною Землі і атмосферою. Сучасна океанологія спирається на досягнення фізики, хімії, біології, геології та сама вносить істотний внесок в розвиток цих наук.
Освіта Світового океану
Згідно з найпоширенішою гіпотезі, Земля виникла з обертається розпеченої газової туманності, яка, поступово охолоджуючись і стискуючись, досягла вогненно-рідкого стану, а потім на ній утворилася кора. Стан земної кори визначається силами напруги та деформації, викликаними охолодженням і стисненням внутрішньої маси Землі.
Згідно з іншою теорією, висунутої на початку нашого століття американськими вченими Т.Ч. Чемберленом і Ф.Р. Мултона, Земля спочатку представляла собою масу газу, виверженого під дією приливних сил з поверхні Сонця. Одночасно звільнялися дрібні частинки газу, які, швидко Згущаючи, перетворювалися в тверді тіла, звані планетезималями. Володіючи великою силою тяжіння, земна маса притягувала їх. Таким чином, Земля досягла сучасних розмірів завдяки процесу нарощення, а не в результаті стиснення, як стверджує перша гіпотеза.
Майже всі гіпотези сходяться на тому, що освіта океанічних басейнів було викликано двома головними причинами: по-перше, перерозподілом порід різної щільності, що відбувалися в період твердіння земної кори, і, по-друге, взаємодією сил в надрах сжимающейся Землі, яке викликало революційні зміни в рельєфі поверхні.
Оригінальна гіпотеза походження материків і океанів, пов'язана з ім'ям австрійського геолога Альфреда Лотара Вегенера. Вчений вважав, що в якийсь момент історії Землі рівномірний шар Сіаль зібрався на одній стороні. Так виник материк Пангея. Вегенер висловив припущення, що ця маса Сіаль трималася на поверхні більш щільного шару Сіми. Коли Сіаль почав розпадатися на частини, горизонтальне рух материків викликало вигинання передніх країв Сіаль. Цим можна пояснити походження таких високих прибережних гірських ланцюгів, як Анди і Скелясті гори.
Хоча походження океанічних басейнів залишається поки таємницею, картину того, як вони заповнювалися водою і як з'являлися і зникали океани в геологічному минулому Землі, можна уявити собі більш-менш точно.
Після утворення земної кори, її поверхня почала швидко охолоджуватися, так як тепло, що отримується нею з надр Землі, недостатньо компенсувало втрату тепла, випромінюваного в простір. У міру охолодження водяні пари, що оточували Землю, утворили хмарний покрив. Коли температура впала до рівня, при якому волога перетворилася на воду, пролилися перші дощі.
Дощі, століттями скидає на поверхню Землі, були головним джерелом води, яка заповнила океанічні западини. Море, таким чином, було дітищем атмосфери, в свою чергу представляла собою газоподібні виділення древньої Землі. Частина води надходила з надр Землі.
На Землі почав діяти процес ерозії, або розмиву. Цей процес зробив глибокий вплив на еволюцію суші і моря. Обриси морів, а разом з ними і контури океанів постійно змінювалися. В результаті ерозії і рухи земної кори створювалися нові моря, а дно старих піднімалося і перетворювалося в сушу.
У міру того як через поступової втрати тепла розплавлені надра Землі зменшувалися в обсязі, відбувалося горизонтальне стиснення кори, яка деформувалася. Виникали складчасті гірські ланцюги, осідання кори.
В результаті повторюваних циклів стиснення і ослаблення обриси великих океанічних басейнів зазнавали значних змін.
Обриси Світового океану в перший період палеозойської ери - кембрійський, вік якого обчислюється майже 500 мільйонами років, були зовсім не схожі на сучасні. Тихий океан, який представляв, можливо, рубець на земній корі, мав майже такі ж обриси, як і тепер. Однак інші океани захоплювали великі райони, зайняті тепер сушею.
Основні риси рельєфу дна Світового океану
Будова океанічної земної кори відмінно від континентальної: відсутній гранітний шар, властивий останньої.
Товщина континентальної кори на рівні моря близько 30 км. Швидкість сейсмічних хвиль у верхній її половині відповідає швидкостями в гранітних породах, а в нижній половині - швидкостями в базальтах. Висока швидкість нижче межі Мохоровичича в мантії відповідає таким породам, як дуніт, перидотит і Еклогіт, значно щільнішим, ніж породи, з яких утворена кора. В океанах під п'ятикілометровий шаром води знаходиться шар осадових порід товщиною в середньому 0,5 км, шар вулканічних порід - «фундамент» - потужністю 0,5 км, кора потужністю 4 км, і на глибині близько 10 км починається мантія. Якщо порівняти масу вертикальних колонок порід перетином 1 кв. см на континентах і в океанах, то виявиться. що вона майже однакова.
На дні Світового океану виділяються чотири зони.
Перша зона - підводна окраїна материків. Підводна окраїна материків - це затоплена водами океану окраїна материків. Вона в свою чергу складається з шельфу, материкового схилу і материкового підніжжя. Шельф - прибережна донна рівнина з досить невеликими глибинами, по суті продовження окраїнних рівнин суші. Велика частина шельфу має платформену структуру. На шельфі нерідкі залишкові (реліктові) форми рельєфу надводного походження, а також реліктові річкові, льодовикові відкладення. Це означає, що при четвертинних отступанія моря великі простори шельфу перетворювалися в сушу.
Зазвичай шельф закінчується на глибинах 100-200 м, а іноді і на великих досить різким перегином, так званої бровкою шельфу. Нижче цієї бровки у бік океану простягається материковий схил - вужча, ніж шельф, зона океанічного або морського дна з ухилом поверхні в кілька градусів. Нерідко материковий схил має вигляд уступу або серії уступів з крутизною від 10 до декількох десятків градусів.
Друга - перехідна - зона сформувалася на стику материкових брил і океанічних платформ. Вона складається з улоговин окраїнних морів, ланцюжків переважно вулканічних островів у вигляді дуг і вузьких лінійних западин - глибоководних жолобів, з якими збігаються глибинні розломи, що йдуть під материк.
На околицях Тихого океану, в районах Середземного, Карибського морів, моря Скоша (Скотія) підводні окраїни материків контактують з безпосередньо з ложем океану, а з днищем улоговин окраїнних або Середземного морів. У цих улоговинах кора субокеанічним типу. Вона дуже потужна головним чином за рахунок осадового шару. Із зовнішнього боку ці басейни огороджені величезними підводними хребтами. Іноді їх вершини піднімаються над рівнем моря, утворюючи гірлянди вулканічних островів (Курильські, Маріанські, Алеутські). Ці острови називають острівними дугами.
З океанічної боку острівних дуг розташовані глибоководні жолоби - грандіозні материкова земна кора відсутня. Замість неї тут розвинена земна, вузькі, але дуже глибокі (6 - 11 км глибини) депресії. Вони тягнуться паралельно острівним дугам і відповідають виходам на поверхню Землі зон сверхглубінних розломів (так звані зони Беньоффа-Заварицкого). Розломи проникають в надра Землі на багато сотень кілометрів. Ці зони нахилені в сторону континентів. До них приурочена переважна частина осередків землетрусів. Таким чином, області глибоководних жолобів, острівних дуг і глибоководних окраїнних морів відрізняються бурхливим вулканізмом, різкими і надзвичайно швидкими рухами земної кори, дуже високою сейсмічністю. Ці зони одержали назву перехідних зон.
Третя - основна - зона дна Світового океану - ложе океану, вона відрізняється розвитком земної кори виключно океанічного типу. Ложе океану займає більше половини його площі на глибинах до 6 км. На ложі океану є гряди, плато, височини, які поділяють його на улоговини. Донні відклади представлені різними илами органогенного утворення та червоної глибоководної глиною, що виникла з тонких нерозчинних мінеральних частинок, космічного пилу і вулканічного попелу. На дні багато залізомарганцевих конкрецій з домішками інших металів.
Океанічні хребти досить чітко поділяються на два типи: сводово-брилові і брилові. Сводово-брилові структури є в основі склепінні, лінійно витягнуті підняття океанічної кори, зазвичай розбиті поперечними розломами на окремі блоки (Гавайський хребет, який утворює підводне підставу однойменного архіпелагу).
Крім хребтів у Світовому океані відомо чимало височин, або океанічних плато. Найбільше з них в Атлантичному океані - Бермудські плато. На його поверхні - ряд підводних гір вулканічного походження.
Найпоширеніший тип рельєфу океанічних улоговин - рельєф глибоководних пагорбів. Так називаються незліченні височини заввишки від 50 до 500 м, з діаметром підстави від кількох сотень метрів до десятка кілометрів, майже суцільно усеивающие дно улоговин. Крім того, на дні океану відомо понад 10 тис. Підводних гірських вершин. Деякі підводні роки з сплощеним вершинами називають гайотами. Вважають, що колись ці піки здіймалися над рівнем океану, поки їх вершини не були поступово зрізані хвилями.
Два інших типи рельєфу - хвилясті та плоскі Абісальна рівнини. Вони виникли після часткового або повного поховання глибоководних пагорбів під товщею опадів.
Четверта зона виділяється в центральних частинах океанів. Це - найбільші форми рельєфу дна океану - серединно-океанічні хребти - гігантські лінейнооріентірованние склепінні підняття земної кори. При утворенні склепіння найбільші напруги виникають не його вершині, тут і утворюються розломи, за якими відбувається опускання частини склепіння, формуються грабени, т.зв. рифтові долини. За цим ослабленим зонам земної кори спрямовується вгору матеріал мантії.
Починаючись в Північному Льодовитому океані невеликим хребтом Гаккеля, система цих підняттів перетинає Норвезько-Гренландський басейн, включає Ісландію і переходить в грандіозні Північно-Атлантичний і Південно-Атлантичний хребти. Останній переходить в Західно-Індійський хребет вже в Індійському океані. На північ від паралелі острова Родрігес одна гілка - Аравійському-Індійський хребет - йде на північ, продовжуючись поруч форм рельєфу дна Аденської затоки і Червоного моря, а інша гілка слід на схід і переходить в океанічні хребти Тихого океану - Південно-Тихоокеанський і Східно-Тихоокеанське підняття. Серединно-океанічні хребти, ймовірно, - молоді кайнозойські освіти. Оскільки хребти з'являються в результаті розтягування земної кори, пересічені поперечними розломами і часто мають центральні рифтові долини, вони надають виняткову можливість для вивчення порід океанічної кори.
Осадконакопление - один з найважливіших факторів рельєфоутворення в океані. Відомо, що в Світовий океан щорічно надходить понад 21 млрд. Т твердих опадів, до 2 млрд. Т вулканічних продуктів, близько 5 млрд. Т вапняних і кременистих залишків організмів.
Специфічні для Світового океану і інші екзогенні процеси, що формують рельєф його дна. Це перш за все робота хвиль, перетворююча рельєф дна в береговій зоні, діяльність припливів-течій, які формують специфічний рельєф піщаних гряд і розносять осадовий матеріал. Осадовий матеріал переміщують, крім того, постійні (геострофічних) океанічні течії.
На дні океану відбуваються також гравітаційні процеси. Потужні підводні зсуви ускладнюють рельєф материкових схилів, схили підводних хребтів і височин. Інший фактор рельєфоутворення - мутьевие потоки.
Така загальна картина рельєфу дна океану.
Рух вод Світового океану
За своїм фізичним станом вода - дуже рухлива середовище, тому в природі вона знаходиться в безперервному русі. Цей рух викликають різні причини, перш за все вітер. Впливаючи на води океану, він збуджує поверхневі течії, які переносять величезні маси води їх одного району океану в інший. Енергія поступального руху поверхневих вод внаслідок внутрішнього тертя передається в нижні шари, які також залучаються до рух. Однак безпосередній вплив вітру поширюється на порівняно невелику (до 300 м) відстань від поверхні. Нижче в товщі води і в придонних горизонтах переміщення відбувається повільно і має напрямку, пов'язані з рельєфом дна.
Поверхневі течії утворюють два великих круговороту, розділених протитечією в районі екватора. Вир північної півкулі обертається за годинниковою стрілкою, а південного - проти. При зіставленні цієї схеми з течіями реального океану можна побачити значну схожість між ними для Атлантичного і Тихого океанів. У той же час не можна не помітити, що реальний океан має більш складну систему протитечій біля кордонів континентів, де, наприклад, розташовуються Лабрадорское протягом (Північна Атлантика) і Аляскинское ще одне протягом (Тихий океан). Крім того, течії у західних околиць океанів відрізняються великими швидкостями переміщення води, ніж у східних. Вітри докладають до поверхні океану пару сил, що обертають воду в північній півкулі за годинниковою стрілкою, а в південному - проти неї. Великі вири океанічних течій виникають в результаті дії цієї пари обертаючих сил. Важливо підкреслити, що вітри та течії не відносяться «один до одного». Наприклад, наявність швидкої течії Гольфстрім у західних берегів Північної Атлантики не означає, що в цьому районі дмуть особливо сильні вітри. Баланс між обертає парою сил середнього поля вітру і результуючими течіями складається на площі всього океану. Крім того, течії акумулюють величезну кількість енергії. Тому зрушення в поле середнього вітру не призводить автоматично до зсуву великих океанічних вирів.
На вири, приводяться в рух вітром, накладається інша циркуляція, термохалінная ( «Халіна» - солоність). Разом температура і солоність визначають щільність води. Океан переносить тепло з тропічних широт в полярні. Це перенесення здійснюється за участю таких великих течій, як Гольфстрім, але існує також і поворотний сток холодної води в напрямку тропіків. Він відбувається в основному на глибинах, розташованих нижче шару порушуваних вітром вирів. Вітрова та термохалінная циркуляції представляють собою складові частини загальної циркуляції океану і взаємодіють один з одним. Так, якщо термохалінної умови пояснюють в основному конвективні руху води (опускання холодної важкої води в полярних районах і її подальший сток до тропіків), то саме вітри викликають розбіжності (дивергенцію) поверхневих вод і фактично «викачують» холодну воду назад до поверхні, завершуючи цикл .
Уявлення про термохалінної циркуляції менш повні, ніж про вітрової, але деякі особливості цього процесу більш-менш відомі. Вважається, що освіта морських льодів в морі Уедделла і в Норвезькому морі має важливе значення для формування холодної щільної води, що поширюється у дна в Південній та Північній Атлантиці. В обидва району надходить вода підвищеної солоності, яка охолоджується взимку до температури замерзання. При замерзанні води значна частина що містяться в ній солей не включається в новообразующимися лід. В результаті солоність і щільність що залишається незамерзаючих води збільшуються. Ця важка вода опускається на дно. Зазвичай її відповідно називають антарктичної донної і північноатлантичної глибинної водою.
Інша важлива особливість термохалінної циркуляції пов'язана з плотностной стратифікацією океану та її впливом на перемішування. Щільність води в океані з глибиною зростає і лінії постійної щільності йдуть майже горизонтально. Воду з різними характеристиками значно легше перемішати в напрямку ліній постійної щільності, ніж поперек них.
Термохалінної циркуляцію важко з певністю охарактеризувати. По суті, і горизонтальна адвекція (перенесення води морськими течіями), і дифузія повинні відігравати важливу роль в термохалінної