Як показують спостереження, шари Світового океану переміщуються у вигляді величезних потоків шириною в десятки і сотні кілометрів і довжиною в тисячі кілометрів. Ці потоки називаються течіями. Вони рухаються зі швидкістю близько 1-3 км / год, іноді до 9 км / год.
Течії викликаються дією вітру на водну поверхню дією сили тяжіння і приливоутворюючої сили. Перебіг зазнає впливу внутрішнього тертя води і сили Коріоліса. Перше уповільнює перебіг і викликає завихрення на кордоні шарів з різною щільністю, друге змінює його напрямок.
Класифікація течій. За походженням течії поділяються на фрикційні, гравітаційно-градієнтні і припливно-відливні. У фрикційних течіях виділяються дрейфові, викликані постійними або пануючими вітрами; вони мають найбільше значення в циркуляції вод Світового океану.
Гравітаційно-градієнтні течії поділяються на стокові (стічні) і плотностние. Стічні виникають в разі стійкого підняття рівня води, викликаного її припливом (наприклад приплив волзької води в Каспійське море) і великою кількістю опадів, або в разі опускання рівня, обумовленого відтоком води і втратою її на випаровування (наприклад, в Червоному морі). Плотностние течії - результат неоднаковою щільності води на одній і тій же глибині. Вони виникають, наприклад, в протоках, що з'єднують моря з різною солоністю (наприклад між Середземним морем і Атлантичним океаном).
Приливо-відливних течії створюються горизонтальної складової приливоутворюючої сили.
Залежно від розташування в товщі води виділяються течії поверхневі, глибинні і придонні.
За тривалістю існування можна виділити течії постійні, періодичні та тимчасові. Постійні течії з року в рік зберігають напрямок і швидкість течії. Їх можуть викликати постійні вітри, наприклад пасати. Напрямок та швидкість періодичних течій змінюються відповідно до зміни їхніх причин, наприклад мусонів, припливів. Тимчасові течії викликаються випадковими причинами.
Течії можуть бути теплими, холодними і нейтральними. Перші тепліше, ніж вода в тому районі океану, по якому вони проходять; другі холодніше навколишнього їх води. Як правило, течії, що прямують від екватора, теплі, а течії, що йдуть до екватора, холодні. Холодні течії зазвичай менш солоні, ніж теплі. Це пояснюється тим, що вони течуть з областей з великою кількістю опадів і меншим випаровуванням або з областей, де вода распреснена таненням льодів.
Закономірності поширення поверхневих течій. Картина поверхневих течій Світового океану була встановлена в основних рисах до XX століття. Визначення напрямку і швидкості течії вироблялося головним чином зі спостережень за рухом природних і штучних поплавців (плавника, пляшок, дрейфу кораблів і крижин і ін.) І по різниці у визначенні місця корабля способом числення шляху і способом спостереження за небесними світилами. Сучасна завдання океанології полягає у детальному вивченні течій у всій товщі океанічної води. Це проводиться різними інструментальними способами, зокрема радіолокаційними. Сутність останнього полягає в тому, що спускають у воду відбивач радіохвиль, і, фіксуючи на радіолокаторі його пересування, визначають
напрямок і швидкість течії.
Вивчення дрейфовий течій дозволило вивести такі закономірності їх:
1) швидкість дрейфового течії збільшується з посиленням викликав його вітру і зменшується зі збільшенням широти за формулою
де А - вітрової коефіцієнт, що дорівнює 0,013, W - швидкість вітру, # 966; - широта місця;
2) напрямок течії не збігається з напрямком вітру: воно підпорядковується силі Коріоліса. За умови достатньої глибини і віддаленості від берега величина відхилення теоретично дорівнює 45 °, але практично вона дещо менше.
3) на напрямок течії сильно впливає конфігурація берегів. Протягом, що прямують до берега під кутом, роздвоюється, причому більша його гілка йде в бік тупого кута. Там, де до берега підходять дві течії, між ними за рахунок з'єднання їх гілок виникає сточно-компенсаційне протитечія.
Розподіл поверхневих течій Світового океану можна представити у вигляді такої принципової схеми (рис. 42).
По обидва боки екватора пасатні вітри викликають північне і південне пасатні течії, що відхиляються від напрямку вітру під впливом сили Коріоліса і рухаються зі сходу на захід. Зустрічаючи на своєму шляху східний берег материка, пасатні течії роздвоюються. Гілки їх, що прямують до екватора, зустрічаючись, утворюють сточно-компенсаційні протитечії, що прямують на схід між пасатними течіями. Гілка північного пассатного течії, що відхилилася на північ, рухається уздовж східних берегів материка, поступово відходячи від нього під впливом сили Коріоліса. На північ від 30 ° с. ш. ця течія потрапляє під дію панівних тут західних вітрів і рухається із заходу на схід. У західних берегів материка (близько 50 ° с. Ш.) Ця течія ділиться на дві гілки, що розходяться в протилежні сторони. Одна гілка йде до екватору, компенсуючи спад води, викликану північним пасатним плином, і приєднується до нього, замикаючи субтропічна кільце течій. Друга гілка прямує на північ уздовж берегів материка. Одна частина її проникає в Північний Льодовитий океан, інша приєднується до течії з Північного Льодовитого океану, завершуючи ще одне кільце течій. У південній півкулі так само, як і в північному, виникає субтропічна кільце течій. Другого кільця течій не утворюється, а замість нього існує потужне дрейфовий протягом західних вітрів, що з'єднує води трьох океанів.
Дійсне розподіл поверхневих течій в кожному океані відхиляється від принципової схеми, так як на напрямок течій впливають обриси материків (рис. 43).
Поширення океанічних течій в глибину. Рух води, викликане вітром на поверхні, поступово передається нижчерозташованими верствам внаслідок тертя. Швидкість течії при цьому зменшується в геометричній прогресії, а напрямок течії під впливом сили Коріоліса все більш відхиляється від початкового і на деякій глибині виявляється протилежним поверхневому (рис. 44). Глибину, на якій протягом повертає на 180 °, називають глибиною тертя. На цій глибині вплив дрейфового течії практично закінчується. Ця глибина дорівнює близько 200 м. Однак дія сили Коріоліса, що змінює напрямок течії, призводить до того, що на деякій глибині струменя води або наганяє до берегів або отгоняются від них, і тоді біля берегів виникає кут поверхні рівних тисків, що приводить всю товщу води в рух. Цей рух поширюється далеко від берега. У зв'язку з різними умовами нагрівання поверхні океану на різних широтах існує конвекція океанічної води. В екваторіальній області панує висхідний рух щодо більш теплої води, в полярних областях спадний рух щодо більш холодної води. Це повинно привести до переміщення води в поверхневих шарах від екватора до полюсів, а в придонних шарах від полюсів до екватора.
В областях підвищеної солоності вода прагне опуститися, в областях зниженою солоності, навпаки, піднятися. Опускання і підйом води викликаються також наганянням і згоном води на поверхні (наприклад, в області дії пасатів).
У глибоководних океанічних улоговинах температура води підвищується на кілька десятих градуса під дією внутрішнього тепла Землі. Це призводить до виникнення вертикальних струмів води. На дні материкових схилів спостерігаються потужні течії зі швидкістю до 30 м / сек, викликані землетрусами та іншими причинами. Вони несуть велику кількість зважених часток і називаються мут'евимі потоками.
Існування систем поверхневих течій із загальним напрямком руху до центру або від центру системи призводить до того що в першому випадку виникає спадний рух води, в другому - висхідний. Прикладом таких областей можуть бути субтропічні кільцеві системи течій.
Вельми малі зміни солоності з глибиною і постійністю сольового складу на великих глибинах свідчать про перемішуванні всієї товщі вод Світового океану. Однак точна картина
поширення глибинних і придонних течій поки що ще не встановлена. Завдяки безперервному перемішуванню води здійснюється постійний перенос не тільки тепла і холоду, але і поживних речовин, необхідних організмам. У зонах опускання води глибинні шари збагачуються киснем, в зонах підняття води біогенні речовини (солі фосфору й азоту) виносяться з глибин на поверхню.
Течії в морях і протоках. Течії в морях викликаються тими ж причинами, що і в океанах, але обмеженість розмірів і менші глибини визначають масштаб явища, а місцеві умови надають їм своєрідні риси. Для багатьох морів (наприклад, Чорного і Середземного) характерно кругова течія, обумовлене силою Коріоліса. У деяких морях (наприклад, в Білому морі) добре виражені приливо-відливних течії. В інших морях (наприклад, в Північному і Карибському) морські течії є відгалуженням океанічних.
Протоки за характером течій можна поділити на проточні та обмінні. У проточних протоках протягом направлено в одну сторону (наприклад, в університеті Флориди). В обмінних протоках вода переміщається в двох протилежних напрямках. Різноспрямовані потоки води можуть перебувати одні над іншими (наприклад, в Босфорі і Гібралтарській) або можуть розташовуватися поруч один з одним (наприклад, Лаперуз і Девисов). У вузьких і дрібних протоках напрямок може змінюватися на протилежне в залежності від напрямку вітру (наприклад, Керченську).