Главным признаком, отличающим воды Мирового океана от вод суши, является их высокая соленость.
Количество граммов веществ, растворенных в 1 литре воды, называется соленостью. Морская вода — раствор 44 химических элементов, но главную роль в ней играют соли, хлориды (89%) и сульфаты (10%). Морская вода — сравнительно однородный раствор различных солей, полностью ионизированный, 99% от суммы солей составляют ионы натрия, магния, калия, кальция, хлора и серы. Кроме того, в ней содержатся также взвешенные частицы, растворенные газы, некоторые органические соединения. Поваренная соль придает воде соленый вкус, а магниевая — горький.
Соленость выражается в промилле (лат. pro mille — «на тысячу»). Этот термин означает одну тысячную часть любой величины. Промилле обозначается о/оо. Средняя соленость морской воды в океане 35 о/оо, это значит, в литре морской воды растворено 35 грамм вещества. Колебания величины солености зависят от многих факторов:
— от испарения воды. При этом процессе соли не испаряются;
—от льдообразования;
—от выпадения осадков;
—от стока речных вод, особенно для внутренних морей;
—от таяния льдов.
Таяние льдов, выпадение осадков, сток речных вод — все это оказывает опресняющее действие на морскую воду, а испарение и льдообразование, наоборот, способствуют повышению солености. Главную роль в изменении солености играют испарение и выпадение атмосферных осадков, поэтому соленость поверхностных вод очень зависит от климатических условий, связанных с широтой (см. «Водные массы»).
В экваториальных областях океанов соленость около 34 о/оо, так как здесь поверхность сильно нагревается от Солнца, образуются восходящие токи воздуха, формируется область низкого давления и выпадает обилие осадков.
В тропических водах, где формируется область высокого давления, нисходящие потоки воздуха не способствуют выпадению осадков и мало рек, соленость равна 36 о/оо.
В полярных широтах, где сильное опресняющее действие оказывает таяние льдов, соленость равна 32 о/оо.
Опресняющее действие оказывают и реки, поэтому соленость вод океана у материков значительно меньше, чем в центре океана, так как воды рек опресняют прибрежные воды.
Наиболее соленым является Красное море — 42 о/оо ,Это объясняется тем, что это внутреннее море расползается в тропических широтах, где мало рек, выпадает мало атмосферных осадков, испарение воды от сильного нагрева Солнцем очень большое.
Соленость другого Внутреннего моря — Балтийского — значительно ниже — 11 о/оо (в центре — 6 о/оо , в восточной части Финского залива до1 о/оо . Это объясняется тем, что это море располагается в климатическом поясе, где выпадают осадки, и в него впадает много рек.
Иногда общая картина солености Мирового океана нарушается течениями, что хорошо заметно на примере Гольфстрима — одного из самых мощных течений в океане, ветви которого могут проникать далеко в Северный Ледовитый океан. При этом соленость вод течения значительно выше солености вод океана.
Обратное явление наблюдается у берегов Северной Америки, где холодное Лабрадорское течение, двигаясь от полярных широт, способствует понижению солености у берегов материка.
Соленость глубинных слоев Мирового океана в целом практически постоянна. Воды, соленость которых не превышает 1 о/оо, называются пресными.
Температура вод океана
Океан получает от Солнца много тепла — занимая большую площадь, он получает тепла больше, чем суша. Вода обладает большой теплоемкостью, поэтому в океане накапливается огромное количество тепла. Только верхний 10-метровый слой океанической воды содержит тепла больше, чем вся атмосфера. Но солнечные лучи нагревают только верхний слой воды, вниз от этого слоя тепло передается в результате постоянного перемешивания воды. Но необходимо заметить, что температура воды с глубиной понижается, сначала скачкообразно, а затем плавно. На глубине вода почти однородна по температуре, так как глубина океанов в основном заполнена водами одного и того же происхождения, формирующимися в полярных областях Земли. На глубине более 3-4 тыс. метров температура обычно колеблется от +2°С до 0°С.
Температура Мирового океана зависит от широты и распределяется на его поверхности зонально. Наибольшие средние температуры располагаются на экваторе и равны 27°-28°С. Так как наша Земля шар, с увеличением широты уменьшается угол падения солнечного луча, уменьшается величина солнечной радиации и температура вод Мирового океана понижается. Из-за близости холодной Антарктиды скорость понижения температур к югу несколько быстрее, чем к северу.
На температуру морской воды влияет и климат окружающих территорий: так, например, температура вод Красного моря, окруженного жаркими пустынями, доходит и 34°С.
На температуру морской воды в умеренных широтах оказывает большое влияние время года и даже время суток.
На температуру океанических вод оказывают сильное влияние и океанические течения: теплые течения уносят воды от экватора в умеренные широты, а холодные течения — от полярных областей. Подобное перемешивание вод способствует более равномерному распределению температур в водных массах.
Для всего Мирового океана средняя температура поверхностного слоя океанских вод составляет +17,5°С. С глубиной она падает, однако, температура вод горячих источников на дне океана достигает 400°С. Средняя температура всей массы вод океана всего 4°С. Самая высокая средняя температура у поверхности воды в Тихом океане равна 19°С, в Индийском — 17°С, в Атлантическом океане — 16°, в Северном Ледовитом океане — 1°С.
Итак, океан поглощает тепла на 25-50% больше, чем суша. Солнце все лето нагревает воду, а зимой это тепло попадает в атмосферу, поэтому без Мирового океана на Земле наступили бы такие жестокие морозы, что погибло бы все живое на планете. В этом его огромная роль для живых существ Земли. Было подсчитано, что если бы океаны не сохраняли бы так бережно тепло, то средняя температура на нашей планете была бы равна -21°С, а это на 36° ниже той, которую мы имеем сейчас.
Лед в океане
Температура замерзания воды со средней соленостью на 1,8°С ниже 0°. Чем выше соленость воды, тем ниже температура ее замерзания. Образование льда в океане начинается с образования пресных кристаллов, которые затем смерзаются. Между кристалликами заключены капельки соленой воды, которая постепенно стекает, поэтому молодой лед более соленый, чем старый, опресненный. Толщина однолетнего льда достигает 2-2,5 м, а многолетние льды имеют мощность до 5 м.
Льды образуются только в арктических и субарктических широтах, где зима долгая и очень холодная.
По происхождению льды, встречающиеся в морях и океанах, не только морские, то есть образованные при замерзании соленой воды; пресный лед выносится реками и попадает в океан с материков и островов. Материковые льды в океане часто образуют плавающие горы — айсберги. Это гигантские ледяные горы различной формы. Они откололись от ледников, покрывающих материк. Северные айсберги отделяются от Гренландского ледяного щита, который ежегодно выбрасывает в океан более 300 км2 льда. По размерам северные айсберги уступают южным, которые образуются путем откалывания ледяных глыб от покровов Антарктиды. Чаще всего северные айсберги бывают длиной в 1-2 км, но встречаются и такие, которые достигают 200 и даже 300 км в длину и более 70 км в ширину. Высота отдельных ледяных гор вместе с подводной частью может достигать 600 м.
Дальность плавания айсбергов и длительность их существования зависят не только от скорости и направления морских течений, но и от свойств самого айсберга. Очень большие и глубоко промороженные антарктические айсберги существуют по многу лет, а порой и более десятилетия. Гренландские айсберги тают быстрее, срок их существования всего 2-3 года. Они меньше, и температура их промерзания ниже. Северные и южные айсберги отличаются друг от друга своей формой. Гренландские айсберги представляют из себя ледяные горы куполообразной формы, реже пирамидальной формы. Антарктические же айсберги чаще всего имеют плоскую поверхность и вертикальные отвесные стенки.
Морскими течениями айсберги уносятся в более низкие широты, где постепенно тают. Например, в Атлантическом океане остатки этих ледяных гор встречаются иногда на широте Бермудских и Азорских островов (30°-40° с.ш.). Иногда айсберги оказываются в районах интенсивного судоходства, и они здесь представляют угрозу, так как, во-первых, льды отражают солнечный свет, охлаждают воздух и способствуют образованию туманов, а во-вторых, большая часть айсберга находится под водой, и столкновение судов чаще всего происходит с этой частью ледяной горы. Так, в 1912 году гибель парохода «Титаник» произошла в результате его столкновения с айсбергом. Для предотвращения этого бедствия сейчас на судах устанавливают приборы, предупреждающие об айсбергах.
Но айсберги могут быть и источником пресной воды, недостаток которой все более ощущается на планете. Уже разрабатываются проекты использования айсбергов для снабжения пресной водой прибрежных районов Австралии, Южной Америки, Азии, Африки. Инициатором первой конференции, обсуждавшей проблему «отлова» и буксировки айсбергов как источника пресной воды, был король Саудовской Аравии — государства, расположенного в пустыне.
В 1773 году появилось в печати первое сообщение о так называемых «черных айсбергах», обнаруженных у берегов Антарктиды. Новозеландские ученые высказали предположение, что черный цвет этих ледяных гор вызван деятельностью вулканов на Южных Шетландских островах. Ледники на этих островах покрыты слоем вулканической пыли, которая не смывается морской водой.
Льды покрывают около 15% всей акватории Мирового океана, то есть 55 млн. км2, в том числе 38 млн. км2 в Южном полушарии. Ледовый покров оказывает большое влияние на жизнь в океане и на климат Земли.