Мировой океан. Происхождение океана.

Подробно:

Вместо предисловия

В настоящем разделе сайта мы ставим задачей довести до наших читателей более подробную информацию о Мировом океане,
как об основной части биосферы Земли. Раздел «Мировой океан» содержит сведения о возникновении и эволюции Мирового океана, о его размерах и составных частях, о
составе и свойствах морской воды, об особенностях строения океанского дна, об океанских течениях, о жизни в океане, об использовании богатств океана. Читатель
сможет убедиться в огромном значении океана для человечества, а также в том, что океан, подобно живому существу, нуждается в защите.

© Владимир Каланов,
сайт «Знания-сила».

1. Общие положения. Происхождение океана.

Земля является единственной планетой Солнечной системы, которая имеет гидросферу. Главной и основной частью гидросферы является Мировой
океан. Именно океан придаёт Земле неповторимую красоту и своеобразие. Конечно, находясь на поверхности Земли, человек не может видеть земной шар со стороны и
оценить его красоту. Но известно, какой восторг охватывает космонавтов, когда они любуются нашей планетой из ближнего космоса. Даже первый космонавт Земли,
Юрий Алексеевич Гагарин, у которого в полёте было очень немного времени, успел увидеть с орбиты и оценить потрясающую красоту нашей планеты.

И красоту эту в определяющей мере создаёт безбрежный Мировой океан, превращая Землю в голубую планету.

Размеры океана огромны. Площадь всей поверхности Земли
оценивается в 510 млн.км², из них около 361 млн.км² (70,8%) покрыто водой. Но если учесть ледники, которые покрывают 11% суши, то
получается, что на Земле покрыты водой не 361, а 380 млн.км², то есть 75% её поверхности.

Подсчитано, что количество воды в океане равно приблизительно 1370 млн.км³. Интересно, что объём суши, поднимающейся над уровнем
моря, составляет около 111 млн. кубокилометров, то есть в десять с половиной раз меньше, чем объём воды.

Около 4% всей воды планеты приходится на долю озёр, болот, рек, подземных (точнее, внутригрунтовых) вод и атмосферы, а остальная вода
заполняет гигантскую чашу под названием Мировой океан.

Откуда же появилось на Земле такое огромное количество воды? Учёные и
мыслители веками искали ответ на этот вопрос. В настоящее время в науке официально признана гипотеза дегазации Земли, согласно которой 4
миллиарда лет назад, после остывания земной коры, через трещины в коре и жерла вулканов начался выброс раскалённой магмы с одновременным выходом на поверхность
газов, водяных паров и горячей воды. Начало процесса дегазации считается началом геологической истории Земли и началом формирования её гидросферы.

Время начала процесса дегазации, а значит, появления воды на Земле косвенно подтверждается, например, тем, что в самых древних породах земной
коры, возраст которых определён в 3,8 млрд.лет, были найдены отпечатки одноклеточных организмов, которые могли существовать только при наличии жидкой воды.

Верхняя мантия подвергалась в течение предположительно первого миллиарда лет существования планеты активному процессу дегазации, когда на
поверхность Земли выносились вода и кислые продукты дегазации мантийного вещества. Объем поступавшей из недр Земли воды нарастал от 0 до 1,3 км³
в год. Около 2,5 млрд.лет назад средняя толщина водного слоя в океане, вероятно, не превышала 2000 метров. Примерно 1,7 млрд.лет назад химический состав
океанических вод и земной атмосферы стал близок к современному. Объём воды, поступающей из недр Земли, медленно уменьшался и в настоящее время составляет
около 0,25 км³ в год. Это значит, что процесс дегазации продолжается, что подтверждается всё ещё непрекращающейся вулканической активностью на Земле.

Гипотеза выглядит логичной и вполне научной. В самом деле, не из космоса же поступала вода в древние понижения земной коры. А если позднее, с
появлением атмосферы, вода лилась из облаков, то всё равно по происхождению она была земной, так как облака содержали конденсат водяных паров, выходивших из недр Земли.

Некоторые положения этой гипотезы вызывают сомнение. Например, её авторы (В.С. Сафронов, О.Г. Сорохтин и др.) считают, что разогрев недр
молодой Земли происходил вследствие падения на её поверхность космических тел, а также частично за счёт радиоактивного распада ядер тяжёлых элементов. По поводу
радиоактивного распада тут спорить трудно, но какой же массой должны были обладать гипотетические космические тела, чтобы их удары по поверхности Земли
могли разогреть её недра? С другой стороны, зачем разогревать недра, если они изначально были горячие? Но не будем отвлекаться на частности.

Океанологи считают, что круговорот воды на Земле не замкнут, поскольку через рифтовые трещины из недр планеты дополнительно поступает
ежегодно 0,25 км³ воды. Часть воды, поднимаясь в виде паров до верхних слоёв атмосферы, под действием солнечного и
космического излучения разлагается на водород и кислород и уходит в космос.

Только что упомянутые рифтовые трещины – это разломы земной коры, возникающие на границах литосферных плит в зонах, где плиты отодвигаются
друг от друга. Процесс, при котором литосферные плиты отодвигаются друг от друга, в геологии называют спредингом. Гигантская рифтовая трещина, возникшая в зоне спрединга,
например, пересекает почти посредине весь Атлантический океан в меридианальном направлении.

Итак, океан существует на протяжении всей геологической истории Земли. Имеются факты,
которые доказывают это утверждение. Например, на юго-западе Гренландии в 70-х годах XX века нашли осадочный бурый железняк, возраст которого оценивается в
3,76 млрд.лет. Это значит, что уже тогда, в эпоху катархея, начали образовываться осадочные породы как результат круговорота воды между океаном, атмосферой и сушей.

Примечание: Катархей – геологическая эпоха, следующая сразу после догеологической эры. Длительность
катархея оценивается в 800 млн.лет (от 3500 до 2700 млн.лет назад).

Российские вулканологи подсчитали, что при извержении вулкана доля водяных паров составляет около 3% массы изверженных веществ. Выяснилось,
что эта величина почти точно соответствует соотношению между массами современной
гидросферы (1,46×10⁶) и земной коры (4,7×10⁷). В этом заключается второе доказательство постоянного наличия гидросферы на земном шаре.

Третьим доказательством извечного и непрерывного существования
океана служат находки остатков и отпечатков тел древних живых организмов. Таким образом, жизнь на Земле, ни на мгновение не прерываясь, существует в течение
трёх миллиардов лет, и её процветание обеспечивается океаном. Жизнь и зародилась именно в океане как результат длительного взаимодействия разнообразных веществ,
растворённых в морской воде. Теперь эта гипотеза является почти общепризнанной. Почему почти? Потому что нужно, чтобы всегда оставалось сомнение. А когда есть
сомнение, то есть повод и стимул для дальнейшей работы мысли. Но несомненно одно: эволюция органического мира непосредственно связана с появлением и
развитием водной оболочки Земли. Необходимо отметить, что если жизнь в океане зародилась три миллиарда лет назад, то на сушу она вышла только 600 миллионов лет назад.

Верхний стометровой слой океанской воды содержит огромное количество фотосинтезирующих одноклеточных водорослей. Эти мельчайшие организмы
вместе с другими растениями, живущими в воде, выделяют кислород и поглощают растворенный в морской воде углекислый газ. Между водой и атмосферой происходит
постоянный обмен газами. Это значит, что океан играет важнейшую роль в балансе кислорода и обеспечении жизни на всей планете.

Вряд ли нужно доказывать важнейшее значение океана как источника пищевых ресурсов для человека. В настоящее время в связи с
постоянным ростом населения Земли и зачастую неразумным, хищническим использованием человеком биологических ресурсов океана, морской промысел по
существу достиг своего предела. Наступило время, когда в морях необходимо не только добывать животных и растения, но и разводить, культивировать многие их
виды точно так, как это в течение тысячелетий человек вынужден делать на суше.

Океан хранит в себе огромное количество солей и других минеральных веществ, необходимых человеку. Под дном шельфа и ложа океана
находятся залежи угля, нефти и газа, разработка которых уже давно осуществляется во многих странах.

Океан вполне можно рассматривать как колоссальный аккумулятор энергии, которая пока ещё мало используется. Пройдёт не так уж
много времени даже в масштабах человеческой жизни, и природные запасы нефти, газа, каменного угля и радиоактивных руд иссякнут. Тогда океан станет главным
источником энергии для промышленных и бытовых нужд. Правда, добывать энергию из океана будет значительно труднее, чем просто сжигать в топках газ, уголь и продукты переработки нефти.

Если говорить о значении океана как главного средства транспортных связей между континентами, то следует отметить, что для
прокладки морских путей не требуется никаких «дорожных покрытий» или рельсов. Нужны только надёжные транспортные средства для перевозки людей и грузов и
соответствующая береговая инфраструктура. И в этом состоит определённое экономическое преимущество морских путей перед сухопутными. Другое дело, что
морские путешествия и грузоперевозки значительно более опасны, чем сухопутные. Зато это заставляет учёных и конструкторов постоянно совершенствовать
конструкцию и повышать надёжность кораблей не только военного, но и народнохозяйственного назначения.

© Владимир Каланов,
сайт «Знания-сила».

Уважаемые посетители!

У вас отключена работа JavaScript. Включите пожалуйста скрипты в браузере, и вам откроется полный функционал сайта!

Деев М. |
Мировой океан: происхождение, возраст, эволюция

Доклад, прочитанный в День учителя географии 2 апреля 2009 г.

Земля во многих отношениях уникальная планета, но, пожалуй, самое удивительное на ней — наличие большого количества жидкой воды. Водяной пар и лед можно найти на других планетах, в астероидах и метеоритах, но жидкая вода есть только на Земле. Особенность жидкой фазы воды заключается в том, что она может существовать лишь в очень узком диапазоне температур — от 0 до 100 °С, и такие температурные условия сохраняются продолжительное время только на Земле. Именно присутствие жидкой воды сделало возможным возникновение и развитие жизни на Земле в ее современных формах. Самым большим хранилищем воды является Мировой океан, который, как показывают данные палеогеографии, никогда полностью не замерзал и не испарялся.

Приведем определение этого интересного географического объекта, данное в одной из последних работ известного океанолога академика А.С. Монина: «Мировой океан — непрерывно распределенная по поверхности Земли (на площади, охватывающей около 71%) и ограниченная снизу и с боков причудливой формой рельефа дна и береговой линией континентов толща соленой воды с массой 1377·10⁶ гигатонн, имеющая среднюю глубину около 3800 метров, с многочисленными разбросанными на ее поверхности островами, и разнообразной формой жизни в ее глубинах».

После первого знакомства с океаном вполне естественно возникает желание знать, когда и как он образовался, всегда ли был таким, каким мы его знаем сегодня, и как эволюционировал на протяжении истории Земли? Вопрос тем более интересен, что историю формирования и развития материков и всей нашей планеты можно понять только в том случае, если хорошо известна история возникновения и дальнейшей эволюции Мирового океана. Следует заметить, что история океана весьма сложна, во многом еще недостаточно изучена и пока не может быть истолкована однозначно. Поэтому далее будут приведены наиболее широко распространенные, но иногда требующие дополнительных подтверждений научные представления по интересующему нас предмету.

Прежде всего, зададимся вопросом о времени появления жидкой воды, о том, как быстро это произошло после образования самой планеты. В настоящее время считается, что образование Земли началось 4,6 млрд лет назад. Согласно некоторым гипотезам, промежуточной стадией формирования планет из межзвездной пыли и газов считается образование так называемых планетезималей — твердых и крупных (до нескольких сотен километров в поперечнике) тел, последующее скопление и объединение которых становится процессом аккреции ¹ уже непосредственно планеты. По геологическим меркам, Земля сформировалась очень быстро, примерно за первые сто миллионов лет своей истории достигнув 93—95% сегодняшней массы. Наиболее вероятно, что первоначально Земля не имела атмосферы и гидросферы, а ее поверхность непрерывно изменялась в результате интенсивной метеоритной бомбардировки.

Образование планеты сопровождалось сильным гравитационным сжатием и выделением столь большого количества тепла, что первые сотни миллионов лет у поверхности Земли существовал магматический океан, или расплавленная первичная астеносфера. Так как в расплаве (магме) находились вещества разные по составу и плотности, началась гравитационная дифференциация. При этом более плотные вещества (тяжелые металлы) погружались, образуя металлическое (железное) ядро планеты, а менее плотные (силикаты) всплывали, постепенно создавая мантию и литосферу. Дифференциация сопровождалась дегазацией мантийного вещест-ва, при которой легко кипящие фракции переходили в газообразное состояние и, выходя на поверхность, формировали первичную плотную и горячую атмосферу Земли. Наиболее вероятно, что вначале атмосфера состояла из углекислого газа (СО₂), аммиака (NH₃), возможно также сернистого водорода (H₂S) и хлористого водорода (HCl), но главное, в ней появился водяной пар, количество которого постепенно увеличивалось и, по некоторым оценкам, могло достигать величины порядка 10²¹ кг, что составляет около 70% массы современной гидросферы Земли.

Постепенное истощение источников внутреннего тепла Земли привело к остыванию и кристаллизации магмы с последующим образованием первичной твердой земной коры. Дальнейшее остывание верхних слоев планеты и понижение температуры ниже точки кипения неизбежно вызвало конденсацию водяного пара и тем самым появление жидкой фазы воды. Можно полагать, что озера первичной гидросферы на поверхности молодой планеты неоднократно испарялись и появлялись вновь, пока не установился температурный режим, в среднем повсеместно допускавший существование жидкой воды. Когда это могло произойти?

Самые древние (из известных сегодня) горные породы найдены в Западной Австралии, их возраст оценивается в 4,2—4,0 млрд лет. Большое внимание привлекли извлеченные из них зерна минерала циркона (химическая формула ZrSiO₄, часто радиоактивен). Изотопный анализ древнейших цирконов показал повышенное содержание тяжелого изотопа кислорода ¹⁸О, характерное для жидкой воды. Это служит косвенным доказательством того, что эти минералы образовались в присутствии жидкой воды. В тех же западноавстралийских цирконах оказалось аномальное содержание еще некоторых изотопов, свидетельствующее о земном (не метеоритном) происхождении минералов.

Помимо косвенных получены и прямые доказательства существования жидкой воды. В горных породах возрастом 3,9—3,8 млрд лет, найденных в юго-западном районе Гренландии, обнаружены железистые кварциты водного происхождения, что позволяет предположить существование жидкой воды в этом районе на 200—300 млн лет ранее указанного времени. Таким образом, гидросфера Земли начала формироваться не позднее 4 млрд лет тому назад при постепенном остывании поверхности планеты и конденсации водяного пара первичной атмосферы. Первые, еще весьма мелководные, моря будущего Мирового океана заполняли впадины застывшего рельефа, разрастались, сливались с соседними водными бассейнами.

Полагают, что первичная земная кора, которая выплавлялась из мантии, состояла из пород, близких по своему составу к базальтам. Во всяком случае, первичная кора имела основной или ультраосновной состав, то есть была идентичной современной земной коре океанического типа. Протоконтинентальная кора начала формироваться почти в то же время, но занимала значительно меньшие площади. Ее первые острова расчленяли неглубокий первичный океан на отдельные бассейны.

Собрано большое число подтверждений существования океана в ранние геологические эпохи. Одним из первых обоснованные предположения о возрасте и эволюции Мирового океана высказал в 1901 г.австрийский геолог Эдуард Зюсс. В основе его рассуждений лежала смелая гипотеза о том, что привычное расположение материков и океанов на поверхности Земли не было незыблемым и постоянным в геологическом прошлом. По заключению Зюсса, в позднем палеозое — раннем мезозое (порядка 350 млн лет тому назад) существовал мегаконтинент Гондвана, в котором слились фрагменты Африки, Индостана, Южной Америки, Австралии и Антарктиды. Спустя четырнадцать лет немецкий геофизик Альфред Вегенер, развивая гипотезу Зюсса, предложил теорию дрейфа континентов. Он считал, что Гондвана Зюсса была частью еще более крупного суперконтинента Пангеи, окруженного сплошным кольцом океанических вод. Постепенно появлялись данные о том, что Атлантический и Индийский океаны с геологической точки зрения молоды, а Тихий океан значительно более древний. Согласно палеомагнитным данным, древние океаны шириной до 3,5 тыс. км существовали в палеозое (400—500 млн лет тому назад), а еще более широкие, до 5 тыс. км, — в раннем протерозое (1,7—2,5 млрд лет тому назад).

Реликтами земной коры океанического типа считаются офиолиты — особый комплекс интрузивных, эффузивных и осадочных пород, широкое распространение которых в том или ином районе свидетельствует о существовании древнего океана. Найдены офиолиты раннепротерозойского и даже архейского (3—4 млрд лет) возраста.

Первоначально древние океаны были мелководными, но вместе с постепенным увеличением объема жидкой воды глубины возрастали — от 150—700 мв архее до 2900 м в среднем протерозое (1,2 млрд лет). Воды Мирового океана достигли объема близкого к современному приблизительно к началу кембрийского периода, около 570 млн лет назад, а в дальнейшем пополнялись в процессе продолжавшейся дегазации мантии во время вулканиче-ских извержений (в особенности подводного вулканизма) и перераспределялись между отдельными океанами.

Итак, первые бассейны, наполненные жидкой водой, появились на Земле не позднее 4 млрд лет тому назад. С тех пор температурные условия на поверхности Земли в среднем всегда находились в пределах существования жидкой воды, иными словами, океан никогда полностью не исчезал. Это важно отметить, так как далее предстоит разрешить любопытный парадокс. Дело в том, что на дне современных океанов нигде не найдено не только осадочных пород с возрастом более 170 млн лет, но и коренные породы океанического дна оказались с геологической точки зрения удивительно «молодыми».

Несоответствие между возрастом Мирового океана, соизмеримым с возрастом Земли, и молодостью океанического дна объясняется с позиций теории новой глобальной тектоники. Согласно ее положениям, земная кора не есть единая твердая и неизменная оболочка земного шара, а представляет собой своеобразную мозаику из нескольких жестких литосферных плит площадью в десятки миллионов квадратных километров, находящихся на плаву в вязкой астеносфере и непрерывно испытывающих вполне упорядоченные горизонтальные перемещения. Объясним кажущийся временной парадокс на примере Атлантического океана.

Через центральную часть океана с севера на юг простирается срединно-океанический хребет. В осевой части хребта располагается рифтовая долина, по которой проходит граница между соседними литосферными плитами: Американской — к западу от хребта, Африканской и Евразийской — к востоку. Рифтовая долина есть зона спрединга, или раздвижения, плит. Под ней происходит поднятие расплавленного мантийного вещества, формирование из него новых участков океанической коры и их перемещение в обе стороны от хребта. Скорость раздвижения литосферных плит составляет единицы сантиметров в год. По сторонам рифтовой долины расположены самые молодые участки океанического дна. С удалением от хребта возраст донных осадков постепенно увеличивается и достигает наибольших значений в прибрежных зонах океана. Достигнув берега, океаническая часть плиты «ныряет» под нависающий край континента, происходит ее поддвиг под соседнюю плиту и погружение в мантию. Таким образом, возраст океанического дна зависит от расстояния между рифтовой зоной (осью спрединга) и областью погружения (называемой зоной субдукции), а также от скорости горизонтального перемещения плит.

Механизм, приводящий в движение литосферные плиты, объясняется следующим образом. Конвекция, возбуждаемая внутренним теплом Земли, порождает в мантии конвективные ячейки. Под зонами спрединга находятся восходящие ветви, в зонах субдукции —нисходящие, в промежутке — горизонтальные ветви конвективных ячеек. Горизонтальные размеры ячеек соответствуют расстояниям между зонами спрединга и субдукции, вертикальные составляют в современную геологическую эпоху около 400 км.

Интересно, что базальты, кристаллизующиеся из расплава в рифтовой зоне, одновременно намагничиваются в магнитном поле Земли и впоследствии сохраняют свои магнитные свойства. Это позволяет, сравнивая магнитные характеристики образца базальта с соответствующими характеристиками современного магнитного поля, определять возраст разных участков океанического дна.

Считается, что тектоника литосферных плит начала действовать не позднее 3,5—3,0 млрд лет назад, но размеры плит были меньше, а число их больше. Современные черты динамики этот механизм приобрел в начале позднего протерозоя (около одного миллиарда лет назад). Теперь можно в общих чертах проследить, как менялись очертания океанов и континентов на поверхности Земли.

Первые структуры континентов возникли около 3 млрд лет назад. На рубеже архея и протерозоя (2,5 млрд лет тому назад) горизонтальные перемещения литосферных плит привели к сближению и постепенному слиянию древних материков, что привело к формированию первого суперконтинента Пангеи, окруженного единым океаном Панталассом. Названия даны по старой научной традиции использования грече-ского языка: пан — всеобщий, гео — земля, таласс — океан. Примерно через 300—500 млн лет Пангея раздробилась на обособленные континенты, между которыми возникли океанские бассейны. В дальнейшей истории Земли подобная компактная группировка материков в единый континент возникала, существовала и разрушалась трижды, с периодичностью около 800 млн лет. Последней была палеозойско-мезозойская Пангея, существование которой первым обосновал А. Вегенер. Интересно, что компоновка каждой Пангеи была сходна с «вегенеровской». Во всяком случае, многие факты говорят о том, что в перемещении литосферных плит прослеживается определенная упорядоченность. Таким образом, сегодняшняя конфигурация материков и океанов не есть нечто застывшее навсегда. Она меняется буквально на наших глазах, только эти изменения происходят очень медленно, со скоростями в среднем 4—6 см в год.

Рис. 1. Реконструкция суперконтинента Пангея, около 200 млн лет назад (по Я. Голонке, 2000 г.)

Геологический прогноз движений литосферных плит в ближайшие примерно 50 млн лет в главных чертах выглядит следующим образом. Атлантический океан станет шире, а площадь Тихого океана сократится. Австралия продвинется на север и подойдет ближе к Евразийской плите. Азия соединится с Северной Америкой в районе Алеутских островов. Красное море раздвинется — это зародыш будущего океана, полуостров Калифорния станет островом. Океаны Земли в ходе своей эволюции проходят последовательно этапы развития от узкого моря (Красное море сегодня) до размеров современного Тихого океана. Одновременно происходят сближения и расхождения материков, изменение их числа и пространственной ориентации.

Мировой океан это, прежде всего, морская вода, привлекающая к себе пристальное внимание океанологов. Одной из важнейших характеристик вод, наполняющих Мировой океан, является соленость. В практических целях соленость принято характеризовать концентрацией раствора, которую измеряют в промилле (‰), то есть в тысячных долях, и средняя соленость морской воды составляет около 35‰.

Под соленостью понимается выраженная в граммах масса всех твердых веществ, растворенных в 1000 г морской воды, когда карбонаты превращены в окислы, бром и йод замещены эквивалентным количеством хлора, а органические вещества сожжены при 480 °С. Кратко можно сказать, что соленость морской воды есть отношение массы растворенного твердого вещества к массе раствора.

Вода является одним из лучших растворителей, поэтому на Земле невозможно найти химически чистое вещество Н₂О, все природные воды в той или иной степени минерализованы. Воды первичного океана также представляли собой раствор солей, по концентрации близкий к современной солености, но солевой состав раствора был отличен от настоящего. Ювенильный раствор, поступавший на поверхность Земли при дегазации мантии, на первых порах, по-видимому, полностью выпаривался, но с понижением температуры ниже точки кипения воды стал растворяться в воде первых земных морей. Одновременно в раствор переходили легко растворимые вещества первичной земной коры. Кроме того, в воде первых морей растворялись газы, содержавшиеся в первичной атмосфере: HCl, HF, HBr, B(OH)₃ и некоторые другие. Поэтому первое время существования океана его воды должны были проявлять кислую реакцию из-за присутствия в растворе сильных кислот.

В дальнейшем происходило приспособление солевого состава первичного океана к изменяющимся термическим и гидрохимическим условиям на поверхности Земли. В растворе оставались те элементы, для которых не нашлось достаточного количества сильных осадителей, например такие, как хлор и бром. Их процентное содержание в растворе почти не изменилось. Содержание других элементов, прежде всего углерода, сильно уменьшилось. Это свидетельствует о том, что в океане постоянно протекают процессы, выводящие углерод из раствора. Основная реакция этого типа — перевод углекислого газа в угольную кислоту с дальнейшим переходом в нерастворимый и потому выпадающий в осадок карбонат кальция. Этот процесс происходил всегда и протекает до сих пор. Сильные кислоты в океане архейского времени вступали в реакцию с сильными основаниями, что в результате привело к постепенной нейтрализации первично кислых вод.

Рис. 2. Литосферные плиты и скорости их перемещения в мм/год (по В.Е. Хаину, 2008 г.)

Существенные изменения в солевом составе океанских вод начались с возникновением и дальнейшим развитием жизни. С появлением биосферы начала проявляться реакция фотосинтеза, в ходе которой из морской воды выводятся, прежде всего, углерод и азот. В процессе фотосинтеза создается свободный кислород, что открыло возможность формирования современной азотно-кислородной атмосферы. В результате фотосинтеза из атмосферы почти полностью был извлечен углекислый газ, что способ-ствовало стабилизации карбонатной системы, возникновению скелетных организмов, а в дальнейшем — накоплению карбонатных осадочных толщ на дне океанов.

Эти и другие природные процессы постепенно видоизменяли солевой состав океанических вод, который стал преимущественно хлоридно-сульфатным и практически идентичным со-временному. В настоящее время морская вода представляет собой равновесный природный раствор, обладающий исключительно высокой химической инертностью, сохраняющий свой состав и концентрацию солей практически неизменными на протяжении, по меньшей мере, последней геологической эпохи.

¹ Аккреция (лат. accretio приращение, увеличение) — гравитационный захват вещества и последующее его падение на космическое тело под действием гравитации, сопровождается выделением гравитационной энергии.

Следующая публикация — см. № 20

Происхождение и история Мирового океана. Кратко — Наука и Техника — Каталог статей

Происхождение и история Мирового океана. Кратко

Часть воды в океанах Земли происходила из-за конденсации после дегазации водяного пара с поверхности планеты, в то время как некоторые из них были доставлены путем воздействия на кометы. Важным вопросом в последние годы была относительная важность этих двух источников.

 Согласно одной версии, кометы, возможно, поставляли большую часть океанской воды во время тяжелой бомбардировочной фазы солнечной системы, примерно от 4,5 до 3,8 миллиарда лет назад. Если это так, это увеличивает шансы, что органическое вещество, которое также встречается в кометах, играет важную роль в происхождении жизни в целом. Однако исследование, проведенное учеными Калифорнийского технологического института, результаты которого были опубликованы в марте 1999 года1, предположило, что большая часть воды Земли, вероятно, не имела кометного происхождения. Используя массив миллиметровых обсерваторий долины Оуэнса долины Олэна, космохимик Джефф Блейк и его команда обнаружили, что комета Хейл-Бопп содержит значительное количество тяжелой воды, богатой изотопным дейтерием водорода. Если Хейл-Бопп типичен в этом отношении, и если кометные столкновения являются основным источником земных океанов, это предполагает, что океанская вода Земли должна быть также богата дейтерием, тогда как на самом деле это не так.

 
Благодаря вулканической активности океаны, как мы их видим сегодня, формировались за последние 200 миллионов лет. Теория континентального дрейфа (и связанного с ним морского дна) показала, что древний суперконтинент Пангея был окружен огромным океаном Пантхаллазия. По мере того, как Пангея начала расколоться, между континентами образовался более мелкий и мелкий океан, Тетисское море. Примерно 65 миллионов лет назад появились Атлантический и Индийский океаны. Тихоокеанский регион был отделен от Атлантического и Индийского океанов, когда к ним присоединились Северный и Южно-Американский континенты. Отделение Гренландии из Северной Америки и расширение Северной Атлантики завершили окружение Северного Ледовитого океана.

Загрязнение морей и океанов — Группа помощи морским животным «Друзья океана»

Наша планета Земля иначе называется «голубой планетой», потому что моря и океаны синего цвета занимают более 65% ее поверхности, и из космоса она кажется маленьким голубым шариком.

Моря и океаны играют огромную роль в нашей жизни! Мировой океан формирует климат планеты, его воды служат источником атмосферных осадков и более половины кислорода на земле. Люди все больше и чаще используют моря и океаны, включая их побережье и дно – для путешествий и отдыха, транспортировки грузов, промышленной ловли рыбы и морепродуктов, добычи нефти и газа и, к сожалению, для выброса мусора и отходов.

Казалось бы, при таком огромном объеме Мирового океана, просто невозможно причинить ему вред, но человек и с этим успешно справляется. Можно выделить несколько глобальных и крайне опасных источников загрязнения морей и океанов, таких как:

— бытовые и промышленные сточные воды,

— захоронение химических и радиоактивных отходов,

— нефтепродукты,

— пластиковый мусор.

Если на регулирование и контроль первых трех источников мы с вами мало можем повлиять, то уменьшение объема пластиковых отходов в наших с вами руках.

Пластиковые отходы

Роль и объем пластика в нашей жизни угрожающе растет. Большинство современных супермаркетов на 50% наполнены пластиком — полиэтиленовые пакеты для упаковки продуктов, пластиковые бутылки с водой, соком, газировкой, соусами, пластиковые упаковки, подложки, вилки, ложки, посуда, игрушки, полиэтилен везде – пакетик для булочки, пакетик для яблочка, пакетик для пакетика…. И в 90% случаев время использования пластика человеком составляет 15-30 минут, в то время как на его естественное разрушение уходят сотни лет. Самое страшное, что пластиковые отходы не разлагаются, как например бумага или дерево, и не становятся частью биологической цепочки. Пластик распадается под воздействием солнечных лучей или морской воды на мелкие частицы, оставаясь все тем же пластиком, который накапливается на Земле все больше и больше.

В настоящее время в морях и океанах нашей планеты сосредоточено такое количество пластикового мусора, что из него можно сотворить новые не то что острова, а целые континенты! Площадь Большого Тихоокеанского мусорного пятна, образовавшегося в его северной части из-за особенности течений, в 23 раза превышает площадь о. Сахалин. Есть и другие подобные пятна. При этом подавляющая часть мусора в Мировом океане имеет береговое происхождение (80%), а в остальном это отходы с кораблей и рыболовные сети (20%).

Проблема загрязнения Мирового океана пластиковыми отходами является не только этической, как может показаться на первый взгляд. Пластиковый мусор в морях и океанах представляет серьезную угрозу для здоровья и жизни морских животных и человека.

Ежегодно во всем мире от пластикового мусора погибает около 100 тысяч морских млекопитающих и более миллиона морских птиц, что сравнимо с населением большого мегаполиса. Только представьте себе: каждый год от пластика погибает целый город птиц.

Птицы принимают пластиковый мусор за еду, но переварить его невозможно, поэтому, наевшись пластика, они медленно и мучительно умирают от отравления или истощения. В желудках погибших морских птиц ученые находят пластиковые крышки, зажигалки, пакеты, зубные щетки. Птицы запутываются в полиэтиленовых пакетах и пластиковых кольцах, что рано или поздно приводит их к гибели от удушения или истощения.

Морские млекопитающие также заглатывают пластик, принимая его за планктон и другую пищу. А способ питания некоторых из них, например, усатых китов, не оставляет им шанса на жизнь в наполненном мусором океане. В 2017 году к берегам Норвегии пришел умирать истощенный кит. После вскрытия ученые обнаружили в его желудке 30 больших полиэтиленовых пакетов, ставших причиной его смерти.

Тюлени зачастую становятся жертвами упаковочной ленты, которую молодые особи надевают на шею, играясь с мусором в море. Вроде бы безобидное на вид пластиковое упаковочное кольцо со временем затягивается у них на шее смертельной петлей, врезается в растущее тело и приводит к медленной, мучительной и неминуемой гибели. Они не могут помочь себе сами. 

Даже для человека, которому не приходится жить в океане, постоянно находиться в нем, который имеет возможность избегать мусорные скопления, загрязнение мирового океана пластиком представляет огромную опасность. Попадающий в море пластик аккумулирует растворённые в воде ядовитые вещества, такие как токсины, пестициды, тяжелые металлы и др. Рыбы поедают распадающийся на мелкие гранулы пластик, принимая его за планктон. Таким образом, эти ядовитые вещества включаются в пищевую цепочку, всё больше концентрируясь вверх по звеньям.  Вначале яда может быть недостаточно, чтобы нанести существенный вред рыбе, но его будет достаточно, чтобы убить другое животное, в том числе человека, съевшее десять таких рыб.

Таким образом, пластик, выброшенный нами на улице или в мусорную корзину, возвращается к нам на тарелку.

Когда мы слышим о проблеме глобального потепления, о загрязнении моря промышленными, химическими и радиоактивными отходами, мы понимаем, что эти фундаментальные проблемы могут быть решены только на государственном уровне, но когда мы говорим о загрязнении мирового океана пластиковым мусором, каждый из нас должен осознать свою степень причастности и понять, что спасение океана в наших руках. Если мы не остановимся загрязнять океан сейчас, то к 2050 году будем купаться в мусоре и ловить пластик вместо рыбы. Мы действительно можем остановить рост мусорных островов, отказавшись от пластиковой упаковки, насколько это возможно. Мы можем использовать многоразовые сумки или пакеты из биоразлагаемых материалов в магазинах вместо «бесплатных» полиэтиленовых пакетов, покупать соки и воду в стеклянных бутылках вместо пластиковых, отказаться от одноразовой пластиковой посуды в пользу стеклянной и картонной, разделять свои мусорные отходы, чтобы была возможность сдавать их на переработку и в конце концов производить меньше мусора, чем мы привыкли.

Загрязнение мирового океана — проблема глобальная, многослойная и фундаментальная, в одиночку с ней не справится никто, но нас на Земле 7,5 миллиардов человек, и если каждый из нас осознает свою ответственность, не будет равнодушным и сделает свой маленький вклад в сохранение чистоты океана, то мы сможем предотвратить большую беду. Давайте дружить с Океаном вместе!

Изображения: Клуб «Бумеранг», В. Бурканов, http://lifeglobe.net/blogs/details?id=445, http://lifeglobe.net/blogs/details?id=445, https://kulturologia.ru/blogs/070517/34460/, https://news.sky.com/feature/sky-ocean-rescue-a-plastic-whale-10917187,

Движение воды в океане

Мировой океан находится в постоянном движении. Кроме волн, спокойствие вод нарушают течения, приливы и отливы. Всё это разные виды движения воды в Мировом океане.

Ветровые волны

Трудно себе представить абсолютно спокойную гладь океана. Штиль — полное безветрие и отсутствие волн на его поверхности — большая редкость. Даже при тихой и ясной погоде на поверхности воды можно увидеть рябь.

И эта рябь, и бушующие пенные валы рождены силой ветра. Чем сильнее дует ветер, тем выше волны и больше скорость их движения. Волны могут перемещаться на тысячи километров от того места, где они возникли. Волны способствуют перемешиванию морских вод, обогащению их кислородом.

Наиболее высокие волны наблюдаются между 40° и 50° ю. ш., где дуют самые сильные ветры. Эти широты моряки называют штормовыми или ревущими широтами. Районы возникновения высоких волн расположены также у американских берегов вблизи Сан-Франциско и Огненной Земли. Штормовые волны разрушают береговые постройки.

Цунами

Самые высокие и разрушительные волны цунами. Причина их возникновения — подводные землетрясения. В открытом океане цунами незаметны. У побережья длина волн сокращается, а высота растёт и может превышать 30 метров. Эти волны приносят бедствия жителям прибрежных территорий.

Океанические течения

В океанах образуются мощные водные потоки — течения. Постоянные ветры вызывают поверхностные ветровые течения. Некоторые течения (компенсационные) возмещают убыль воды, двигаясь из районов её относительного избытка.

Течение, температура воды которого выше температуры окружающих вод, называют тёплым, если ниже — холодным. Тёплые течения переносят более тёплые воды от экватора к полюсам, холодные — более холодные воды в противоположном направлении. Таким образом, течения перераспределяют тепло между широтами в океане и оказывают существенное влияние на климат прибрежных территорий, вдоль которых они несут свои воды.

Одно из самых мощных океанических течений — Гольфстрим. Скорость этого течения достигает 10 километров в час, и оно перемещает 25 миллионов кубических метров л воды за каждую секунду.

Приливы и отливы

Ритмические поднятия и опускания уровня воды в океанах называют приливами и отливами. Причина их возникновения — действие силы притяжения Луны на земную поверхность. Два раза в сутки пода поднимается, покрывая часть суши, и два раза отступает, обнажая прибрежное дно. Энергию приливных волн люди научились использовать для получения электричества на приливных электростанциях.

Цунами и другие опасные океанические явления

Прибрежные зоны и проживающие на них сообщества могут пострадать в результате опасных морских явлений, таких как цунами, штормовые нагоны и явления биологического происхождения. Все они могут привести к устойчивым негативным последствиям для морских экосистем и прибрежных районов, вызывая длительную эрозию почвы.

Межправительственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО (МОК) оказывает руководителям и лицам, ответственным за разработку политики, поддержку и консультационные услуги в области снижения опасных последствий цунами, штормовых нагонов, вредоносного цветения водорослей и других явлений, несущих опасность для прибрежных районов. Особое внимание при этом уделяется осуществлению адаптационных мер, направленных на повышение устойчивости уязвимых прибрежных сообществ, их инфраструктуры и экосистем.

Биологически опасные для океана факторы разделяются на несколько категорий, из которых наибольшую угрозу представляет производство токсинов некоторыми видами водорослей при определенных обстоятельствах. Чрезмерное размножение таких водорослей, получившее название вредоносного цветения, может иметь серьезные губительные последствия для морской воды и здоровья человека. Программа по вредоносному цветению водорослей призвана содействовать эффективному регулированию вредоносных цветений и их изучению, с тем чтобы понять их причины, прогнозировать их возникновение и смягчать их воздействие.

Программа МОК по цунами направлена на сокращение числа жертв цунами и минимизацию наносимого им ущерба. Группа МОК по цунами помогает государствам-членам МОК оценивать угрозу возникновения этого явления, внедрять системы раннего предупреждения о цунами и знакомить население, проживающее в зоне риска, с мерами по обеспечению готовности к бедствию.

Основываясь на сорокалетнем опыте координации Системы предупреждения о цунами в Тихом океане, МОК-ЮНЕСКО возглавляет глобальные усилия по созданию океанических систем предупреждения о цунами. Эта деятельность является частью общей стратегии по уменьшению опасности стихийных бедствий, направленной на обеспечение надлежащей защиты населения на местном, региональном и мировом уровне.

Калининград — интересные факты о городе, статистические данные

Калининград – город на северо-западе России, административный центр Калининградской области. Она уникальна тем, что не имеет границ с другими регионами России, соседствует лишь с Польшей и Литвой, омывается Балтийским морем.

Город с богатым прошлым

Долгое время Калининград принадлежал Германии. История города началась в 1255 году, когда рыцари Тевтонского ордена заложили крепость на возвышенности и назвали ее Кёнигсберг (Королевская гора). Впервые город перешел к России в 1758 году, после победы в Семилетней войне. Однако в 1762 году земли вернули Прусскому королевству. Кёнигсберг снова стал российским в 1946 году, когда после окончания Великой Отечественной войны часть немецкой территории была передана СССР. Тогда же появилось новое название – Калининград, в честь советского партийного деятеля Михаила Ивановича Калинина.

Приморский город

У Калининграда нет прямого выхода к морю, город расположен при впадении реки Преголи в Калининградский залив, но здесь находится большой порт и штаб Балтийского флота ВМФ России. Пляжи есть в городках под Калининградом, до них можно доехать на автобусе, маршрутке или электричке. Но и в самом городе пахнет морем, иногда здесь бывает ветрено и дождливо.

Город философов

В Кёнигсберге родился и жил один из величайших мировых мыслителей – Иммануил Кант. Его могила находится у стен Кафедрального собора XIV века, здесь же открыт музей Канта и концертный зал, где проходят органные концерты. Интересно, что философ жил как раз в тот период, когда город впервые перешел к Российской империи, поэтому он принес присягу императрице Елизавете. Когда провинция снова вернулась в состав Пруссии, Кант не пожелал нарушать свою клятву, поэтому до самой смерти оставался гражданином России.

Культурный город

В Калининграде регулярно проходят разнообразные музыкальные мероприятия, в том числе международные: органный конкурс им. М. Таривердиева, джазовый фестиваль «Калининград Сити Джаз», рок-фестиваль «Калининград In Rock» и многие другие. Каждую осень проходит фестиваль искусств «Балтийские сезоны» – театральные труппы со всей России представляют свои лучшие спектакли.

Город янтаря

Один из символов города – знаменитый музей янтаря в башне из красного кирпича, когда-то она входила в систему оборонительных сооружений города. В коллекции музея представлены «солнечные» камни разных оттенков, форм и размеров – самый «серьезный» экспонат весит более 4 килограммов. Здесь же находится самая большая в мире янтарная мозаика «Русь» – она весит более 70 килограммов и состоит почти из 3 000 фрагментов.

Город с академическими традициями

В Калининграде открыты более 20 высших учебных заведений. Самый крупный – БФУ им. И. Канта, часть его корпусов когда-то принадлежала кенигсбергскому университету «Альбертина», он начал свою работу в 1544 году. Вузы города также готовят военных моряков, специалистов рыбного хозяйства, юристов и других.

Что посмотреть

Рыбная деревня

К сожалению, во время Второй мировой войны исторический центр Калининграда был сильно разрушен. Но в наши дни многие постройки восстанавливают. Так, например, в 2007 году была реконструирована Рыбная деревня – торгово-ремесленный квартал в немецком стиле.

Исторический зоопарк

Зоопарк Калининграда – один из самых крупных и старинных в России, входит в Европейскую ассоциацию зоопарков и аквариумов. Был открыт в 1896 году немецким предпринимателем Германом Классом.

Музей Мирового океана

Уникальный выставочный комплекс, часть «экспонатов» находится на воде: вдоль Набережной исторического флота пришвартованы настоящие суда (научно-исследовательские и военные), внутри – музейные экспозиции. Вторая часть комплекса – на суше, здесь можно увидеть аквариумы с экзотическими рыбами, коллекции ракушек, кораллов и скелет огромного кашалота.

Королевские ворота

Находятся неподалеку от Музея Мирового океана, их изображение было выбрано символом города во время празднования 750-летия Кёнигсберга. Сегодня здесь находится экспозиция «Великое посольство», рассказывающая о зарождении и развитии города. Посетителей ворот встречает хранитель городских ключей – Прусский кот, его принято гладить наудачу.

Что мы знаем о происхождении океанов Земли? Более вероятно, что они происходят от ледяных комет, поразивших молодую Землю, или из материала, высвободившегося из недр земли во время вулканической активности?

Тобиас К. Оуэн из Института
Астрономия в Гонолулу, Гавайи, предлагает следующий обзор:

«Это очень хороший вопрос, потому что у нас еще нет
ответ, который все принимают.

«Происхождение океанов восходит к временам земного
формирование 4.6 миллиардов лет назад, когда формировалась наша планета
через скопление более мелких объектов, называемых планетезималиями.
Есть три основных источника воды. Это
мог (1) отделиться от пород, составляющих
большая часть земли; (2) прибыл как часть позднего наращивания
облицовка богатых водой метеоритов, похожая на углеродистую
хондриты, которые мы видим сегодня; или (3) прибыл как часть
поздно аккрецирующий слой ледяных планетезималей, то есть комет.

«Состав океана дает некоторые подсказки относительно его
источник. Если все кометы содержат одинаковый водяной лед
что мы исследовали в кометах Галлея и
Хякутакэ
— единственные, молекулы воды которых мы смогли изучить в
деталь — тогда кометы не могли доставить всю воду в
океаны Земли. Мы знаем это, потому что лед в кометах
содержит вдвое больше атомов дейтерия (тяжелого изотопа
водорода) к каждому атому обычного водорода, как мы находим в
морская вода.

«В то же время мы знаем, что метеориты не могли иметь
доставил всю воду, потому что тогда земная атмосфера
будет содержать почти в 10 раз больше ксенона (инертного газа), чем
действительно делает. Все метеориты несут этот избыток ксенона. Никто
еще не измерил концентрацию ксенона в кометах, но
последние лабораторные эксперименты по улавливанию газов льдом
образующиеся при низких температурах предполагают, что кометы не содержат
высокая концентрация ксенона.Смесь метеоритной воды
и кометная вода тоже не будет работать, потому что это
комбинация все равно будет содержать более высокую концентрацию
дейтерия, чем содержится в океанах.

«Следовательно, лучшая модель источника Мирового океана на
момент — это комбинация воды, полученной из комет, и воды
это было захвачено скалистым телом земли, когда оно формировалось.
Эта смесь решает проблему ксенона. Это также кажется
решить проблему дейтерия — но только если каменистый материал
около нынешней орбиты Земли набрал немного местной воды из
солнечная туманность (облако газа и пыли, окружающее
молодое солнце) до того, как они срослись, чтобы сформировать землю.Что-то новое
лабораторные исследования способа получения дейтерия
обмен между газообразным водородом и водяным паром указали
что водяной пар в локальной области солнечной туманности
имел бы примерно правильную (низкую) долю дейтерия в
уравновесить избыток дейтерия, наблюдаемый в кометах.

«Здесь нужно подчеркнуть, что это модель, рабочая
гипотезу, которая должна быть тщательно проверена многими дополнительными
измерения. Нам нужно изучать больше комет.Нам также необходимо
узнать больше о воде на Марсе, где у нас есть еще один шанс
исследовать источники, описанные выше. На земле тарелка
тектоника заставила океаническую воду значительно смешаться с
материал из недр планеты; такое заражение вероятно
не происходило на Марсе, где тектоника плит, похоже, не
происходить. Эти исследования (и другие связанные исследования)
в настоящее время в стадии реализации. Это активная область исследований! »

Джеймс К.Дж. Уокер из Мичиганского университета подтверждает, что
заключение, добавив свою точку зрения:

«Лучшее современное мышление состоит в том, что летучие (элементы и
соединения, включая воду, которые испаряются при низких температурах)
были высвобождены из твердой фазы по мере срастания земли. Таким образом,
Земля, ее океаны и атмосфера срослись.

«Во время аккреции кинетическая энергия сталкивающихся
планетезимали были преобразованы в тепловую энергию, поэтому Земля выросла чрезвычайно
горячий, как он собрался.Материал, образующий землю, был
вероятно, слишком горячий, чтобы лед был основным переносчиком воды.
Большая часть воды, вероятно, изначально присутствовала в виде воды.
в глинистых минералах или в виде отдельного водорода (в
углеводороды) и кислород (в оксидах железа), а не в виде льда.

«С момента окончания периода аккреции более четырех
миллиард лет назад происходил постоянный обмен
летучие вещества, включая воду, между поверхностью
Земля и недра планеты (то есть между корой и
мантия).Вулканы выбрасывают воду и углекислый газ в
атмосфера и океан. Субдукция отложений, богатых летучими веществами
проходит в глубоких океанских желобах. Опускание океанической коры
в зонах субдукции переносит воду и углекислый газ обратно в
мантия. Сегодня все эти процессы можно увидеть в действии.

«Короче говоря, ледяной кометный материал, вероятно, не имел большого значения.
в обеспечении водой океанов Земли, но мало
уверенные знания в этой области.

5.2 Происхождение океанов — Введение в океанографию

Части модифицированы из Карлы Панчук в «Физической геологии» Стивена Эрла *

Итак, как вообще образовались океаны? Вспомните из раздела 3.1, что ранняя Земля была сформирована в результате аккреции различных материалов, после чего последовал период таяния и интенсивной вулканической активности. Материалы, которые образовались на ранней Земле, содержали компоненты, которые в конечном итоге стали нашими океанами и атмосферой.Под высоким давлением внутри Земли газы остаются растворенными в магме. По мере того, как эти магмы поднимаются на поверхность в результате вулканической активности, давление снижается, и газы высвобождаются в процессе, называемом дегазация . Вулканическая деятельность выделяет множество различных газов, включая водяной пар, диоксид углерода (CO ₂ ), диоксид серы (SO ₂ ), монооксид углерода (CO), сероводород (H ₂ S), газообразный водород, азот, и метан (CH ₄ ).Более легкие газы, такие как водород и гелий, рассеялись в космос, но более тяжелые газы остались и сформировали раннюю атмосферу Земли.

Стоит отметить, что в ранней атмосфере отсутствовал свободный кислород (O ₂ ), форма кислорода, которым мы дышим. Мы знаем это отчасти потому, что до 2 миллиардов лет назад не было осадочных пластов, окрашенных в красный цвет из-за окисленных минералов железа. Минералы железа присутствовали, но не в окисленной форме. В то время O ₂ образовался в атмосфере, когда ультрафиолетовые лучи Солнца расщепили молекулы воды на части; однако химические реакции удаляли кислород так же быстро, как он был произведен.Только после появления жизни атмосфера Земли начала насыщаться кислородом. Фотосинтезирующие организмы использовали присутствующий в атмосфере CO ₂ в большом количестве для производства своей пищи и выделяли O ₂ в качестве побочного продукта. Сначала весь кислород потреблялся химическими реакциями, но в конце концов организмы выпустили столько O ₂ , что он подавил химические реакции, и кислород начал накапливаться в атмосфере, хотя нынешний уровень кислорода 21% не наблюдался до тех пор, пока около 350 млн лет.Сегодня та часть нашей атмосферы, которая не является кислородом, состоит в основном из азота (78%). Богатая кислородом атмосфера на нашей планете — визитная карточка жизни. Если бы геологические процессы были единственными процессами, контролирующими нашу атмосферу, она состояла бы в основном из углекислого газа, как атмосфера Венеры.

Когда ранняя Земля остыла, водяной пар в атмосфере конденсировался и выпал в виде дождя. Примерно 4 миллиарда лет назад на Земле были первые постоянные скопления воды, образовавшие океаны и другие водоемы.Вода перемещается между этими разными резервуарами в рамках гидрологического цикла . Вода испаряется из океанов, озер, ручьев, поверхности земли и растений (транспирация) за счет солнечной энергии (рис. 5.2.1). Он перемещается через атмосферу ветрами и конденсируется, образуя облака из капель воды или кристаллов льда. Он возвращается в виде дождя или снега, затем течет через ручьи и реки в озера и, в конечном итоге, обратно в океаны. Вода на поверхности, в ручьях и озерах проникает в землю, превращаясь в грунтовые воды.Подземные воды медленно движутся через скальные породы и поверхностные материалы; некоторые возвращаются в другие реки и озера, а некоторые уходят прямо в океаны.

Рисунок 5.2.1. Гидрологический цикл Земли (Стивен Эрл, «Физическая геология»).

Вода накапливается в различных резервуарах по мере прохождения этого цикла. На сегодняшний день крупнейшими являются океаны, на которые приходится 97% его объема (рис. 5.2.2). Конечно, вода соленая. Остальные 3% — это пресная вода. Две трети нашей пресной воды хранится в земле, а одна треть — во льду.Оставшаяся пресная вода — около 0,03% от общего количества — хранится в озерах, ручьях, растительности и атмосфере.

Рис. 5.2.2. Пропорции земной воды в различных резервуарах (Стивен Эрл, «Физическая геология»).

Чтобы представить это в перспективе, давайте представим, как перелить всю воду Земли в кувшин объемом 1 л. Начнем с того, что почти наполнили кувшин 970 мл воды и 34 г соли. Затем мы добавляем один кубик льда обычного размера (~ 20 мл) (представляющий ледяной лед) и две чайные ложки (~ 10 мл) грунтовой воды.Всю воду, которую мы видим вокруг нас в озерах, ручьях и в небе, можно представить, добавив еще три капли из пипетки.

Хотя доля воды Земли в атмосфере мала, реальный объем огромен. В любой момент времени в воздухе содержится около 13 000 км ³ воды в виде водяного пара и водяных капель в облаках. Вода испаряется из океанов, растительности и озер со скоростью 1 580 км ³ в день, и примерно столько же, сколько дождя и снега, выпадает каждый день как над океанами, так и над сушей.Осадки, выпадающие на сушу, возвращаются в океан в виде ручья (117 км ³ / день) и потока подземных вод (6 км ³ / день).

Как океаны стали солеными?

Дегазация была ответственна за образование океана, но как вода в океане стала соленой? Большинство солей и растворенных элементов в океане, вероятно, испарились вместе с водяным паром, поэтому океан, вероятно, всегда был примерно таким же соленым, как и сейчас. Но мы знаем, что дожди и другие процессы выветривают горные породы на поверхности Земли, а сток переносит растворенные вещества в океан, что способствует его солености.Тем не менее, несмотря на это постоянное поступление, солевой состав океана остается практически неизменным. Следовательно, скорость поступления нового материала должна быть сбалансирована скоростью удаления; Другими словами, океаны находятся в устойчивом состоянии , по солености.

Есть несколько путей, по которым растворенные ионы попадают в океан; сток из ручьев и рек, вулканическая активность, гидротермальные источники (см. раздел 4.11), растворение или разложение веществ в океане и поступление грунтовых вод.Ионы удаляются из морской воды по мере того, как они включаются живыми организмами (например, при производстве раковин) или отложениями, морскими брызгами, просачиванием воды в кору или когда морская вода выделяется из океана и испаряется.

Взаимосвязь между поступлением и удалением иона может быть исследована с помощью концепции времени пребывания , которое представляет собой среднюю продолжительность времени, в течение которого один атом элемента остается в океане перед удалением. Время пребывания рассчитывается как:

Время пребывания разных веществ сильно различается (Таблица 5.2.1). Вообще говоря, вещества, которые легко используются в биологических процессах, имеют короткое время пребывания, поскольку они расходуются по мере того, как становятся доступными. Вещества с более длительным временем пребывания менее реакционноспособны и могут быть частью длительных геологических циклов.

Таблица 5.2.1 Время пребывания некоторых компонентов морской воды

Так что насчет озер? Они подвержены воздействию стока и рек, так почему же они не соленые, как океаны? Одна из причин заключается в том, что по сравнению с океанами озера и пруды являются относительно временными явлениями, поэтому они не длятся достаточно долго, чтобы накапливать те же уровни ионов, что и в океанах.Кроме того, в озера часто впадают реки и выходят из них, поэтому многие ионы удаляются с оттоком, в конечном итоге попадая в океаны. В океаны поступает только река; нет рек, текущих из океана для удаления этих материалов, поэтому их больше в морской воде. Следует отметить, что в некоторых озерах содержится вода, содержание соли в которой может равняться или превышать содержание соли в океане; в эти озера обычно отсутствует речной сток. Примером может служить Большое Соленое озеро на западе США.

* «Физическая геология» Стивена Эрла используется по международной лицензии CC-BY 4.0. Загрузите эту книгу бесплатно по адресу http://open.bccampus.ca

.

океан | Определение, распространение, карта, образование и факты

Океан , непрерывный массив соленой воды, содержащийся в огромных бассейнах на поверхности Земли.

бассейны океана

Основные особенности бассейнов океана.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Популярные вопросы

Что такое океан?

Океан — это сплошной массив соленой воды, который находится в огромном бассейне на поверхности Земли.Основные океаны и их окраинные моря покрывают почти 71 процент поверхности Земли со средней глубиной 3 688 метров (12 100 футов).

Какие пять океанов Земли?

Какой океан на Земле самый большой?

Тихий океан — самый большой океан как по площади, так и по объему. Атлантика — следующая по величине, а Арктика — самая маленькая.

Сколько воды на Земле содержится в океанах?

По объему 97,957% воды на Земле существует в виде океанической воды и связанного с ней морского льда.Земля уникальна в Солнечной системе, потому что ее средняя температура позволяет воде существовать на Земле во всех трех фазах — твердой, жидкой и газообразной — с преобладающей жидкой фазой.

Если смотреть из космоса, преобладание океанов Земли становится очевидным. Океаны и их окраинные моря покрывают почти 71 процент поверхности Земли со средней глубиной 3 688 метров (12 100 футов). Открытая суша занимает оставшиеся 29 процентов поверхности планеты и имеет среднюю высоту около 840 метров (примерно 2755 футов).Фактически, вся возвышенность может быть скрыта под океанами, а Земля превратится в гладкую сферу, которая будет полностью покрыта сплошным слоем морской воды глубиной более 2600 метров (8 530 футов). Это называется сферой глубины океанов и служит для подчеркивания обилия воды на поверхности Земли.

Земля уникальна в Солнечной системе из-за удаленности от Солнца и периода вращения. В совокупности они подвергают Землю воздействию солнечного излучения, которое поддерживает на планете среднюю температуру поверхности около 14-15 ° C (57.2–59 ° F). Средняя приземная температура мало меняется в течение годового и ночного дневного циклов. Эта средняя температура позволяет воде существовать на Земле во всех трех ее фазах — твердой, жидкой и газообразной. Ни одна другая планета Солнечной системы не имеет этой особенности. На Земле преобладает жидкая фаза. По объему 97,957% воды на планете существует в виде океанической воды и связанного с ней морского льда. Газовая фаза и капли воды в атмосфере составляют 0,001 процента. Пресная вода в озерах и ручьях составляет 0.036 процентов, а подземных вод в 10 раз больше — 0,365 процента. Ледники и ледяные шапки составляют 1,641% от общего объема воды на Земле.

Каждый из вышеперечисленных считается резервуаром с водой. Вода непрерывно циркулирует между этими резервуарами в так называемом гидрологическом цикле, который управляется энергией Солнца. Испарение, осадки, движение атмосферы и нисходящий поток речной воды, ледников и грунтовых вод поддерживают движение воды между резервуарами и поддерживают гидрологический цикл.

гидрологический цикл

Эта диаграмма показывает, как в гидрологическом цикле вода передается между поверхностью суши, океаном и атмосферой.

Британская энциклопедия, Inc.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Большой диапазон объемов в этих резервуарах и скорость круговорота воды между ними вместе создают важные условия на Земле. Если происходят небольшие изменения в скорости, с которой вода циркулирует в резервуаре или из него, объем резервуара изменяется.Эти изменения объема могут быть относительно большими и быстрыми в небольшом резервуаре или маленькими и медленными в большом резервуаре. Небольшое процентное изменение объема океанов может вызвать большое пропорциональное изменение резервуара наземного льда, способствуя тем самым ледниковой и межледниковой стадиям. Скорость, с которой вода входит или выходит из резервуара, разделенного на объем резервуара, определяет время пребывания воды в резервуаре. Время пребывания воды в резервуаре, в свою очередь, определяет многие свойства этого резервуара.

В этой статье дается обзор мирового океанического резервуара, включая его основные подразделения и источники. Для полного описания воды в Мировом океане, см. Морская вода . Для получения информации о силах, перемещающих воду через океан, см. Океанское течение . Для описания различных видов волн, пересекающих океан, см. Волна . См. Также морскую экосистему для охвата форм жизни, населяющих морскую среду.

Относительное распределение океанов

Земля обладает одним «мировым океаном». Однако те, кто проводит океанические исследования, обычно признают существование пяти основных океанов: Тихого, Атлантического, Индийского, Северного Ледовитого и Южного океанов. Эти водоемы разделяют произвольные границы. Границы каждого океана в значительной степени определяются континентами, которые их обрамляют. В Южном полушарии южные части Тихого, Атлантического и Индийского океанов и их притоки морей, окружающих Антарктиду, часто называют Южным океаном.Можно сделать множество подразделений, чтобы выделить границы морей и заливов, которые имеют историческое, политическое, а иногда и экологическое значение. Однако эти границы не ограничивают свойства воды, океанические течения и биологические популяции. Действительно, многие исследователи их не признают.

Если необходимо провести анализ объема и площади океанов, необходимо установить границы для разделения отдельных регионов. В 1921 году немецкий географ Эрвин Коссина опубликовал таблицы, показывающие распределение океанической воды по глубине для океанов и прилегающих морей.Эта работа была обновлена ​​в 1966 году американским геологом Х.В. Менар и американский океанограф С. Смит. Последний лишь незначительно изменил цифры, выведенные Коссиной. Это было замечательно, так как первоначальные усилия полностью основывались на редких измерениях глубины, собранных с помощью отдельных проводных зондирований, в то время как в более поздних работах использовались акустические измерения глубины, собранные с 1920-х годов. Этот тип анализа, называемый гипсометрией, позволяет количественно оценить распределение площади поверхности океанов и их окраинных морей с глубиной.

Распределение площади поверхности океана с шагом 5 ° по широте показывает, что распределение суши и воды на поверхности Земли заметно отличается в Северном и Южном полушариях. Южное полушарие можно назвать водным полушарием, а северное полушарие — полушарием суши. Особенно это актуально в умеренных широтах.

Эта асимметрия распределения земли и воды между Северным и Южным полушариями заставляет эти два полушария вести себя по-разному в ответ на годовые изменения солнечной радиации, получаемой Землей.Южное полушарие показывает лишь небольшое изменение температуры поверхности от лета к зиме в умеренных широтах. Это изменение в первую очередь контролируется реакцией океана на сезонные изменения нагрева и охлаждения. В Северном полушарии одно изменение температуры поверхности контролируется его океанической зоной, а другое — сушей. В умеренных широтах Северного полушария земля намного теплее океана летом и намного холоднее зимой. Эта ситуация создает крупномасштабные сезонные изменения атмосферной циркуляции и климата в Северном полушарии, которых нет в Южном полушарии.

История океана ~ MarineBio Conservation Society

Геологические процессы, происходящие под водами моря, влияют не только на морскую жизнь, но и на сушу. Процессы, формирующие океанические бассейны, происходят медленно, в течение десятков и сотен миллионов лет. В этой временной шкале, где человеческая жизнь — всего лишь мгновение ока, твердые породы текут, как жидкость, целые континенты движутся по поверхности земли, а горы вырастают из плоских равнин. Чтобы понять морское дно, мы должны научиться принимать незнакомую точку зрения на геологическое время.Геология очень важна для морской биологии. Среда обитания или места обитания организмов напрямую зависит от геологических процессов. Форма береговой линии; глубина воды; будь то дно илистое, песчаное или каменистое; и многие другие особенности морской среды обитания определяются этой геологией. Геологическая история жизни также называется палеонтологией.

Наличие большого количества жидкой воды делает нашу планету уникальной. На большинстве других планет очень мало воды, а на тех, что есть, вода существует только в виде вечно замороженного льда или пара в атмосфере.С другой стороны, Земля — ​​это водная планета. Океан покрывает большую часть земного шара и играет решающую роль в регулировании нашего климата и атмосферы. Без воды сама жизнь была бы невозможна.

Наш океан покрывает 72% поверхности Земли. Он не распределяется равномерно по отношению к экватору. Около двух третей площади суши находится в Северном полушарии, что составляет всего 61% океана. Около 80% Южного полушария — это океан.

Океан традиционно делится на четыре больших бассейна.Тихий океан — самый глубокий и самый большой, почти такой же по величине, как все остальные вместе взятые. Атлантический «океан» немного больше Индийского «океана», но они примерно одинаковы по средней глубине. Арктика самая маленькая и мелководная. К основным океанским бассейнам примыкают или граничат с ними различные мелководные моря, такие как Средиземное море, Мексиканский залив и Южно-Китайское море.

Хотя мы обычно рассматриваем океаны как четыре отдельных объекта, на самом деле они взаимосвязаны. Легче всего это увидеть, посмотрев на карту мира, видимую с Южного полюса.С этой точки зрения ясно, что Тихий, Атлантический и Индийский океаны являются большими ответвлениями одной обширной океанической системы. Связи между основными бассейнами позволяют морской воде, материалам и некоторым организмам перемещаться из одного «океана» в другой. Поскольку «океаны» на самом деле представляют собой одну большую взаимосвязанную систему, океанографы часто говорят о едином мировом океане. Они также называют непрерывный водоем, окружающий Антарктику, Южным океаном.

Считается, что Земля и остальная часть Солнечной системы возникли около 4 лет.5 миллиардов лет назад из облака или облаков пыли. Эта пыль представляла собой обломки огромного космического взрыва, названного Большим взрывом, который, по оценкам астрофизиков, произошел около 15 миллиардов лет назад. Частицы пыли сталкивались друг с другом, сливаясь в более крупные частицы. Эти более крупные частицы, в свою очередь, сталкивались, соединяясь в камни размером с гальку, которые при столкновении образовывали более крупные камни и так далее. Процесс продолжался, в конечном итоге создавая Землю и другие планеты.

При формировании Земли было произведено столько тепла, что планета, вероятно, была расплавленной.Это позволило материалам оседать на планете в соответствии с их плотностью. Плотность — это вес или, вернее, масса данного объема вещества. Очевидно, фунт пенополистирола весит больше, чем унция свинца, но большинство людей думают, что свинец «тяжелее», чем пенополистирол. Это связано с тем, что свинец весит больше, чем пенополистирол, если сравнивать их равные объемы. Другими словами, свинец плотнее пенополистирола. Плотность вещества рассчитывается путем деления его массы на его объем.Если смешать два вещества, более плотный материал будет тонуть, а менее плотный — всплыть.

Во время плавления молодой Земли самый плотный материал имел тенденцию течь к центру планеты, в то время как более легкие вещества плавали к поверхности. Светлый поверхностный материал охладился до образования тонкой корочки. В конце концов, начали формироваться атмосфера и океаны. Если бы Земля вышла на орбиту лишь немного ближе к Солнцу, планета была бы настолько горячей, что вся вода испарилась бы в атмосферу.Если орбита будет немного дальше от Солнца, вся вода будет постоянно заморожена. К счастью для нас, наша планета вращается вокруг Солнца в узкой зоне, в которой может существовать жидкая вода. Без жидкой воды на Земле не было бы жизни.

Земля состоит из трех основных слоев: богатого железом ядра, полупластической мантии и тонкой внешней коры. Кора — самый знакомый слой земли. По сравнению с более глубокими слоями он очень тонкий, как жесткая кожа, плавающая поверх мантии.Состав и характеристики коры сильно различаются между океанами и континентами.

Геологическое различие между океаном и континентами вызвано физическими и химическими различиями в самих породах, а не тем, покрыты ли они водой или нет. Часть земли, покрытая водой, океан, покрыта из-за природы подстилающей породы.

Породы океанической коры, составляющие морское дно, состоят из минералов темного цвета, под общим названием базальт.Большинство континентальных горных пород относятся к общему типу, называемому гранитом, который имеет другой минеральный состав, чем базальт, и обычно имеет более светлый цвет. Кора океана более плотная, чем континентальная кора, хотя обе они менее плотны, чем нижележащая мантия. Континенты можно представить себе как толстые блоки коры, «плавающие» на мантии, как айсберги на воде. Океаническая кора тоже плавает на мантии, но из-за того, что она более плотная, она не парит так высоко, как континентальная кора. Вот почему континенты лежат высоко и сухо над уровнем моря, а океаническая кора лежит ниже уровня моря и покрыта водой.Океаническая кора и континентальная кора также различаются по геологическому возрасту. Возраст самой старой океанической коры составляет менее 200 миллионов лет, что по геологическим меркам довольно молодо. С другой стороны, континентальные горные породы могут быть очень старыми, возрастом до 3,8 миллиарда лет…!

После Второй мировой войны гидролокатор позволил впервые детально обследовать большие участки морского дна. Эти исследования привели к открытию системы срединно-океанических хребтов, непрерывной цепи вулканических подводных гор и долин длиной 40 000 миль, которые опоясывают земной шар, как швы бейсбольного мяча.Система срединно-океанических хребтов — крупнейший геологический объект на планете. Через определенные промежутки времени срединно-океанический хребет смещается в ту или иную сторону из-за трещин в земной коре, известных как трансформные разломы. Иногда подводные горы хребта поднимаются настолько высоко, что вырываются на поверхность, образуя острова, такие как Исландия и Азорские острова.

Часть срединно-океанического хребта в Атлантике, известная как Срединно-Атлантический хребет, проходит прямо по центру Атлантического океана, точно повторяя изгибы противоположных береговых линий.Хребет образует перевернутую букву Y в Индийском океане и поднимается вверх по восточной стороне Тихого океана. Основная часть хребта в восточной части Тихого океана называется Восточно-Тихоокеанским поднятием. Исследования также показали существование системы глубоких впадин на морском дне, называемых траншеями. Траншеи особенно распространены в Тихом океане.

Когда были обнаружены система срединно-океанических хребтов и желобов, геологи захотели узнать, как они образовались, и начали их интенсивно изучать. Они обнаружили, что вокруг этих объектов наблюдается большая геологическая активность.Например, землетрясения группируются на хребтах, а вулканы особенно распространены возле траншей. Характеристики пород морского дна также связаны со срединно-океаническими хребтами. Начиная с 1968 года, на глубоководном буровом судне Glomar Challenger были получены образцы реальной породы морского дна. Оказалось, что чем дальше от гребня хребта скалы, тем они старше. Один из самых важных открытий был сделан при изучении магнетизма горных пород на морском дне. Полосы горных пород, чередующиеся между нормальным и обратным магнетизмом, параллельны гребню.

Именно открытие магнитных аномалий на морском дне вместе с другими свидетельствами, наконец, привело к пониманию тектоники плит. Поверхность земли разбита на несколько плит. Эти плиты, состоящие из коры и верхней части мантии, составляют литосферу. Плиты имеют толщину около 100 км. По мере создания новой литосферы старая литосфера разрушается где-то еще. В противном случае Земле пришлось бы постоянно расширяться, чтобы освободить место для новой литосферы.В окопах литосфера разрушена. Канавка образуется, когда две плиты сталкиваются, и одна плита опускается под другую и скользит обратно в мантию. Это движение плиты вниз в мантию называется субдукцией. Поскольку субдукция происходит в траншеях, их часто называют зонами субдукции. Субдукция — это процесс, вызывающий землетрясения и извержения вулканов, в том числе под водой. Вулканы могут подниматься со дна моря, образуя цепочки вулканических островов.

Теперь мы понимаем, что земная поверхность претерпела драматические изменения.Движущееся морское дно перенесло континенты на большие расстояния, а океанические бассейны изменились по размеру и форме. Фактически родились новые океаны. Знание процесса тектоники плит позволило ученым реконструировать большую часть истории этих изменений. Ученые обнаружили, например, что континенты когда-то были объединены в единый суперконтинент под названием Пангея, который начал распадаться около 180 миллионов лет назад. С тех пор континенты переместились на свое нынешнее положение.

Морская вода

Характеристики морской воды обусловлены как природой чистой воды, так и веществами, растворенными в ней. Твердые вещества, растворенные в морской воде, поступают из двух основных источников. Некоторые из них образуются в результате химического выветривания горных пород на суше и переносятся в море реками. Другие материалы происходят из недр земли. Большинство из них попадает в океан через гидротермальные источники. Некоторые из них выбрасываются в атмосферу из вулканов и попадают в океан под дождем и снегом.Морская вода содержит по крайней мере немного всего, но большинство растворенных веществ или растворенных веществ состоит из удивительно небольшой группы ионов. Фактически, только шесть ионов составляют более 98% твердых веществ в морской воде. Натрий и хлорид составляют около 85% твердых веществ, поэтому морская вода имеет вкус поваренной соли. Соленость воды сильно влияет на живущие в ней организмы. Например, большинство морских организмов погибнет в пресной воде. Даже незначительные изменения солености могут нанести вред некоторым организмам.

Ссылки
Морская биология, Питер Кастро, Ph.D. и Майкл Э. Хубер, доктор философии, Часть первая.
Естественная история океанов (BBC)

Знакомство с океанами | Науки о Земле

Слышали ли вы когда-нибудь, чтобы Землю называли «Голубой планетой»? Этот термин имеет смысл, потому что более 70% поверхности Земли покрыто водой. Подавляющее большинство этой воды (97,2%) находится в океанах. Без всей этой воды наш мир был бы другим.Океаны — важная часть Земли: они помогают определять состав воздуха, они помогают определять погоду и температуру, а также поддерживают большое количество жизни. Состав океанской воды уникален своим расположением и глубиной. Подобно тому, как внутренняя часть Земли разделена на слои, океан разделен на несколько слоев, называемых водным столбом.

Задачи урока

• Опишите, как образовались океаны.
• Объясните значение океанов.
• Опишите состав океанской воды.
• Определите части водной толщи и океанических подразделений.

Как образовались океаны

Ученые разработали ряд гипотез о том, как образовались океаны. Хотя эти гипотезы со временем изменились, одна идея теперь получила широкую поддержку ученых Земли, она называется теорией вулканической дегазации. Это означает, что водяной пар, испускаемый вулканами, извергавшимися в течение миллионов или миллиардов лет, охлаждается и конденсируется, образуя океаны Земли.

Создание и сбор воды

Когда Земля была сформирована 4,6 миллиарда лет назад, ее никогда не называли Голубой планетой. Не было ни океанов, ни кислорода в атмосфере, ни жизни. Но были жестокие столкновения, взрывы и извержения. Фактически, Земля на самой ранней стадии была расплавленной. Это позволило элементам разделиться на слои внутри Земли — гравитация притягивала более плотные элементы к центру Земли, в то время как менее плотные материалы накапливались у поверхности.Этот процесс разделения создал слои Земли, какими мы их знаем.

По мере снижения температуры поверхность затвердевала и создавалась атмосфера. Вулканические извержения высвободили водяной пар из земной коры, в то время как больше воды поступило от астероидов и комет, столкнувшихся с Землей (рис. 14.1). Около 4 миллиардов лет назад температура снизилась настолько, что начали формироваться океаны.

Рис. 14.1 : Вулканическая активность была обычным явлением на ранних стадиях Земли, когда океаны еще не начали формироваться.

Формация современного океана

Как вы знаете, континенты не всегда были в той же форме или положении, как сегодня. Из-за движений тектонических плит массивы суши перемещались по Земле с момента своего создания. Около 250 миллионов лет назад все континенты были объединены в одну огромную массу суши под названием Пангея (рис. 14.2). Это означало, что большая часть воды на Земле была собрана в огромном океане под названием Панталасса. Примерно 180 миллионов лет назад Пангея начала распадаться из-за дрейфа континентов.Затем это разделило океан Панталасса на отдельные, но связанные океаны, которые представляют собой океанические бассейны, которые мы видим сегодня на Земле.

Рис. 14.2 : Пангея была единственной формой суши 250 миллионов лет назад, оставив после себя огромный океан под названием Панталасса вместе с несколькими меньшими океанами.

Значение Мирового океана

Океаны Земли играют важную роль в поддержании мира, каким мы его знаем. Действительно, океан в значительной степени отвечает за поддержание стабильной температуры на Земле.Зимой там, где вы живете, может быть довольно холодно. В некоторых местах на Земле бывает до -70 ° C. В некоторых местах температура достигает 55 ° C. Это диапазон 125 ° C. Но сравните это с температурой поверхности Меркурия: она колеблется от -180 ° C до 430 ° C, то есть в диапазоне 610 ° C. У Меркурия нет ни атмосферы, ни океана, чтобы нейтрализовать перепады температуры, поэтому он становится как очень горячим, так и очень холодным.

Рис. 14.3 : Коралловые рифы — одни из самых густонаселенных и разнообразных районов земного шара.

На Земле океаны поглощают тепловую энергию Солнца. Затем океанские течения перемещают энергию из областей с горячей водой в области с холодной водой и наоборот. Циркуляция океана не только поддерживает умеренную температуру воды, но также влияет на температуру воздуха. Если вы изучите температуру суши на Земле, вы заметите, что более экстремальные температуры возникают в середине континентов, тогда как температуры у воды, как правило, более умеренные. Это потому, что вода сохраняет тепло дольше, чем земля.Таким образом, летом не будет жарко, а зимой не так холодно, потому что вода долго нагревается или остывает. Если бы у нас не было океанов, диапазон температур был бы намного больше, и люди не могли бы жить в этих суровых условиях.

В океане обитает огромное количество жизни. Это включает в себя множество видов микроскопической жизни, растений и водорослей, беспозвоночных, таких как морские звезды и медузы, рыб, рептилий и морских млекопитающих. Множество различных обитателей океана образуют обширную и сложную пищевую сеть, которая фактически составляет большую часть всей биомассы на Земле.( Биомасса — это общий вес живых организмов в определенной области.) Мы зависим от океана как источника пищи и даже от кислорода, создаваемого морскими растениями. Ученые все еще открывают новые существа и особенности океанов, а также узнают больше о морских экосистемах (рис. 14.3).

Наконец, океан является отправной точкой круговорота воды на Земле. Большая часть воды, которая испаряется в атмосферу, изначально поступает из океана. Эта вода, в свою очередь, выпадает на сушу в виде осадков.Он создает снег и лед, ручьи и пруды, без которых у людей было бы мало пресной воды. Мир без океанов был бы миром без вас и меня.

Состав океанской воды

Воду часто называют «универсальным растворителем», потому что многие вещества могут растворяться в воде (рис. 14.4). Многие вещества, такие как соли, сахара, кислоты, основания и другие органические молекулы, можно растворить в воде. Загрязнение океанской воды является серьезной проблемой в некоторых районах, поскольку многие токсичные вещества легко смешиваются с водой.

Рис. 14.4 : Океанская вода состоит из многих веществ. Соли включают хлорид натрия, хлорид магния и хлорид кальция.

Возможно, самое важное вещество, растворенное в океане, — это соль. Всем известно, что вода в океане имеет соленый вкус. Эта соль поступает из минеральных отложений, которые попадают в океан через круговорот воды. Соли составляют около 3,5% от массы океанской воды. В зависимости от конкретного места содержание соли или соленость может варьироваться.Там, где океанская вода смешивается с пресной, например, в устье реки, соленость будет ниже. Но там, где много испарений и мало циркуляции воды, соленость может быть намного выше. Например, Мертвое море имеет 30% солености — почти в девять раз больше средней солености воды океана. Его называют Мертвым морем, потому что в его сверхсоленой воде может жить очень мало организмов.

Плотность (масса на единицу объема) морской воды больше, чем у пресной воды, потому что в ней очень много растворенных веществ.Когда вода более плотная, она опускается на дно. Поверхностные воды обычно менее плотные и менее соленые. Температура тоже влияет на плотность. Теплая вода менее плотная, а более холодная — более плотная. Эти различия в плотности создают движение воды или глубокие океанические течения , которые переносят воду с поверхности на большие глубины.

Водяной столб

В 1960 году одна из самых глубоких частей океана (10910 метров) была достигнута двумя людьми на специально сконструированной подводной лодке под названием Триест (рис.5). Эта часть океана была названа Бездной Челленджера. Напротив, средняя глубина океана составляет 3790 метров — все еще невероятная глубина для обитания морских существ и для путешествий людей. Что мешает жить на дне океана? Есть три основных фактора: отсутствие света, низкая температура и чрезвычайно высокое давление. Чтобы лучше понять регионы океана, ученые определяют разные регионы по глубине (рис. 14.6).

Рисунок 14.5 : «Триест» совершил рекордное погружение в Глубину Челленджера в 1960 году. Джеймс Кэмерон повторил этот подвиг в 2012 году.

Рис. 14.6 : Окружающая среда океана делится на множество регионов в зависимости от таких факторов, как доступность света и питательных веществ. Организмы приспосабливаются к условиям и ресурсам регионов, в которых они живут.

Солнечный свет проникает в воду только на глубину около 200 метров, область, которая называется фотической зоной (свет означает свет).Поскольку фотосинтезирующие организмы зависят от солнечного света, они могут жить только в верхних 200 метрах воды. Такие фотосинтезирующие организмы поставляют почти всю энергию и питательные вещества остальной части морской пищевой сети. Животные, которые живут на глубине более 200 метров, в основном питаются тем, что падает из фотической зоны.

Под фотической зоной находится афотическая зона , где недостаточно света для фотосинтеза. Афотическая зона составляет большую часть океана, но меньшинство его форм жизни.Спускаясь на дно океана, температура воды снижается, а давление резко возрастает. Каждый регион становится все глубже и холоднее, а самые глубокие участки находятся в океанических желобах.

Океан также можно разделить по горизонтали от берега. Ближе всего к берегу находится приливная зона . В этом регионе вы можете встретить волны, приливы и постоянные движения в воде, из-за которых вода подвергается воздействию большого количества воздуха. Организмы, обитающие в этой зоне, приспособлены противостоять волнам и воздействию воздуха во время отливов благодаря прочным прикреплениям и твердым панцирям.Неритическая зона включает в себя приливную зону и часть дна океана, которая очень плавно спускается вниз — континентальный шельф. В этой зоне обитает множество океанических растений, поскольку часть солнечного света все еще проникает на дно океана в неритической зоне. За пределами неритической зоны находится океаническая зона , где наклонное морское дно требует еще более крутого погружения, и солнечный свет не достигает его. В этой зоне можно встретить таких животных, как акулы, рыбы и киты. Они питаются материалами, которые опускаются с верхних уровней или потребляют друг друга.В гидротермальных источниках районы с чрезвычайно горячей водой с большим количеством растворенных веществ позволяют процветать редким и необычным производителям.

Краткое содержание урока

• Наши океаны первоначально образовались из водяного пара, выпущенного в результате вулканической дегазации, охлаждения и конденсации.
• Океаны играют очень важную роль в снижении температуры Земли.
• Океаны являются домом для огромного разнообразия жизни и водорослей, которые являются фотосинтезирующими организмами.
• Основными элементами, растворенными в морской воде, являются хлор, натрий, магний, сульфат и кальций.
• Обычная соленость для океанов составляет около 3,5% или 35 частей на тысячу.
• В некоторых регионах с высокой степенью испарения, например на Мертвом море, очень высокая соленость.
• Фотическая зона — это поверхностный слой океанов на глубине до 200 м, где достаточно света для фотосинтеза.
• Под фотической зоной подавляющее большинство океанов находится в афотической зоне, где недостаточно света для фотосинтеза.
• В среднем дно океана составляет около 3790 м, но есть океанические впадины глубиной до 10910 м.
• В океане много биологических зон, определяемых наличием различных абиотических факторов.
• Неритические зоны — это прибрежные районы, включая приливную зону. Океанические зоны — это прибрежные районы океана.

Обзорные вопросы

1. Как назывался единый континент, который разделился и образовал современные континенты?
2. Из каких трех источников возникла вода на Земле?
3. Какой процент поверхности Земли покрыт водой?
4. Как океаны помогают снизить температуру Земли?
5. Со временем океаны Земли становятся все более и более солеными.Почему?
6. Какое вещество наиболее часто растворяется в океанской воде?
7. Что такое плотность?

Словарь

афотическая зона

Зона в толще воды глубже 200 м. Солнечный свет не достигает этой области океана.

биомасса

Общая масса живых организмов в определенном регионе.

текущий

Движение воды в ручье, озере или океане.

плотность

Масса на объем.Единицы измерения плотности обычно ^г ⁄ _{см ³} или ^г ⁄ _мл .

приливная зона

Часть океана, ближайшая к берегу, между отливом и отливом.

неритическая зона

Часть океана, где континентальный шельф постепенно уходит в сторону от края континента. Некоторое количество солнечного света может проникать в эту область океана.

океаническая зона

Открытый океан с глубоким дном.Здесь солнечный свет не достигает дна океана.

Пангея

Суперконтинент, который тектонически распался около 200 миллионов лет назад, образовав континенты и океаны, которые мы видим сегодня на Земле.

фотическая зона

Самая верхняя часть водной толщи, простирающаяся от поверхности до глубины около 200 м. Солнечный свет легко проникает в эту область водной толщи.

соленость

Мера количества растворенной в воде соли.

вод. Столба

Вертикальный столб океанской воды, разделенный на разные зоны в зависимости от их глубины.

История океанографии

Океанография может быть одной из новейших областей науки, но ее корни уходят в прошлое на несколько десятков тысяч лет, когда люди начали путешествовать со своих береговых линий на плотах. Эти первые мореплаватели, мореплаватели и океанографы начали обращать внимание на океан по-разному. Они наблюдали волны, штормы, приливы и течения, несущие их плоты в определенных направлениях в разное время.Они искали рыбу для пропитания. Они поняли, что хотя океанская вода ничем не отличалась от речной, она была соленой и непригодной для питья. Их опыт и понимание океанов тысячелетиями передавались из поколения в поколение в мифах и легендах.

Но только около 2850 лет назад (850 г. до н.э.) ранние натуралисты и философы начали пытаться разобраться в огромных водоемах, которые они видели с суши. Поскольку люди могли видеть только бесконечный океан с береговой линии, они верили, что мир плоский.Это не заставило Колумба и других исследователей исследовать океаны в конце 1400-х — начале 1500-х годов и, наконец, обнаружить, что мир не плоский, а круглый — сфера, поверхность которой почти на 3/4 — покрыта океанами.

Современная океанография началась как область науки всего чуть менее 130 лет назад, в конце 19 века, после того, как американцы, британцы и европейцы запустили несколько экспедиций для изучения океанских течений, океанской жизни и морского дна у своих береговых линий. Первой научной экспедицией по исследованию мирового океана и морского дна была экспедиция «Челленджер» с 1872 по 1876 год на борту британского трехмачтового военного корабля HMS Challenger.

Но современная океанография действительно начала развиваться менее 60 лет назад, во время Второй мировой войны, когда ВМС США хотели узнать больше об океанах, чтобы получить боевые преимущества, особенно в подводной войне. Этот раздел Deeper Discovery расскажет вам об истории науки об океанографии. Он покажет вам, насколько важны были ранние исследования и как далеко мы продвинулись с тех пор в понимании океанов и морского дна — внутреннего пространства Земли.

(PDF) Происхождение и эволюция океанов

3 Происхождение и эволюция океанов 85

Хонда, М., Макдугалл, И., Паттерсон, Д.Б., Доулгерис, А., Клэг, Д.А. (1991). Возможный компонент солнечного благородного газа

в гавайских базальтах. Природа, 349, 149–151.

Isley, A.E. (1995). Гидротермальные швы и поступление железа в формации с пластиковым железом.

Ж. геол., 103, 169–185.

Камбер, Б.С., Уэбб, Г.Э. (2001). Геохимия позднего микробного карбоната архей:

Значение для химии океана и истории континентальной эрозии. Геоч им. Cos mochim.

Acta, 65, 2509–2525.

Кастинг, Дж. Ф. (1987). Теоретические ограничения на концентрацию кислорода и углекислого газа

в докембрийской атмосфере. Предварительная камера b. Res., 34, 205–229.

Кастинг, Дж. Ф. (1991). Коробочные модели для эволюции кислорода в атмосфере: обновление. Палео-

геогр. Pal aeoclim. П ала эоэкология, 97, 125–131.

Кастинг, Дж. Ф. (1993). Ранняя атмосфера Земли. Наука, 259, 920–926.

Kempe, S, Degens, E.T. (1985). Ранний содовый океан? Chem. Геол., 53, 95–108.

Керридж, Дж. Ф. (1985). Углерод, водород и азот в углеродистых хондритах: Abun-

танцев и изотопных составов в объемных образцах. Геок им. Cos moch im. Ac ta, 49, 1707–

1714.

King, E.M., Valley, J.W., Davis, D.W., Edwards, G.R. (1998). Изотопные отношения кислорода

архейских плутонических цирконов из гранитно-зеленокаменных поясов провинции Сьюпериор: индивид

катор магматического источника. P recamb. Res., 92, 365–387.

Кнаут, Л.П., Лоу Д. (1978). Геохимия изотопов кислорода кремней из часовой группы Onver-

(3,4 миллиарда лет), группа Трансвааль, Южная Африка, с последствиями для

вековых вариаций изотопного состава кремней. Журн. Геол., 41, 209–222.

Knauth, P.L. (1994). Петрогенезис кремня. Review Mineral., 29, 233–258.

Кнаут, П.Л., Робертс, С.К. (1991) История изотопов водорода и кислорода силурийского периода —

Пермская гидросфера, определенная прямым измерением ископаемой воды.In Stable Iso-

to pe Geoch emi str y: A Tri but e to Sa mue l Eps te in, Vol. Special Publication No. 3, ред. Тай-

Лор, Х.П., О’Нил, Дж. Р., Каплан И. Р., стр. 91–104, Геохимическое общество.

Krauskopf, K.B., Bird, D.K. (1995) Введение в геохимию. Макгроу-Хилл.

Lecuyer, C., Gillet, P., Robert, F. (1998). Изотопный состав водорода морской воды

и глобальный круговорот воды. Chem. Геол., 145, 249–261.

Li, Y.-H. (2000) Сборник геохимии; от Солнечной туманности до мозга человека.Prince-

тонн University Press.

Лоу, Д. Р., Байерли, Г. Р. (2003). Стручки железного камня в зеленокаменном поясе Аркей Барбертон,

Южная Африка: самые старые гидротермальные источники на морском дне Земли, переинтерпретированные как четвертичные

субаэральные источники. Геология, 31, 909–912.

Мартин, Х., Мойен, Дж. Ф. (2002). Вековые изменения в позиции тоналит-трондьемит-гранодиоритком-

как маркеры прогрессирующего похолодания Земли. Геология, 30, 319–322.

Марти, Б.(1989). Изотопы неона и ксенона в MORB: последствия для эволюции земля-атмосфера

. Планета Земля. Sci. Lett., 94, 45–56.

Maurette, M., Duprat, J., Engrand, C., Gounelle, M., Kurat, G., Matrajt, G.