Движение воды в Средиземном море

Течения Мирового Океана

Океанические, или морские, течения — это поступательное движение водных масс в океанах и морях, вызванное различными силами. Хотя наиболее значительной причиной, образующей течения, является ветер, они могут сформироваться и из-за неодинаковой солёности отдельных частей океана или моря, разности уровней воды, неравномерного нагрева разных участков акваторий. В толще океана существуют вихри, созданные неровностями дна, их размер нередко достигает 100—300 км в диаметре, они захватывают слои воды в сотни метров толщиной.

Различают поверхностные и глубоководные течения.

Поверхностные течения захватывают поверхность морей и океанов; они распространяются вдоль поверхности, проникая в глубину от сотен метров до одного-двух километров. Глубоководные течения наблюдаются на достаточно больших глубинах; эти течения связаны с подъемом и опусканием водных масс, с их движением вдоль поверхности дна океанов.

Структура поверхностных морских течений земного шара определяется тремя основными факторами:

1) системой глобальных приповерхностных ветров

2) расположением материков,

3) вращением Земли вокруг своей оси.

Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже — холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, - нейтральными.

Муссонные течения изменяют своё направление от сезона к сезону, в зависимости от того, как дуют прибрежные ветры муссоны. Навстречу соседним, более мощным и протяжённым течениям в океане, движутся противотечения.

На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, - сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном — влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.

В Мировом океане постоянно существуют тысячи больших и малых течений, которые огибают континенты и сливаются в пять гигантских колец. Система течений Мирового океана называется циркуляцией и связана, прежде всего, с общей циркуляцией атмосферы.

Круговорот воды на Земле

Мощная «тепловая машина» атмосферы, приводимая в движение энергией Солнца, ежегодно поднимает с поверхности земного шара в виде водяных паров 511 тыс. км 3 воды, а из них 411 тыс. км3 — с поверхности океана. Две трети этого количества вскоре возвращается обратно в океан в виде атмосферных осадков, выпадающих из облаков. Это малый круговорот воды на Земле.
Более одной трети водяных паров с поверхности океана переносится ветрами на материки и присоединяется к водяным парам, поднимающимся с суши.
На суше ежегодно в виде осадков выпадает примерно 100 тыс. км3 воды. Часть воды после дождя сразу испаряется и возвращается в атмосферу, особенно если это происходит летом или в засушливых южных странах.
Вот первые капли дождя упали на сухую землю. Вода просачивается сквозь поры в почву сначала быстро, потом медленно. Сила тяжести влечет ее все ниже и ниже, пока на пути не встретится водоупорный пласт. Скопившаяся над ним вода начинает медленно течь в порах грунта вдоль по его наклону. Она может снова выйти на поверхность земли в ближайшем овраге в виде ручья, может слиться с другими подземными водоносными слоями в невидимую многоводную «реку» и даже образовать в углублении водоупорного пласта подземное озеро-губку.
Когда почва, вдоволь насыщенная влагой, отказывается принимать дождевую воду, вода стекает по ее поверхности. Она собирается в наземные ручейки и реки и в конечном итоге опять-таки попадает в океан. Между подземными водоносными слоями и реками происходит непрерывный водообмен. Во время половодья реки выходят из берегов, насыщают водой почву и грунт.
Часть увлажнившей почву воды всасывают корни растений. Насыщенная питательными солями, вода поднимается вверх по стволам и стеблям и возвращается в атмосферу через листья в виде водяных паров. Растения используют около половины атмосферных осадков. Они извлекают из воды питательные соли и оставляют для себя лишь ничтожную ее часть. Главную массу воды растение перекачивает обратно в атмосферу. Этот процесс называется транспирацией. Вода из облаков может выпасть на землю в виде снега. Тогда на своем пути в океан она задержится до весны. Талые снеговые воды весной стекут в реки или просочатся в почву, питая грунтовые воды. А если снег выпадет на вершины высоких гор в Антарктиде или в Гренландии, он может пролежать многие десятки, сотни и даже тысячи лет. Постепенно уплотняясь, снег превращается в лед медленно сползающих с гор ледников. У подножия высокогорных ледников начинаются реки. В полярных странах от ледников, спускающихся в море, откалываются айсберги.
И здесь долгий путь воды завершается в океане. Это большой круговорот воды на Земле.

 

Химический состав Океана

Ежегодно речной сток выносит в океан 35 108 т минеральных веществ. Из этого количества примерно половина выпадает в осадок, а половина остается в растворенном состоянии. Общее количество растворенных солей в морской воде примерно равно 4,5·10¹⁶т.

Морская вода представляет собой раствор 44 (более 50) химических соединений: поваренной соли NaCl, магниевой соли MgCl, газов СO₂, О₂, N₂ и т. д. Средняя соленость воды 3,5 %.

Экваториальная конвекция.

Экваториальная конвекция – причина глобальных ветров.

Причиной переноса воздушных масс в атмосфере является конвекция: теплый воздух из экваториальных областей Земли поднимается и перемещается в полярные области, охлаждаясь и опускаясь вниз. Из-за поднятия воздуха вблизи экватора там верхняя граница тропосферы выше – около 17 км. Это почти вдвое больше, чем у полюсов.

Над океаном ветер значительно сильнее, чем над сушей. Интересна вторая оценка: она определяет характерное время изменения погоды.

Действительно, на высотах около 10 км ветры дуют примерно со скоростями 100м/с.

Из-за вращения Земли и в Северном, и в Южном полушариях верхний ветер отклоняется в восточном, а нижний – в западном направлении.

 

 

 

 

На воздушные массы, движущиеся со скоростью v, действует сила Кориолиса

F_к= 2mωsinφ,

где ω – угловая скорость вращения Земли, φ- широта местности. На рисунке

показан характер отклонения высотных ветров под действием

этой силы (λ – долгота местности).

 

 

 

Действие силы Кориолиса на высотные ветры Северного и Южного полушарий Земли.

101.

Вертикальный температурный градиент:

Для стандартной атмосферы - (¶T/¶z) = 6,5 К/км.

Адиабатическая атмосфера: - (¶T/¶z)_ад= 9,8 К/км

b < 90 - нормальная атмосфера,

b = 90 - изотермическая атмосфера,

b > 90 - инверсия в атмосфере.

Варианты температурного хода в атмосфере

Слабо устойчивая атмосфера,

102. 103.

104. В 1827г. Жан Батист Жозеф, Барон де Фурье, французский физик и математик, в своем письме Французской Королевской Академии Наук показал, что атмосфера действует, как тепличная пленка, потому что пропускает солнечные лучи сквозь себя и удерживает отраженное от земли излучение. В декабре 1895г известный шведский химик Аррениус передал Шведской Королевской Академии Наук свою работу, в которой он подсчитал эффекты, оказываемые на климат Земли увеличением концентрации СО2 в атмосфере вследствие сжигания топлива. Краткое содержание этой работы было опубликовано в апрельском номере британского журнала Philosophical Magazine в 1896г.Аррениус подсчитал, что удвоение концентрации СО2 в атмосфере могло бы вызвать увеличение температуры на 6.05 С на полюсах и на 4.95 С на экваторе. Эффект проявлялся бы сильнее зимой, чем летом, был бы более заметен ночью и больше на суше, чем на море.

105. В декабре 1895г известный шведский химик Аррениус передал Шведской Королевской Академии Наук свою работу, в которой он подсчитал эффекты, оказываемые на климат Земли увеличением концентрации СО₂ в атмосфере вследствие сжигания топлива. Краткое содержание этой работы было опубликовано в апрельском номере британского журнала Philosophical Magazine в 1896г. Аррениус подсчитал, что удвоение концентрации СО₂ в атмосфере могло бы вызвать увеличение температуры на 6.05 С на полюсах и на 4.95 С на экваторе. Эффект проявлялся бы сильнее зимой, чем летом, был бы более заметен ночью и больше на суше, чем на море.

106. Теория теплообмена различает три основных вида передачи теплоты: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение. Теплопроводностью называется молекулярный перенос теплоты в сплошной среде. Этот процесс возникает при неравномерном распределении температур в среде. В этом случае теплота передается за счет непосредственного соприкосновения частиц, имеющих различную температуру, что приводит к обмену энергией между молекулами, атомами или свободными электронами. Конвекцией называется перенос теплоты при перемещении объемов газа или жидкости в пространстве. Теплообмен между жидкостью или газом и поверхностью твердого тела называют конвективным теплообменом. Тепловое излучение — процесс распространения теплоты с электромагнитными волнами (радиационный перенос). Этот вид передачи теплоты обусловлен превращением внутренней энергии вещества в энергию излучения, переносом излучения и его поглощением веществом. Теория Аррениуса использует только один (последний) вид передачи тепла - радиационный перенос.

107. Климатические системы изменяются как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия (антропогенные и неантропогенные). Причины таких изменений климата остаются неизвестными, однако среди основных внешних воздействий — изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. Позиция Межгосударственной группы экспертов по изменению климата

(МГЭИК) ООН заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C со времени начала промышленной революции (со второй половины XVIII века), и что «бо́льшая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект: углекислого газа (CO₂) и метана (CH₄).

108. Н₂О, СО_2, О₃, N₂O, CH₄, CH₃, NO₂, фреоны, CCl₄, O₂, N₂.

 

 

Течения Мирового Океана

Океанические, или морские, течения — это поступательное движение водных масс в океанах и морях, вызванное различными силами. Хотя наиболее значительной причиной, образующей течения, является ветер, они могут сформироваться и из-за неодинаковой солёности отдельных частей океана или моря, разности уровней воды, неравномерного нагрева разных участков акваторий. В толще океана существуют вихри, созданные неровностями дна, их размер нередко достигает 100—300 км в диаметре, они захватывают слои воды в сотни метров толщиной.

Различают поверхностные и глубоководные течения.

Поверхностные течения захватывают поверхность морей и океанов; они распространяются вдоль поверхности, проникая в глубину от сотен метров до одного-двух километров. Глубоководные течения наблюдаются на достаточно больших глубинах; эти течения связаны с подъемом и опусканием водных масс, с их движением вдоль поверхности дна океанов.

Структура поверхностных морских течений земного шара определяется тремя основными факторами:

1) системой глобальных приповерхностных ветров

2) расположением материков,

3) вращением Земли вокруг своей оси.

Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже — холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, - нейтральными.

Муссонные течения изменяют своё направление от сезона к сезону, в зависимости от того, как дуют прибрежные ветры муссоны. Навстречу соседним, более мощным и протяжённым течениям в океане, движутся противотечения.

На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, - сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном — влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.

В Мировом океане постоянно существуют тысячи больших и малых течений, которые огибают континенты и сливаются в пять гигантских колец. Система течений Мирового океана называется циркуляцией и связана, прежде всего, с общей циркуляцией атмосферы.

Круговорот воды на Земле

Мощная «тепловая машина» атмосферы, приводимая в движение энергией Солнца, ежегодно поднимает с поверхности земного шара в виде водяных паров 511 тыс. км 3 воды, а из них 411 тыс. км3 — с поверхности океана. Две трети этого количества вскоре возвращается обратно в океан в виде атмосферных осадков, выпадающих из облаков. Это малый круговорот воды на Земле.
Более одной трети водяных паров с поверхности океана переносится ветрами на материки и присоединяется к водяным парам, поднимающимся с суши.
На суше ежегодно в виде осадков выпадает примерно 100 тыс. км3 воды. Часть воды после дождя сразу испаряется и возвращается в атмосферу, особенно если это происходит летом или в засушливых южных странах.
Вот первые капли дождя упали на сухую землю. Вода просачивается сквозь поры в почву сначала быстро, потом медленно. Сила тяжести влечет ее все ниже и ниже, пока на пути не встретится водоупорный пласт. Скопившаяся над ним вода начинает медленно течь в порах грунта вдоль по его наклону. Она может снова выйти на поверхность земли в ближайшем овраге в виде ручья, может слиться с другими подземными водоносными слоями в невидимую многоводную «реку» и даже образовать в углублении водоупорного пласта подземное озеро-губку.
Когда почва, вдоволь насыщенная влагой, отказывается принимать дождевую воду, вода стекает по ее поверхности. Она собирается в наземные ручейки и реки и в конечном итоге опять-таки попадает в океан. Между подземными водоносными слоями и реками происходит непрерывный водообмен. Во время половодья реки выходят из берегов, насыщают водой почву и грунт.
Часть увлажнившей почву воды всасывают корни растений. Насыщенная питательными солями, вода поднимается вверх по стволам и стеблям и возвращается в атмосферу через листья в виде водяных паров. Растения используют около половины атмосферных осадков. Они извлекают из воды питательные соли и оставляют для себя лишь ничтожную ее часть. Главную массу воды растение перекачивает обратно в атмосферу. Этот процесс называется транспирацией. Вода из облаков может выпасть на землю в виде снега. Тогда на своем пути в океан она задержится до весны. Талые снеговые воды весной стекут в реки или просочатся в почву, питая грунтовые воды. А если снег выпадет на вершины высоких гор в Антарктиде или в Гренландии, он может пролежать многие десятки, сотни и даже тысячи лет. Постепенно уплотняясь, снег превращается в лед медленно сползающих с гор ледников. У подножия высокогорных ледников начинаются реки. В полярных странах от ледников, спускающихся в море, откалываются айсберги.
И здесь долгий путь воды завершается в океане. Это большой круговорот воды на Земле.

 

Химический состав Океана

Ежегодно речной сток выносит в океан 35 108 т минеральных веществ. Из этого количества примерно половина выпадает в осадок, а половина остается в растворенном состоянии. Общее количество растворенных солей в морской воде примерно равно 4,5·10¹⁶т.

Морская вода представляет собой раствор 44 (более 50) химических соединений: поваренной соли NaCl, магниевой соли MgCl, газов СO₂, О₂, N₂ и т. д. Средняя соленость воды 3,5 %.

Движение воды в Средиземном море

Вода океана вблизи океанской поверхности — насыщенный раствор атмосферных газов. Но растворимости их в воде невелики. При 15 °С доля азота по массе равна 1,3 • 10^-5, кислорода — 7,9 • 10^-6. Более заметна — и важна для органической жизни в океане — концентрация углекислоты, она при этой температуре может достигать 5,5•10^-4 массы морской воды. Можно подсчитать, что общая масса растворенной в океане углекислоты в 30 — 100 раз превосходит массу всей атмосферной углекислоты.

Плотность соленой воды больше плотности пресной, При температуре 0°С океанская вода средней солености имеет плотность 1,028 г/см³, при 15°С — 1,026 г/см³. Такая зависимость от температуры вызывает появление течений, которые носят название термохалинных (Греческое «халс» означает «соль»).

Примером такого течения может служить циркуляция вод в Средиземном море.

Через Гибралтар, узкий пролив, отделяющий его от Атлантического океана, в Средиземное море втекает мощный поток океанской воды с соленостью 36 °/оо.

Чем восточнее, тем соленость поверхностных вод Средиземноморья становится выше и у побережья Турции соленость достигает уже 39 — 40°/оо. Осолоненная тяжелая вода опускается на дно, согревая придонные воды. Хотя глубина Средиземного моря незначительно отличается от среднеокеанской, температура около дна в нем 12°С, на 9 — 10 градусов выше обычной температуры океанских глубин. В придонных слоях течение направлено в противоположную сторону, на запад. И наконец, тяжелая соленая вода по дну пролива изливается в океан. Суммарный поток через Гибралтар все же направлен в сторону Средиземного моря — все реки, втекающие в него, не в силах компенсировать убыль воды из-за испарения.