В. Богоров - Моря и океаны
Обычно на 1000 граммов океанской воды приходится 35 граммов растворённых веществ — различных солей. Солёность морской воды принято считать не в процентах, т. е. в сотых долях, а в промиллях, т. е. в тысячных долях. Таким образом, солёность океанской воды будет равна 35 промиллям, и обозначается это так: 35 ‰. Состав солей воды океанов везде почти одинаков.
Океанская и пресная воды по составу растворённых в них веществ совершенно различны. В морях и океанах главную часть составляют хлориды — соли соляной кислоты (например, поваренная соль и др.), а в водах рек — карбонаты — соли угольной кислоты (например, мел, известняк и др.). В составе солей океанской воды хлориды составляют около 90 процентов, а карбонаты всего 0,3 процента. В речной воде солевой состав совсем другой: карбонаты здесь составляют 60 процентов, а хлориды лишь 5 процентов. Кроме этих веществ, морская и пресная воды содержат ещё в больших количествах соли серной кислоты — сульфаты (например, гипс, алебастр, глауберову соль и др.).
Почему же существует такое различие в солевом составе океанов и пресных вод? Этот вопрос до сих пор не получил ещё полного разрешения. В самом деле, ведь реки вносят в море в больших количествах растворённые карбонатные и другие соединения, которые хотя и имеются в морях и океанах, но в очень незначительном количестве. Обратно из океана реки получают влагу в виде дождя, т. е. чистой воды, содержащей в себе только газы и частицы пыли, захваченные капельками воды из воздуха. Следовательно, в течение миллионов лет растворённые водами рек вещества уносятся в моря и океаны. Казалось бы, солевой состав морской воды должен быть более близким к солевому составу вод, стекающих с суши.
Однако этого нет. В океанской воде, несмотря на долголетние наблюдения, никакого изменения солевого состава не наблюдается. Очевидно, солёность вод мирового океана не зависит от вод суши.
Одной из причин неизменности солевого состава океанской воды является то, что живущие в морях и океанах несметные массы животных потребляют для постройки своих раковин и скелета карбонаты и другие соли, приносимые водами рек. Своей жизнедеятельностью эти строители поддерживают солёность морей и океанов в почти неизменном состоянии.
Солёность морских вод исключительно древнего происхождения.
Соли попали в воду океана одновременно с возникновением самих океанов. Образование земной коры происходило при высоких температурах. Различные вещества в виде газов выделялись из земли и носились тогда в атмосфере. Последующее охлаждение земной коры вызвало обильные дожди. Они захватывали с собой те вещества, которые носились в атмосфере. Таким образом, «очистилась» атмосфера молодой Земли, а воды, заполнившие огромные котловины на её поверхности, оказались солёными. Следовательно, солёность вод мирового океана такая же древняя, как и сам океан. И действительно, все самые древние ископаемые водные животные являются морскими организмами, жившими в солёной воде.
Опресняющая же роль современных рек, которые вносят воду с материков в моря и океаны, ничтожна. Реки дают только 30 000 кубических километров пресной воды в год. Это ничтожно мало по сравнению с общим объёмом океанов и морей.
Солёность морской воды приносит много неприятностей мореплавателям. На корабле надо иметь большой запас пресной воды для питья. Паровые котлы современных кораблей требуют пресной воды, иначе накипь на них может вывести котёл из строя.
Правда, в последнее время на многих пароходах появились опреснители. В них морскую воду выпаривают, а собираемый пар, охлаждаясь, даёт желанную пресную воду. Изобретены также химические опреснители. Достаточно насыпать такой порошок в стакан морской воды, и она станет годной для питья.
5. РАСТВОРЁННЫЕ ГАЗЫ В МОРСКОЙ ВОДЕ
Главнейшим источником насыщения газами вод моря является атмосферный воздух. Он проникает в воду, растворяется в воде и волнами и течениями разносится на различные глубины. Напомним, что атмосферный воздух состоит почти на четыре пятых из азота и на одну пятую из кислорода. Когда воздух проникает в воду, то это соотношение азота и кислорода меняется. Вода лучше растворяет кислород и меньше азот. Поэтому в составе растворённых в морской воде газов кислорода будет в среднем 34 процента вместо 21 процента в составе атмосферного воздуха.
Количество растворённых газов в воде зависит от многих причин; особенно большое значение имеет температура воды. Чем выше температура воды, тем меньше газов в ней растворится. Поэтому в водах полярных морей растворяется гораздо больше газов, чем в южных и особенно тропических.
Кислорода, естественно, больше всего в поверхностных слоях моря. Чем глубже, тем всё меньше и меньше становится кислорода. Но течения хорошо перемешивают воду, и кислород, хотя бы в малом количестве, всегда распространяется до дна. Только в застойных морях, таких, как Чёрное море, кислорода на глубинах нет.
Кислород — важнейший газ для жизни всех живых существ. Морские организмы дышат кислородом, как и их наземные братья. В областях, где есть много водорослей, обогащение кислородом может идти и за счёт фотосинтеза: так же, как и растения суши, водоросли в процессе питания поглощают углекислый газ и выделяют кислород.
6. ТЕМПЕРАТУРА ВОДЫ В МОРЕ
В русской кругосветной экспедиции на корабле «Рюрик» в 1823–1826 годах петербургский физик Э. Ленц впервые точно измерил температуру глубинных морских вод. Оказалось, что температура воды на больших глубинах, так же как и её солёность, изменяется очень мало. Большие изменения температуры морской воды происходят лишь на глубине до 1000 метров.
Исследование температуры морских вод имеет огромное значение для объяснения климата различных частей суши. Так, например, существование у нас на крайнем Севере незамерзающего порта Мурманск связано с огромным отепляющим влиянием тёплого течения (ветвь Гольфстрима), идущего из тропической части Атлантического океана. Или другой пример. На одинаковой широте находятся города Красноярск и Рига. Но первый лежит далеко от моря, в Сибири, поэтому здесь климат резко континентальный — с очень холодной зимой и жарким летом. А в Риге, наоборот, зима мягкая и недолгая, летом идут частые дожди.
Вода обладает большей теплоёмкостью, чем воздух: для того чтобы нагреть на 1 градус равные объёмы воды и воздуха, надо при нагревании воды затратить тепла в 3000 раз больше, чем при нагревании воздуха.
Всё лето солнце нагревает море. Море поглощает громадное количество тепла, но благодаря большой теплоёмкости воды и огромному объёму вод моря колебания температуры в воде не так велики, как на суше. Летом температура воды в море ниже, чем температура воздуха. Зимою, наоборот, — температура воды выше, чем воздуха. Вот почему летом на побережье не так жарко, как в глубине континента. Вот почему летом ветер с моря несёт прохладу.
Зимою нагревшиеся за лето массы воды отдают часть своего тепла воздуху. Ветер подхватывает это тепло и уносит его далеко в глубь суши, отепляя и увлажняя климат приморских стран зимою. Средняя температура поверхности мирового океана —17,4 градуса, тогда как средняя температура воздуха на всём земном шаре всего 14,0 градусов. Таким образом, зимою океан является как бы гигантской «печкой», которая обогревает сушу.
Температура верхних слоёв морской воды очень сильно меняется по времени года и в небольшой степени в течение суток.
Суточные колебания температуры воды сказываются более значительно только в береговой области или в небольших заливах и бухтах.
Гораздо значительнее сезонные изменения в температуре воды. В зависимости от места эти изменения весьма различны; больше всего они в странах умеренного климата. Так, у берегов Англии, например, сезонные изменения в температуре воды выражаются почти в 10 градусов. Зато в тропических странах, близ экватора, сезонные отличия температуры не превышают 2 градусов.
Как ни сильно греет солнце в тропиках, но температура воды в открытом океане не поднимается выше 30 градусов. Получается это потому, что воды океанов, находясь всегда в движении, хорошо перемешиваются. Только в узких заливах, или морях, окружённых раскалённой сушей (Красное море, Персидский залив), температура на поверхности воды достигает 35 градусов.
Естественно, что самые холодные воды — это воды Северного Ледовитого океана и воды, омывающие Антарктиду. Но благодаря большой теплоёмкости воды и благодаря льдам, плавающим на поверхности моря, наши северные моря не промерзают до дна, несмотря на долгую и холодную полярную зиму. Тёплые течения приносят тёплые воды далеко на север; холодные течения выносят льды и холодные воды далеко на юг.
7. МОРСКОЙ ЛЁД
Обычная пресная вода замерзает при 0 градусов. Совсем другое дело в море. Чем выше солёность воды, тем ниже температура, при которой образуется лёд. Так, при солёности в 10 промиллей замерзание воды начинается при минус 0,5 градуса, а при солёности в 35 промиллей — только при минус 1,9 градуса.
