Свойства океанической воды. Свойства океанской воды

К свойствам океанической воды относятся температура, прозрачность и соленость.

Температура. Температура верхних слоев океана незначительно отличается от температуры надводной среды. В теплых широтах температура воды в океане колеблется от 25 до 30°С. В холодных полярных широтах она опускается до -1-1,5°С, вода при этой температуре не замерзает из-за солености. С глубиной температура воды в океане понижается от 1°С до - 1°С .

Прозрачность. Солнечный свет проникает в толщу вод океана на глубину 200 м. Затем видимость ухудшается, а на глубине 500 м и глубже царит мрак. По этой причине водные растения обитают лишь в освещенной части океанических глубин. В глубоководных частях океана живые организмы встречаются редко.

Соленость. Вода в океанах и морях горько-соленая. Такая вода непригодна для употребления человеком. В каждом литре океанической и морской воды содержится в среднем 35 граммов соли, причем преимущественно поваренной.

Соленость внутренних морей несколько отличается от солености океанической воды. В теплых широтах, где велико испарение, соленость воды во внутренних морях увеличивается. Например, соленость Красного моря, окруженного со всех сторон песчаными пустынями, составляет 42 грамма на литр (г/л). Это самая соленая часть Мирового океана. В менее теплых широтах, а также в местах впадения крупных рек соленость внутренних морей снижается за счет сокращения испаряемости и притока пресных вод. Например, соленость Черного моря составляет 17-22 г/л.

Волны. Вода в океанах редко пребывает в спокойном состоянии. С приближением к морю заметным становится шум прибоя. Волны приближаются к берегу, пенятся и обрушиваются на него. Причиной волнения на море является ветер. Во время извержения подводных вулканов и землетрясений возникают огромные, с десятиэтажный дом волны, именуемые «цунами».

Океанические течения. В древности, до изобретения радио, моряки с потерпевшего бедствие корабля сообщали о своей участи с помощью записки, которую закупоривали в бутылку и выбрасывали за борт. Бутылку с трагическим посланием вылавливали люди, жившие на расстоянии тысяч километров от места кораблекрушения. Например, выброшенную за борт у берегов Южной Америки бутылку с посланием обнаруживали у берегов Африканского материка и т.п.

Впоследствии, когда люди узнали о существовании океанических течений, им стала известна причина того, почему бутылка с посланием преодолевала огромные расстояния.

Как оказалось, в океанах существуют постоянно действующие течения. Постоянное перемещение океанических вод в определённом направлении называют морскими, или океаническими течениями. Возникновение океанических течений вызвано постоянными ветрами. Например, течение западных ветров, Пассатные течения возникают таким образом. Течение западных ветров огибает Антарктиду. Его протяженность - более 30 тысяч километров. Океанические течения делятся на теплые и холодные. На географических картах теплые океанические течения принято обозначать красными стрелками, а холодные - синими.

Ресурсы Мирового океана. В океане обитает разнообразный растительный и животный мир. Морепродукты (рыба, крабы, моллюски, морская капуста и т.д.) входят в пищевой рацион человека и служат сырьем для пищевой промышленности.

Океан богат планктоном (микроорганизмы), которым питаются обитатели морских вод. Самое крупное млекопитающее на Земле - кит - также питается планктоном. В длину кит достигает 30 м и весит около 150 тонн. Богат океан и промысловыми животными (морж, тюлень, калан и т.д.), мех, жир и клыки которых человек использует в обиходе.

В океане много и полезных ископаемых, например, нефти, газа, золота и т.д. Жизнь требует от человека бережного отношения к природным ресурсам Мирового океана. Чрезмерный вылов и охота могут нанести непоправимый ущерб океану. Например, из-за бесконтрольной охоты киты оказались на грани исчезновения. Загрязнение океана нефтепродуктами и ядовитыми промышленными отходами оборачивается гибелью растительного и животного мира океанов.

Глубины океана изучаются с помощью специальных подводных аппаратов - батискафов. Швейцарский ученый Жак Пикар на батискафе «Триест» в 1960 году опустился в глубь океана на 11000 м в районе Марианской впадины.

Внимание! Если Вы нашли ошибку в тексте, выделите её и нажмите Ctrl+Enter для уведомления администрации.

1. Соленость. Океаническая вода – это раствор, содержащий все химические элементы. Особенно много в океанической воде хлора, натрия, магния, серы, меньше – брома, углерода, стронция, бора. Содержание остальных элементов ничтожно мало – менее 1%.

Общее количество солей в океане 5 . 10 17 т, они могут покрыть всю Землю слоем в 45 м толщиной. Больше всего в океане солей натрия (NaСl) и магния (MgCl), которые придают воде солено горький вкус.

Средняя соленость Мирового океана составляет 35% о, т.е. в 1 литре океанической воды содержится 35 г солей. Соленость зависит от соотношения атмосферных осадков и испарения, стока с суши (рек), таяния льдов. В распределении солености на Земле проявляется широтная зональность. В экваториальных широтах соленость несколько меньше средней (около 34 о / оо), в тропических широтах она увеличивается до 37 о / оо. Далее к северу и к югу соленость уменьшается: в умеренных широтах до 35 о / оо, а в полярных до 33-32 о / оо.

Широтную зональность в распределении солености нарушают океанические течения. Наиболее соленым считается Атлантический океан – почти 35,5 о / оо, наименее соленым – Северный Ледовитый - около 32 о / оо (у берегов Азии - всего 20 о / оо). Самыми солеными являются Персидский залив (39 о / оо), Красное море (42 о / оо), Средиземное море (39 о / оо).

На глубинах более 1500 м соленость Мирового океана неизменна – около 34,9 о / оо.

2. Температура. Температура всей массы океанической воды равна приблизительно +4 о С. Вода – самое теплоемкое тело на Земле, поэтому океан медленно нагревается и медленно остывает. Как уже говорилось, океан – мощный аккумулятор тепла.

Средняя температура поверхностных вод океана +17 о С (среднегодовая температура суши +14 о С). Наибольшие температуры воды в северном полушарии бывают в августе, наименьшие – в феврале (в южном полушарии наоборот).

Температура поверхностных вод зональна. В приэкваториальных широтах весь год температура +27 о - +28 о С, в тропических - +15 о - +25 о С, в умеренных – 0 о - +10 о С, в полярных – 0 о - –2 о С. Наиболее теплым является Тихий океан (средняя температура +19 о С), а самыми теплыми частями Мирового океана являются Красное море (+32 о С) и Персидский залив (+35 о С).

Суточные и годовые колебания температуры воды небольшие: суточные – около 1 о С, годовые в умеренных широтах – 5-10 о С.

Значительные изменения температуры происходят только в верхних слоях воды океана – 200-1000 м, глубже температура равна +4 о +5 о С, у дна в полярных широтах – около 0 о, в экваториальных широтах - +2 о +3 о С.

3. Лед в океане. Температура замерзания воды зависит от ее солености. Образование льда начинается с возникновения пресных кристаллов, которые затем смерзаются. При этом в пространстве между кристаллами остаются капли рассола, поэтому лед соленый. Рассол постепенно стекает между кристаллами, и с течением времени лед опресняется.

При спокойной воде образуется игольчатая структура льда, при перемешивании – губчатая структура. Лед погружен на 9/10.

Соленый лед менее прочный, чем пресный, но зато он более пластичный и вязкий.

Начальная стадия льдообразования – ледяные кристаллы. Далее образуется ледяная пленка – сало, при выпадении снега образуется снежура. Вдоль берега нарастает полоса льда – береговой припай. Взрослый лед имеет толщину 50-70 см и более.

В полярных широтах северного полушария образующийся зимой лед не успевает растаять за лето. Среди полярных льдов встречаются однолетние и многолетние. Толщина однолетних льдов в Арктике 2-2,5 м, в Антарктике 1-1,5 м. Многолетние льды имеют толщину 3-5 м и более.

При сжатии льды образуют торосы. Недвижущийся лед находится только у берега, остальной – дрейфует. Многолетние толщи дрейфующего льда в Арктике называют паковым льдом (толщиной 5 м и более). Эти льды занимают около 75% общей площади льдов в Северном Ледовитом океане (в Южном океане их нет).

При таянии льда на нем образуются озерки – снежницы, затем при температуре больше 0 о С образуются полыньи и т.д.

Кроме морских льдов, в океане могут быть речные льды, выносимые весной реками, а также материковые льды – айсберги.

Льды покрывают почти 15% всей акватории Мирового океана. В Арктике наибольшего распространения льды достигают к апрелю-маю, наименьшего – к концу августа. В Антарктике зимой (с мая по октябрь) льды кольцом окружают материк, а летом – это кольцо (январь-февраль) разрушается.

Айсберги доходят до 50 о с.ш. в северном полушарии и 30 о ю.ш. в южном полушарии. В море Уэделла был обнаружен айсберг длиной 170 км и высотой 100 м.

4. Плотность. С увеличением солености воды увеличивается ее плотность. Этому способствует и охлаждение воды, а также испарение, образование льда. Холодная вода имеет большую плотность, чем теплая, поэтому она опускается вниз. Средняя плотность воды океана равна приблизительно 1; она увеличивается от экватора к полюсам и вглубь океана.

5. Давление. Воздух оказывает огромное давление на океан. Кроме того, сама вода создает давление, и, чем глубже, тем давление это больше. На каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атм. Все процессы на большой глубине совершаются под сильным давлением.

6. Прозрачность. Наименьшая прозрачность воды у берегов. Она также уменьшается в период планктона. В прозрачной воде солнечный свет проходит до глубины около 600 м, далее полная тьма. Наиболее прозрачны центральные части океанов и самым прозрачным является Саргассово море.

7. Цвет. Толща чистой воды океана имеет голубой или синий цвет («цвет океанической пустыни»). Присутствие планктона придает воде зеленоватый оттенок, различные примеси – желтовато-зеленый (близ устья рек вода может быть даже коричневой).

8. Газовый состав. В океанической воде всегда растворены газы. Чем выше температура и соленость, тем меньше газов может раствориться в воде. Газы попадают в воду из атмосферы, при химических и биологических процессах в океане, с речной водой, при подводных извержениях. В воде растворены кислород, углекислый газ, сероводород, аммиак, метан.

«отопительной системой» планеты. Действительно, средняя температура воды в океане + 17°С, в то время, когда — только +14°С. Океан является своеобразным аккумулятором тепла на Земле. Вода значительно медленнее нагревается из-за своей низкой теплопроводности, по сравнению с твердой сушей, но и очень медленно расходует тепло, при этом обладая очень большой теплоемкостью.

Температура воды в океане зависит прежде всего от географической широты, чем дальше от экватора, тем температура воды будет ниже, однако, не стоит думать, что во всей толще океана вода имеет одинаковую температуру. Из-за низкой теплопроводности солнцем нагреваются только поверхностные воды, в то время как с увеличением глубины в океан поступает все меньше солнечного света, а температура воды понижается. Глубже 3-4 км она постоянна во всем океане и примерно равна 3°С. Эта температура на дне океана также неслучайна. Дело в том, что плотность воды меняется в зависимости от температуры нелинейно. То есть, при охлаждении плотность воды сначала увеличивается и, когда температура воды опускается до +4°С — становится максимальной, при дальнейшем охлаждении плотность снова начинает расти, при температуре 0°С вода превращается в лед, а плотность льда, как известно, уже на столько ниже плотности окружающей его жидкой воды, что он плавает по её поверхности. Именно поэтому в океане образуются плавучие льды и айсберги, образующиеся в приполярных областях планеты. Однако, стоит заметить, что океаническая вода замерзает не при нулевой температуре, а при значениях около -2°С, так как вода в океане соленая.

Соленость воды в океане измеряется в ‰ (промилле). Средняя соленость Мирового океана — 35‰. Это значит, что 35/1000 массы океанической воды составляет чистая соль, а в одном килограмме воды будет содержаться 35 граммов соли. Большую часть от этой соли составляют хлориды (Cl-) — 88%, около 11% приходится на сульфаты (SO42-) и около 1% на карбонаты (CO32-) и прочие вещества. Соленость Мирового океана зависит от ряда факторов:
впадающие в океан реки и большое количество осадков снижают соленость, разбавляя воду, большое испарение и образование льда увеличивают концентрацию соли. Поэтому соленость океана меняется с географической широтой. На экваторе из-за большого количества впадающих рек и обильных осадков соленость достаточно низкая. В тропиках соленость воды на планете самая высокая — испарение идет очень активно, но осадки при этом не образуются, и дождей очень мало. В умеренных широтах соленость очень низкая, так как с падением температуры при удалении от экватора испарение с поверхности океана уменьшается, а дождей здесь выпадает много. У полюсов соленость имеет средние значения, так как при низком количестве осадков и образовании льдов, активно идут процессы их таяния, распресняющие воду в океане.

Прозрачность вод Мирового океана уменьшается при удалении от экватора. С понижением растет количество растворенного в ней кислорода, что приводит к увеличению числа микроорганизмов, населяющих океан. Тем не менее, в полярных морях она снова возрастает из-за низких температур. Поэтому самым прозрачным морем является море Уэделла в . Для измерения прозрачности используется диск Секки — это диск черно-белой окраски, опускаемый в воду, при этом для определения прозрачности фиксируется глубина, на которой он исчезает. В море Уэделла он исчезает на глубине 79 м. Вторым по прозрачности является Саргассово море — 66 м. Теоретически в дистиллированной воде диск Секки должен исчезать на глубине 80 м.

Океаническая вода - сложный солевой раствор с концентрацией солей около 3,5% или 35%. Растворенные соли составляют огромную массу (около 48∙10 15 т), ее осаждение образовало бы на дне океанов слой толщиной не менее 30 м. Соли и другие вещества находятся в океанической воде преимущественно в виде ионов, значительно меньше в виде взвесей и, наконец, в виде газов. В ней были обнаружены все химические элементы и все их изотопы. Однако основную массу солей составляют девять главных ионов, которые в сумме дают 99,88% всех растворенных в океане соединений: Na + -30,61%,К + - 1,10%, Mg + - 3,69%, Са+ -1,16%, Сl- - 55,04%, Вr- -0,19%, SO 4 - - - 7,68%, НСО 3 - + СО 3 - - -0,41% Солевой состав океанической воды эволюционировал вместе с развитием самого океана. Представления о глубинном, ювенильном происхождении океанских вод основываются также на сходстве солевого состава океанских и ювенильных вод, выделяемых при вулканических извержениях, и на данных о содержании определенных химических элементов в веществе хондритов с учетом количества имеющейся в них воды

Кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в океане. Взаимодействие океана с атмосферой, растворенные газы в океанической воде, их роль в процессах седиментогенеза.

Содеражаниегазов, растворенных в воде, зависит от времени года. Летом воды отдают газы (CO2,O2) в атмосферу, зимой – их поглощают. Количество растворенного кислорода зависит от массы живых организмов, поглощающих кислород, и водорослей, его выделяющих. По подсчетам А.П. Виноградова (1967), объем растворенных газов в Мировом океане составляет 4,32. 1024 см3, что в 3,15 раза превышаетвесь объем воды в океане (1,37. 1024 см3). Пресные воды растворяют в себе больше газов, чем соленые океана. Чем больше атомный вес газа, тем больше его растворимость, поэтому для тяжелых инертных газовокеаническая вода служит природным концентратором. С повышением температуры и солености количество растворенных газов убывает. Высокая растворимость CO2 в воде обусловлена реакцией:CO2 + H2O ⇔ H2CO3.При низких температурах реакция сдвинута вправо.Время пребывания элементов во взвешенном, ионном состоянии в воде различно. Нахождение натрия сопоставимо с возрастом океана, что указывает на его пониженную реакционную способность. Распространенные K, Ca, Mg содержатся около 107 лет, Mn – 1400 лет. Наиболее короткое время пребывания имеют Si и Al. Часть кремния захватывается организмами, алюминий осаждается из раствора. Искусственные радиоизотопы цезия и стронция дольше пребывают в воде по сравнению с периодом их полураспада. Металлы из воды удаляются путем осаждения, адсорбции сульфидом железа, оксидом марганца и глинами или в результате деятельности организмов.

Особенности гидросферы континентов.

Материковые воды (ледники, озерные, болотные, речные, подземные, термальные вулканических областей) в основном формируются за счет атмосферных осадков, часть их инфильтруется, пополняя подземные воды. Они соприкасаются с породами, живыми организмами, атмосферой, поэтому компонентный состав материковых вод аналогичен океаническим, за исключением вод с минимальной минерализацией (пресных) и преобладающих катионов и анионов. Основной химический состав материковых вод гидрокарбонатно-кальциевый . Закономерности соотношений химических элементов по материкам близкие. Повышенным содержанием в водах SiO2 за счет вод зоны экваториальных и тропических лесов выделяются ЮжнаяАмерика и Африка. Минерализация материковых вод испытывает сезонные колебания: зимой минерализация выше, чем в период половодий, сезона дождей или таяния ледника. В зонах избыточного увлажнения воды могут быть ультрапресные. Озера гумидной зоны имеют пресные воды, аридной – соленые, чаще хлоридно-сульфатные. Подземные воды изменяются от пресных до соленых, некоторые бассейны их изолированы водонепроницаемыми осадочными породами и содержат очень мало свободного кислорода.Грунтовые воды – источник питания многих рек, содержат растворенный кислород, поэтому могут окислять сульфидные руды. Минерализация их повышается в направлении север–юг, соответственно_ изменяется кислая реакция в тундре на нейтральную и слабощелочную в зоне пустынь.

Ресурсы гидросферы

В прибрежно-морской зоне кроме кремния и титана могут формироваться россыпи при выветривании материнских пород и руд. Они представлены местами самородными золотом и платиной, оловом, вольфрамом, ртутью, ниобием, танталом, церием, цирконием. По мере удаления от прибрежной зоны отлагаются бокситы, которые сменяются бурыми железняками, марганцевыми рудами. Перед склономокеанического дна аккумулируются фосфориты и глаукониты, на склоне – батиальные известково-кремнистые осадки органического генезиса. На дне глубоководных впадин, кроме илов, образуются железо-марганцевые конкреции. В них содержание Mn достигает 50,3 %, Ni – 2,78, Cu – 1,90, Co – 2,53 %, встречаются практически все элементы Соли, извлеченные из вод Мирового океана, покрыли бы материки слоем 200 м. На каждого жителя пришлось бы 1,2 кг золота, 4 млн.т натрия. Почти половину мировой добычи магния. Океан дает почти половину мировой добычи магния (200 тыс. т) и 40 тыс. т брома. Йод извлекают из морских водорослей. Основным технологическим приемом по извлечению элементов из морской воды является сорбция.

Геохимия атмосферы

На Земле газы образуют самостоятельную оболочку – атмосферу. В земной коре они встречаются в трех формах: свободной; растворимой в воде, расплавах и нефти; адсорбированной и окклюдированнойгорными породами. Общая масса газов оценивается величиной 8,38 ·1015 т, из них на массу атмосферы приходится 5,15 · 1015 т. Относительно массы всей Земли газы составляют всего лишь 9 · 10–5 %.Образование и классификация газов. А. И. Перельман (1989) выделил три основные группы процессов образования газов: физико-химическую, биогенную и техногенную. Физико-химические процессы включают реакции, которые приводят к образованию CO2, H2S, водяного пара и других газов. Радиоактивный распад генерирует инертные газы, радиолиз воды создает химически активные H+ и ОН–, космические лучи приводят к образованию 14С, 3Н и других радиоактивных изотопов. Биогенные процессы (фотосинтез, биохимический) участвуют в образовании O2, CO2, N2, H2S, CH4 и других газов. С техногенными процессами связано поступление в атмосферу CO2, CO, оксидов азота, серы, органических летучих соединений (диоксин, бензапирен и др.).

Вспомните

• Как нагревается и остывает вода по сравнению с сушей? Каким цветом на физических картах изображают поверхность океанов?

Цвет и прозрачность. Небольшой слой океанической воды кажется бесцветным и прозрачным. Но большие ее толщи имеют голубой и даже синий цвет. Более прозрачна вода в открытом океане. Вблизи берегов на ее цвет и прозрачность влияют различные примеси, придающие воде разные оттенки.

Некоторые моря получили свои названия из-за особого цвета воды: Красное, Желтое, Белое. Соответствующий цвет воды в Красном море возникает в период бурного цветения водорослей. Вода в Желтом море окрашивается желтым илом, который с суши выносят реки. Белое море обязано своим названием льдам, покрывающим его на протяжении большей части года.

Температура воды - одно из важнейших свойств Мирового океана. Вы уже знаете, что вода медленно нагревается, но и медленно остывает. Поэтому в поверхностном слое вод океана летом накапливается огромное количество тепла. Зимой вода охлаждается и отдает тепло воздуху. Таким образом, Мировой океан регулирует температуру на земной поверхности. Однако толщина нагреваемого слоя воды составляет не более 200 м. Глубже температура быстро понижается и остается всегда постоянной -2-3 °С.

Температура поверхностных вод зависит от количества поступающего солнечного тепла, поэтому она понижается от экватора к полюсам (рис. 121). Изменяется температура воды и по сезонам года. В Северном полушарии она наибольшая в августе, а наименьшая в феврале, в Южном полушарии - наоборот.

Рис. 121. Температура поверхностных вод океана

На каких широтах самые высокие среднегодовые температуры поверхностных вод? Какова среднегодовая температура вод в Северном Ледовитом океане и близ Антарктиды? Почему температура поверхностных вод уменьшается от экватора к полюсам?

Средняя годовая температура поверхностных вод всего Мирового океана +17°С. Самые теплые океаны - Тихий и Индийский (средние температуры +19 и +17°С соответсвенно). Самая теплая часть Мирового океана - Персидский залив. Здесь температура воды летом достигает +32°С. Самая низкая температура воды в Северном Ледовитом океане и вокруг Антарктиды. Поэтому здесь поверхность океанов покрыта льдами.

Проследите по рисунку 121 границу распространения льдов в Северном и Южном полушариях. До какой широты доходят льды?

Соленость. Морская вода имеет горько-соленый вкус из-за растворенных в ней солей. В зависимости от их количества судят о солености воды.

Соленость - это количество солей в граммах, растворенных в 1 л (кг) воды.

Соленость определяют в промилле (от лат. «тысячная доля»). Средняя соленость океанических вод - 35 г солей на 1 л воды, т. е. 35 промилле.

Общее количество растворенных в океанах веществ огромно. Если выпарить всю воду, они покроют дно океанов слоем в 64 м. А если всю морскую соль распределить по поверхности суши, то получится слой толщиной в 153 м!

Океаническую воду часто называют «жидкой рудой», так как в ней растворены почти все встречающиеся на Земле вещества. Преобладает в ней поваренная соль, которая и придает воде соленый вкус. Содержание других веществ очень мало. Поэтому добывать их из морской воды пока невыгодно.

На соленость поверхностных вод влияют приток речных вод, таяние льдов, течения. Однако главная причина изменения солености - количество атмосферных осадков и температура воздуха. Там, где осадков много, соленость воды уменьшается. В районах с высокими температурами и маленьким количеством осадков соленость увеличивается, так как вода испаряется, а соли остаются в океане. Таким образом, соленость, так же как и температура поверхностных вод, меняется в зависимости от географической широты (рис. 122).

Рис. 122. Соленость поверхностных вод океана

Соленость морей, особенно внутренних, может отличаться от солености вод открытого океана. Так, например, соленость в Красном море доходит до 42 промилле, а в Балтийском не превышает 12 промилле. Объясните эти различия. Какова соленость поверхностных вод в районе экватора? Почему наименьшая соленость поверхностных вод наблюдается вблизи полюсов?

От температуры и солености зависят многие другие свойства воды. Холодная и более соленая вода плотнее и тяжелее теплой и менее соленой. Различия в плотности воды в Мировом океане приводят к ее постоянному перемешиванию. Из-за того что океаническая вода соленая, она замерзает при температуре ниже 0°С. При солености 35 промилле вода замерзает при температуре -2°С. Кроме того, соленость важна для морских организмов: многие из них могут жить в воде только определенной солености.

В морской воде кроме солей растворены и газы. Среди них самый важный - кислород, необходимый для дыхания морских организмов. Его содержание в воде зависит от температуры: чем холоднее вода, тем больше в ней кислорода. Поэтому в холодных водах умеренных и приполярных широт больше рыбы, чем в тропических. Верхние слои воды богаче кислородом, чем нижние. Если в водных толщах много животных, может возникнуть недостаток кислорода из-за его большого использования для дыхания.

Вопросы и задания

1. Почему Желтое море получило такое название? Найдите его на карте в атласе и назовите реки, которые в него впадают.
2. Почему температура и соленость поверхностных вод океана изменчивы?
3. Какое значение для природы Земли имеет нагревание и охлаждение поверхностных вод?
4. Почему океаническую воду называют «жидкой рудой»?