течение проходит через три океана вокруг Антарктики. Мощные
ветви таких течений идут из Атлантического и Тихого океана
в Северный Ледовитый, а взамен холодная вода вытекает из
последнего на юг.
Течения действуют не только на поверхности. На больших
глубинах океана и у дна вода тоже медленно движется,
«ползет». Например, в районе экватора на дне находится вода,
«приползшая» из Антарктики.
Очень сложны законы движения воды в прибрежных частях
океанов, в окраинных морях. Знание их необходимо моряку для
того, чтобы точнее и быстрее провести корабль к цели.
История изучения течений увлекательна, но изучить течения
нелегко. Правда, течения на поверхности можно заметить
с помощью поплавков, буев или дрейфующих кораблей.
Например, направление и скорость одного из самых мощных
теплых течений Атлантического океана — Гольфстрима и его
продолжения — были подсчитаны в середине XIX века по разнице
скорости кораблей, плававших из Америки к Европе и обратно.
Но течения на глубинах обнаружить и измерить труднее.
Сейчас для этой цели используются вертушки, прообраз которых
был изготовлен русским адмиралом С. О. Макаровым в 1881 и
1882 годах, когда он изучал течения в Босфоре.
Идея этого прибора заключается в том, что вода, двигаясь
мимо прибора, подвешенного на тросе, вращает лопастной
винт (пропеллер). Чем быстрее идет вода, тем быстрее крутится
винт и тем больше оборотов сделает в каждую секунду. После
опытов С. О. Макарова создано много различных типов
вертушек, а в последнее время наши конструкторы сумели
построить такие вертушки, которые сами записывают результаты
своих измерений.
Движение воды происходит также по вертикали. Эти
движения мы отчасти можем наблюдать в волнах. Волны
движутся в определенном направлении с большой скоростью и
обладают иногда ужасной разрушительной силой, например
при ударе о препятствие. Но частицы воды в волне движутся
вверх — вниз, вниз — вверх. На переднем крае волны они
поднимаются, на заднем крае — опускаются. Именно благодаря
этому щепка, брошенная на волну, остается почти на месте,
а не движется вместе с ней. При волнении вода хорошо
перемешивается. Есть перемешивание и другого вида. Оно
происходит вследствие изменения плотности воды из-за испарения,
изменения температуры, изменения солености.
Измерить это вертикальное движение частиц воды прибором
пока что не удалось, но его можно рассчитать математически.
Так, советский океанолог Н. Н. Зубов разработал метод,
позволяющий рассчитать, на какую глубину и за какое время
произойдет перемешивание воды при образовании льда.
Пятая важнейшая особенность морей и океанов — тесная
связь тепловых явлений в воде и в воздухе.
Жители сел и городов, расположенных вдали от морского
побережья, частенько забывают о море, забывают о том, чем
они обязаны морю. Между тем роль морей и океанов в жизни
каждого человека огромна.
34
Могучее влияние океанов ощущается не только на его
берегу, но и в глубине материка, в тысячах километров от
побережья.
Климат Земли зависит от многих причин, но главные из
них — действие солнца 1 и океанов. От того, что суша и океаны
распределены неравномерно, на земном шаре происходят
мощные переносы воздушных масс, дуют устойчивые ветры.2
Вода — очень хороший хранитель солнечного тепла. Суша —
правда, не вся одинаково — гораздо хуже сохраняет тепло. Она
быстро теряет значительную часть благодатного солнечного
тепла на отражение и обратное излучение и этим отличается
от моря.
Море, наоборот, забирает почти всё тепло и прячет его
в глубину. Та доля солнечного тепла, которая удержана сушей,
сохраняется лишь в верхнем слое. Каждый может ощущать это
тепло в погожий солнечный день, — достаточно прикоснуться
к пышащему жаром, почти накалившемуся песку. Но стоит
зайти солнцу — и суша быстро остывает. Вот тогда и
становится заметным тепло, припрятанное морем. В ночные часы
вода оказывается теплее воздуха. В зависимости от того, где
холоднее, ветер дует либо с суши на море (ночью), либо с моря
на сушу (днем). Вода волнуется и перемешивается.
Нагревшиеся от солнца частицы заменяются холодными, те в свою
очередь нагреваются и уступают место другим. В результате
тепло распространяется на глубину нескольких десятков
метров. Быстро исчезнуть с такой глубины при похолодании оно
не может, ведь вода обладает малой теплопроводностью.
Удельная теплоемкость воды примерно в два раза больше, чем суши,
и почти в четыре раза больше, чем воздуха. Принимая во
внимание, кроме того, малую плотность воздуха (почти в семьсот
семьдесят раз меньше плотности воды), получаем, что> каждый
кубический сантиметр воды, охладившись на 1°, нагреет на эту
же величину более 3 100 кубических сантиметров воздуха.
Именно поэтому море медленно и равномерно обогревает сушу
в период холодов.
Правда, летом дыхание моря кажется суровым и холодным.
Тяжелые, напоенные влагой облака медленно поднимаются из-
за горизонта. Они надвигаются на берег, закрывают яркое весе-
1 Действие солнца тесно связано с наклоном земной оси и с
шарообразной формой Земли.
2 Направление воздушных потоков зависит также от вращения Земли
и от распределения давления воздуха.
35
лое небо и уходят за сотни и тысячи километров на сушу.
Дожди, нередко с молнией и громом, проливаются не только
над прибрежными районами, но и над иссохшими степями и
пустынями. И каждый зеленый лист, пышно разрастающийся
после благодатного душа, в сущности говоря, свидетельствует
о великой роли морей и океанов в развитии жизни на Земле.
Зимой в Западной Сибири стоят трескучие морозы и дым
ленивыми серыми столбами висит над трубами домов, а торопливые
прохожие пробегают по улицам, растирая носы и щеки. Но
стоит подуть ветерку с запада, как всё меняется. Температура
резко повышается, небо затягивается пеленой, из которой
время от времени несутся миллионы снежинок. Еще день —
и потепление может превратиться в оттепель. Можно играть
в снежки. Всё это — результат работы воздушных масс,
принесенных циклоном с запада и нагретых теплом Атлантического
океана. В общем моря и океаны «смягчают» климат земного
шара, то есть делают колебания его менее резкими. Они
увлажняют воздух, прекращают засухи, уменьшают морозы зимой и
приносят прохладу в знойные дни. Моря и океаны регулируют
климат. И в этом — их величайшее значение в явлениях,
совершающихся на нашей планете.
Способность копить тепло и затем постепенно отдавать его
воздуху — одна из интереснейших черт морей. Изучение этой
особенности значительно подвинулось вперед в последние годы
в результате исследований академика В. В. Шулейкина.
В то же время сами моря и океаны на своей поверхности
и в глубинах быстро откликаются на явления, происходящие
в атмосфере. Хочешь знать море, — узнай прежде то, что
происходит над ним.
Образуется ли лед в море, усиливается ли испарение,
перемешивается ли вода сверху донизу, волнуется ли море,
возникают ли сильные течения, — всё это результат действия
воздуха на воду.
Наши исследователи давно уже поняли, что разгадку
многих морских явлений надо искать в атмосфере, причем иногда
за тысячи километров от моря.
Около четверти века назад известный советский океанограф
профессор В. Ю. Визе доказал, что по изменениям уровня воды
в озерах экваториальной Африки можно предсказать изменения
ледовитости в наших северных морях. Через некоторое время
на подобного рода связь количества льдов в Арктике с уровнем
Каспийского моря указал академик Л. С. Берг.
На первый взгляд такая связь казалась удивительной,
неправдоподобной или же случайной.
Но исследователи доказали, что уровень воды в далеких
южных водоемах зависит от осадков, а осадки — от погоды,
обусловленной состоянием атмосферы в далеко отстоящих
областях земного шара. Таким образом, погода в Арктике
может содействовать повышению ледовитости, а в более южных
районах в это же время — усиленному выпадению осадков и
повышению уровня воды в озерах. С тех пор накоплены сотни
различных фактов, говорящих о связи гидрологических и
метеорологических явлений. Многие из них уже объяснены, обобщены
теорией, многие же ждут дальнейшего изучения и объяснения.
Советские ученые идут в первых рядах исследователей.
Академик В. В. Шулейкин, обобщая и развивая результаты их
работ, посвятил значительную часть своего труда — «Физика
моря» — вопросу о влиянии океана на климат и погоду
материков. Эта часть его труда так и называется: «Физические
корни климата и погоды».
Шестая важнейшая черта морей — соленость воды. В
морской воде растворено много разных солей и других веществ.
С помощью точнейших анализов в воде обнаружены следы
сорока с лишним элементов. Возможно, что их в
действительности еще больше, но содержание большинства их столь
ничтожно, что современными приборами их не удается заметить.
Тот, кто купался в море, заметил, вероятно, что морская
вода разъедает ссадины и царапины на теле. В пораженных
местах поднимается такой нестерпимый зуд и так
«пощипывает», что купающийся быстро выскакивает из воды. Даже
морские животные, будучи поранены, жестоко страдают от
воды, попадающей в раны.
Всё это — результат действия солей, растворенных в
морской воде.
В состав воды входят пять главнейших солей, но больше
всего — обыкновенной поваренной соли, употребляемой нами
в пищу, а затем — солей серной кислоты, придающих морской
воде горький вкус. Обнаружить соль можно очень просто:
достаточно налить воду в какой-нибудь сосуд и долго кипятить.
Кипящая вода испарится, а на дне сосуда останется
бело-сероватый налет. Это и есть соль. Способом выпаривания поморы
издавна добывали соль для своего употребления.
Чудесное впечатление остается у человека, впервые
побывавшего на морском льду во время сильных морозов. Ледя-
ная гладь оказывается покрытой массой красивых тонких
полупрозрачных узоров, словно по ней рассыпаны ледяные цветы.
Эти цветы с тонким хрустом, иногда с чуть слышным звоном,
ломаются под нбгами, превращаясь в белую пыль. «Ледяные
цветы» (их так и называют) — это кристаллы соли,
выделившиеся из самого льда при охлаждении ниже 20—30° мороза.
Способом вымораживания люди тоже издавна добывают соль
из воды.
На 1 000 граммов воды в океане приходится около 35
граммов соли или 35 промилле, то есть тысячных долей.1
Ученые брали пробы воды из различных районов океана
и с различных глубин. В одних местах соленость оказывалась
несколько большей, в других — несколько меньшей, но, к
удивлению исследователей, всюду встречались все эти соли и всюду
хлористого магния было в восемь раз меньше, а сернокислого
кальция в двадцать раз меньше, чем хлористого натрия.
Было выяснено, что общее количество соли на 1 килограмм
воды на окраинах океанов может заметно меняться (от 1 до
40 граммов) в зависимости от примеси пресных вод, от таяния
льдов, от испарения, но соотношение между солями остается
везде одинаковым.
В той пресной воде озер и рек, которую мы пьем, тоже есть
соль, но количество ее тдк мало— в двести десять раз меньше,
чем в морской воде, — что на вкус мы ее не с-щущаем. Состав
солей в пресной воде и соотношение их между собой не такое,
как в морской. Так, в морской воде больше всего соединений
хлора (хлориды); второе место занимают соединения серы
(сульфаты); третье — углекислые соединения (карбонаты).
А в речной воде на первом месте стоят углекислые соли, на
втором — сульфаты и на третьем — хлориды. Одни речки
протекают у подножья гранитных и базальтовых гор, другие
прокладывают путь через известняки, третьи — через пески, четвер-
1 Промилле изображается значком: %о.
тые — через торфяные болота. Вода каждой из них
обогащается дополнительно теми солями, которые имеются в различных
почвах, в породах. Значит, соотношение солей в пресной воде
может изменяться. Соленость — признак, по которому можно
распознавать происхождение воды, определять плотность ее,
устойчивость слоев, рассчитывать течения, возникающие
вследствие разницы солености и плотности.
В зависимости от солености изменяется осадка
пароходов и способность подводных лодок погружаться. Например,
для погружения подводной лодки в Атлантическом океане надо
применять балласта больше, чем для погружения в Балтийском
море. И это легко рассчитать. Разница в солености между этими
водоемами составляет около 20 промилле. Значит, в
Атлантическом океане, согласно закону Архимеда, на каждый
килограмм вытесняемой воды лодка теряет в весе на 20 граммов
больше, на каждую тонну — на 20 килограммов больше,
а в целом на лодку водоизмещением около 1 тысячи тонн — на
20 тонн больше. Чтобы погрузиться в более соленую
атлантическую воду, такая лодка должна взять балласта почти на
20 тонн больше, чем для погружения в Балтийском море.
Пароход водоизмещением в 10 тысяч тонн, взяв полный груз в
Балтийском море, в Атлантическом океане поднялся бы выше
ватерлинии, и ему для полной осадки пришлось бы добавить
200 тонн груза.
Способность воды замерзать тоже зависит от солености.
Если пресная вода замерзает при температуре 0°, то для
замерзания морской воды требуется, чтобы вода охладилась ниже 0.
Вода соленостью 35 промилле замерзает при температуре
около —2°.
Соли морской воды имеют громадное значение для
развития жизни. Ими питаются простейшие организмы (водоросли,
бактерии), от которых зависит жизнь других, более сложных
организмов. Соли кальция дают организмам материал для
постройки скелета и защитных сооружений — раковин.
Большинство ученых считает, что жизнь впервые на Земле
зародилась именно в морской воде. Вопрос о том, всегда ли
вода в океанах была такой же соленой, как и сейчас, решить
не легко. Некоторые ученые считали, что вода постепенно
размывает соли земли и становится с течением времени солонее.
Реки тоже несут много соли в моря.
Наиболее вероятно, что вода в океанах стала соленой
с первых дней ее появления на поверхности Земли, когда
сгустились пары в атмосфере и первые потоки горячих дождей
хлынули на Землю, растворяя различные элементы и их
соединения, или же при выделении воды и газов из различных
горных пород земного шара. А затем, с течением миллионов лет,
вода осолонилась еще больше, так как реки продолжают
вымывать соли из горных пород и сносить их в море. Конечно,
соленость воды изменялась очень медленно. На протяжении
многих тысяч лет она оставалась почти постоянной.
Но этого нельзя сказать об окраинных морях, имевших
связь с океаном через узкие проходы.
Если в результате геологических процессов поднималось
дно в проливах, связь моря с океаном ухудшалась, состав вод
в море мог заметно изменяться. Например, уменьшение