Океан и атмосфера

В течение ряда лет изучались причины падения уровня Каспия. Проводились также работы по долгосрочным прогнозам его уровня. Советский океанолог Н. А. Белинский предложил метод, успешно применяющийся на практике. В основе его лежит учет атмосферной циркуляции на обширных пространствах, формирующих цепочку процессов, конечным итогом которых явилось падение уровня Каспия.

В прогнозах уровня Каспия на год (по месяцам) и на пятилетие заинтересованы многие отрасли народного хозяйства: гидростроительство, рыбная промышленность и промысел морского зверя (на Каспии водятся тюлени) и др.

Рассматривая колебания уровня, мы часто говорим «средний уровень». Как и всякая средняя величина, он является результатом вычисления (осреднения наблюдений) за тот или иной период: сутки, месяц, сезон, год, ряд лет. Такие расчеты важны для практических и научных целей. Колебания среднесуточных уровней, особенно связанные со сгонно-нагонными явлениями, могут быть очень большими — до 2–3 м. Средние месячные уровни в одном и том же пункте колеблются в пределах нескольких десятков сантиметров и наиболее велики в области действия муссонов. Средние годовые уровни меняются от года к году. В Азовском, Балтийском и Черном морях они отклоняются от среднемноголетнего уровня больше, чем на океанских побережьях. Но в целом изменение величины годового уровня небольшое — в пределах 20 см.

Многолетние уровни вычисляют по данным наблюдений за все имеющиеся годы — чем ряд наблюдений длиннее, тем с большей точностью он определяется. Самые длительные наблюдения в нашей стране ведутся на Балтийском море, в Кронштадте, где они начаты с 1835 г. Для каждого порта вычисляется средний уровень за определенное число лет, принимаемый как ординар. Средний многолетний уровень для морей без приливов служит нулем глубин для морских карт. Это значит, что от этого уровня отсчитываются глубины моря, а также высоты на суше. В нашей стране за нуль высот принят нуль Кронштадтского футштока — рейки, по которой отмечается положение уровня. Чтобы не вводить отрицательных значений уровня, все наблюдения уровня приведены к отметке на 5 м ниже нуля Кронштадтского футштока. В то же время в других странах существуют свои нули высот. Естественно, что при изучении, анализе и сравнении колебаний уровня Мирового океана это создает лишние сложности. Поэтому возникла необходимость создать единую международную систему — единый нуль глубины и высоты. В сентябре 1954 г. в Риме Генеральная ассамблея Международного геодезического и геофизического союза приняла решение об уравнивании европейской нивелирной сети.

На всех морях нашей страны есть один или несколько пунктов, связанных с общегосударственной системой высотных отметок. Широко используется также метод, позволяющий путем расчетов увязать нули постов (в пунктах, где это трудно или невозможно сделать нивелировкой) с теми, которые связаны с государственной сетью.

Наблюдения над уровнем при решении научных и практических задач подвергаются различной статистической обработке — это и спектральный анализ, позволяющий выявить скрытые периодичности, и гармонический анализ для определения некоторых характеристик колебаний и др. Часто важно знать, как долго стоит уровень, — это особенно интересует портостроителей и мореплавателей. В таких случаях строятся графики повторяемости уровня.

Следует упомянуть еще о колебаниях уровня, вызываемых сейшами. Они могут возникнуть при резких изменениях атмосферного давления над каким-либо районом моря и от иных причин: сейсмических, сгонов и нагонов и др. Сейши начали изучать не на морях, а на озерах, где они особенно заметны. Так, на Женевском озере наблюдаются сейши с амплитудой до 2 м. На Азовском море бывают сейши с амплитудой до 80 см. В Севастополе, когда над городом прошла гроза (25 августа 1911 г.), падение атмосферного давления на 6 мм вызвало толчок в колебаниях уровня около 60 см. Полагают, что сейши являются причиной и тягуна, наблюдающегося в некоторых портах, например в Туапсе на Черном море. Происходящее при тягуне горизонтальное и вертикальное движение вод приводит к катастрофам — суда наваливаются друг на друга, на стенки набережных и т. д. Это явление, однако, еще до конца не изучено.

Сведения о колебаниях уровня моря требуются в первую очередь гидрографической службе, мореплавателям, жителям побережий. Знание характера колебаний уровня важно также при определении горизонтальной циркуляции вод океана, при поисках полезных ископаемых на дне моря и т. д.

Течения

Движения морской воды, о которых мы говорили до сих пор, носят колебательный характер. Но в Мировом океане существуют движения, при которых частицы воды переносятся на огромные расстояния — на тысячи миль. Это — морские течения. Они разнообразны. Течения с общим направлением и средней скоростью называются постоянными. Они несут колоссальные объемы поверхностной воды, захватывающие более или менее мощный слой. Движение вод на глубине и у дна медленнее, но также имеет генеральное направление, часто обратное по отношению к поверхностному. Так возникает круговорот океанических вод на планете.

В морях и океанах наблюдаются также течения, которые вызывают временные причины, в первую очередь ветер, изменчивый по скорости и направлению. За 12–24 часа такие течения переносят воду на 5—10 миль. Существуют также периодические приливно-отливные течения. В узких заливах и проливах они движутся вперед и назад.

Морские течения были известны еще в древние времена. Аристотель писал о течениях в Керченском проливе, Босфоре, Дарданеллах. Знания о течениях накапливались из века в век, со все более серьезными обобщениями картированием.

Крупные открытия океанических течений были сделаны в конце 50-х годов и во второй половине нашего столетия. Речь идет о мощных глубинных течениях в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Еще совсем недавно считалось, что течения в глубине вод имеют очень маленькие скорости. Современные методы наблюдений (с помощью заякоренных буев и поплавков нейтральной плавучести) позволили установить, что на глубинах в 1 тыс. м непериодические течения в некоторых местах достигают 30 см/с, а приливные — даже 50 см/с. Инструментальные наблюдения показали также, что на глубинах более 1 тыс. м скорости течения колеблются от 5 до 15 см/с. После тщательного изучения мощных океанических течений Гольфстрима и Куросио установлено, что они сохраняют направление и скорость до глубин 750—1500 м. Подтвердилась также гипотеза о том, что под крупнейшими течениями Мирового океана должны наблюдаться достаточно сильные течения, направленные в обратную сторону. И действительно, такие течения были открыты — прежде всего в Атлантическом океане под Гольфстримом, а потом в Тихом под Куросио.

До сих пор нет обобщенных сведений о придонных течениях, хотя косвенные данные указывают на то, что и там возможны довольно сильные течения. Об этом свидетельствуют глубоководные опускания батискафов, крупнозернистый материал на глубоководных участках дна. Пока известно, что в придонных глубоких частях океана потоки направлены в основном с юга на север — от Антарктики и до северных окраин океанов.

Более сложная система течений в промежуточных слоях океана — здесь наблюдается движение вод против часовой стрелки (в Атлантическом океане на глубине 1,5–2 тыс. м). В то же время в западной части Атлантического океана промежуточные воды, двигаясь с севера на юг, поворачивают по часовой стрелке, создавая замкнутый круговорот. В тропической зоне Тихого океана на глубине 100–300 м преобладает движение вод на восток.

Многие страны (СССР, США, Япония, Англия и др.) ведут в наши дни многочисленные наблюдения над течениями — и поверхностными, и глубинными. Это дало возможность открыть подповерхностные течения: Кромвелла в Тихом океане, Ломоносова — в Атлантическом. В Индийском океане во время 33-го рейса «Витязя» (1960–1961 гг.) было обнаружено сильное течение на глубине 1 тыс. м. Впоследствии оно было названо именем молодого советского ученого Б. А. Тареева.