ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 4107
Скачиваний: 10
Самую низкую теплопроводность имеет лед и особенно снег. Вследствие этого лед является предохранителем воды на поверхности водоема от переохлаждения, а снег защищает от промерзания почву, озимые культуры.
Теплота испарения воды — 597 кал/г, а теплота плавления — 79,4 кал/г — эти свойства очень важны для живых организмов.
Температура океанских вод
Показатель теплового состояния океана — температура.
Средняя температура океанских вод — 4 °С.
Несмотря на то что поверхностный слой океана выполняет функции терморегулятора Земли, в свою очередь, температура морских вод зависит от теплового баланса (прихода и расхода тепла). Приход тепла складывается из солнечной радиации, а расход — из затрат на испарение воды и турбулентный теплообмен с атмосферой. Несмотря на то что доля тепла, расходуемого на турбулентный теплообмен, не велика, его значение огромно. Именно с его помощью через атмосферу происходит планетарное перераспределение тепла.
На поверхности температура океанских вод колеблется в пределах от -2 °С (температура замерзания) до 29 °С в открытом океане (35,6 °С в Персидском заливе). Среднегодовая температура поверхностных вод Мирового океана составляет 17,4°С, причем в Северном полушарии она примерно на 3 °С выше, чем в Южном. Наибольшая температура поверхностных океанских вод в Северном полушарии — в августе, а наименьшая — в феврале. В Южном полушарии все наоборот.
Поскольку Мировой океан имеет тепловые взаимосвязи с атмосферой, температура поверхностных вод, как и температура воздуха, зависит от широты местности, т. е. подчинена закону зональности (табл. 2). Зональность выражается в постепенном уменьшении температуры воды от экватора к полюсам.
В тропических и умеренных широтах температура воды в основном зависит от морских течений. Так, благодаря теплым течениям в тропических широтах на западе океанов температуры на 5-7 °С выше, чем на востоке. Однако в Северном полушарии вследствие теплых течений на востоке океанов температуры весь год положительные, а на западе из-за холодных течений вода зимой замерзает. В высоких широтах температура во время полярного дня составляет около 0 °С, а во время полярной ночи подо льдом — около -1,5 (-1,7) °С. Здесь на температуру воды в основном влияют ледовые явления. Осенью выделяется теплота, смягчающая температуру воздуха и воды, а весной на таяние льда затрачивается тепло.
Самый холодный из всех океанов — Северный Ледовитый, а самый теплый — Тихий океан, гак как основная его площадь располагается в экваториально-тропических широтах (средняя годовая температура поверхности вод -19,1 °С).
Немаловажное влияние на показатель температуры океанической воды оказывает климат окружающих территорий, а также время года, так как от этого зависит солнечное тепло, нагревающее верхний слой Мирового океана. Наибольшая температура воды в Северном полушарии наблюдается в августе, наименьшая — в феврале, а в Южном — наоборот. Суточные колебания температуры морской воды на всех широтах составляют около 1 °С, наибольшие значения годовых колебаний температур наблюдаются в субтропических широтах — 8-10 °С.
Температура океанской воды изменяется и с глубиной. Она понижается и уже на глубине 1000 м практически всюду (в среднем) ниже 5,0 °С. На глубине 2000 м температура воды выравнивается, снижаясь до 2,0-3,0 °С, а в полярных широтах — до десятых градуса выше нуля, после чего она или понижается очень медленно, или даже несколько повышается. Например, в рифтовых зонах океана, где на больших глубинах существуют мощные выходы подземных горячих вод, находящихся под большим давлением, с температурой до 250-300 °С. В целом в Мировом океане по вертикали выделяют два основных слоя воды: теплый поверхностный и мощный холодный, простирающийся до дна. Между ними расположен переходный слой температурного скачка, или главный термоклип, в пределах него происходит резкое понижение температуры.
Изменение объема воды при изменении температуры
Резкое увеличение объема воды при замерзании — это своеобразное свойство воды. При резком понижении температуры и ее переходе через нулевую отметку происходит резкое увеличение объема льда. При увеличении объема лед становится более легким и всплывает на поверхность, становясь менее плотным. Лед предохраняет глубинные слои воды от промерзания, так как является плохим проводником тепла. Более чем на 10 % увеличивается объем льда по сравнению с исходным объемом воды. При нагревании происходит процесс, обратный расширению, — сжатие.
Плотность воды
Температура и соленость — главные факторы, обусловливающие плотность воды.
Для морской воды чем ниже температура и выше соленость, тем больше плотность воды (рис. 3). Так, при солености 35 %о и температуре 0 °С плотность морской воды составляет 1,02813 г/см3 (масса каждого кубометра такой морской воды на 28,13 кг больше, чем соответствующего объема дистиллированной воды). Температура морской воды наибольшей плотности не +4 °С, как у пресной, а отрицательная (-2,47 °С при солености 30 %с и -3,52 °С при солености 35 %о
Способность воды к самоочищению
Это важное свойство воды. В процессе испарения вода проходит через грунт, который, в свою очередь, является естественным фильтром. Однако при нарушении предела загрязнения процесс самоочищения нарушается.
Цвет и прозрачность зависят от отражения, поглощения и рассеяния солнечного света, а также от наличия взвешенных частиц органического и минерального происхождения. В открытой части цвет океана синий, у побережья, там, где много взвесей, — зеленоватый, желтый, коричневый.
В открытой части океана прозрачность воды выше, чем у побережья. В Саргассовом море прозрачность воды — до 67 м. В период развития планктона прозрачность уменьшается.
В морях возможно такое явление, как свечение моря (биолюминесценция). Светятся в морской воде живые организмы, содержащие фосфор, прежде всего такие, как простейшие (ночесветка и др.), бактерии, медузы, черви, рыбы. Предположительно свечение служит для отпугивания хищников, для поисков пиши или для привлечения особей противоположного пола в темноте. Свечение помогает рыболовным судам находить косяки рыб в морской воде.
Звукопроводимость - акустическое свойство воды. В океанах обнаружен звукорассеивающий мой и подводный «звуковой канал», обладающий звуковой сверхпроводимостью. Звукорассеивающий слой ночью поднимается, а днем опускается. Он используется подводниками, так как гасит шум от двигателей подлодок, и рыболовными судами для обнаружения косяков рыб. «Звуковой
сигнал» применяется для краткосрочного прогноза волн цунами, в подводной навигации для сверхдальней передачи акустических сигналов.
Электропроводность морской воды высокая, она прямо пропорциональна солености и температуре.
Естественная радиоактивность морских вод мала. Но многие животные и растения обладают способностью концентрации радиоактивных изотопов, поэтому улов морепродуктов подвергается проверке на радиоактивность.
Подвижность — характерное свойство жидкой воды. Под действием силы тяжести, под влиянием ветра, притяжения Луной и Солнцем и других факторов происходит движение воды. При движении вода перемешивается, что позволяет равномерно распределяться водам разных солености, химического состава и температуры.
32, 33. динамика мирового океана и волновые явления
Морские течения нередко называют реками в океанах — образно, но не совсем верно. Несоизмеримы масштабы: один лишь Гольфстрим переносит в десятки раз больше воды, чем все реки мира, вместе взятые. По составу текучая океанская вода практически не отличается от той, которая движется медленнее и образует как бы ложе для течения. Характер океанских потоков отличается своеобразием и образует глобальные круговороты с отдельными ответвлениями…
Наиболее основательную научную экспедицию с этими целями организовало Британское морское ведомство на корабле "Челленджер" (1872–1876). Отчет составил 50 объемистых томов. Один из ученых, проводивший эти работы Дж. Меррей, в начале XX века составил океанографическую сводку, в которой отметил все основные горизонтальные и вертикальные, холодные и теплые течения Мирового океана. Подобные исследования имели не только теоретический интерес. Правда, окончилась эра парусников, непосредственно зависящих от воздушных и водных течений. Для навигационных целей уже, казалось бы, перестали иметь существенное значение прихотливые потоки морских вод. Однако в 1912 году прозвучало грозное предупреждение: гигантский пароход "Титаник" затонул, столкнувшись с плавучей ледяной горой — айсбергом, принесенным в эту область Атлантики морскими течениями.
Кроме того, выяснилось, что по границам теплых и холодных вод находятся наиболее богатые планктоном акватории с обилием рыб, птиц и морского зверя. А динамика этих потоков оказывает влияние на климат прибрежных территорий. Во второй половине XX века наиболее остро встал вопрос о загрязнении вод Мирового океана. И вновь в этой связи важное значение приобрели знания морских течений. Не исключено, что в ближайшем будущем с помощью этих течений будет осуществлена транспортировка айсбергов из арктических и антарктических акваторий к берегам тех стран, которые испытывают острый дефицит в пресной воде. За последние десятилетия интерес к течениям мирового океана подстегивается глобальным потеплением климата Оно вызвано истреблением лесов и сжиганием горючих полезных ископаемых. В результате увеличивается содержание в атмосфере углекислого газа, который задерживает длинноволновое тепловое излучение земной поверхности, отражающей солнечные лучи, создавая так называемый парниковый эффект. Динамика океанических течений сказывается на движении и температуре воздушных масс, на климатических изменениях в конкретных регионах. Эта научная задача еще далека от своего решения
.Отдельные частицы любого тела -твердого, жидкого или газообразного — взаимодействуют друг с другом. Поэтому если какая-либо частица тела начинает совершать колебательные движения, то в результате взаимодействия между частицами это движение начинает с некоторой скоростью распространяться во все стороны. Волна — это колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.
В воздухе, твердых телах и внутри жидкостей механические волны возникают благодаря действию сил упругости. Эти силы осуществляют связь между отдельными частями тела. Образование волн на поверхности воды вызывают сила тяжести и сила поверхностного натяжения.
При возбуждении волны происходит процесс распространения колебаний, но не перенос вещества. Возникшие в каком-то месте колебания воды, например от брошенного камня, передаются соседним участкам и постепенно распространяются во все стороны, вовлекая в колебательные движения все новые и новые частицы среды. Течение же воды не возникает, перемещаются лишь локальные формы ее поверхности.
Скорость волны. Важнейшей характеристикой волны является скорость ее распространения. Волны любой природы не распространяются в пространстве мгновенно. Их скорость конечна. Можно себе, например, представить, что над морем летит чайка, причем так, что она все время оказывается над одним и тем же гребнем волны. Скорость волны в этом случае равна скорости чайки. Волны на поверхности воды удобны для наблюдения, так как скорость их распространения сравнительно невелика
34. Природные ресурсы Мирового океана: минеральные, биологические, энергетические.
Океан — сокровищница самых разнообразных природных ресурсов, по своему потенциалу не уступающих ресурсам суши. Запасы морской воды составляют почти 97% общего объема гидросферы. Морская вода — своеобразная «живая руда», содержащая более 60 химических элементов. Из нее добывают много поваренной соли (1/3 соли, употребляемой людьми), магния, брома, калия.
Ресурсы Мирового океана в целом делятся на биологические, минеральные, энергетические. Это ресурсы, которые уже добываются или могут быть добыты из воды прибрежной части, дна и недр океанов и морей.
Биологические ресурсы океанов — рыба, киты, моллюски (кальмары, мидии и т. п.), ракообразные (крабы, креветки, криль), некоторые виды водорослей, использующиеся для производства продуктов питания и получения ценных веществ для различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины. Они относятся к возобновляемым ресурсам. Общая масса живых организмов Мирового океана составляет около 35 млрд тонн. Объемы пополнения рыбных запасов, добыча которых составляет от 4/5 до 9/10 всего морского промысла, достигает 200 млн тонн ежегодно. Основными районами вылова рыбы и мире являются шельфовые участки, занимающие 7-8% площади Мирового океана и обеспечивающие 90% объемов вылова, а также центральная часть Тихого океана (прибрежные воды островов Океании), Северная Атлантика. Крупнейшие рыбопромысловые страны мира — Япония, Россия, Китай, США, Чили, Норвегия, Индия, Республика Корея, Дания, Таиланд, Индонезия, Великобритания. Все большее развитие получает искусственное разведение на морских фермах и плантациях некоторых видов моллюсков, водорослей, получившее название марикультуры.
Минеральные ресурсы океанов представлены нефтью, газом, группой твердых полезных ископаемых. Перспективной для добычи нефти и газа является шельфовая зона Мирового океана (13 млн км2). Геологические запасы нефти оцениваются и 0,3 трлн тонн, газа — в 140 трлн м3. Мировая добыча нефти из шельфа составляет 1/4 общих объемов, газа — 1/10. Наиболее интенсивно добыча ведется в Персидском, Мексиканском заливах, заливе Маракайбо, Северном и Каспийском морях. Подводную добычу каменного угля на шельфе ведут Великобритания, Япония, Новая Зеландия, Канада, Австралия. В перспективе будет расти добыча железных руд, меди, никеля, олова, титана, серы, фосфоритов, строительных материалов и т. п. со дна океанов и морей.
Энергетические ресурсы — это механическая и тепловая энергия вод Мирового океана. Из энергетических ресурсов океана более всего используется энергия приливов и отливов.
Первые приливные электростанции (ПЭС) были сооружены во Франции и в России. Строительство ПЭС возможно в узких и длинных заливах, где большая высота приливных волн (Франция, Великобритания, Россия, США, Канада, Норвегия, Аргентина и др.). Волновые электростанции действуют в Японии, Великобритании, Австралии, Индии, Норвегии. В перспективе предполагается использование энергии океанических течений, морского прибоя, разности температур поверхностных и глубинных вод.
35, 37 Воды суши: озера, подземные воды.
О́зеро — компонент гидросферы, представляющий собой естественно возникший водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном). На суше немало замкнутых углублений (котловин) различного происхождения, в которые стекают поверхностные и подземные воды. Если в такое углубление поступает больше воды, чем за то же время испаряется, вода накапливается, и образуется озеро. Озеро — это скопление воды в природном углублении на суше.
В отличие от моря озеро не является частью Океана. От реки оно отличается тем, что вода в нем не течет, как поток в русле. Углубления, в которых находятся озера, называются озерными котловинами. Причин образования озерных котловин много, и котловины эти очень разнообразны. Самые большие и самые глубокие из них образуются в результате движений земной коры. При медленном опускании ее обширных участков возникли котловины Каспийского и Аральского морей-озер. Котловина Байкала — следствие образования гигантских трещин и раздвижения участков земной коры.
В долинах горных рек встречаются глубокие запрудные озера. Примером может быть Сарезское озеро на Памире глубиной более 400 м. Грандиозный обвал, вызванный землетрясением, преградил путь реке Мургаб, создав плотину, которую река не может размыть уже более 80 лет. Путь реки может преградить также поток лавы или ледник.