В пошуках прісної води

       Усім відомо, чому вода в морях і океанах солона. Ріки, протікаючи по поверхні суші, вимивають із гірських порід різні солі. Підземні води також містять чимало розчинених солей, які вони «прихоплюють» із собою в більш глибоких шарах земної кори. Потрапляючи в море, вода випаровується (чим більшою є водна поверхня, тим вища швидкість випаровування з неї), а солі та домішки залишаються в морській воді.
      У природних умовах вода завжди містить розчинені солі, гази й органічні речовини. При концентрації солей до 1 г/кг вода вважається прісною, до 25 г/кг— солонуватою, більше 25 г/кг— солоною. Солоність морської води становить близько 35 г/кг. Найбільше солей у воді соляних озер і глибинних підземних джерел — від 300 до 600 г/кг. Завдяки сформованій за мільйони років природній рівновазі між випаровуванням і надходженням води у Світовий океан, концентрація солей у ньому в середньому залишається постійною, хоча в різних частинах земної кулі трохи відрізняється.

У ВІДКРИТЕ МОРЕ ЗА ПРІСНОЮ ВОДОЮ

        Дивно було б шукати питну воду у відкритому морі. Але саме так роблять рибалки, які живуть на околицях ліванського міста Тріполі: беруть відра та діжі, сідають у човни й відчалюють. Приблизно за 500 м від берега з морського дна тут б'ють потужні прісноводні джерела, причому настільки холодні, що теплолюбні середземноморські риби в цій воді просто гинуть. Пояснюється це явище просто: навесні й улітку сніги та льоди в горах Лівану починають швидко танути, однак тільки чверть об'єму цієї води використовується для зрошення долин. Потала вода, просочуючись у ґрунт, потрапляє у водоносні шари та підземні ріки, які виходять із глибин на поверхню на морському дні. У протоці, що з'єднує Мексиканську затоку з Карибським морем, біля берегів півострова Юкатан із дна моря також б'ють холодні прісні ключі. Коли такі джерела розташовуються не дуже глибоко, прісна вода, що легше солоної, піднімається вгору й утворює своєрідні лійки та «вікна», з усіх боків оточені теплою солоною водою. Такі водяні споруди добре видно з повітря. Це явище вперше було описано видатним натуралістом і мандрівником Олександром Гумбольдтом (1769—1859). Біля берегів Куби вчений відшукував у морі прісні джерела, орієнтуючись на скупчення морських ссавців ламантинів, які уникають занадто солоних вод.

ФОНТАНИ В ГЛИБИНАХ

       Біля берегів Франції, в районі міста Канн, прісна вода під високим тиском виривається з морського дна на глибині 162 м, а неподалік від італійського міста Сан-Ремо таке ж саме джерело б'є на глибині 190 м. В Адріатичному морі виходи прісної води виявлені навіть на глибині 700 м! А поблизу грецького порту Неаполіс «підводний фонтан» б'є на зовсім невеликій глибині — близько 20 м. Однак потужність потоку прісної води така, що навіть на поверхні він збиває з курсу невеликі судна. Чимало підводних джерел є й у Чорному морі — біля мису Форос, між Симеїзом і Балаклавою, в Одеській затоці.

Штормові хвилі

        Варто піднятися навіть невеликому вітру, як за рахунок тертя повітря об поверхню води в океані виникають завихрення. Тиск над водною поверхнею стає нерівномірним, з'являються брижі, а потім утворюються хвилі. Якщо вітер продовжує підсилюватися, хвилі дуже швидко, особливо на відкритих океанських просторах, досягають великої висоти. Небезпека штормових хвиль добре відома всім мореплавцям, і сучасні судна сконструйовані так, що можуть витримувати навіть найлютіші бурі. Але це в тих випадках, коли екіпаж готовий зустріти удар стихії віч-на-віч, у повній готовності. А якщо небезпека підкрадається за ясної погоди, без-
шумно й цілком зненацька?
         Розповіді моряків про те, що в цілком пристойну погоду посередині океану до корабля раптово та безшумно підбиралася вертикальна стіна води заввишки з дев'ятиповерховий будинок і буквально «злизувала» його з поверхні, тривалий час здавалися вченим-океанологам
абсолютно неймовірними. Однак із появою високошвидкісних фотоапаратів та інших точних приладів, блукаючі хвилі-убивці було виявлено. В 1993 р. у Біскайській затоці було сфотографовано хвилю заввишки майже в 30м, що підбирається з корми до суховантажного судна.
        В 1995 р. така ж сама хвиля-монстр обрушилася на норвезьку плавучу бурову установку в Північному морі. Удар був такої сили, що шість із восьми якірних ланцюгів, що втримували установку над місцем буріння, було розірвано, а бур і колона труб зламалися як сірники. У липні 2004 р. під удар подібної хвилі потрапив супертанкер «Ессо Лангедок». Гігантський вал підкрався до судна іззаду, накрив його та зніс із палуби всі надбудови. Дослідникам океану довелося визнати, що загадкові суперхвилі — їх назвали «фриками» (від англійського слова «freak» — «блукаючий») — існують. Вони справді виникали буквально з нізвідки та зникали в нікуди. І при цьому досягали заввишки 35 м і більше, миттєво відправляючи на дно невеликі судна й ушкоджуючи великі. Учені обчислили, що подібні хвилі в океані здатні виникати
тільки в унікальних випадках — раз на кілька століть, — однак повідомлення про них приходили набагато частіше — кожні місяць-два. Для того щоб розібратися з «фриками», в 2004 р. Європейське космічне агентство використало відразу кілька супутників для спостереження за поверхнею Світового океану, й усього за три тижні в різних районах було виявлено більше десятка блукаючих хвиль-гігантів.
       Однак і досі немає відповіді на запитання, як і чому виникають «фрики». Швидше за все, їхня  поява пов'язана із «зустріччю» у водній товщі невеликих хвиль різної спрямованості, за якої їхня енергія складається та підсилюється. Цікаво, що суперхвилі мають вигляд не тільки вели-
чезних «водяних пагорбів» і «стін», але й глибоких западин у поверхні океану. При цьому вони зовсім не залежать від звичайного хвилювання й мають ширину менше кілометра.

Земні коливанння

«НЕНАДІЙНА» ТОЧКА ВІДЛІКУ

     

Говорячи про висоту якої-небудь гори, височини або рівнини, ми вказуємо її висоту над рівнем моря. Рівень моря —це положення вільної поверхні Світового океану, від нього й відлічуються всі інші висоти на суші та глибини в океані. Виходить, рівень моря — величина стала та незмінна? Нічого подібного. Спостереження в різних регіонах Світового океану показали, що його поверхня безупинно коливається. На неї справляють вплив вітрове хвилювання, припливи, нагрівання й охолодження поверхні, коливання атмосферного тиску, опади й випари, річкові й льодовикові стоки. Тому географи й картографи використовують не той рівень моря, який існує на даний момент, а так званий «середній багаторічний рівень» — величину, отриману в результаті тривалих вимірювань.

ЧОМУ ВІН КОЛИВАЄТЬСЯ

       Постійні вимірювання рівня океану ведуться з 18 ст. І ось що встановили вчені. Після 1780 р. він почав підвищуватися, і не рівномірно, а з прискоренням. Так, у 18 ст. приріст склав 3 см, в 19 ст. — 6 см, а в 20 ст. — 19 см. Якщо так піде й далі, то в 21 столітті рівень Світового океану підніметься ще на 34 см. Здавалося б, яке значення можуть мати настільки незначні відхилення, вимірювані в сантиметрах? Надзвичайно важливе, вважають фахівці, адже достатньо рівню океану підвищитися всього на метр, як під загрозою затоплення опиняться ділянки суші, на яких у наші дні живуть 145 млн людей! Причиною короткочасних коливань рівня океану можуть бути землетруси на суші й на морському дні, виверження підводних і надводних вулканів, підводні зсуви.

       Здебільшого подібні коливання супроводжуються катастрофічними явищами — повенями та цунамі. Інший тип коливань — повільні, що відбуваються протягом багатьох років, століть і навіть тисячоліть. Вони пов'язані з вертикальними рухами самої суші — її підняттям або опусканням разом із рухом плит земної кори. При цьому рівень самого океану залишається незмінним, піднімаються чи опускаються його береги, на яких установлюють вимірювальні прилади. Але найцікавішими і найважливішими для науки є коливання, які називають евстатичними. їхня причина — зміна загальної кількості води у Світовому океані, а також зміна «ємності» окремих морів і океанів. Євстатичні коливання найчастіше пов'язані зі змінами клімату в масштабах усієї планети.

ЯКЩО РОЗТАНЕ ЛІД

        Однією з головних причин зміни кількості води у Світовому океані є полярні льоди. Залежно від стану клімату займані ними площі то збільшуються, то помітно зменшуються. Танення й утворення льодів призводить до коливань рівня океану. Під час останнього великого заледеніння, що почалося приблизно 2,5 млн років тому й остаточно завершилося 11,7 тис. років тому, гігантська маса води Світового океану перетворилася на материкову кригу. При цьому рівень океану понизився на 120—150 м порівняно з сучасним. Із настанням потепління він почав поступово підніматися, але лише 6 тис. років тому став приблизно таким, як у наші дні. Деякі сучасні вчені вважають, що нині на Землі відбувається потепління, пов'язане з викидом в атмосферу великої кількості парникових газів.

Переміщення вод Світового океану

       

Вода у Світовому океані переміщається у всіх напрямках: вертикально й горизонтально, змінюється рівень її поверхні, виникають вихрові рухи, утворюються теплі та холодні шари. Ті, хто вперше опинився на морському березі, з подивом спостерігають за дивним явищем природи. Здавалося б, кілька годин тому тут був пляж, а зараз хлюпають хвилі. Або навпаки — море раптово починає відступати, й оголюється кам'янисте дно, покрите водоростями.
Протягом доби, а точніше — за 24 год 50 хв, рівень води в тому самому районі Світового океану двічі піднімається й двічі опускається. Океан, немов величезна жива істота, робить два «вдихи» і два «видихи». Цей ритмічний рух, що не залежить від вітру, називається припливами та відливами. У відкритому океані припливна хвиля майже непомітна, а на узбережжі, особливо у вузьких затоках і гирлах річок, вона може досягати декількох метрів.
         Ще стародавні греки помітили зв'язок між рухом Місяця по небу та припливами. Але лише в 17 столітті видатний учений Ісаак Ньютон зумів пояснити це явище в усій його складності.
Якби нам удалося поглянути на Землю збоку, ми могли б помітити дві «опуклості», що перебувають на протилежних кінцях планети. Зрозуміло, з космосу роздивитися їх практично неможливо, але вони існують, і це відчувають жителі приморських районів нашої планети
Одна з «опуклостей» розташовується на тому боці Землі, що в цей момент є найближчим до Місяця, інша — на протилежному боці, найвіддаленішому від нашого супутника. Складається враження, що під впливом сили притягання Місяця по поверхні Землі — по морю та суші — бі-
жить хвиля, що складається із земної речовини.
        Припливи утворюються під впливом сил притягання Місяця та Сонця, а також відцентрової сили, пов'язаної з обертанням Землі та Місяця навколо загального центру мас. Причому головну роль тут відіграє Місяць. Сонце, хоч його маса й більша за масу Місяця в 27 млн разів, перебуває в 390 разів далі від Землі, ніж Місяць. У результаті сила притягання маленького Місяця виявляється в 2,2 рази більшою, ніж притягання Сонця. У Світовому океані припливи проявляються набагато сильніше, ніж у твердій земній корі — але навіть на відкритих просторах океану різниця рівнів поверхні припливу та відливу становить усього близько 40 см. Справжній масштаб цього явища стає помітним біля берегів, де через набігання припливної хвилі на тверде дно її висота різко збільшується. На узбережжі Західної Європи рівень припливу досягає 3—7 м, а найбільша на Землі різниця між рівнем припливу та відливу зареєстрована в затоці Фанді в Канаді, вона становить 18 м.
        У вузьких протоках між островами або островом і материком припливна хвиля створює бурхливу течію та потужні вири. Найвідоміший із таких вирів утворюється в протоці між Лофотенськими островами та узбережжям Норвегії. Він має ім'я Мальстрем, що в перекладі означає «дурна течія». Сама протока за формою нагадує гігантську лійку близько 250 км завдовжки. Припливна течія стрімко вривається сюди, утворюючи гігантський вир, про який моряки розповідають чимало страхітливих історій. Ревіння виру під час припливу чутне за кілька кілометрів, а обертові хвилі утворюють непередбачувані завихрення та безліч дрібніших вирів. Навіть великі сучасні судна намагаються обминати Мальстрем.

The Combot multi mower

Вітер і хвилі

       

Вітер— потік повітря, що виникає через нерівномірності атмосферного тиску. Зазвичай вітер дме від зони високого тиску до зони низького тиску, а через те що температура й тиск повітря над сушею часто змінюються, разом із ними змінюються напрямок і швидкість вітру. На відміну від суші, над величезними просторами Світового океану вітри утворюють стійкі повітряні потоки — мусони та пасати.
         Постійні вітри змушують переміщуватися гігантські маси океанських вод, але взаємодія мусонів і пасатів із поверхнею океану та сушею виглядає по-різному. Вітри є головною причиною утворення хвиль в океані. У відкритому океані вітрові хвилі досягають п'ятнадцятиметрової висоти. З наближенням до берега хвилі стають вищими та крутішими, а відтак іще небезпечнішими. Біля берегів утворюються прибійні хвилі. З величезною силою обрушуючи на берег тисячі тонн води, що стрімко рухається, такі хвилі змивають пісок і камені, руйнують скелі та будівлі. Для захисту берегів від прибійних хвиль зводять спеціальні споруди з бетону та кам'яних брил. Однак хвилі — не тільки сліпа руйнівна сила. Вони переносять із місця на місце, подрібнюють і відкладають мільйони тонн часток гірських порід. Так на берегах утворюються піщані та галькові пляжі. У наші дні прибійні хвилі дедалі ширше починають використовувати для одержання електроенергії. Верхню частину океанської хвилі називають гребенем — зазвичай вона загортається в той бік, куди дме вітер, і дійсно нагадує півнячий гребінь. Відстань між двома найближчими гребенями становить довжину хвилі. Найнижча точка у водному проваллі між хвилями називається підошвою. Висота хвилі визначається відстанню між гребенем хвилі та її підошвою.

Океанічні течії

     

На береги Ісландії хвилі часто викидають стовбури дерев, що ростуть у сибірській тайзі, а тропічні плоди з Антильських островів виявляють біля берегів Шотландії й навіть за Полярним колом. Неначе в глибинах, на поверхні й навіть біля самого дна в товщі океану течуть могутні потоки, які несуть із собою все, що трапляється на їхньому шляху. Переміщення величезних мас води називають океанічними течіями. На поверхні океанів— ми вже згадували про це— течії виникають під дією постійних вітрів. Крім того, поверхня Світового океану нерівномірно прогрівається сонячними променями, тому вода в ньому переміщується й по вертикалі — немов ліфт між поверхами. Вертикальні течії доставляють в «нижні поверхи» океану збагачену киснем більш теплу воду з поверхні. Відбувається, так би мовити, «провітрювання» глибин. У свою чергу, придонна вода, багата на поживні речовини, піднімається до поверхневих шарів. Там на неї з нетерпінням чекають мільйони живих істот, що мешкають у «верхніх поверхах».
         Найпотужнішою холодною течією на Землі є течія Західних вітрів — вона переносить за рік у двісті разів більше води, ніж усі ріки суші. Немов гігантське кільце, вона оточує Антарктиду, у ній змішуються води трьох океанів — Тихого, Індійського й Атлантичного. Причиною утворення гігантського холодного потоку є стійкі західні вітри — вони й дали йому назву. Течія Західних вітрів підтримує рівновагу клімату трьох континентів — Африки, Австралії та Південної Америки й формує одну з найбагатших на життя ділянок у Світовому океані.
        Найбільша тепла течія на планеті — Гольфстрім. Уявіть собі ріку завдовжки 3 тис. км і завширшки від 75 до 120 км. Її глибина — близько 700 м, швидкість течії досягає 10 км/год. За рік Гольфстрім переносить стільки ж води, скільки всі ріки Землі разом узяті за 20 років, а його теплова потужність дорівнює потужності мільйона атомних електростанцій. Єдина відмінність від звичайної ріки — береги та дно Гольфстріму складаються з холодної води, а сам він несе теплу воду Мексиканської затоки до полярних морів. Завдяки Гольфстріму країни Західної Європи відрізняються більш м'яким кліматом, ніж інші регіони на тій же географічній широті: маси теплої води обігрівають повітря, яке західними вітрами переноситься до Європи.
        Із найбільшими океанічними течіями пов'язане й таке явище, як «Ель-Ніньйо». Холодна течія Західних вітрів, огинаючи Антарктиду, перетинає три океани — Тихий, Атлантичний та Індійський. Біля краю Південної Америки вона відхиляється до півночі й підходить до західних берегів континенту. Однак приблизно раз на десять років, порушуючи звичний колообіг, до берегів Південної Америки підходить потік не холодних, а теплих вод Екваторіальної течії. Це відбувається в переддень Різдва Христова (звідси й назва «ель-ніньйо», що в перекладі з іспанської означає «дитина»). У результаті на тривалий час змінюється клімат усього континенту й багатьох інших районів планети, наслідки «Ель-Ніньйо» відчуваються навіть у Європі й Австралії. Виникають потужні циклони й проносяться шторми небувалої сили, у деяких місцях починаються посухи та лісові пожежі. Причини виникнення «Ель-Ніньйо» є й досі незрозумілими, але це грізне явище служить нагадуванням жителям Землі про те, що в природі нашої планети все взаємозалежне, і навіть невеликі відхилення можуть
спричинити катастрофічні наслідки.