Световният океан — урок по география

1. Части на Световния океан

Световният океан е непрекъснатата водна обвивка на Земята. Той заема около 361 милиона km² – почти 71% от повърхността на планетата, и съдържа около 1,33 милиарда km³ вода – около 97% от цялата вода на Земята. Средната му дълбочина е около 3700 m. Континентите го делят на пет океана. Числата долу са закръглени; в различните източници се различават, защото границите на океаните и моретата се теглят по различен начин.

Океан	площ, млн. km²	средна дълбочина, m	най-дълбоко място, m
Тихи	≈ 156	≈ 4000	Марианската падина, ≈ 10 900
Атлантически	≈ 77	≈ 3600	падината Пуерто Рико, ≈ 8400–8600
Индийски	≈ 69	≈ 3700	Зондската падина, ≈ 7300
Южен	≈ 20	≈ 3300	Южносандвичевата падина, ≈ 7200
Северен ледовит	≈ 14	≈ 1200	падината Молой, ≈ 5600

По-малките части на океана са моретата, заливите и протоците. Моретата биват вътрешни – врязани дълбоко в сушата и свързани с океана чрез тесни протоци (Черно, Средиземно, Балтийско), окрайни – по края на континента, отделени от океана с острови или полуострови (Берингово, Японско, Северно), и междуостровни (в Индонезия). Черно море е свързано с Мраморно море през Босфора, а оттам през Дарданелите – със Средиземно море, а то през Гибралтарския проток – с Атлантическия океан.

Пример

Ако разпределим водата на океана равномерно върху цялата Земя (510 милиона km²), колко дебел ще е слоят?

$h = \frac{1{,}33 \cdot 10^9\ \mathrm{km^3}}{5{,}1 \cdot 10^8\ \mathrm{km^2}} \approx 2{,}6\ \mathrm{km}$
Земята щеше да е покрита с океан, дълбок около 2,6 km.

2. Релефът на океанското дъно

Ако тръгнем от брега към средата на океана, ще минем през няколко части на дъното:

шелф (континентална плитчина) – полегатото продължение на континента под водата, до около 200 m дълбочина. Широк е от няколко до стотици километра. На шелфа е по-голямата част от риболова и подводния добив на нефт и газ;
континентален склон – по-стръмен склон до 2–3 km дълбочина, често прорязан от подводни каньони;
абисални равнини – обширни, почти равни площи на 3–6 km дълбочина, покрити с дебели утайки;
средноокеански хребети и дълбоководни ровове – границите на (виж урока Тектоника на плочите). Най-дълбоката точка – Чалънджър в Марианската падина – е на около 10 900 m.

Т

Ехолот

Корабът изпраща звуков импулс и мери времето

t

, за което ехото се връща от дъното. Звукът във водата се движи с

v \approx 1500\ \mathrm{m/s}

, а пътят е два пъти дълбочината:

h = \dfrac{v\,t}{2}

.

Пример

Ехото се връща след 4 s. Колко е дълбочината?

$h = \frac{1500 \cdot 4}{2} = 3000\ \mathrm{m}$ – вероятно континентален склон или абисална равнина.

3. Соленост

В един килограм океанска вода има средно около 35 g разтворени соли. Затова солеността се мери в промили (‰) – грама на килограм. Около 85% от солите са натриеви и хлоридни – обикновената готварска сол; следват магнезий, сулфати, калций и калий. Солите идват от на скалите на сушата и от по дъното, а съотношението между тях е почти еднакво навсякъде.

Т

Соленост и смесване

S = \dfrac{m_{\text{сол}}}{m_{\text{вода}}} \cdot 1000\ ‰

. При смесване на две води солта се запазва:

S = \dfrac{m_1 S_1 + m_2 S_2}{m_1 + m_2}

.

Солеността на повърхността зависи от това какво надделява: изпарението я повишава (водата си отива, солта остава), а валежите, реките и топенето на леда я понижават. Затова най-солена е водата в субтропиците (до около 37 ‰ в откритите океани), където е сухо и слънчево, по-малко солена е около , където вали много, и още по-малко – в полярните области. Моретата се различават още повече:

Море	соленост, ‰	защо
Червено море	≈ 40	жарко и сухо, почти няма реки – изпарението е огромно
Средиземно море	≈ 38–39	изпарението е повече от валежите и речния приток
Океанът (средно)	≈ 35
Черно море (повърхност)	≈ 17–18	Дунав, Днепър и Днестър вливат много сладка вода
Балтийско море	≈ 7 и по-малко	студено, с малко изпарение и много реки

Пример

Смесваме 2 t средиземноморска вода (38 ‰) с 3 t атлантическа вода (36 ‰). Каква е солеността на сместа?

$S = \frac{2 \cdot 38 + 3 \cdot 36}{2 + 3} = \frac{184}{5} = 36{,}8\ ‰$

4. Температура и плътност

Температурата на повърхността на океана е от около −1,9 °C (тогава солената вода замръзва) в полярните морета до над 30 °C в Персийския залив и около Индонезия. Слънцето нагрява само горните десетки метри, а вълните и вятърът ги разбъркват – това е смесеният слой. Под него температурата бързо пада – това е термоклинът, а още по-надолу е студената дълбока вода с около 0–4 °C. Всъщност по-голямата част от океана е студена и тъмна.

Т

Плътност на морската вода

Плътността расте със солеността и намалява с температурата. При повърхността

\rho \approx 1020

–

1030\ \mathrm{kg/m^3}

; океанолозите пишат

\sigma = \rho - 1000

. По-плътната вода потъва под по-леката, докато не стигне вода със същата плътност.

Сладката вода е най-плътна при 4 °C, затова езерата замръзват отгоре, а на дъното водата остава около 4 °C. В морската вода със соленост над около 25 ‰ това не е така: тя става все по-плътна чак до замръзването си. Студената солена вода в полярните морета потъва до дъното на океана. Пробвай в лабораторията коя вода потъва под коя:

A Средиземноморска13,0 °C, 38,5 ‰, σ 29,11B Атлантическа повърхностна15,0 °C, 36,2 ‰, σ 26,90смес 1:1σ 28,01

A е по-плътна с 2,21 kg/m³ и потъва под B.

Влачи точките A и B. Пунктирите са линии на еднаква плътност σ = ρ − 1000 kg/m³ (по уравнението EOS-80 при повърхностно налягане); в синята ивица долу водата замръзва.

Това обяснява и загадката от началото. Солената средиземноморска вода е по-плътна и тече по дъното на Босфора към Черно море, а по-леката черноморска вода тече отгоре в обратна посока. Сместа на две различни води понякога е по-плътна и от двете (виж бутона „Смесване“) – това също помага на водата в полярните морета да потъва.

Черно море – море на два етажа

Горният слой е с около 17–18 ‰ – реките вливат много сладка вода. Под него, след рязък скок на солеността около 100–200 m, е по-солена вода (около 22 ‰), която идва бавно от Босфора. Леката вода отгоре лежи като капак и двата слоя почти не се смесват. Кислородът от въздуха не стига надолу, а , които разлагат потъналата органика, произвеждат сероводород. Затова под около 150–200 m в Черно море почти няма живот – това е около 90% от обема му. Черно море е най-големият такъв басейн на Земята.

5. Повърхностни течения

Повърхностните течения се задвижват главно от вятъра: гонят водата на запад покрай , а – на изток в умерените ширини (виж урока Налягане, ветрове и циркулация). Въртенето на Земята отклонява течащата вода надясно в Северното полукълбо и наляво в Южното (, виж урока Движение на Земята). Така течението и континентите затварят огромни кръговрати в океаните – по часовниковата стрелка в Северното и обратно на нея в Южното полукълбо.

Т

Топли и студени течения

Течението е топло, ако водата му е по-топла от околната – обикновено тече от екватора към полюсите (Гълфстрийм, Курошио). Студеното течение тече от високите ширини към екватора или излиза от дълбините (Перуанско, Канарско, Бенгелско). Дебитът на теченията се мери в свердрупи:

1\ \mathrm{Sv} = 10^6\ \mathrm{m^3/s}

.

Гълфстрийм – топло течение

Най-известното топло течение: тръгва от Мексиканския залив покрай Флорида и носи около 30 милиона m³/s, а край Нюфаундленд – няколко пъти повече. Скоростта стига 2 m/s.

Червено – топли течения, синьо – студени; сивите кръгове са кръговратите (по часовниковата стрелка в Северното полукълбо, обратно – в Южното). Натисни течение на картата или го избери от списъка. Пътищата са схематични.

Течението по западния край на всеки океан (Гълфстрийм, Курошио, Бразилско, Агуляс) е тясно, бързо и топло, а по източния край – широко, бавно и студено. Топлите течения затоплят и овлажняват на бреговете, а студените го правят по-хладен и сух: край студените течения са най-сухите пустини на Земята – Атакама, Намиб, Западна Сахара. Повече за това – в урока Климатите на Земята.

Пример

Гълфстрийм пренася край Флорида около 30 Sv, а Амазонка – най-пълноводната река – около 209 000 m³/s. Колко пъти е по-голям дебитът на течението?

$30\ \mathrm{Sv} = 30 \cdot 10^6\ \mathrm{m^3/s}$
$\frac{30\,000\,000}{209\,000} \approx 144$ пъти

6. Термохалинната циркулация

Освен повърхностните течения има и бавна циркулация на целия океан, която се задвижва от разликите в плътността – от температурата (термо-) и солеността (-халинна). В Северния Атлантик, край Гренландия и в Лабрадорско море, солената вода на Гълфстрийм изстива през зимата, става много плътна и потъва на километри дълбочина. Около Антарктида, когато морето замръзва, ледът изтласква солта и останалата вода става още по-солена и плътна – тя образува най-студената и най-плътна дънна вода.

Тези дълбоки води пълзят по дъното към екватора, бавно се издигат в Индийския и Тихия океан и се връщат по повърхността. Това е океанският конвейер. Един кръг продължава стотици години – по оценки до около хиляда години. Конвейерът пренася топлина към високите ширини и „вкарва“ кислород и въглероден диоксид в дълбините. Част от него в Атлантика (AMOC) по оценки на IPCC вероятно ще отслабне при затоплянето на климата (виж урока Изменението на климата).

7. Апвелинг и Ел Ниньо

Край западните брегове на континентите в тропиците и субтропиците (Перу, Калифорния, Северозападна и Югозападна Африка) вятърът духа покрай брега, а въртенето на Земята отклонява повърхностната вода навън, към открития океан. На нейно място отдолу излиза студена дълбока вода, богата на хранителни вещества – това е апвелингът. Хранителните вещества хранят планктона, а той – огромни пасажи риба. Районите с апвелинг заемат около 1% от повърхността на океана, а по оценки в тях се лови около една пета от рибата в света (виж и урока Екосистеми).

Обикновено пасатите над Тихия океан гонят топлата повърхностна вода на запад – към Индонезия, където тя се трупа в „топъл басейн“ с над 29 °C, а над нея вали много. Край Перу термоклинът е плитък и апвелингът носи студена вода. На няколко години (обикновено на 2–7) пасатите отслабват и топлата вода се разлива на изток – това е Ел Ниньо („Детето“ – рибарите в Перу забелязват топлото течение около Коледа). Обратната фаза, с по-силни пасати и по-студен изток, е Ла Ниня.

пасати1

изток24,0 °Cаномалия0,0 °Cтермоклин З/И160 / 40 mулов на аншоа≈ 100 % от нормалнияфазанеутрално

Пасатите гонят топлата вода на запад; край Перу термоклинът е плитък и студената вода излиза на повърхността – това е апвелингът.

Опростен модел: температурите, дълбочините и уловът са илюстративни. „Аномалия“ е отклонението на температурата в източната част от нормалните около 24 °C; Ел Ниньо се обявява, когато трайно е поне +0,5 °C.

Ел Ниньо и Ла Ниня променят времето далеч от Тихия океан: суши в Австралия и Индонезия, порои в Перу и Еквадор, по-слаб в Индия. При силен Ел Ниньо средната температура на цялата Земя временно се повишава – например 1998, 2016 и 2023–2024 г. са сред най-топлите години, измерени дотогава.

8. Вълни и приливи

Повечето вълни се вдигат от вятъра. Колкото по-силен е вятърът, колкото по-дълго духа и колкото по-дълъг е пътят му над водата, толкова по-високи са вълните. Във вълната водата не пътува заедно с нея: частиците се движат в кръгове, а напред се пренася енергията (виж урока Вълни). Когато вълната стигне плитчина, тя се забавя, става по-висока и се разбива в брега. Съвсем друг произход имат – от и свлачища по дъното (виж урока Земетресения и вулкани).

Приливите и отливите се дължат на на Луната и (около два пъти по-слабо) на Слънцето – те са обяснени в урока Гравитация. На повечето места има по два прилива за около 24 h 50 min, т.е. на всеки около 12 h 25 min. Най-големи са при новолуние и пълнолуние, най-малки – при четвъртините. Височината им зависи силно от формата на бреговете: в откритите океани е под около 1 m, а в залива Фънди в Канада стига около 16 m. В затворени морета като Черно и Средиземно приливите са едва няколко сантиметра.

Т

Период на приливите

Полуденонощните приливи се повтарят на

T \approx \dfrac{24\ \mathrm{h}\ 50\ \mathrm{min}}{2} = 12\ \mathrm{h}\ 25\ \mathrm{min}

; от пълен прилив до отлив минават около 6 h 12 min.

9. Богатствата на океана и опазването му

Храна – риба, ракообразни, , . По оценки на ФАО над една трета от рибните запаси в света се ловят повече, отколкото успяват да се възстановят.
Минерални ресурси – нефт и газ от шелфа (включително в българската част на Черно море се търсят), пясък, железно-манганови конкреции по дъното, сол.
Енергия и вода – приливни и вълнови електроцентрали, ветрови паркове в морето, обезсоляване на морска вода в сухите страни.
Транспорт – по море се превозва по-голямата част от световната търговия по тегло.

Океанът е застрашен от замърсяване с нефт и пластмаса (теченията събират плаващите отпадъци в средата на кръговратите), от прекомерния риболов, от затоплянето и от подкисляването заради поглъщания въглероден диоксид (виж урока Химия на околната среда). В Черно море от реките идват много торове – водата цъфти, а през 80-те години на XX век случайно донесената гребеновидна медуза мнемиопсис почти унищожава улова на хамсия. Морските и квотите за улов помагат запасите да се възстановят.

10. Тренажор

✅ Решени: 0🔥 Серия: 0🏆 Рекорд: 0

h = 100\ \mathrm{m}

Колко атмосфери е общото налягане (10 m вода ≈ 1 atm)?

11. Океанът около нас

0 / 5

🦆 Гумените патета

През януари 1992 г. в северната част на Тихия океан от кораб падат контейнери с около 29 000 пластмасови играчки. Около 10 месеца (≈ 300 дни) по-късно първите играчки излизат на брега на Аляска, на около 3200 km. С каква средна скорост са се носили в km на ден и в m/s?

🧂 Солниците край Бургас

Колко килограма черноморска вода със соленост 18 ‰ трябва да се изпари, за да се получи 1 kg сол? А от океанска вода (35 ‰)?

🤿 Гмуркачът

Колко е общото налягане върху гмуркач на 40 m дълбочина? Колко пъти се свива въздухът в балон, свален от повърхността на тази дълбочина (при еднаква температура)?

🌊 Заливът Фънди

В залива Фънди (Канада) разликата между прилив и отлив стига около 16 m. Водата се вдига от отлив до прилив за около 6 h 12 min. С колко сантиметра средно в минута се покачва?

🚢 Ехолотът

Ехолотът на кораб изпраща звуков импулс и чува ехото от дъното след 7,2 s. Скоростта на звука във водата е около 1500 m/s. Колко е дълбочината? В коя част на океанското дъно е корабът най-вероятно?

Зелено – решена сам(а), жълто – с решението. Десетичните числа може да пишеш със запетая.

12. ⚠️ Чести грешки

Топло и студено течение

✗ Топлото течение е с топла вода, например над 20 °C.

✓ Важно е сравнението с околната вода: Северноатлантическото течение край Норвегия е топло, макар да е около 8 °C.

Соленост

✗ 35 ‰ значи 35% сол.

✓ Промилите са хилядни: 35 ‰ = 3,5% – 35 g сол в 1 kg вода.

Най-солено

✗ Най-солено е на екватора, защото е най-топло.

✓ На екватора вали много; най-солено е в сухите субтропици и в моретата като Червено.

Вълните

✗ Вълната носи водата към брега.

✓ Водата се движи в кръгове почти на място; напред се пренася енергията.

Морската вода

✗ И морската вода е най-плътна при 4 °C.

✓ Солената вода (над около 25 ‰) става все по-плътна чак до замръзването.

Ел Ниньо

✗ Ел Ниньо е ураган или течение край Перу.

✓ Това е затопляне на източната част на Тихия океан при отслабнали пасати; засяга времето по целия свят.

13. 🎯 Бърз тест

1 / 9

✓ 0

Каква част от повърхността на Земята заема Световният океан?

Избери отговор (или натисни 1–4)

14. 📝 Задачи за упражнение

0 / 0

Ниво А· Областен кръг

Ниво В· Национален кръг

Ниво С· Международна олимпиада

15. Обобщение

✓ Океанът заема около 71% от Земята и съдържа около 97% от водата ѝ; средната дълбочина е около 3700 m
✓ Дъното: шелф до около 200 m, континентален склон, абисални равнини, хребети и ровове
✓ Средната соленост е около 35 ‰; я повишава, а , реките и ледът – понижават
✓ Плътността расте със солеността и намалява с температурата; по-плътната вода потъва
✓ Черно море е на два слоя (около 18 и 22 ‰); под около 150–200 m има сероводород
✓ Повърхностните течения се задвижват от вятъра и образуват кръговрати; топлите текат към полюсите, студените – към екватора
✓ Термохалинният конвейер се задвижва от потъването на студена солена вода в Северния Атлантик и около Антарктида
✓ Апвелингът носи хранителни вещества и риба; Ел Ниньо е затопляне на източната част на Тихия океан при слаби пасати
✓ Приливите се повтарят на около 12 h 25 min; най-големи са при новолуние и пълнолуние

💡 Интересен факт

През януари 1992 г. по време на буря в северната част на Тихия океан от товарен кораб падат контейнери с около 29 000 пластмасови играчки – патета, костенурки, бобри и жабки. През следващите години ги намират по бреговете на Аляска, Хаваите, Чили и Австралия, а някои по сведения минават през Северния ледовит океан чак до Атлантика. Океанографът Къртис Ебесмайер събира находките и с тях проверява компютърните модели на теченията. Така „Дружелюбните плавачи“ стават може би най-известният неволен научен експеримент.