В океанах и морях в определенных направлениях на расстояния в тысячи километров перемещаются огромные потоки воды шириной в десятки и сотни километров, глубиной в несколько сотен метров. Такие потоки — «реки в океанах» — называются морскими течениями. Движутся они со скоростью 1-3 км/ч, иногда до 9 км/ч. Причин, вызывающих течения, несколько: например, нагревание и охлаждение поверхности воды, осадки и испарение, различия в плотности вод, однако наиболее значимой в образовании течений является роль ветра.
Течения по преобладающему в них направлению делятся на зональные, идущие на запад и на восток, и меридиональные — несущие свои воды на север или юг.
В отдельную группу выделяют течения, идущие навстречу соседним, более мощным и протяженным. Такие потоки называют противотечениями. Те течения, которые изменяют свою силу от сезона к сезону в зависимости от направления прибрежных ветров, называются муссонными.
Среди меридиональных течений наиболее известен Гольфстрим. Он переносит в среднем каждую секунду около 75 млн. тонн воды. Для сравнения можно указать, что самая полноводная река мира Амазонка переносит каждую секунду лишь 220 тысяч тонн воды. Гольфстрим переносит тропические воды к умеренным широтам, во многом определяя климат, а значит, и жизнь Европы. Именно благодаря этому течению Европа получила мягкий, теплый климат и стала землей обетованной для цивилизации, несмотря на свое северное положение. Подходя к Европе, Гольфстрим уже не тот поток, что вырывается из Мексиканского залива. Поэтому северное продолжение течения называется Северо-Атлантическим. Голубые воды Гольфстрима сменяются все более и более зелеными.Из зональных течений наиболее мощным является течение Западных ветров. На огромном пространстве Южного полушария у побережья Антарктиды нет сколько-нибудь значительных массивов суши. Над всем этим пространством преобладают сильные и устойчивые западные ветры. Они интенсивно переносят воды океанов в восточном направлении, создавая самое мощное во всем Мировом океане течение Западных ветров. Оно соединяет в своем круговом потоке воды трех океанов и переносит каждую секунду около 200 млн. тонн воды (почти в 3 раза больше, чем Гольфстрим). Скорость этого течения невелика: чтобы обойти Антарктиду, его водам необходимо 16 лет. Ширина течения Западных ветров около 1300 км.
В зависимости от температуры воды течения могут быть теплыми, холодными и нейтральными. Вода первых теплее, чем вода в том районе океана, по которому они проходят; вторые, наоборот, холоднее окружающей их воды; третьи не отличаются от температуры вод, среди которых протекают. Как правило, течения, направляющиеся от экватора, теплые; течения, идущие к экватору, —-холодные. Они обычно менее соленые, чем теплые. Это объясняется тем, что они текут из областей с большим количеством осадков и меньшим испарением или из областей, где вода опреснена таянием льдов. Холодные течения тропических частей океанов образуются благодаря поднятию холодных глубинных вод.
Важной закономерностью течений в открытом океане является то, что их направление не совпадает с направлением ветра. Оно отклоняется вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии от направления ветра на угол до 45°. Наблюдения показывают, что в реальных условиях величина отклонения на всех широтах несколько меньше 45°. Каждый нижележащий слой продолжает отклоняться вправо (влево) от направления движения вышележащего слоя. Скорость течения при этом уменьшается. Многочисленные измерения показали, что течения оканчиваются на глубинах, не превышающих 300 метров.Значение океанских течений заключается прежде всего в перераспределении на Земле солнечного тепла: теплые течения способствуют повышению температуры, а холодные понижают ее. Огромное влияние оказывают течения на распределение осадков на суше. Территории, омываемые теплыми водами, всегда имеют влажный климат, а холодные — сухой; в последнем случае дожди не выпадают, увлажняющее значение имеют только туманы. С течениями переносятся и живые организмы. Это в первую очередь относится к планктону, вслед за которым движутся и крупные животные. При встрече теплых течений с холодными образуются восходящие токи воды. Они поднимают глубинную воду, богатую питательными солями. Эта вода благоприятствует развитию планктона, рыб и морских животных. Такие места являются важными рыболовными участками.
Изучение морских течений ведется как в прибрежных зонах морей и океанов, так и в открытом море специальными морскими экспедициями.
Классификация течений
По физической природе общую циркуляцию океанских вод можно разделитьна ветровую и термохалинную.
Действие ветра на поверхность океана представляет собой важнейший механический фактор циркуляции вод. Благодаря этому фактору океан получает количество движения непосредственно от атмосферы. Течения, вызываемые действием напряжением ветра, подразделяются на дрейфовые и градиентные.Дрейфовыетечения развиваются в верхнем тонком слое океана под непосредственным влекущим действием ветра.Градиентныетечения, обусловлены горизонтальными градиентами давления, возникающими в результате формирования ветрового рельефа поверхности океана. Результирующие движения, включающие дрейфовые и градиентные течения, представляют собойветровую циркуляцию.
Термохалинная циркуляция обусловлена неравномерным полем плотности, а, следовательно, и давления в океане. Наибольший вкладв формирование термохалинной циркуляции вносят термические процессы -нагревание и охлаждение вод океана.
По пространственным и временным масштабам все многообразие движения вод в Мировом океане подразделяется намикро,- мезо - и макромасштабные движения.
К группе микромасштабных движений относится океанская турбулентность с временным периодом от менее секунды и до десятков секунд и размерами от миллиметров до сотен метров.
К мезомасштабным- океанские вихри с периодом от минут до месяцев и размерами от сотен метров до сотен километров.
Наконец, макромасштабныедвижения имеют период до сотен лет и размеры тысячи километров. Движения меньших масштабов выступают в океане в качестве внутреннего механизма движений больших масштабов. С макромасштабными системами в океане связаны макроциркуляционные круговороты, которые отличаются устойчивостью и своим постоянством, т.е. качественные особенности остаются неизменными во времени и пространстве.
Отдельные звенья макромасштабных циркуляционных систем круговоротов Мирового океана представляюттечения.Течениямив Мировом океане называются поступательные движения масс воды. Они характеризуются направлением, скоростью и расходом. Выделяютзональные течения,направление которых близко к восточному или западному. Характерным зональным течением является Антарктическое циркумполярное.Меридиональные течения, направление которых близко к северному, либо южному, связывают зональные в единую систему и, в свою очередь, подразделяются назападные пограничные и восточные пограничные. Отдельные течения в горизонтальной плоскости называютпротивотечениями,направление которых противоположно соседним течениям, а в вертикальной плоскости -подповерхностнымиилиглубинными противотечениями. В особый тип выделяютсяэкваториальные течения, приуроченные к узкой экваториальной полосе.
По временным изменениям направления выделяют постоянные течения,колебание направления у которых не выходит за пределы90°,ипеременныетечения,направление у которых изменяется на противоположное. В системе макромасштабных круговоротов большинство течении можно отнести к постоянным. Муссонные течения северной части Индийского океана являются примерами переменных течений.
Течения, которые не изменяются во времени, называют установившимися,а течения, которые изменяются во времени -неустановившимися.
По характеру переносимых океанологических характеристик различаюттеплые и холодные течения. Под холодными течениями понимают потоки, переносящие холодную воду в более теплую окружающую среду (течения, направленные от полюсов к экватору). Под теплыми течениями понимают потоки, переносящие теплую воду в более холодную окружающую среду (течения, направленные от экватора к полюсам).
По характеру движения выделяют меандрирующие, прямолинейные, циклонические и антициклонические течения. Меандрирующие - это течения, в которых существуют непрерывные волнообразные изгибы основного потока (например, меандры Гольфстрима). 0ни связаны, как правило, с гидродинамической неустойчивостью самого течения и влиянием рельефа дна. Кпрямолинейным течениям можно отнести пассатные течения.Циклонические течения - это круговые потоки, направленные в северном полушарии против часовой стрелки, а в южном полушарии - по часовой. Если круговые потоки в северном полушарии направлены по часовой стрелке, а в южном -против, то такие течения называютсяантициклоническими.
Важнейшие характеристики течений представляют скорость и расход. В зависимости от этих параметров в океане различаютузкие быстрые струйные течения (западные пограничные, экваториальные) иширокие медленные (восточные пограничные). Так, например, Куросио -узкое быстрое струйное течение, относящееся к западным пограничным, и переносящее теплую воду от экватора к северному полюсу.
Как сказано выше, морские течения классифицируют по различным признакам. Но основной классификацией в теории течений является генетическая классификация, т.е. классификация по факторам или силам, вызывающим морские течения.В соответствии с ними различают:
1. Градиентные течения,обусловленные горизонтальным градиентом гидростатического давления, возникающим при наклоне поверхности моря относительно изопотенциальной поверхности, то есть поверхности, где сила тяжести везде перпендикулярна.
В зависимости от причин, создающих наклон поверхности моря, в группе градиентных течений выделяют:
а) Сгонно-нагонные течения, обусловленные сгоном и нагоном вод под действием ветра;
б) Бароградиентные, связанные с изменениями атмосферного давления;
в) Стоковые, вызванные повышениями уровня у берегов и в устьевых участках рек береговым стоком;
г) Плотностные (конвекционные), обусловленные горизонтальным градиентом плотности воды.
Все градиентные течения, кроме плотностных, рассчитываются и обосновываются идентично.
2. Ветровые, обусловленные совместным воздействием влекущего действия ветра и наклона уровня, вызванного непосредственным действием ветра и перераспределением плотности, идрейфовые,обусловленные только влекущим действием ветра3.
3. Приливные, вызванные приливными волнами.
