КАК УСТРОЕН ОКЕАН

КАК УСТРОЕН ОКЕАН
Рассказывает
ПАНТЮЛИН АНАТОЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ
Кафедра океанологии
Географического факультета
Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
ГЛАВНЫЕ ТЕМЫ ЛЕКЦИИ
1.Океан среди других геосфер
2.Океан состоит из воды
3.Как изучают океан
4.Один знаменитый закон океанографии
5.Что такое структура океана
6.Океан в движении
7.Роль океана в изменениях климата
ДВА ВЗГЛЯДА НА ОКЕАН
АТМОСФЕРА
10 км
ОКЕАНОСФЕРА
4 – 11 км
ЛИТОСФЕРА
10 – 40 км
ГОЛУБАЯ ПЛАНЕТА
ОКЕАНОСФЕРА
• Занимает 71% площади
поверхности планеты
• Содержит 96,4% объема
гидросферы
• Средняя глубина 3700 м
• Максимальная глубина
11034 м
• Занимает 61% площади
северного полушария
• Занимает 81% площади
южного полушария
ОКЕАН СРЕДИ ДРУГИХ ГЕОСФЕР
АТМОСФЕРА
ПОДВИЖНОСТЬ
ИЗМЕНЧИВОСТЬ
ОКЕАНОСФЕРА
ГЛОБАЛЬНОСТЬ
ЛИТОСФЕРА
СКРЫТНОСТЬ
НЕДОСТУПНОСТЬ
ОКЕАН СОСТОИТ ИЗ ВОДЫ
Молекула воды
1. Водородные связи
2. Дипольный момент
Структура льда
Структура жидкой воды
Свойства воды
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Температура кипения +100 (-70)
Температура плавления 0 (-90)
Температура наибольшей плотности (+ 4)
Твердая фаза (лед) легче жидкой фазы
Самая большая теплоемкость (q)
Самая большая теплота плавления (80q)
Самая большая теплота испарения (540q)
Самое большое поверхностное натяжение
Универсальная растворяющая
способность
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД
ПРЕСНЫЕ
СОЛОНОВАТЫЕ
СОЛЕНЫЕ
ВОДА КАК СРЕДА ЖИЗНИ
ПЛОТНОСТЬ ВОДЫ В 800 РАЗ
БОЛЬШЕ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА
НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ
СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ
ДАВЛЕНИЕ
ВЯЗКОСТЬ ВОДЫ В 50 РАЗ
БОЛЬШЕ ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА
СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
ЗАВИСИТ ОТ РАЗМЕРА
ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВОДЫ В 500 РАЗ
БОЛЬШЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХА
ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУРЫ:
В АТМОСФЕРЕ: от – 80 до + 60
В ОКЕАНЕ: от -2 до + 30
ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА =
ТЕМПЕРАТУРЕ ВОДЫ
ИСТОЧНИК ПЛОРОДОРОДИЯ:
НА СУШЕ – ПОЧВА;
В ОКЕАНЕ – ВСЯ ТОЛЩА ВОД
Океанология – наука наблюдательская.
Что такое наблюдение?
• ОПЫТ,ЭКСПЕРИМЕНТ
• НАБЛЮДЕНИЕ
• Выбор необходимых
условий опыта
• Невозможность
управления
условиями
наблюдения
• Устранение
мешающих опыту
условий
• Возможность
многократного
повторения опыта
• Зависимость
результата от метода
наблюдения
• Неповторимость
любого наблюдения
ИСТОРИЯ ОКЕАНОГРАФИИ И ОКЕАНОЛОГИИ
• Период умозрительного познания океана
(IV в. до н.э. – XVII в.)
• Период попутных наблюдений и ярких
личностей (XVIII в. – середина XIX в.)
• Период научных школ в океанографии
(середина XIX в. – середина XX в.)
• Период технологического прогресса и
чередования эмпирических и теоретических
фаз развития науки (вторая половина XXв.)
• Период фундаментальных преобразований и
интегральной океанологии (пер. полов. XXIв.)
Челленджер 1872-1876
Гидрологические приборы
ЧЕЛЛЕНДЖЕР 1872 - 1876
Технические средства исследования океана
ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ
Температура есть количественная мера степени «нагретости»
тела. Степень «нагретости» измеряется по характеристикам
материальных тел, зависящих от «нагретости».
Тело, выбираемое для измерения степени «нагретости»,
называется термометрическим, а величина, посредством
которой измеряется «нагретость», называется термометрической.
Термометрические тела: спирт, ртуть, воздух, медь и др. металлы.
Термометрические величины: объем, длина, давление.
Термометрическая шкалы: обязательное условие –
воспроизводимость (реперные точки).
1724 год - шкала Фаренгейта
1730 год – шкала Реомюра
1742 год – шкала Цельсия
Две главные проблемы измерения температуры воды в океане
на произвольном горизонте:
1. Гидростатическое давление (слой воды 10 м = 1 атмосфера).
2. Сохранение отсчета термометра при подъеме на поверхность.
Самый ранний способ измерения температуры воды на
произвольном горизонте – батометрический. Батометр – сосуд,
с помощью которого проба воды поднималась на поверхность
и в ней измерялась температура обыкновенным термометром.
Примитивные батометры
1663 г.
1749 г.
1817 г.
1773 г.
Термоизолированные батометры
Батометр
Ленца – Паррота, 1823
Батометр
Петтерссона – Нансена, 1900
Экстремальные термометры
Кавендиш, 1757
Сикс, 1782
Глубоководный опрокидывающийся термометр
Глубоководный опрокидывающийся термометр
Электротермометры (термометры сопротивления)
Материалы: медь, платина
Точность: 0,001º
Время измерения: 0,05 сек.
Исследования солевого состава вод морей и океанов
1. A. Marcet (1819) определил солевой состав (5 ионов) в 16 пробах
воды из разных океанов и морей.
(открытие хим. элементов: Cl-1774; Na,K-1807; Mg,Ca-1808.)
2. G. Forchammer (1865) в течение 20 лет определил солевой состав
в 280 пробах воды и нашел постоянными ионный состав и
соотношение между ионами. Ввел термин «соленость».
3. W. Dittmar (1884) обработал 77 проб воды экспедиции на корабле
«Челленджер» и подтвердил закон постоянства солевого
состава вод океана.
Солевой состав вод океана (%O)
Na – 10,556
Cl – 18,98
Mg – 1,272
SO4- 2,649
K - 0,4
HCO3- 0,140
Ca – 0,4
Br - 0,065
Σ = 34,482
ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОЛЕВОГО
СОСТАВА ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА
• Вся вода океанов содержит один и
тот же набор солей (ионов)
• В воде любой солености доля
каждого иона постоянна.
ТЕМПЕРАТУРА ВОДЫ НА ПОВЕРХНОСТИ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА МЕРИДИОНАЛЬНОМ РАЗРЕЗЕ
В ТИХОМ ОКЕАНЕ
СОЛЕНОСТЬ НА ПОВЕРХНОСТИ ОКЕАНОВ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СОЛЕНОСТИ НА МЕРИДИОНАЛЬНОМ
РАЗРЕЗЕ В АТЛАНТИЧЕСКОМ ОКЕАНЕ
КАРТА ГОЛЬФСТРИМА Б, ФРАНКЛИНА, 1768 г.
ИНФРАКРАСНАЯ ФОТОГРАФИЯ ГОЛЬФСТРИМА
ТЕЧЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ
ЦИРКУЛЯЦИЯ ОКЕАНА
ГЛОБАЛЬНЫЙ КОНВЕЙЕР
ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ
ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ
ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ПО ДАННЫМ ЛЕДЯНОГО КЕРНА НА
СТАНЦИИ ВОСТОК
СЛЕДУЮЩАЯ ЛЕКЦИЯ:
Ф. НАНСЕН