Температура та соленость.

Температура воды в Мировом океане, постепенно понижается от экватора к полюсам, но это явление наблюдается только в поверхностном слое воды. В глубинах океана (начиная с глубины 3000 м и до дна) температура неизменно составляет около 2° С и не зависит ни от широты, ни от времени года.

Среднегодовая температура поверхностного слоя океана, выведенная на основе многолетних наблюдений—17,4° С, что на 3°С выше, чем среднегодовая температура воздуха на уровне моря.

Установлено также, что максимальная температура воды в северном полушарии — в августе, а минимальная — в феврале. Для южного полушария годовой, ход температуры имеет противоположный характер. При этом часть Мирового океана, расположенная к югу от экватора, несколько холоднее северной.

Другими словами, температура поверхностных вод для одинаковых широт бывает, как правило, выше в северном полушарии, чем в южном. В течение суток наибольшая температура на поверхности моря отмечается между 13 и 14 ч, а наименьшая — между 4 и 8 ч.

Амплитуда колебания температуры воды, составляющая около 40°С, значительно меньше, чем разность крайних температур воздуха, которая достигает 133°. Благодаря большой теплоемкости воды Мировой океан служит гигантским аккумулятором солнечного тепла. Он смягчает климат Земли, сглаживает разницу между летней и зимней, дневной и ночной температурами.

Географическое распределение температур нагляднее всего изучается по месячным картам изотерм средних, максимальных и минимальных температур, которые издаются метеорологической службой.

Слишком высокая и слишком низкая температуры отрицательно сказываются на судоходстве.

При высокой температуре:

· портятся некоторые виды грузов, главным образом органического происхождения;

· ухудшает бытовые условия пассажиров и экипажа, что вынуждает оборудовать жилые помещения специальными устройствами для вентиляции и охлаждения;

· снижают мощность главных двигателей, например дизелей, для которых важен вес заряда воздуха, всасываемого в цилиндры;

· вызывают нагревание корпуса и создают сложные условия для хранения перевозимого груза;

· высокая влажность воздуха преобладает в районах с теплым климатом и в сочетании с высокой температурой, при определенных условиях, может привести к конденсации влаги в трюмах и порче грузов.

Но несравненно более сложные задачи ставят низкие температуры, с которыми приходится сталкиваться при плавании в высоких широтах. Влияние низкой температуры на суда заключается в том, что функцией от ее распределения является размещение ледового покрова. Льды служат главным и наиболее труднопреодолимым препятствием для судоходства, всецело зависят от температуры поверхностных вод Мирового океана. Важную роль при этом играет форма ледовых образований.

Известно, что вода замерзает, если её охладить до 0° С. Но для того, чтобы замерзла морская вода, её температура должна опуститься по крайней мере до —4° С. Объясняется это тем, что морская вода соленная — растворённые в ней соли снижают её температуру замерзания, причём чем выше их концентрация, тем ниже температура.

Что же происходит с солёной водой при замерзании? На её поверхности образуется морской лёд, имеющий, как и любой другой лёд, кристаллическую структуру. Его кристаллы вытянуты вертикально в направлении потоков тепла, поднимающихся из воды в атмосферу. А между кристаллами располагаются пустоты, заполненные незамёрзшей жидкостью. Эта жидкость — рассол, в котором концентрируются соли из замерзающей воды; в самих же кристаллах лёд оказывается пресным. Пузырьки рассола делают морской лёд менее прозрачным, чем пресноводный, но более пластичным и мягким. Постепенно воды в рассоле становится всё меньше, а концентрация солей в нём увеличивается, и пузырьки с рассолом смещаются к нижней границе льда. В результате рассол вытекает изо льда в не замёрзшую воду, так что со временем лёд становится всё более пресным.

У поверхности морская вода практически не бывает неподвижной. Волнение на море препятствует замерзанию. Поэтому, прежде чем замёрзнуть, морская вода должна сильно переохладиться. Когда её температура опускается на несколько градусов ниже точки замерзания, на поверхности воды образуется тонкий слой льда, кристаллы которого быстро смерзаются в губчатые массы ледяного сала(названные так потому, что имеют вид застывшего сала). Ветер и волны сбивают его в сгустки диаметром от 30 см до 3 м. От частых столкновений друг с другом эти сгустки становятся округлыми, а их края приподнимаются. Морской лёд, состоящий из таких округлых льдинок, называют блинчатым. В дальнейшем поля ледяного сала и блинчатого льда смерзаются, утолщаются и переходят в нилас— тонкую корку молодого льда толщиной до 10 см, легко изгибающуюся на волне. Когда волнение усиливается, эта корка обычно раскалывается на множество угловатых обломков, похожих на битое стекло. Так возникает лёд, который моряки именуют склянкой. Нилас легко режет деревянные корпуса шлюпок и баркасов, поэтому его также называют лёд-резун. При утолщении ниласа образуется молодой лёд. А уже из него получается сначала однолетний, затем двухлетний и, наконец, многолетний лёд.

При низких температурах происходит:

· обмерзание надводной части судна из-за водяных брызг образующихся при ветре. На надводной части судна они могут вызывать обледенение, толщина такого обледенения может доходить до 70 см, снижение скорости и уменьшение остойчивости, при других неблагоприятных условиях привести к опрокидыванию судна. Обледенение судов чаще наблюдается в северной части Атлантического и Тихого океанов, а также в некоторых внутренних морях: Гренландском, Норвежском, Баренцевом, Северном, Охотском.

· Судну приходится тратить значительную часть мощности на преодоление сопротивления трущихся о борта и громоздящихся перед форштевнем льдин. При толщине ледового покрова в 15—20 см судно среднего тоннажа двигается с большим трудом, когда же лед становится толще 40 см, исключается возможность плавания обычных морских судов, не имеющих ледового класса и специальных ледовых подкреплений.

· При выборе пути через ледовую зону основным фактором, влияющим на судно, становится лед, который увеличивает сопротивление движению судна, снижает скорость его движения.

· Плавающие льдины, острые края которых могут пробить борт или обломать лопасти винта.

· Образование льда играет важную роль в работе портов. Это не только определяет навигационный период работы многих из них, но ставит вопрос о целесообразности самого их существования.

Ледовые условия характеризуются границей распространения льда, толщиной и сплоченностью и продолжительностью ледового периода. За крайнюю границу распространения морских льдов принято считать линию, за пределами которой льды встречаются редко. Сплоченность дрейфующих льдов обычно определяют по десятибалльной шкале. Десятью баллами оценивается сплошной лед, а нулевым баллом - чистая вода. Сплоченность, например, в 7 баллов означает, что льдами покрыто 70 % видимой акватории.

Под ледопроходимостыопонимается скорость движения судна во льдах по генеральному курсу, допустимая с точки зрения прочности корпуса и достижимая с помощью его силовой установки. Ледовые условия изучают по атласам льдов, бюллетеням ледовой обстановки и картам ледовых прогнозов.

Опытным путем установлено, что при сплоченности льдов до 3 баллов плавание для всех судов осуществляется почти без потери скорости. При сплоченности 4-6 баллов суда ледового класса теряют до 50 % скорости по сравнению с плаванием на чистой воде. При сплоченности выше 7 баллов потери скорости настолько увеличиваются, что плавание судов без ледокола становится невозможным.

Замерзаемость морских акваторий наблюдается с 45° северной и 50° южной широты, но благодаря теплым прибрежным течениям эти границы могут быть заметно отодвинуты в разных частях мира. Ледовая ситуация усугубляется в устьевых и озерных портах, так как пресная вода более подвержена замерзанию, чем морская. Ледовый покров образуется в морях Северного Ледовитого океана, а также в отдельных местах ряда северных районов Тихого океана, у берегов Антарктиды.

В водах океана, окружающего Антарктиду, зимой морские льды господствуют в зоне шириной от 500 до 2000 км. Летом же остаётся лишь полоска разреженных льдов, которая примыкает к берегам ледяного материка. Она разрывается вблизи Антарктического полуострова и в районе моря Росса; лишь в море Уэдделла сохраняется большой массив летнего льда. Так что многолетних морских льдов в Антарктике почти нет. Площадь антарктических морских льдов в течение года колеблется от 20 млн. км² зимой до 5 млн. км² летом.

Северный Ледовитый океан в значительной мере изолирован материками от влияния других океанов, поэтому условия для развития морских льдов в нём более благоприятные. Вот почему не только зимой, но и летом здесь сохраняется мощный ледяной панцирь. Зимой его площадь обычно достигает 18 млн. км², летом она сокращается до 8—9 млн. км². Границы этих льдов не всегда совпадают с климатическими зонами. Так, холодные течения, движущиеся вдоль восточных берегов Северной Америки, Гренландии и Евразии, затягивают льды далеко на юг. А тёплые течения у западных берегов тех же материков и Гренландии отодвигают границы льдов на север, в Баренцево море и северную часть Берингова моря.

По своему происхождению льды, встречающиеся в океане, подразделяются на морские, образующиеся при замерзании соленой воды, и айсберги, образующиеся из пресной воды. Морские льды менее прочные, их толщина не превышает обычно нескольких метров. Айсберги достигают порой гигантских размеров.

Морские льды делятся на припайные и дрейфующие. Припайные льды прикреплены к берегам и могут образовывать сплошные поля протяжённостью в сотни километров. Припай почти всегда образуется из однолетнего льда; многолетний припай известен только в некоторых заливах и проливах Северной Гренландии и Канадской Арктики. Встречается он и в Российской Арктике, например в проливах между островами архипелага Северная Земля. Из-за своей толщины и отсутствия разводьев (т. е. чистой воды между льдами) многолетний припай практически непроходим даже для самых современных и мощных ледоколов.

Дрейфующие морские льды движутся под влиянием ветров и морских течений. Они образуют основную массу плавучих льдов полярных морей и всегда представляют собой смесь ледяных полей разного возраста — однолетних, двулетних и многолетних. Старое название дрейфующих льдов, прежде всего многолетних. — полярный пак или паковые льды. Дрейфующее льды редко бывают сплошными — даже зимой они изобилуют разводьями и полыньями. Капитаны-полярники говорят: «Там, где есть движение льда, всегда найдёшь открытую воду».

Плавание среди льдов может быть небезопасным для морских животных — китов, кашалотов, тюленей. Иногда они становятся пленниками ледяных ловушек, где часто погибают от удушья или голода. В 1985 г. около 3 тыс. белух попало в такую ловушку в мелководном проливе Сенявина у берегов Чукотки. Он был закупорен льдами. Оставались свободными ото льда лишь небольшие полыньи почти в 100 милях от чистой воды, там и сгрудились белухи. Для спасения животных был направлен ледокол «Москва». Но, не дойдя 1б миль, он был вынужден повернуть обратно, так как не смог преодолеть мощные льды. Белухи, укрывшиеся в двух полыньях обшей площадью 100 м2, уже начали задыхаться. Им на помощь пришли люди; они скалывали лёд по краям полыней, тракторами вытаскивали ледяные глыбы на берег, кормили белух рыбой. Когда ледокол всё же пробился к полыньям, он соединил их каналом, затем развернулся и поплыл к чистой воде. Белухи последовали за ним по образовавшемуся проходу среди льдов.

Корабли могут также стать пленниками дрейфующих льдов. Очень тяжёлым для навигации во льдах был 1937 г. Почти весь советский флот, работавший в Западной Арктике, не смог к зиме вернуться на свои базы. А три ледокольных судна были увлечены дрейфующим льдом в Центральную Арктику. Только через год ледоколу «Ермак» удалось освободить от ледового плена суда «Малыгин» и «Садко»; третье ледокольное судно, «Георгий Седов», дрейфовало в Арктике 812 суток.

Поскольку паковый лёд представляет собой смесь ледяных полей разного возраста, он. как правило, имеет большую толщину. За несколько лет толщина ледяного пласта может возрасти до 4—5 м и более. Особенно велика она там, где лёд сжимается, а ледяные поля сталкиваются, надвигаются друг на друга и дробятся. При этом они образуют гряды ледяных глыб, называемые торосами. В таких местах слой льда может достигать 20 м — именно такая толщина торошённого льда была отмечена в проливе Фрама.

Значительную опасность для судоходства представляют айсберги.

Айсберг (от голл. ijs — «лёд», berg — «гора») – массивный отколовшийся от ледника кусок льда различной формы, выступающий над уровнем моря более чем на 5 м, который может быть на плаву или сидящим на мели. Имеются сведения об айсбергах длиной до 100 км, шириной до 10 км, возвышающихся над водой почти на 90 м. Толщина такого айсберга доходит до 1 км, так как надводная часть составляет только десятую часть всей его величины. В подобной ледяной горе заключается количество воды, равное годовому стоку нескольких рек, подобных Волге. В1956 году был замечен айсберг, что превышал Бельгию по размерам площади. Но самый большой айсберг был выявлен возле берегов Гренландии: он возвышался над водою на 160 м как 60-этажный хмарочос.

Апреля 1912 г. при столкновении с айсбергом у берегов Ньюфаундленда затонул крупнейший в то время трансатлантический пассажирский лайнер «Титаник», в результате чего погибло около 1500 человек пассажиров и экипажа. В том же году были разработаны маршруты, которых должны придерживаться суда, работающие на североатлантических трассах, и учреждена специальная служба ледового патруля. Эта организация, главная база которой находится на Ньюфаундленде, располагает специальными наблюдательными судами и дает извещения судам о размере, скорости и направлении движения обнаруженных айсбергов.

Электронное навигационное оборудование и радарные установки для обнаружения айсбергов, которыми снабжены суда, к сожалению, помогают не всегда. 29 января 1959 г. датское судно «Ганс Гедторф» вышло из гренландского порта Готхоб и взяло курс на Копенгаген. После того как корабль обогнул южную оконечность Гренландии, поступило сообщение, что в штормовом море он столкнулся с айсбергом и идёт ко дну... Прибывший через час к месту катастрофы германский траулер никаких следов судна и пассажиров не обнаружил — было уже поздно...

Ещё больше айсбергов порождает Антарктический ледниковый покров. Отколовшись, они по 6—12 лет (17 лет) плавают в океане, тают, дробятся и постепенно уменьшаются. Самые знаменитые айсберги Антарктики — столовые, с плоскими вершинами и вертикальными стенками, в которых видны горизонтальные слои фирна, унаследованные от шельфовых ледников. Нередко столовые айсберги достигают колоссальных размеров. Встречаются гиганты, имеющие длину 80, 120 и даже 170 км и объём, составляющий около 3—5 тыс. км³ (в 1,5—2 раза превышающий годичный вынос льда со всего материка).

РАЗНОВИДНОСТИ АЙСБЕРГОВ

Среди гидрологических элементов важное значение имеет плотность морской воды, которая находится в зависимости от солености и температуры (с увеличением солености и уменьшением температуры плотность возрастает). Средняя соленость поверхностных слоев океанов равна 35%о (промилле) т. е. в 1 кг воды содержится 35 г соли. Морская вода представляет собой сложнейший раствор, в состав которого входят почти все известные в химии элементы. Больше всего в морской воде хлористого натрия (78%, соленый вкус); содержится также хлористый магний (придающие воде горьковатый привкус). Хотя магния содержится в воде примерно в 10 раз меньше, чем натрия, только тем его количеством, которое находится в 1 км³ воды, можно было бы удовлетворить мировую потребность в нем на несколько лет и калий, сернокислый магний. Из-за последних морская вода имеет характерный неприятный горько-соленный вкус, из-за чего ее нельзя использовать для питья. Соленость изменяется в широтном направлении. У полюсов она минимальная, а в районе тропиков — максимальная. Повышенная соленость в тропиках вызвана высокой температурой воды и воздуха в этой зоне и происходящим вследствие этого интенсивным испарением. Наблюдаются колебания солености и по вертикали.