Тропический океан
Шрифт:
Циклоны Атлантического океана возникают в его тропическом поясе или над Карибским морем. Отсюда они движутся в Мексиканский залив, а затем - на сильно нагретую летом территорию США или Мексики либо идут восточнее, вдоль Гольфстрима. Иногда они меняют направление движения, задерживаются на 1-2 дня на одном месте. Живет циклон несколько дней. По традиции каждому присваивают женское имя. В последние годы одним из наиболее разрушительных был циклон «Флора». Его обнаружили с помощью искусственного спутника 26 сентября 1963 г. к западу от берегов Африки. Через несколько дней он приблизился к Малым Антильским островам, пересек их гряду и достиг острова Гаити. Число жертв на острове достигло 5000 человек. От Гаити «Флора» направилась к Восточной Кубе. Здесь ураган бушевал несколько дней, так как центр его описал сложную траекторию и несколько задержался южнее острова. Ветер и наводнение, вызванное небывалыми по интенсивности дождями, произвели большие разрушения. За 4 дня выпало 2800 мм осадков, т. е. более двух годовых норм, твердый сток рек был в сотни раз больше обычного. Погибло много посевов, скота. Была смыта почва, вырвано с корнем и унесено в море множество деревьев. Число человеческих жертв на Кубе достигло 1200 человек. Циклон вышел в океан севернее Кубы и постепенно утратил разрушительную силу. Много дней спустя встречались в море странные, плывущие пальмовые рощи: деревья были вырваны с корнем, легкие стволы пальм удерживали их на плаву, а сохранившиеся между корнями грунт и камни обеспечивали вертикальное положение деревьев.
Механику и термодинамику урагана изучили лишь в самое недавнее время (академик В. В. Шулейкин и другие исследователи). При анализе использовались фотографии, сделанные с искусственных спутников Земли, и другие материалы. Было определено количество пара, который поднимается до уровня конденсации, выделяющееся при этом тепло и энергия, получаемая ураганом в секунду при обычной летом температуре на поверхности воды +28°. Была вычислена мощность, поглощаемая трением воздуха о поверхность воды.
Мощность атлантического урагана обычно составляет 200 млрд. квт, механическая - лишь 7 млрд. квт, а в редких случаях, когда поверхность воды нагрета почти до 32°, достигает 12 млрд. квт. Величины такого порядка отмечались в августе 1969 г., когда над Карибским морем и Мексиканским заливом проходил циклон «Камилла». Общая энергия среднего циклона эквивалентна силе взрыва нескольких водородных бомб.
* * *
Таковы основные особенности климата и погоды в тропических и экваториальных широтах океана, которые определяют все главные черты природы океана до глубины нескольких сотен метров - течения, температуру и другие свойства вод, органический мир, особенности геологии и гидрохимии.
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПОТОКИ
Известно, что один из самых сложных вопросов океанографии - циркуляция В074 океана, т. е. горизонтальные поверхностные и подповерхностные непериодические течения и вертикальные движения вод. Исследования последних двух десятилетий Института океанологии АН СССР, Морского гидрофизического института АН УССР, американских и других ученых существенно обогатили, изменили и усложнили наши знания о течениях в тропическом поясе океана. Оказалось, что схема течений значительно сложнее, чем полагали раньше.
В целом поверхностные течения в тропическом поясе определяются пассатными ветрами, плотностью воды и разностью уровней. Пассаты создают соответственно достаточно устойчивые пассатные, или экваториальные, течения. Направление течения под влиянием вращения Земли несколько отклоняется от направления вызвавшего его ветра: в северном полушарии - вправо, в южном - влево. Поэтому северо-восточный и юго-восточный пассаты вызывают течения, направленные практически на запад, от восточных окраин океанов к западным.
Известно, что термический экватор в Атлантическом и Тихом океанах смещен на север относительно географического. Смещены на север и зоны пассатов. В результате пассатные течения несколько асимметричны относительно экватора. Северное пассатное течение в Атлантическом океане расположено между 12 и 25° с. ш., в Тихом - между 5 и 25° с. ш., Южное - соответственно между 4° с. ш. и 10° ю. ш. и 4° с. ш. и 20° ю. ш.
В восточных частях океанов пассатное течение имеет глубину порядка 50 м. Западнее она увеличивается до 100-150 м, иногда до 200 м. В результате создается продольный наклон нижней границы течения.
Обычная скорость пассатного течения около 1 мили в час (1 узел). Оно наблюдается приблизительно в80случаях из 100. В этом случае говорят, что его устойчивость (или повторяемость) составляет около 80%. Недавно обнаружено, что структура пассатных течений сложная: в них чередуются отдельные струи сильных потоков, полосы слабых течений и даже противотечения. При детальных инструментальных исследованиях в зоне Северного пассатного течения Атлантического океана, проведенных академиком Л. М. Бреховских, К. Н. Федоровым и другими учеными, было обнаружено, что это течение не очень устойчиво. В точке с координатами 16°30' с. ш., 33°30' з. д. оно иногда резко меняло направление, даже на обратное. Периоды устойчивого одинакового направления длились 1-6 недель. Результирующий перенос на большинстве глубин был на запад. Траектории частиц воды оказались очень сложными, петлеобразными. Очевидно, это связано с крупномасштабными вихрями, поперечником 200-400 км, которые сравнительно медленно движутся с востока на запад.
Исследования этого вопроса продолжаются. Однако полученные данные о сложном характере движения воды в пределах пассатных течений ни в коем случае не опровергают давно сложившееся представление о большой в общем устойчивости этих потоков. Плавания плотов «Кон-Тики» и других, а также экспедиция судна «Ра» вновь подтвердили исключительную надежность этих течений.
Пассатные течения создают нагон поверхностных вод в западных частях океанов в низких широтах. В Атлантическом океане продольная разность уровней между восточной и западной частями океана составляет около 20 см, в Тихом - 50 см.
Разность уровней порождает стоковые по своей природе течения в более высокие широты - Гольфстрим, Куросио и др.
Дело не только в пассатном нагоне вод. Как определил английский океанограф Праудмен, происходит общее медленное смещение к экватору вод антициклонических круговоротов, создающее избыток воды в тропиках, особенно у западных берегов океанов. Поэтому возникает усиленный отток воды из западных тропиков океанов в более высокие широты в сильных и узких течениях - Гольфстриме и др. Мощность этих течений больше, чем потоков у восточных окраин океана к экватору.
Из-за поперечной (т. е. в направлении север - юг) неравномерности поля ветра в экваториальной полосе затишья, где подпор, создаваемый пассатом, невелик или равен нулю, согласно теории советского ученого В. Б. Штокмана (1950), образуется стоковое по своей природе поверхностное Экваториальное противотечение. Возможно, в его формировании некоторое участие принимают западпые ветры, имеющие у экватора значительную повторяемость.
В последние два десятилетия был обнаружен мощный перенос вод из западных частей океанов в восточные. Он, так же как и поверхностное Экваториальное противотечение, является компенсационным и осуществляется в подповерхностном слое точно под экватором (течения Кромвелла в Тихом океане, Ломоносова в Атлантическом, а также мощные подповерхностные и частично поверхностные струи слева и справа от этих течений). Советский океанограф Н. К. Ханайченко (1966) пришел к выводу о существовании целой системы подповерхностных и частично поверхностных течений на восток в тропическом поясе. Система состоит из трех ветвей. Центральная ветвь - это подповерхностные экваториальные течения (Кромвелла и Ломоносова), идущие точно под экватором. Северная (левая) ветвь частично совпадает с поверхностными экваториальными противотечениями. Южная (правая) ветвь обнаружена недавно южнее экватора; это в основном подповерхностный поток (местами он достигает поверхности океана).
Поверхность раздела между пассатными течениями на запад и противотечениями на восток очень сложная. Местами она выходит па поверхность океана, а в зоне пассатных течений погружается па глубину. Опускающиеся в западных частях океанов высокосоленые воды питают подповерхностные потоки на восток.
В целом подповерхностное экваториальное течение - это очень мощный и устойчивый поток, сопоставимый и соизмеримый по скорости и объему переносимой в единицу времени воды с самыми мощными и устойчивыми поверхностными океанскими течениями. Как недавно определил советский исследователь А. С. Полосин, в потоке происходит постоянное обновление вод: поступление высокосоленых вод из тропических областей погружения, перенос на восток и выход там к поверхности. Ось этого потока постепенно, по море приближения к восточным окраинам океана, поднимается к поверхности приблизительно со 150 до 50 м.