Течения океана
Течения океана создаются ветрами, притяжением водных масс солнцем и луной, неравномерностью и переменой атмосферного давления, впадением с материков потоков речной воды и различием в плотности водных масс. Первоначальное направление во всех видах течений вскоре изменяется под воздействием вращения Земли, сил трения, конфигурации дна и береговой линии. В результате создается впечатление неупорядоченности и хаотичности движения. Тщательное же изучение морских течений позволило с достаточной степенью точности нанести их на карту.
Гениальный провидец в науке и замечательный писатель-фантаст Жюль Берн одним из первых отметил в качестве самой характерной особенности океана его вечное движение. Недаром девизом для своего «Наутилуса» он избрал краткое, но выразительное изречение: «Подвижный в подвижном». Океан находится в постоянном движении; даже скованные льдами, его воды продолжают перемещаться. Легче всего обнаруживаются поверхностные течения; с ними приходится считаться морякам, их воды несут на себе множество плавающих предметов.
Издавна потерпевшие кораблекрушение и попавшие на неведомый берег путешественники пытались послать о себе весть, доверив океану запечатанную бутылку с вложенным в нее письмом. Такая почта далеко не всегда приходила вовремя. В 1912 году недалеко от Земли Франца-Иосифа попала в беду американская полярная экспедиция, которую возглавлял Э. Болдуин. Потерпевшие решили послать в бутылке просьбу о помощи. Экспедиции удалось благополучно вернуться на родину, сам Э. Болдуин прожил еще 30 лет и скончался в 1933 году, а брошенная бутылка попала в руки людей только в 1949 году.
Но рекорд длительности доставки принадлежит письму X. Колумба. Правда, он вложил свое послание не в бутылку, а в скорлупу кокосового ореха, которую тщательно засмолил и поместил сверх того в дубовый бочонок. Адресовалось оно испанскому королю. Великий мореплаватель сообщал о гибели каравеллы «Санта Мария» и об отказе кормчих на «Нинье» повиноваться его распоряжениям. После этого X. Колумб совершил еще три экспедиции в Америку, а письмо все еще находилось где-то в пути. Его совершенно случайно нашли 358 лет спустя на берегу Гибралтара (бочонок все же прибило к испанским берегам).
Хотя «бутылочная почта», как явствует из приведенных примеров, крайне ненадежна и доставка посланий по адресу зависит от случая, ей придавалось вполне серьезное, даже государственное значение. В 1560 году бедный лодочник нашел на берегу Англии закупоренную бутылку с вложенной в нее бумагой. Заметив через стекло текст, но не умея читать, он отнес находку местному судье. В бутылке оказалось важное государственное донесение о захвате датчанами русского острова Новая Земля. Чтобы подобные секретные сведения впредь не получали огласки, английская королева Елизавета учредила специальную должность Королевского Откупоривателя Бутылок (имелись в виду сосуды не с вином, а с письмами). Только это официальное лицо имело право распечатывать «бутылочную почту». Всякий другой за вскрытие найденной в море или на берегу бутылки отправлялся на виселицу.
Должность «откупоривателя бутылок» просуществовала почти 250 лет, и ее (вместе со смертной казнью за самовольное чтение писем из бутылок) отменил король Георг III.
В наши дни «бутылочная почта» перешла, так сказать, в новое качество: с ее помощью ученые получают важнейшую информацию о скорости и направлении морских течений.
Одним из первых применил для этой цели пустые бутылки американский исследователь Д. Фультон, однофамилец изобретателя парохода. В 1894—1897 годах свыше двух тысяч бутылок с напечатанными письмами и около полутора тысяч маркированных деревянных брусков послужили ему для изучения течений у берегов США.
Позднее бутылки в таких экспериментах стали заменять пластиковыми пакетами, а недавно применили дешевые, легкие и прочные шарики от пинг-понга. Конечно, на каждом таком шарике печатается обращение к нашедшему и адрес для возврата.
Плавающие предметы перемещаются не только благодаря течению, но и под действием ветра. Чтобы исключить его влияние, иногда подмешивают в воду красители или ароматические вещества. Так, летом 1959 года у берегов Флориды в Атлантический океан было вылито 9 тысяч тонн безвредного для морских животных пахучего вещества. К декабрю этот продукт парфюмерной промышленности вместе с Гольфстримом благополучно достиг берегов северной Англии и заполнил там воздух ароматом цветущих садов.
Часто подобные эксперименты ставятся самой природой. Так, например, часть пемзы, выброшенной вулканом Кракатау, течение перенесло через весь Индийский океан и менее чем через год прибило к берегам Мадагаскара. На основании этого факта определили направление, а также скорость течения, которая оказалась равной 9,3 мили в cyтки.
Известно немало случаев, когда море перемещало обломки кораблей на огромное расстояние от места их гибели. Одна из таких трагедий разыгралась в 1881 году в Северном Ледовитом океане невдалеке от Новосибирских островов. «Жанетта», небольшое деревянное судно американской полярной экспедиции, руководил которой капитан Д. Де-Лонг, была раздавлена льдами и затонула. Спастись удалось лишь немногим членам экипажа. Сам Де-Лонг и одиннадцать его товарищей хотя и достигли берегов Сибири, но погибли от голода в устье Лены. Их тела удалось найти только через год.
Между тем обломки корабля вместе со льдами Арктики продолжали дрейфовать. Через три года спасательный круг с надписью «Жанетта» и 57 других предметов море выбросило на берег Гренландии. Останки корабля с морским течением пересекли всю Арктику!
Судьба обломков «Жанетты» и ряд других фактов натолкнули знаменитого исследователя Арктики Ф. Нансена на мысль достичь недоступный Северный полюс вместе с дрейфующими льдами. Как показала организованная им экспедиция на «Фраме» (1893— 1896), струя течения, начинающаяся у Новосибирских островов, проходит несколько южнее полюса. Тем не менее «Фрам» был первым кораблем, который побывал севернее 85-го градуса.
Направление и скорость морских течений в Арктике почти не меняются. Через 40 лет после «Фрама» его маршрут почти в точности повторил советский ледокол «Седов» (1937—1940). Наиболее полно эти течения изучены советскими дрейфующими экспедициями. Первыми такой рейс на льдине от Северного полюса до кромки льдов Гренландского моря совершила в 1937—1938 годах знаменитая четверка в составе метеоролога Е. Федорова, биолога П. Ширшова и радиста Э. Кренкеля под руководством И. Папанина. Сейчас, когда пишется эта книга, в Арктике работают одновременно две станции «Северный полюс» (СП-22 и СП-24).
Задолго до того, как наш мир был открыт «до конца», когда еще отдельные острова, целые архипелаги и даже материки Америка и Австралия не были нанесены на карту, море доставляло на берега Европы и Азии стволы и плоды неведомых растений. Какие-то странные семена нередко находили в морских выбросах побережья Шотландии и Шпицбергена. Ни одно из известных европейцам растений не давало таких семян. Только после того, как X. Колумб впервые пересек океан и открыл Новый Свет, выяснилось, что деревья, на которых зреют таинственные плоды, растут на Антильских островах.
Долгое время в Индии, а затем и в Европе не могли раскрыть тайну так называемого «морского кокоса». С глубокой древности на западном берегу Индии время от времени находили огромные (до 25 килограммов), как бы сросшиеся из двух половин орехи. Таинственное происхождение орехов породило легенду о том, что они растут на высоких пальмах на морском дне. Из-за необычной формы плодов им приписывали волшебные и целебные свойства. Люди верили, что мякоть «морского кокоса» помогает женщинам избавиться от бесплодия и возвращает старцам юношескую силу и пыл. Поскольку считалось, что эти же плоды предохраняют от действия яда, раджи, постоянно дрожавшие за свою жизнь, платили за найденный на берегу моря «двойной» орех баснословные деньги.
Таинственность, окружавшая происхождение магических орехов, исчезла в 1768 году, когда был открыт остров Праслен в группе Сейшельских островов. Там обнаружили целые рощи с пальмами, на которых росли драгоценные «морские кокосы». Сейшельские острова лежат достаточно далеко и от Африки и от Индии, само местное население говорит, что девиз их родины — «тысяча миль отовсюду». Поэтому на материк попадает лишь считанное число унесенных морем плодов сейшельской пальмы. Тем не менее часть орехов, попавших в море из рощ острова Праслен (единственный остров, где сейшельские пальмы растут в природных условиях), вместе со струями летнего муссонного течения достигает берегов Индии и Мальдивских островов. Если в происхождении плодов сейшельской пальмы не осталось ничего таинственного, то их магическая целебная сила в Индии еще не развенчана, и гигантские орехи продолжают там цениться. Правда, фармакологи это мнение не разделяют.
Все реки мира текут по своим наклонным руслам благодаря силе земного тяготения. В отличие от текучей пресной воды морские течения могут быть вызваны различными причинами. Некоторые морские течения периодически меняют свой маршрут, а иногда и направление.
Течения в океане создаются ветрами (это так называемые дрейфовые течения), притяжением водных масс солнцем и луной (приливно-отливные), неравномерностью и переменой атмосферного давления (бароградиентные), впадением с материков потоков речной воды и различием в плотности водных масс, что, в свою очередь, зависит от их солености и температуры. Ни одна из этих сил, кроме ветра, не в состоянии вызвать перемещение воды даже в луже, но своим совместным действием они приводят в вечное движение Мировой океан. Первоначальное направление во всех видах течений вскоре изменяется под воздействием вращения Земли, сил трения, конфигурации дна и береговой линии. В результате создается впечатление неупорядоченности и хаотичности движения. Тщательное же изучение морских течений позволило с достаточной степенью точности нанести их на карту.
Выше уже говорилось, что наибольшее количество солнечного тепла приходится на район экватора. В приэкваториальной полосе воздух нагревается значительно сильнее, чем в других районах земного шара. От этого он становится легче, устремляется вверх, достигает верхних слоев тропосферы и начинает растекаться по направлению к полюсам. Несколько охладившись и достигнув примерно ЗО-го градуса северной и южной широт, он начинает опускаться. Благодаря притекающим от экватора новым порциям в субтропических широтах образуется избыточное давление, в то время как над самим экватором давление вследствие оттока нагретых воздушных масс постоянно понижено. Воздух из мест высокого давления устремляется в места низкого давления, то есть в направлении к экватору. Однако суточное вращение нашей планеты отклоняет его от прямого меридионального направления на запад. Совокупность этих обстоятельств создает два мощных постоянных потока теплого ветра (пассата), дующих с востока на запад, параллельно экватору.
Там, где пассат проходит над океаном, он увлекает с собой поверхностный слой воды и порождает теплые экваториальные течения. Циркуляция воздушных масс ни на миг не прерывается, пассаты дуют изо дня в день в одном и том же направлении, и теплые экваториальные течения, подобные широким рекам, перемещают с востока на запад огромные массы океанской воды. Поэтому в низких широтах практически нет смены сезонов года. Геометрическая правильность экваториальных течений несколько нарушается конфигурацией материков и гидрологическими особенностями каждого из трех океанов, пересекаемых экватором.
Между северным и южным пассатами находится штилевая зона, в которой происходит обратный отток части воды в восточном направлении, образующий экваториальное противотечение.
Экваториальные течения с выгодой используются в мореплавании. Они помогают судну быстрее пересечь океан с востока на запад. На постоянстве экваториальных течений основана гипотеза норвежского ученого Тура Хейердала о заселении островов Океании древними жителями Южной Америки. Чтобы убедить скептически настроенных ученых оппонентов, Т. Хейердал построил плот, подобный тем, на которых могли, по его мнению, плавать предки полинезийцев, и в обществе пяти других смельчаков пустился в опасное плавание по Тихому океану.
Плот «Кон-Тики», подхваченный одной из ветвей южного экваториального течения, был перенесен от порта Кальяо в Перу до атолла Рароиа в архипелаге Туамоту. За 101 день он преодолел расстояние в 4300 морских миль (около 8 тысяч километров). Все расчеты Т. Хейердала строились на постоянстве течения, но во время экспедиции выяснилась и роль пассата, недостаточное уважение к которому однажды чуть не закончилось трагедией.
«Мы недооценивали силу ветра и волн и вдруг обнаружили, что «Кон-Тики» прокладывает себе путь сквозь волны гораздо быстрее, чем мы предполагали. Плот не был способен остановиться и подождать, не говоря уже о том, чтобы развернуться и пойти в обратном направлении...
Пытаясь схватить мешок, Герман плохо рассчитал свои движения и оказался за бортом. Сквозь гул волн до нас донесся слабый призыв о помощи, затем слева от плота промелькнула голова и рука Германа. Он делал отчаянные усилия, чтобы пробиться к плоту сквозь мощные валы, которые относили его в сторону. Герман был превосходным пловцом, и хотя было совершенно очевидно, что он подвергался смертельной опасности, мы всей душой надеялись, что ему удастся догнать плот. Как ни напрягал свои силы Герман, он все более отставал от плота, и расстояние это увеличивалось с каждым порывом ветра. Было ясно, что ему уже не удастся сократить просвет.
Внезапно мы увидели, что Кнют бросился в волны, держа в одной руке спасательный круг, и поплыл изо всех сил навстречу Герману. Вот на гребне мелькнула его голова, а вот Герман поднялся на высокой волне. И вдруг мы увидели их рядом друг с другом, они пробились сквозь валы и держались теперь вдвоем за круг. Тем временем мы поспешно принялись вчетвером выбирать трос, привязанный к спасательному кругу».
Оказывается, теплое экваториальное течение вблизи выглядит совсем не таким ласковым, как можно было бы подумать. Когда экваториальное течение встречает на своем пути материк или группу больших островов, оно разбивается на ветви, движущиеся либо в северном, либо в южном направлении вдоль побережья. В Тихом океане часть вод северного экваториального течения в районе Филиппинских островов поворачивает на север и в виде теплого течения Куро-Сио проходит мимо Тайваня и южных островов Японии. Маленькая веточка Куро-Сио проникает через Цусимский пролив в Японское море и, остыв, замирает у берегов южного Сахалина. Главная же струя Куро-Сио переходит в теплое Северо-Тихоокеанское течение. Его воды текут на восток, пересекают океан по 40-й параллели и согревают побережье Северной Америки вплоть до Аляски.
Аналогичным образом у бразильских берегов разделяется на две ветви Южное Экваториальное течение Атлантического океана. Особенно интересна судьба его северной ветви. Пройдя, как сквозь решето, через гряду Малых Антильских островов, оно под названием Карибского огибает с запада Кубу и направляется на север через Флоридский пролив. Здесь его воды, соединившись с продолжением Северного Экваториального течения, образуют мощную струю Гольфстрима. Нередко морские течения сравнивают с реками, забывая при этом о масштабах. С какой же рекой можно сравнить Гольфстрим, воды которого несут в 25 раз больше воды, чем все реки мира, взятые вместе!
Этот поток теплой соленой воды, оторвавшись от берегов Северной Америки вблизи острова Ньюфаундленд и получив теперь новое название Северо-Атлантического течения, устремляется на северо-восток к берегам Европы. В виде Норвежского течения он проникает далеко на север, его ветви достигают Шпицбергена и делают незамерзающей южную часть Баренцева моря. В отдельные годы в связи с усилением Гольфстрима влияние его теплых вод ощущается вплоть до Новой Земли. Одна из ветвей Северо-Атлантического течения сворачивает круто на юг и соприкасается с Северным Экваториальным течением. Образуется замкнутый круг, внутри которого находится море без берегов — Саргассово море.
Индийский океан имеет еще более сложную систему теплых течений, на которую сильное влияние оказывают муссоны — ветры, дующие летом в одном направлении, а зимой в противоположном.
Кроме теплых, существуют также и холодные поверхностные течения. Самое крупное из них — течение Западных ветров — циркулирует в направлении с запада на восток в южном полушарии. Оно порождено постоянно дующими штормовыми ветрами, благодаря которым широкое кольцо Мирового океана получило у моряков образное и жутковатое название «Ревущие сороковые».
Происхождение большинства других холодных течений не связано с ветром. Так, Восточно-Гренландское течение представляет собой сток воды из Северного Ледовитого океана в Атлантику, а Перуанское течение в значительной мере обязано своим происхождением подъему глубинных холодных вод.
Знаменитый немецкий путешественник и ученый-энциклопедист Александр Гумбольдт, изучивший и в 1802 году описавший холодное Перуанское течение (иногда его называют также течением Гумбольдта), считал, что оно питается исключительно поверхностными холодными водами высоких широт южного полушария и приводится в движение постоянно дующими ветрами. Это мнение господствовало в науке несколько десятилетий, пока британское адмиралтейство и Лондонское королевское общество не объединили своих усилий для изучения океана. Ими был снаряжен и оборудован для научных исследований паровой корвет «Челленджер», экспедиция на котором (1872—1876) добилась необыкновенно плодотворных результатов и сделала немало важных открытий.
Хотя со времен «Челленджера» прошло целое столетие, ученые всех стран, когда дело касается Мирового океана, не могут обойтись без трудов этой экспедиции. В одном из 52 громадных, в зеленых переплетах с золотым тиснением на корешках томов этого труда помещено исследование гидролога Д. Бьюкене-на, посвященное морским течениям. Д. Бьюкенен установил, что Перуанское течение обязано своим происхождением главным образом подъему глубинных вод. Они резко отличаются от воды поверхностного холодного течения Западных ветров по цвету, а также по содержанию солей азота и фосфора.
Благодаря этим биогенным солям у западного побережья Южной Америки наблюдается бурное развитие растительного и животного планктона, которым питаются бесчисленные стаи перуанского анчоуса. За анчоусами охотятся тунцы и другие хищные рыбы, они же служат основной пищей миллионам гнездящихся здесь морских птиц. По подсчетам американских орнитологов, одни только птицы в районе Перуанского течения ежегодно поедают два с половиной миллиона тонн анчоусов. Это равно 10 процентам годового рыбного промысла всех стран мира. Вот какое невероятное количество биогенных солей поставляет из океанских глубин к поверхности Перуанское течение.
Если поверхностные течения очевидны, то о глубинных прежде только догадывались. Одним из первых их исследователей был известный русский флотоводец и ученый С. Макаров. В 1878 году закончилась русско-турецкая война. Посольство России утвердилось в Константинополе. В узком, похожем на реку проливе Босфор стояло на якоре небольшое военное судно «Тамань». Целыми днями молодой капитан С. Макаров наблюдал, как мимо корабля из Черного моря в Мраллорное проплывают обрывки водорослей и щепки: сходство пролива с рекой усугублялось постоянным течением. Он знал от турецких рыбаков, что их сети, поставленные в Босфоре, иногда по каким-то неизвестным причинам заносит в Черное море, и справедливо полагал, что на глубине пролива проходит противотечение.
Чтобы проверить правильность своих догадок, С. Макаров придумал простое приспособление. Выйдя в Босфор на небольшой корабельной шлюпке, он опускал за борт тяжелый дубовый бочонок — анке-рок, в котором моряки держат запас пресной воды (слово «анкер» значит «якорь»). Бочонок вполне оправдывал свое название: он начинал медленно тонуть, разматывая привязанный к нему трос, а шлюпку тем временем понемногу сносило в сторону Мраморного моря. Но вот ее движение замедлялось, потом она начинала двигаться в обратном направлении. С. Макарову все было ясно: затопленный анкерок, попав в струю глубинного течения, идущего из Мраморного моря в Черное, тащил за собой и шлюпку. Оставалось выяснить причину этого явления. По всей длине Босфора было сделано четыре тысячи измерений температуры и плотности воды на разных глубинах.
Результаты исследования Макаров изложил в книге «Об обмене вод Черного и Средиземного морей». В ней причина глубинного течения объясняется разницей в плотности водных масс. Более соленая, а стало быть, более тяжелая средиземноморская вода на определенной глубине создает со стороны Мраморного моря большее давление, чем распресненная многочисленными реками вода той же глубины со стороны Черного моря. В результате возникает движение воды по дну Босфора.
В последние десятилетия благодаря развитию океанологии удалось изучить не только поверхностные, но и глубинные течения. Все они оказались завязанными в очень сложную систему. Выяснилось, в частности, что даже такие крупные потоки, как Гольфстрим и Куро-Сио, периодически то усиливаются, то ослабевают. Они изменяют также объем переносимой воды и ее температуру и даже могут отклоняться от постоянного направления, образуя временами огромные завихрения.
Подобные пульсации и другие изменения в морских течениях влекут за собой серьезные последствия. Мягкий, теплый климат Англии и западных берегов Норвегии обеспечивает именно Гольфстрим. Так, в Лондоне средняя температура января обычно держится около 5 градусов тепла, а в Москве, лежащей почти на той же широте, она равна 10 градусам мороза. На 60-м градусе северной широты находятся Берген, Осло и Ленинград. Средняя температура января в Бергене, расположенном на побережье океана, равна 2—3 градусам тепла. В Осло, где влияние Гольфстрима сказывается слабее, она ниже нуля, а в удаленном от Атлантики Ленинграде опускается до минус 8 градусов.
Изменения в интенсивности морских течений прямо или косвенно влияют на деятельность человека. В годы ослабления мощности Гольфстрима климат в Северной Европе становится более холодным, что отрицательно сказывается на урожае многих сельскохозяйственных культур, а стало быть, и на благосостоянии населения.
От ослабления и усиления пульсирующих струй теплого течения Куро-Сио зависит дальность миграции на север сельдей иваси — ценной промысловой рыбы Японского моря. При понижении температуры иваси не доходят до наших территориальных вод и их прибрежный лов прекращается.
За последнее десятилетие в области исследований морских течений советскими учеными было сделано крупнейшее открытие, в корне меняющее прежние представления о характере движения водных масс. Выяснилось, что Атлантическое пассатное течение вовсе не похоже на равномерно текущую реку. Вода в нем движется громадными водоворотами диаметром в десятки и даже сотни километров. Центр такого вихря перемещается в западном направлении сравнительно медленно, около 0,3 километра в час, но на периферии водоворота скорость течения значительно больше. Подобные вихри были обнаружены также на севере Тихого океана и в Гольфстриме. Время от времени гигантские вихревые спирали отрываются от основного течения. Тогда из них образуются самостоятельные кольца, или ринги, которые существуют по два-три года.
Морские течения хотя и кажутся разрозненными, на самом деле соединены в систему. Благодаря им во всей морской стихии происходит смешение вод океанов и морей и поддерживается их одинаковый солевой состав. Если бы не было течений, не было бы и единого Мирового океана.
|
|
Читайте в рубрике «Морские течения»: |