Oceanography

Океанология (океанография) — наука о Мировом океане, изучающая его физические свойства, химический состав, биологическое разнообразие, геологию дна и взаимодействие океана с атмосферой.

Океан как единая система

Мировой океан занимает 361 млн км² — это 70,8% поверхности Земли. Средняя глубина составляет 3688 м, а максимальная — 10 994 м в Марианской впадине. Океан содержит 97% всей воды планеты и поглощает около 30% углекислого газа, выбрасываемого человечеством.

Океанология зародилась как самостоятельная наука в XIX веке. В 1872–1876 годах британский корвет «Челленджер» совершил первую глобальную океанографическую экспедицию, собрав данные о глубинах, температурах, течениях и морских организмах в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах.

Физика океана: течения и волны

Океанические течения — это устойчивые потоки воды, переносящие тепло между широтами. Гольфстрим несёт 30 млн м³ воды в секунду — в 20 раз больше, чем все реки мира вместе. Именно Гольфстрим обеспечивает мягкий климат Западной Европы: без него средняя температура Лондона была бы на 5–10 °C ниже.

Глубинная термохалинная циркуляция (от греч. thermos — тепло, hals — соль) — «конвейерная лента» океана. Холодная солёная вода погружается у берегов Гренландии, течёт по дну через Атлантику, поднимается в Индийском и Тихом океанах. Полный цикл занимает около 1000 лет. Замедление этой циркуляции — один из сценариев климатической катастрофы.

Химия и биология океана

Средняя солёность океана — 35 г/л (промилле). В Красном море она достигает 41‰ из-за интенсивного испарения, а в Балтийском падает до 6‰ из-за притока речных вод. Солевой состав почти одинаков во всех океанах: 78% хлорида натрия, 11% хлорида магния, остальное — сульфаты и карбонаты.

Биологическая продуктивность океана концентрируется в верхних 200 м (фотическая зона), где фитопланктон производит около 50% всего кислорода на планете. Глубоководные гидротермальные источники (чёрные курильщики), открытые в 1977 году у Галапагосских островов, показали, что жизнь возможна и без солнечного света — бактерии-хемосинтетики питают целые экосистемы при температуре до 400 °C и давлении в сотни атмосфер.

Геология океанского дна

Океанское дно — не плоская равнина. Срединно-океанические хребты тянутся на 60 000 км — самая длинная горная цепь Земли. Здесь рождается новая океаническая кора: магма поднимается из мантии и раздвигает литосферные плиты. Скорость спрединга — от 2 см/год в Атлантике до 15 см/год в Тихом океане.

Глубоководные желоба формируются в зонах субдукции — где океаническая плита погружается под континентальную. Марианская впадина, Тонга (10 882 м), Курило-Камчатский жёлоб (9717 м) — все приурочены к «Огненному кольцу» Тихого океана.

Методы исследования

Современная океанология использует спутниковую альтиметрию (измерение уровня моря с точностью до 1 см), автономные подводные аппараты (AUV), буи-профилографы программы Argo (3800 буёв по всему океану, измеряющих температуру и солёность до глубины 2000 м) и глубоководные обитаемые аппараты — такие как «Мир» (до 6000 м) и Deepsea Challenger Джеймса Кэмерона (10 898 м, 2012).