В строении дна современного океана выделяют три основные части (рис. 17): материковая отмель (шельф), материковый склон и ложе океана. Материковая отмель распространяется в сторону океана в среднем до 80 км, а местами — за 1000. Глубина ее меняется от 20 до 1000 м при средней 130. На площадь шельфа приходится 7,6 % всей акватории океана. Материковый склон выглядит в виде уступа со средним углом наклона 4—6°. Он погружается на глубину 2500—3500 м. В его основании лежит материковое подножье, имеющее ширину до 1000 км и глубину до 2000—4000 м. Площадь материкового склона и подножья составляет 15,3 % акватории Мирового океана. Самая глубоководная часть океана — ложе. Глубина его до 5000—6000 м, оно занимает 77 % поверхности океана. В центральных частях ложе разбито рифтовыми хребтами общей протяженностью 60 тыс. километров. На границах океанических плит с континентальными расположены глубоководные желоба. Их 27. Из них 5 глубиной свыше 10 км — Курило-Камчат- ский, Марианский, Филиппинский, Тонга, Кермадек. Самая глубокая Марианская впадина — 11 022 м.
На рис. 17 видно, какие полезные ископаемые образовались на разных участках океанического дна. Вблизи берега залегают различные тяжелые минералы: титано- магнетитовые пески, монацит (ториевое сырье), касситерит (олово), алмазы и другие полезные ископаемые. На больших глубинах в донных отложениях содержатся руды железа и уголь. На континентальном склоне распространены фосфориты. На дне континентального подножия — месторождения нефти, газа и серы. Ложе средней температурой, по сравнению с континентами в умеренных и высоких широтах, можно сравнить с обогревающими приборами в наших квартирах.
На континентах, как известно, температура с глубиной растет в среднем на 1 °С на каждые последующие 30 м. На глубинах 3—5 км ее величины в среднем достигают 100—250 “С. В океане температурный режим вод иной. Высокие температуры характерны для глубин не более 100 м. Далее температура быстро падает до глубин 300—500 м (до 5—10 °С), а затем медленно. На глубине 1 км она уменьшается до 3—5 °С, а на глубинах свыше 3 км до 0—2 °С.
В отдельных акваториях океана за счет тепла, идущего из недр Земли, температура природных вод не соответствует всем этим закономерностям. Однако объем этих теплых природных вод невелик. Таким образом, океанические воды являются и своеобразным холодильником планеты. Естественно, выход холодных вод на поверхность может существенно менять тепловой режим приземной атмосферы и влиять на погоду планеты.
С помощью течений (см. рис. 18) теплые поверхностные океанические воды переносятся в умеренные и высокие широты, и в процессе движения передают тепло воздушным массам, которые в свою очередь транспортируют его на континенты и там рассеивают. В то же время навстречу теплым течениям из полярных акваторий устремляются холодные морские течения и воздушные потоки. Мощность тех и других постоянно меняется. Кроме горизонтальных течений, есть вихревые, которые выносят на поверхность холодные воды или опускают теплые.
Большое влияние на формирование климата имеют теплые течения Куросио в Тихом океане и Гольфстрим в Атлантике.
Гольфстрим — это своеобразная река. Она несет теплые воды из тропических акваторий на север. Вблизи североамериканских берегов ее ширина достигает 50 км, а скорость от 1 до 2 м/с. В отдельных акваториях эта океаническая река сильно изгибается в виде петель (меандр). Течение в таких петлях может иметь противоположные направления. Там, где меандры смыкаются, образуются циклонические и антициклонические вихри — ринги диаметром 200—300 км. Вода по кольцу в таких вихрях движется со скоростью 15—20 м/с, а сам вихрь — со скоростью 3—4 м/с и существует в течение двух — трех лет. Движущиеся воды в таких вихрях захватывают всю толщу океана. Антициклонические вихри вращаются по часовой стрелке, а циклонические — против. В циклонических вихрях ядра заполнены холодной водой, поднимающейся из глубин океана, а в антициклонических — теплой водой, захваченной с поверхности.
В тропических акваториях зарождаются очаги циклонов, превращающиеся при некоторых условиях в мощные ураганы и тайфуны. Причины их зарождений пока не ясны. Свою энергию эти грозные явления природы получают из толщи нагретых вод и оставляют позади себя охлажденные океанические воды в виде своеобразного следа шириной в сотни километров и глубиной до 100—150 м.
Температура воды в таких слоях снижается на 5— 6 °С по сравнению с окружающими. Такие следы «живут» до десяти суток.
Таким образом, океанические воды переносятся не только течениями и противотечениями, но и рингами. Советские космонавты с борта «Салюта-6» на основе визуальных наблюдений обнаружили связи океанических вихрей с атмосферными циклонами. Ученые работают над изучением закономерностей этих связей, используя искусственные спутники Земли (ИСЗ) со специальной океанографической аппаратурой.
По данным четырех океанографических спутников (из них три по международной программе «Интеркосмос») и с помощью ЭВМ уже определяется температура верхнего слоя океана с точностью ±1 “С, делаются выводы об изменении теплового режима поверхности океана во времени. Однако для получения количественной информации о тепловом режиме океана его необходимо комплексно исследовать. С этой целью планируется разместить в различных акваториях океана буйковые станции (поверхностные и притопленные) с приборами и обрабатывать получаемую на них информацию.
В США и других странах разрабатывается методика спутниковых послойных съемок для оперативного изучения толщи воды. Большие надежды возлагаются на лазерные локаторы (лидары). Использование их сине- зеленой области спектров позволит зондировать океан с ИСЗ на десятки и даже сотни метров. Лазеры оптического диапазона дают возможность определять уровен- ную поверхность с точностью до нескольких сантиметров и решать задачи динамики морских вод, то есть переноса их течениями и рингами.
Таким образом, высокоэффективные спутниковые средства все больше будут высвобождать корабли для решения других задач океанологии, недоступных спутниковым методам. Лишь ограниченное количество судов при этом будет использоваться для так называемых подспутниковых исследований — согласования данных космической съемки и датчиков, непосредственно измеряющих различные свойства океанических вод.
Велика и созидательна роль океанической воды в формировании лика планеты. Особенно интересна природа углекислого газа (углекислоты), содержащегося в океанической воде в количестве 1,4 • 1014 т, что в 60 раз больше ее концентрации в атмосфере. Концентрация углекислоты поддерживается приблизительно всегда на одном и том же уровне благодаря равновесию между нерастворимым карбонатом кальция и растворимым бикарбонатом. При недостатке в воде С02 излишки бикарбоната превращаются в карбонат и выпадают на дно в виде осадка. При избытке С02, наоборот, карбонат на дне водоемов начинает растворяться и переходить в воду.
Первый из этих процессов происходит в верхних слоях океана, где углекислота поглощается фотосинте- зирующими зелеными водорослями. Здесь образуются карбонатные осадки и выпадают на дно в количестве 2,5 млрд. тонн в год.
В океаны и моря с суши постоянно переносится большое количество вещества за счет разрушения берегов. Так, только реки ежегодно в моря и океаны переносят с суши во взвеси 1,6 • Ю10 т и в растворе 1,9 • Ю10 т материала или в целом 3,5 • Ю10 т.
За 10 млн. лет они способны перенести в них всю сушу, а точнее, все то, что выступает над уровнем морей и океанов.
Моря и океаны также разрушают берега во время волнений. При штормах волны обрушиваются на берег. При небольшом волнении они ударяют с силой в несколько тонн на квадратный метр. При сильном шторме удар волн, например, на Черном море в районе Сочи достигает силы от 15 до 18 т/м2, а в океане 90 т/м2. Разрушенные горные породы материкового происхождения откладываются на дне моря, постоянно меняя его конфигурацию и формируя залежи различных полезных ископаемых.