Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски

воды и в конечном счете превратится в тепло). Наглядно представить себе процесс обрушения внутренних волн довольно трудно: слишком уж они велики и слишком медленно движутся в недрах океана. Но в целом это похоже на то, как разбиваются о берег обычные волны. С нашей точки зрения внутренние волны могут показаться неповоротливыми, но в масштабах всей океанической машины они служат быстрым и эффективным механизмом переноса энергии.

Такого рода внутренние волны образуются на всем пространстве Мирового океана. Чаще всего они возникают как раз в тех местах, где течения встречают на своем пути подводные горы, хребты или упираются в бровку континентального шельфа. Непосредственно наблюдать эти движения в океанской толще практически невозможно, но порой они оставляют красноречивые «подсказки» на поверхности, и по этим признакам их удается обнаружить с помощью спутников. Гавайский хребет генерирует внутренние волны особенно активно. Верхушки этих волн добираются до подводных склонов Гавайских островов, отчего в акваторию то и дело проникают массы более холодной и соленой воды, которая, как правило, богаче питательными веществами и имеет чуть более кислый состав.

Значительная часть всей энергии, идущей на перемешивание океана, переносится именно внутренними волнами. Другими важными «транспортными средствами» являются ветры и бури, которые перемешивают поверхностные воды и приводят их в движение, а также препятствия типа островов, вызывающие подъем глубинных масс в верхние слои. Кроме того, определенную роль играет связанное с течениями придонное трение, приводящее к развитию турбулентности. Но в целом процессы перемешивания в океане идут с неодинаковой интенсивностью, чем во многом и объясняется своеобразие отдельных его частей. Главный фактор здесь тот, что всей энергии приливов, вместе взятой, далеко не достаточно для перемешивания Мирового океана до степени однородности. Поэтому океан в его нынешнем состоянии есть результат взаимодействия противоположных сил: одни способствуют разделению, другие – нивелированию. В итоге возникает довольно много специфических неравномерностей, но вместе с тем разные зоны более или менее сообщаются между собой, и следить за этой динамикой удивительно интересно. Чаще всего мы видим ярко выраженные слои: питательные вещества и солнечный свет оказываются разнесены по разным «полкам», так что открытый океан во многих случаях производит впечатление пустыни. Перемешивание, обусловленное внутренними волнами, обычно не способно как-то это изменить, поскольку слабо затрагивает верхние слои. Более ярко влияние внутренних волн проявляется у островов и материковых окраин, но самый заметный эффект они оказывают на перемешивание масс на глубине, благодаря чему стратификация океана и остается умеренной.

Когда в следующий раз на спутниковых кадрах или с самолета вам доведется обозревать океанские просторы, вспомните о грандиозных волнах, которые невидимо странствуют где-то в глубине, с величавой медлительностью двигаясь через темные пучины, пока наконец не сбросят свой груз – энергию, порожденную силой космических взаимодействий.

Слоистое устройство океанической машины есть важнейший элемент ее анатомии. При этом если длина окружности нашей планеты составляет порядка 40 000 километров, то средняя глубина океана – всего 4 километра. В глубинах, как мы уже выяснили, постоянно происходят медленные горизонтальные сдвиги, но все-таки наибольшей динамике подвержены верхние горизонты, где океан напрямую соприкасается с остальным миром и где боковые перемещения идут гораздо быстрее. Настало время поговорить о природе открытого океана – поверхностном слое тех вод, что заполняют гигантские котловины между континентами.

В открытом океане

Всем нам привычны синоптические карты, изображающие атмосферные процессы. Смысл этих значков и кривых линий нам хорошо понятен, ведь мы наблюдаем их проявления в реальной жизни: смотрим, как ветер гонит по небу клочковатые облака или сдувает салфетки со столиков уличных кафе, замечаем признаки приближающейся грозы… Воздушные потоки окружают нас постоянно. Что касается воды в океане, то она несоизмеримо плотнее, чем воздух: кубический метр воздуха весит всего 1,2 килограмма, тогда как кубический метр морской воды – порядка 1 тонны. Соответственно, чтобы привести воду в движение, нужно приложить куда более серьезную силу; зато если вода уже движется, остановить ее намного труднее[118]. Когда ветер дует над обширными пространствами открытого океана, этой силы оказывается вполне достаточно, чтобы вызвать перемещение поверхностных вод. Ранее мы уже убедились, что давление ветра способно порождать волны; но каждый порыв ветра еще и толкает воду вперед, и если такие крошечные толчки создаются много дней подряд, то образуются поверхностные течения. Отдельные импульсы накапливаются в течение длительного времени, что сглаживает отклонения, поэтому океанические циркуляции, как правило, гораздо устойчивее атмосферных. Карты поверхностных течений Мирового океана не менее красивы, чем карты погоды, однако носят принципиально иной характер: течения складываются в глобальные потоки, охватывающие огромные площади океана и имеющие периодичность порядка нескольких недель или месяцев. Движения эти подчинены определенным закономерностям, и вместе с тем системы циркуляции в разных океанических бассейнах могут существенно отличаться, даже когда физическая природа их одинакова. Исполинские хороводы

Залив Наррагансетт в западной части Атлантики – место, где вода необычайно далеко вторгается в сушу, перетягивая на себя значительную часть территории Род-Айленда (отсюда и прозвище «Океанский штат»). Моряки очень любят этот защищенный от штормов закоулок, да и вся здешняя жизнь организована вокруг воды: это заметно даже по географии населенных пунктов. После работы в Институте Скриппса я два года занималась своим исследовательским проектом в Высшей школе океанографии Род-Айлендского университета. Школа напоминает небольшой обособленный городок, выстроенный прямо у воды. Все здесь изучают океан, но каждый по-своему. Биологи говорят на языке прибрежной зоны («рыбные ресурсы», «моллюсковые комплексы», «стоки питательных веществ»), а физики мыслят столь масштабными категориями пространства и времени, что я, всю жизнь изучавшая поведение крошечных пузырьков газа, слегка стушевалась. Интеллектуальное погружение в новую среду сопровождалось погружениями реальными: чтобы регулярно подтверждать свою сертификацию по научному дайвингу, я должна была ежегодно совершать определенное количество погружений, и все они проходили в заливе Наррагансетт.

Впечатление оказалось, мягко говоря, неожиданным. Дивные картины изрезанной береговой линии с хорошенькими домиками никак не соответствовали тому, что ожидало меня под водой. Мало того что океан здесь илистый и взбаламученный, так еще и временами жутко холодный: зимой температура воды всего 5 °C, под стать большей части Северной Атлантики; в разгар лета, когда неглубокие бухты прогреваются на солнце, столбик с трудом доползает до 20 °C. В Калифорнии я успела привыкнуть к бескрайней шири Тихого океана и его прохладным, кристально чистым водам с могучими зарослями гигантских ламинариевых водорослей. А тут скалистая береговая кромка сменялась мутным мелководьем с кучей валунов и расщелин – не сомневаюсь, что для венерок[119] и омаров это райские условия, но человеческому глазу поживиться особо нечем. Помню свое первое погружение. Я