Мировой океан: происхождение, возраст, эволюция. Мировые океаны

гидросферы (водной оболочки Земли), занимающая подавляющую ее часть (более $90\%$) и представляющая собой совокупность водных объектов (океанов, морей, заливов, проливов и т.д.), омывающих участки суши (материки, полуострова, острова и т.д.).

Площадь Мирового океана составляет порядка $70\%$ планеты Земля, что превосходит площадь всей суши более чем в $2$ раза.

Мировой океан, как основная часть гидросферы, представляет собой особую составляющую – океаносферу, которая является объектом изучения науки океанологии. Благодаря данной научной дисциплине в настоящее время известны компонентный, а также физико-химический составы Мирового океана. Рассмотрим подробнее компонентный состав Мирового океана.

Мировой океан компонентно можно разделить на основные составляющие его самостоятельные крупные части, сообщающиеся между собой – океаны. В России, на основании установленной классификации, произведено выделение четырех отдельных океанов из состава Мирового океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. В некоторых зарубежных странах, помимо указанных четырех океанов, выделяют также пятый – Южный (или Южный Ледовитый), в который объединяют воды южных частей Тихого, Атлантического и Индийского океанов, окружающие Антарктиду. Однако, ввиду неопределенности границ данный океан в российской классификации океанов не выделяется.

Моря

В свою очередь в компонентный состав океанов входят моря, заливы, проливы.

Определение 2

Море - это часть океана, ограниченная берегами материков, островами и повышениями дна и отличающаяся от соседних объектов физико-химическими, экологическими и иными условиями, а также характерными гидрологическими особенностями.

По морфологическим и гидрологическим особенностям моря подразделяют на окраинные, средиземные и межостровные.

Окраинные моря расположены на подводных окраинах материков, шельфовой зоны, в переходных зонах и разделяются от океана островами, архипелагами, полуостровами или подводными порогами.

Моря, которые приурочены к материковым отмелям, мелководны. Например, Желтое море обладает максимальной глубиной равной $106$ метров, а те моря, которые расположены в, так называемых, переходных зонах, характеризуются глубинами до $4 \ 000$ метров – Охотское, Берингово и так далее.

Вода окраинных морей по физико-химическому составу практически ни чем не отличаются от открытых вод океанов, потому как эти моря имеют обширный фронт соединения с океанами.

Определение 3

Средиземными называют моря, которые глубоко врезаются в сушу и соединяются с водами океанов одним или несколькими небольшими проливами. Данная особенность средиземных морей, объясняет затрудненность их водообмена с водами океанов, что формирует особый гидрологический режим этих морей. К средиземным морям относятся Средиземное, Черное, Азовское, Красное и другие моря. Средиземные моря в свою очередь подразделяются на межматериковые и внутриматериковые.

Межостровные моря отделяются от океанов островами или архипелагами, состоящими из колец отдельных островов или островными дугами. К подобным морям относятся Филиппинское море, море Фиджи, море Банда, и другие. К межостровным морям также относится и Саргассово море, которое не имеет определенно установленных и выраженных границ, но обладающее ярко выраженным и специфическим гидрологическим режимом и особыми видами морской флоры и фауны.

Заливы и проливы

Определение 4

Залив – это часть океана или моря, вдающаяся в сушу, но не отделенная от него подводным порогом.

В зависимости от характера происхождения, гидрогеологических особенностей, форм береговой линии, формы, а также приуроченности к определенному региону или стране, заливы подразделяются на: фьерды, бухты, лагуны, лиманы, губы, эстуарии, гавани и другие. Самым большим по площади признан Гвинейский залив, омывающий побережье стран Центральной и Западной Африки.

В свою очередь, океаны, моря и заливы соединяются межу собой сравнительно узкими частями океана или моря, которые разделяют материки или острова - проливами. Проливам присущ свой особый гидрологический режим, особая система течений. Самым широким и глубоким проливом считается пролив Дрейка, разделяющий Южную Америку и Антарктиду. Его средняя ширина составляет 986 километров, а глубина более 3000 метров.

Физико-химический состав вод Мирового океана

Морская вода представляет собой сильно разбавленный раствор минеральных солей, разнообразных газов и органического вещества, содержащего в своем составе взвеси как органического так и неорганического происхождения.

В морской воде постоянно протекают череда физико-химических, эколого-биологических процессов, которые оказывают непосредственное влияние на изменение общего состава концентрации раствора. На состав и концентрацию минеральных и органических веществ в океанической воде оказывают активное воздействие притоки пресных вод, впадающих в океаны, испарение воды с поверхности океана, выпадение на поверхность Мирового океана атмосферных осадков, процессы образования и таяния льда.

Замечание 1

Некоторые процессы, такие как деятельность морских организмов, образование и распад донных отложений, направлены на изменение содержания и концентрации в воде твердых веществ и, как следствие, на изменение соотношения между ними. Дыхание живых организмов, процесс фотосинтеза и деятельность бактерий оказывают воздействие на изменение концентрации в воде растворенных газов. Несмотря на это, все указанные процессы не нарушают концентрацию солевого состава вод в отношении главных элементов, входящих в раствор.

Соли и другие растворенные в воде минеральные и органические вещества находятся преимущественно в виде ионов. Состав солей разнообразен, в океанической воде встречаются практически все химические элементы, однако основную массу составляют следующие ионы:

• $Na^+$
• $SO_4$
• $Mg_2^+$
• $Ca_2^+$
• $HCO_3, \ CO$
• $H2_BO_3$

В наибольших концентрациях в морских водах содержится хлор – $1,9\%$, натрий – $1,06\%$, магний – $0,13\%$, сера – $0,088\%$, кальций – $0,040\%$, калий – $0,038\%$, бром – $0,0065\%$, углерод – $0,003\%$. Содержание иных элементов является незначительным и составляет порядка $0,05\%.$

Общая масса растворенного в Мировом океане вещества составляет более $50000$ т.

В водах и на дне Мирового океана были обнаружены драгоценные металлы, однако концентрация их незначительна и соответственно добыча их нерентабельна. Океаническая вода по своему химическому составу разительно отличается от состава вод суши.

Концентрация солей и солевой состав в различных частях Мирового океана неоднородна, однако наибольшие различия показателей солености наблюдаются в поверхностных слоях океана, что объясняется подверженности влияния различных внешних факторов.

Основным фактором, вносящим коррективы в концентрацию солей вод Мирового океана являются атмосферные осадки и испарение с поверхности воды. Наименьшие показатели солености на поверхности Мирового океана наблюдаются в высоких широтах, так как данные регионы обладают превышением осадков над испарением, значительным речным стоком и таянием плавучих льдов. Приближаясь к зоне тропиков уровень соленость возрастает. В экваториальных широтах число атмосферных осадков возрастает, и соленость здесь вновь уменьшается. Распределение солености по вертикали различно в разных широтных зонах, однако глубже $1500$ метров, соленость остается практически постоянной и не зависит от широты.

Замечание 2

Также, помимо солености, одним из основных физических свойств морской воды является ее прозрачность. Под прозрачностью воды понимают ту глубину, на которой белый диск Секки диаметром $30$ сантиметров перестает быть видимым невооруженным глазом. Прозрачность вод зависит, как правило, от содержания в воде взвешенных частиц различного происхождения.

Цвет или цветность вод во многом зависит также от концентрации в воде взвешенных частиц, растворенных газов, прочих примесей. Цвет способен изменяться от голубых, бирюзовых и синих оттенков в чистых тропических водах до сине-зеленых и зеленоватых и желтоватых оттенков в прибрежных водах.

Назовите океаны земного шара и покажите их на глобусе и карте полушарий.

1. Мировой океан. Если посмотреть на глобус, то увидим, что большую часть земного шара занимает вода. Это - Мировой океан. На долю Мирового океана приходится 3/4 части всей поверхности Земли, или 361 млн. км2 (рис. 68).

Рис. 68. Соотношение площадей океана и суши .

Мировой океан состоит из отдельных, имеющих свои названия, океанов, однако все они соединены друг с другом. Из любой точки Мирового океана можно попасть в любую другую, не пересекая сушу. (Убедитесь в этом по карте полушарий.)
Большие участки суши, окруженные океанами и морями, называются материками или континентами. На земном шаре имеется 6 материков. Это Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Австралия и Антарктида.
Небольшие участки суши, окруженные со всех сторон водой, называются островами. (Найдите на карте острова Гренландия, Мадагаскар, Исландия.)
Часть суши, которая глубоко вдается в водное пространство, называют полуостровом. (Найдите на карте полуострова Апеннинский и Лабрадор.)
Мировой океан состоит из 4 частей.
Тихий океан (180 млн. км2 ) самый большой и глубокий из всех океанов на земном шаре. По занимаемой площади соответствует оставшимся трем, вместе взятым. В 1520-1521 годы Ф. Магеллан впервые переплыл этот океан во время кругосветного путешествия. Тихий океан начинается от западного побережья Северной и Южной Америки и тянется до Австралии и Антарктиды.
Здесь находится самое глубокое место в Мировом океане - Марианский желоб (глубина - 11 022 м).
Атлантический океан (92 млн. км2 ) в два раза меньше Тихого океана. Он начинается с восточного побережья Северной и Южной Америки и тянется до западного побережья Евразии, Африки и до Антарктиды. Он протянулся от Северного полярного круга до Южного полярного. Через Атлантический океан проходят особо важные морские пути, соединяющие страны, расположенные на материках западного и восточного полушарий. Океан полностью освоен для морских перевозок.
Индийский океан (75 млн. км2 ) занимает большую часть южного полушария. Является самым теплым океаном. (Определите по карте полушарий, между какими материками он расположен.) Индийский океан отличается более чистой водой по сравнению с другими. Это связано с тем, что в его южную часть почти не впадают реки.
Северный Ледовитый океан (14 млн. км2 ) - самый маленький среди всех океанов. Границы его начинаются с берегов Северной Америки и заканчиваются у берегов Евразии. Большая его часть в течение года покрыта льдом.
Следующей особенностью Северного Ледовитого океана является его небольшая глубина. В местах перехода подводных материковых окраин в ложе океана глубина составляет всего 200 м. Таких мест довольно много на побережье Евразии. В океане много крупных островов.

2. Части океанов. К частям океанов относятся моря, заливы, проливы.
Море является частью океана и отличается от него свойствами воды и животным миром. В большинстве случаев моря располагаются у берегов суши, но иногда встречаются и в открытом океане (например, Саргассово жоре). Обычное море отделено от океана полуостровами, островами или подводными хребтами.
Моря, далеко вдающиеся в материк, называют внутренними морями. (Например, Черное море, Средиземное море. Частями какого океана они являются?) Моря, расположенные по окраинам материков, называют окраинными морями. К ним относятся моря, расположенные на побережье Евразии - Баренцево, Карское, Лаптевых, Японское, Охотское, Восточно-Китайское и другие.
Залив - небольшая часть океана или моря, глубоко вдающаяся в сушу. Например, Гудзонский и Мексиканский заливы являются частями Атлантического океана у берегов Северной Америки, а Персидский залив - часть Индийского океана на юге Евразии.
Части Мирового океана соединяются друг с другом проливами. Пролив - неширокое водное пространство, ограниченное с двух сторон берегами материков или островов. По ширине проливы очень различны. Самый широкий (до 950 км) и глубокий (до 5840 м) - пролив Дрейка, а самый длинный (около 1670 км) - Мозамбикский пролив.

1. Как можно определить целостность Мирового океана?

2. Имеет ли выход к Мировому океану территория Казахстана? Как можно выйти к Мировому океану с территории Казахстана?

3. На каком расстоянии от вашей местности расположено ближайшее море? Измерьте это расстояние по карте.

4. Мысленно, начиная с Черного моря, проделайте морское кругосветное путешествие. Назовите океаны, моря, заливы, проливы, каналы, через которые или рядом с которыми пролегает этот путь?

5. Назовите внутренние и окраинные моря на побережье материка Евразия.

6. Какой пролив соединяет два моря с двумя океанами, два материка с двумя государствами?

7. Отметьте на контурной карте названные моря, заливы и проливы.

8. Заполните таблицу «Океаны», пользуясь сведениями из текста.

Мировой океан. Океаны Земли

Мировой океан покрывает ¾ нашей планеты, это самое большое скопление воды. Мировой океан един (из любой его точки можно попасть в другую точку, не пересекая суши) и состоит из 5 связанных между собой океанов:

1. Тихого.

2. Атлантического.

3. Индийского.

4. Северного Ледовитого.

5. Южного.

На мировой карте или карте полушарий хорошо видно, что большая часть земной поверхности покрыта водой.

Рис. 1. Карта полушарий

Самый большой океан – Тихий, его площадь около 180 млн кв. км, что составляет почти 50% площади всего Мирового океана. Тихий океан вытянут как с севера на юг, так и с запада на восток. Этот океан считается и самым глубоким, именно здесь находится Марианская впадина.

Рис. 2. Карта Тихого океана

Второе место по площади занимает Атлантический океан. Он почти в два раза меньше Тихого океана. Он больше вытянут с севера на юг, чем с запада на восток.

Индийский океан имеет площадь примерно 90 млн кв. км, он достаточно широкий.

Южный океан – условное название вод трех океанов (Тихого, Атлантического и Индийского), окружающих Антарктиду. Эти воды отличаются определенной соленостью, температурой, живыми организмами, поэтому их объединяют в отдельный океан. Северная граница Южного океана проводится по 60-й параллели южной широты. Площадь океана составляет примерно 20 млн кв. км.

Самый маленький океан – Северный Ледовитый, площадью 14,75 млн кв. км.

Рис. 3. Северный Ледовитый океан на карте

Границы океанов совпадают с берегами материков и островов, а также проведены по некоторым морям и проливам.

Рис. 4. Границы океанов

Материки, острова и полуострова

В океанах находятся огромные участки суши – материки и сравнительно небольшие участки – острова.

Материков всего 6 :

1. Евразия.

2. Африка.

3. Северная Америка.

4. Южная Америка.

5. Антарктида.

6. Австралия.

Рис. 5. Материки на карте

Островов великое множество. Самый большой остров – Гренландия, его площадь 2,13 млн кв. км.

Архипелаг – группа островов, расположенных близко друг к другу.

Рис. 6. Гавайский архипелаг

Полуостров – участок суши, вдающийся в океан.

Самые крупные полуострова: Аравийский, Индостан, Индокитай, Лабрадор, Скандинавский, Сомали и др.

Моря, заливы и проливы

Море – часть океана, свободно с ним сообщающаяся и окруженная сушей. От основной части океана моря отличаются свойствами воды, течениями, живыми организмами.

Выделяют три группы морей :

1. Внутренние (находятся в глубине материков, связаны с океанами через другие моря).

2. Окраинные (расположены по краям материков, сразу переходят в океан).

3. Межостровные (между островами).

Залив – часть океана, свободно сообщающаяся с ним и вдающаяся в сушу. Во многом заливы не отличаются от морей. Примеры: Мексиканский залив, Бенгальский залив, Бискайский залив.

Рис. 7. Мексиканский залив на карте

Пролив – узкая часть океана, с двух сторон окруженная сушей. Самый широкий пролив – Дрейка.

Соленость

В отличие от многих вод суши, воды Мирового океана соленые, т.е. в океанической воде растворены различные соли и вещества.

Соленость – количество граммов веществ, растворенных в одном литре воды.Соленость измеряется в промилле (‰). Средняя соленость Мирового океана – 35‰, это значит, что в 1 литре воды растворено 35 граммов солей и веществ.

В морской воде растворено множество химических элементов, 4/5 из них – поваренная соль.

Рис. 1. Морская соль

Кроме того, в морской воде содержатся частицы золота, серебра, различных металлов, но в очень маленьком количестве.

Рис. 2. Содержание некоторых компонентов в морской воде

Соленость океанических вод неодинакова, она зависит от климата (температуры, количества осадков), степени испарения, наличия впадающих рек, течений, связи водоема с основной частью океана.

Самое соленое море – Красное, его соленость 42‰. Это объясняется тем, что в него не впадают реки, т.е. не оказывают опресняющего воздействия, кроме того, море находится в сухом и жарком климате, что вызывает существенное испарение вод с его поверхности, а соли остаются.

Рис. 3. Красное море на карте

Моря Северного Ледовитого океана и северной части Атлантического океана, наоборот, отличаются низкими показателями солености, в них впадает большое количество рек, и они находятся в пределах прохладного климата с большим количеством осадков, которые опресняют морскую воду. Например, соленость вод Балтийского моря всего 11‰.

Океаническая вода из-за большого содержания солей непригодна для питья. В настоящее время на судах и во многих странах, где нет пресных источников воды, используют опреснительные установки морской воды.

Рис. 4. Опреснительная станция

Температура

Еще одна особенность океанических вод заключается в том, что их температура изменяется только в верхних слоях под воздействием солнечных лучей, а на глубине более 2000-3000 метров температура постоянна в течение всего года – около 2 градусов.

Кроме того, в отличие от пресной воды, морская вода замерзает при температуре -1,8 -2 градуса, т.е. при отрицательных значениях температур.

Рис. 5. Замерзшее море

На температуру поверхностных вод влияют течения, географическое положение, близлежащие территории. Мировой океан способен поглощать тепло и отдавать его, поддерживая, тем самым, определенные климатические характеристики. Летом океан оказывает охлаждающее воздействие, т.к. не успевает нагреться, а зимой – отепляющее, т.к. воды океана не успевают остыть.

Список литературы

Основная

1. Начальный курс географии: Учеб. для 6 кл. общеобразоват. учреждений / Т.П. Герасимова, Н.П. Неклюкова. – 10-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 176 с.

2. География. 6 кл.: атлас. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, ДИК, 2011. – 32 с.

3. География. 6 кл.: атлас. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, ДИК, 2013. – 32 с.

4. География. 6 кл.: конт. карты – М.: ДИК, Дрофа, 2012. – 16 с.

Энциклопедии, словари, справочники и статистические сборники

1. География. Современная иллюстрированная энциклопедия / А.П. Горкин. – М.: Росмэн-Пресс, 2006. – 624 с.

Материалы в сети Интернет

1. Федеральный институт педагогических измерений ().

2. Русское Географическое Общество ().

М. Г. Деев ,
канд. геогр. наук, старший научный сотрудник кафедры океанологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Земля во многих отношениях уникальная планета, но, пожалуй, самое удивительное на ней - наличие большого количества жидкой воды. Водяной пар и лед можно найти на других планетах, в астероидах и метеоритах, но жидкая вода есть только на Земле. Особенность жидкой фазы воды заключается в том, что она может существовать лишь в очень узком диапазоне температур - от 0 до 100 °С, и такие температурные условия сохраняются продолжительное время только на Земле. Именно присутствие жидкой воды сделало возможным возникновение и развитие жизни на Земле в ее современных формах. Самым большим хранилищем воды является Мировой океан, который, как показывают данные палеогеографии, никогда полностью не замерзал и не испарялся.

Приведем определение этого интересного географического объекта, данное в одной из последних работ известного океанолога академика А.С. Монина: «Мировой океан - непрерывно распределенная по поверхности Земли (на площади, охватывающей около 71%) и ограниченная снизу и с боков причудливой формой рельефа дна и береговой линией континентов толща соленой воды с массой 1377·10 6 гигатонн, имеющая среднюю глубину около 3800 метров, с многочисленными разбросанными на ее поверхности островами, и разнообразной формой жизни в ее глубинах».

После первого знакомства с океаном вполне естественно возникает желание знать, когда и как он образовался, всегда ли был таким, каким мы его знаем сегодня, и как эволюционировал на протяжении истории Земли? Вопрос тем более интересен, что историю формирования и развития материков и всей нашей планеты можно понять только в том случае, если хорошо известна история возникновения и дальнейшей эволюции Мирового океана. Следует заметить, что история океана весьма сложна, во многом еще недостаточно изучена и пока не может быть истолкована однозначно. Поэтому далее будут приведены наиболее широко распространенные, но иногда требующие дополнительных подтверждений научные представления по интересующему нас предмету.

Прежде всего, зададимся вопросом о времени появления жидкой воды, о том, как быстро это произошло после образования самой планеты. В настоящее время считается, что образование Земли началось 4,6 млрд лет назад. Согласно некоторым гипотезам, промежуточной стадией формирования планет из межзвездной пыли и газов считается образование так называемых планетезималей - твердых и крупных (до нескольких сотен километров в поперечнике) тел, последующее скопление и объединение которых становится процессом аккреции уже непосредственно планеты. По геологическим меркам, Земля сформировалась очень быстро, примерно за первые сто миллионов лет своей истории достигнув 93-95% сегодняшней массы. Наиболее вероятно, что первоначально Земля не имела атмосферы и гидросферы, а ее поверхность непрерывно изменялась в результате интенсивной метеоритной бомбардировки.

Образование планеты сопровождалось сильным гравитационным сжатием и выделением столь большого количества тепла, что первые сотни миллионов лет у поверхности Земли существовал магматический океан, или расплавленная первичная астеносфера. Так как в расплаве (магме) находились вещества разные по составу и плотности, началась гравитационная дифференциация. При этом более плотные вещества (тяжелые металлы) погружались, образуя металлическое (железное) ядро планеты, а менее плотные (силикаты) всплывали, постепенно создавая мантию и литосферу. Дифференциация сопровождалась дегазацией мантийного вещест-ва, при которой легко кипящие фракции переходили в газообразное состояние и, выходя на поверхность, формировали первичную плотную и горячую атмосферу Земли. Наиболее вероятно, что вначале атмосфера состояла из углекислого газа (СО 2), аммиака (NH 3 ), возможно также сернистого водорода (H 2 S) и хлористого водорода (HCl), но главное, в ней появился водяной пар, количество которого постепенно увеличивалось и, по некоторым оценкам, могло достигать величины порядка 10 21 кг, что составляет около 70% массы современной гидросферы Земли.

Постепенное истощение источников внутреннего тепла Земли привело к остыванию и кристаллизации магмы с последующим образованием первичной твердой земной коры. Дальнейшее остывание верхних слоев планеты и понижение температуры ниже точки кипения неизбежно вызвало конденсацию водяного пара и тем самым появление жидкой фазы воды. Можно полагать, что озера первичной гидросферы на поверхности молодой планеты неоднократно испарялись и появлялись вновь, пока не установился температурный режим, в среднем повсеместно допускавший существование жидкой воды. Когда это могло произойти?

Самые древние (из известных сегодня) горные породы найдены в Западной Австралии, их возраст оценивается в 4,2-4,0 млрд лет. Большое внимание привлекли извлеченные из них зерна минерала циркона (химическая формула ZrSiO 4 , часто радиоактивен). Изотопный анализ древнейших цирконов показал повышенное содержание тяжелого изотопа кислорода 18 О, характерное для жидкой воды. Это служит косвенным доказательством того, что эти минералы образовались в присутствии жидкой воды. В тех же западноавстралийских цирконах оказалось аномальное содержание еще некоторых изотопов, свидетельствующее о земном (не метеоритном) происхождении минералов.

Помимо косвенных получены и прямые доказательства существования жидкой воды. В горных породах возрастом 3,9-3,8 млрд лет, найденных в юго-западном районе Гренландии, обнаружены железистые кварциты водного происхождения, что позволяет предположить существование жидкой воды в этом районе на 200-300 млн лет ранее указанного времени. Таким образом, гидросфера Земли начала формироваться не позднее 4 млрд лет тому назад при постепенном остывании поверхности планеты и конденсации водяного пара первичной атмосферы. Первые, еще весьма мелководные, моря будущего Мирового океана заполняли впадины застывшего рельефа, разрастались, сливались с соседними водными бассейнами.

Полагают, что первичная земная кора, которая выплавлялась из мантии, состояла из пород, близких по своему составу к базальтам. Во всяком случае, первичная кора имела основной или ультраосновной состав, то есть была идентичной современной земной коре океанического типа. Протоконтинентальная кора начала формироваться почти в то же время, но занимала значительно меньшие площади. Ее первые острова расчленяли неглубокий первичный океан на отдельные бассейны.

Собрано большое число подтверждений существования океана в ранние геологические эпохи. Одним из первых обоснованные предположения о возрасте и эволюции Мирового океана высказал в 1901 г.австрийский геолог Эдуард Зюсс. В основе его рассуждений лежала смелая гипотеза о том, что привычное расположение материков и океанов на поверхности Земли не было незыблемым и постоянным в геологическом прошлом. По заключению Зюсса, в позднем палеозое - раннем мезозое (порядка 350 млн лет тому назад) существовал мегаконтинент Гондвана, в котором слились фрагменты Африки, Индостана, Южной Америки, Австралии и Антарктиды. Спустя четырнадцать лет немецкий геофизик Альфред Вегенер, развивая гипотезу Зюсса, предложил теорию дрейфа континентов. Он считал, что Гондвана Зюсса была частью еще более крупного суперконтинента Пангеи, окруженного сплошным кольцом океанических вод. Постепенно появлялись данные о том, что Атлантический и Индийский океаны с геологической точки зрения молоды, а Тихий океан значительно более древний. Согласно палеомагнитным данным, древние океаны шириной до 3,5 тыс. км существовали в палеозое (400-500 млн лет тому назад), а еще более широкие, до 5 тыс. км, - в раннем протерозое (1,7-2,5 млрд лет тому назад).

Реликтами земной коры океанического типа считаются офиолиты - особый комплекс интрузивных, эффузивных и осадочных пород, широкое распространение которых в том или ином районе свидетельствует о существовании древнего океана. Найдены офиолиты раннепротерозойского и даже архейского (3-4 млрд лет) возраста.

Первоначально древние океаны были мелководными, но вместе с постепенным увеличением объема жидкой воды глубины возрастали - от 150-700 мв архее до 2900 м в среднем протерозое (1,2 млрд лет). Воды Мирового океана достигли объема близкого к современному приблизительно к началу кембрийского периода, около 570 млн лет назад, а в дальнейшем пополнялись в процессе продолжавшейся дегазации мантии во время вулканиче-ских извержений (в особенности подводного вулканизма) и перераспределялись между отдельными океанами.

Итак, первые бассейны, наполненные жидкой водой, появились на Земле не позднее 4 млрд лет тому назад. С тех пор температурные условия на поверхности Земли в среднем всегда находились в пределах существования жидкой воды, иными словами, океан никогда полностью не исчезал. Это важно отметить, так как далее предстоит разрешить любопытный парадокс. Дело в том, что на дне современных океанов нигде не найдено не только осадочных пород с возрастом более 170 млн лет, но и коренные породы океанического дна оказались с геологической точки зрения удивительно «молодыми».

Несоответствие между возрастом Мирового океана, соизмеримым с возрастом Земли, и молодостью океанического дна объясняется с позиций теории новой глобальной тектоники. Согласно ее положениям, земная кора не есть единая твердая и неизменная оболочка земного шара, а представляет собой своеобразную мозаику из нескольких жестких литосферных плит площадью в десятки миллионов квадратных километров, находящихся на плаву в вязкой астеносфере и непрерывно испытывающих вполне упорядоченные горизонтальные перемещения. Объясним кажущийся временной парадокс на примере Атлантического океана.

Через центральную часть океана с севера на юг простирается срединно-океанический хребет. В осевой части хребта располагается рифтовая долина, по которой проходит граница между соседними литосферными плитами: Американской - к западу от хребта, Африканской и Евразийской - к востоку. Рифтовая долина есть зона спрединга, или раздвижения, плит. Под ней происходит поднятие расплавленного мантийного вещества, формирование из него новых участков океанической коры и их перемещение в обе стороны от хребта. Скорость раздвижения литосферных плит составляет единицы сантиметров в год. По сторонам рифтовой долины расположены самые молодые участки океанического дна. С удалением от хребта возраст донных осадков постепенно увеличивается и достигает наибольших значений в прибрежных зонах океана. Достигнув берега, океаническая часть плиты «ныряет» под нависающий край континента, происходит ее поддвиг под соседнюю плиту и погружение в мантию. Таким образом, возраст океанического дна зависит от расстояния между рифтовой зоной (осью спрединга) и областью погружения (называемой зоной субдукции), а также от скорости горизонтального перемещения плит.

Механизм, приводящий в движение литосферные плиты, объясняется следующим образом. Конвекция, возбуждаемая внутренним теплом Земли, порождает в мантии конвективные ячейки. Под зонами спрединга находятся восходящие ветви, в зонах субдукции -нисходящие, в промежутке - горизонтальные ветви конвективных ячеек. Горизонтальные размеры ячеек соответствуют расстояниям между зонами спрединга и субдукции, вертикальные составляют в современную геологическую эпоху около 400 км.

Интересно, что базальты, кристаллизующиеся из расплава в рифтовой зоне, одновременно намагничиваются в магнитном поле Земли и впоследствии сохраняют свои магнитные свойства. Это позволяет, сравнивая магнитные характеристики образца базальта с соответствующими характеристиками современного магнитного поля, определять возраст разных участков океанического дна.

Считается, что тектоника литосферных плит начала действовать не позднее 3,5-3,0 млрд лет назад, но размеры плит были меньше, а число их больше. Современные черты динамики этот механизм приобрел в начале позднего протерозоя (около одного миллиарда лет назад). Теперь можно в общих чертах проследить, как менялись очертания океанов и континентов на поверхности Земли.

Первые структуры континентов возникли около 3 млрд лет назад. На рубеже архея и протерозоя (2,5 млрд лет тому назад) горизонтальные перемещения литосферных плит привели к сближению и постепенному слиянию древних материков, что привело к формированию первого суперконтинента Пангеи, окруженного единым океаном Панталассом. Названия даны по старой научной традиции использования грече-ского языка: пан - всеобщий, гео - земля, таласс - океан. Примерно через 300-500 млн лет Пангея раздробилась на обособленные континенты, между которыми возникли океанские бассейны. В дальнейшей истории Земли подобная компактная группировка материков в единый континент возникала, существовала и разрушалась трижды, с периодичностью около 800 млн лет. Последней была палеозойско-мезозойская Пангея, существование которой первым обосновал А. Вегенер. Интересно, что компоновка каждой Пангеи была сходна с «вегенеровской». Во всяком случае, многие факты говорят о том, что в перемещении литосферных плит прослеживается определенная упорядоченность. Таким образом, сегодняшняя конфигурация материков и океанов не есть нечто застывшее навсегда. Она меняется буквально на наших глазах, только эти изменения происходят очень медленно, со скоростями в среднем 4-6 см в год.

Рис. 1. Реконструкция суперконтинента Пангея, около 200 млн лет назад (по Я. Голонке, 2000 г.)

Геологический прогноз движений литосферных плит в ближайшие примерно 50 млн лет в главных чертах выглядит следующим образом. Атлантический океан станет шире, а площадь Тихого океана сократится. Австралия продвинется на север и подойдет ближе к Евразийской плите. Азия соединится с Северной Америкой в районе Алеутских островов. Красное море раздвинется - это зародыш будущего океана, полуостров Калифорния станет островом. Океаны Земли в ходе своей эволюции проходят последовательно этапы развития от узкого моря (Красное море сегодня) до размеров современного Тихого океана. Одновременно происходят сближения и расхождения материков, изменение их числа и пространственной ориентации.

Мировой океан это, прежде всего, морская вода, привлекающая к себе пристальное внимание океанологов. Одной из важнейших характеристик вод, наполняющих Мировой океан, является соленость. В практических целях соленость принято характеризовать концентрацией раствора, которую измеряют в промилле (‰), то есть в тысячных долях, и средняя соленость морской воды составляет около 35‰.

Под соленостью понимается выраженная в граммах масса всех твердых веществ, растворенных в 1000 г морской воды, когда карбонаты превращены в окислы, бром и йод замещены эквивалентным количеством хлора, а органические вещества сожжены при 480 °С. Кратко можно сказать, что соленость морской воды есть отношение массы растворенного твердого вещества к массе раствора.

Вода является одним из лучших растворителей, поэтому на Земле невозможно найти химически чистое вещество Н 2 О, все природные воды в той или иной степени минерализованы. Воды первичного океана также представляли собой раствор солей, по концентрации близкий к современной солености, но солевой состав раствора был отличен от настоящего. Ювенильный раствор, поступавший на поверхность Земли при дегазации мантии, на первых порах, по-видимому, полностью выпаривался, но с понижением температуры ниже точки кипения воды стал растворяться в воде первых земных морей. Одновременно в раствор переходили легко растворимые вещества первичной земной коры. Кроме того, в воде первых морей растворялись газы, содержавшиеся в первичной атмосфере: HCl, HF, HBr, B(OH) 3 и некоторые другие. Поэтому первое время существования океана его воды должны были проявлять кислую реакцию из-за присутствия в растворе сильных кислот.

В дальнейшем происходило приспособление солевого состава первичного океана к изменяющимся термическим и гидрохимическим условиям на поверхности Земли. В растворе оставались те элементы, для которых не нашлось достаточного количества сильных осадителей, например такие, как хлор и бром. Их процентное содержание в растворе почти не изменилось. Содержание других элементов, прежде всего углерода, сильно уменьшилось. Это свидетельствует о том, что в океане постоянно протекают процессы, выводящие углерод из раствора. Основная реакция этого типа - перевод углекислого газа в угольную кислоту с дальнейшим переходом в нерастворимый и потому выпадающий в осадок карбонат кальция. Этот процесс происходил всегда и протекает до сих пор. Сильные кислоты в океане архейского времени вступали в реакцию с сильными основаниями, что в результате привело к постепенной нейтрализации первично кислых вод.

Рис. 2. Литосферные плиты и скорости их перемещения в мм/год (по В.Е. Хаину, 2008 г.)

Существенные изменения в солевом составе океанских вод начались с возникновением и дальнейшим развитием жизни. С появлением биосферы начала проявляться реакция фотосинтеза, в ходе которой из морской воды выводятся, прежде всего, углерод и азот. В процессе фотосинтеза создается свободный кислород, что открыло возможность формирования современной азотно-кислородной атмосферы. В результате фотосинтеза из атмосферы почти полностью был извлечен углекислый газ, что способ-ствовало стабилизации карбонатной системы, возникновению скелетных организмов, а в дальнейшем - накоплению карбонатных осадочных толщ на дне океанов.

Эти и другие природные процессы постепенно видоизменяли солевой состав океанических вод, который стал преимущественно хлоридно-сульфатным и практически идентичным со-временному. В настоящее время морская вода представляет собой равновесный природный раствор, обладающий исключительно высокой химической инертностью, сохраняющий свой состав и концентрацию солей практически неизменными на протяжении, по меньшей мере, последней геологической эпохи.

Водная оболочка, окружающая материки и острова и являющаяся непрерывной и единой, получила название

Слово «океан» происходит от греч. okeanos , что означает «великая река, обтекающая всю землю».

Понятие Мировой океан как единое целое было введено в употребление русским океанологом Ю. М. Шокальским (1856- 1940) в 1917 г.

Океан — хранитель воды. В Южном полушарии он занимает 81 % территории, в Северном — всего 61 %, что указывает на неравномерное распределение суши на нашей планете и является одним из главных факторов формирования природы Земли. Океан оказывает влияние на климат (так как является огромным аккумулятором солнечного тепла и влаги, благодаря ему на Земле сглаживаются резкие колебания температуры, увлажняются отдаленные районы суши), почвы, растительный и животный мир; является источником различных ресурсов.

Выделяются в отдельную часть гидросферы Земли — океаносферу , на долю которой приходится 361,3 млн км 2 , или 70,8 % площади земного шара. Масса океанской воды примерно в 250 раз больше массы атмосферы.

Мировой океан — это не просто вода, а единое по своей сути природное образование.

Единство Мирового океана как водной массы обеспечивается ее непрерывным движением как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении; однородным универсальным составом вод, представляющим собой ионизированный раствор, содержащий все химические элементы таблицы Менделеева, и др.

Все процессы, происходящие в Мировом океане, имеют ярко выраженный зональный и вертикальный характер. Природные и вертикальные пояса океана описаны в разд. «Биосфера Земли».

Мировой океан является средой обитания для множества форм жизни, так как в нем имеются достаточно благоприятные условия развития жизни. Здесь обитают почти 300 тыс. видов растений и животных, в их числе рыбы, китообразные (киты и дельфины), головоногие (осьминоги и кальмары), ракообразные, морские черви, кораллы и др., а также водоросли. Подробнее об обитателях Мирового океана рассказано в разд. «Биосфера Земли».

Океаны имеют огромное значение для природы Земли и человека. Например, просто неоспорима транспортная значимость океана. Еще в XIX в. значение Мирового океана как средства связи между материками и странами стало очевидным. В настоящее время огромное количество грузов перевозится мировыми морскими портами. Несмотря на то что морской транспорт не является самым быстрым, он является одним из самых дешевых.

Итак, значение Мирового океана состоит в следующем:

• является накопителем солнечного тепла;
• определяет погоду, климат;
• среда обитания сотен тысяч видов;
• это «легкие планеты»;
• является источником морепродуктов, минеральных ресурсов;
• используется как транспортный путь;
• это — поставщик пресной волы в результате испарения и переноса влаги на сушу.

Природные ресурсы Мирового океана

Воды Мирового океана богаты различными ресурсами. Среди них огромную ценность имеют органические (биологические) ресурсы. При этом около 90 % биологических ресурсов океана приходится на рыбные ресурсы.

На первом месте по объемам добычи в мировом рыбном промысле стоят сельдевые. Особое богатство представляют лососевые и особенно осетровые рыбы. Главным образом рыба ловится в шельфовой зоне. Использование рыбы не ограничивается просто употреблением в пищу, она применяется в качестве кормовой муки, технического жира, удобрений.

Зверобойный (промышляют моржей, тюленей, морских котиков) и китобойный промыслы сейчас либо ограничены, либо вообще запрещены.

Промысел, связанный с отловом беспозвоночных и ракообразных , получил широкое распространение в странах Юго-Восточной Азии и многих других приморских странах, в которых широко используются в пищу моллюски и иглокожие. Ракообразные высоко ценятся на рынке. Один из представителей ракообразных — криль, из которого вырабатывают пищевой белок и витамины.

Важнейший природный ресурс океана, используемый для приготовления продуктов питания, для получения йода, бумаги, клея и др., - водоросли.

Также в последнее время получило широкое распространение искусственное выращивание живых организмов в водах Мирового океана (аквакультура).

Главным химическим ресурсом океана являются сама вода и растворенные в ней химические элементы. В мире действуют около 800 опреснительных установок, что приводит к ежегодному добыванию миллионов кубометров пресной воды. Однако стоимость этой воды очень высока.

Главные минеральные ресурсы , добываемые со дна моря, — это нефть и газ. Их добыча продолжается и стремительно растет с каждым годом. Также добываются каменный уголь, железная руда, олово и многие другие ископаемые, но эта добыча еще не до конца налажена.

Огромны и энергетические ресурсы океана. Так, в воде содержится перспективное топливо ядерных реакторов — дейтерий (тяжелая вода).

В отдельных странах мира (Франция, Великобритания, Канада, Китай, Индия, Россия и др.) функционируют приливные электростанции (ПЭС). Первая ПЭС в мире была построена во Франции в 1966 г. Сооружена она в устье реки Ране и носит название «Ля Ране». В настоящее время это крупнейшая в мире приливная электростанция. Ее установленная мощность — 240 МВт. Объем производства электроэнергии составляет около 600 млн кВт*ч.

Более 100 лет назад учеными была высказана идея получения энергии за счет разности температур воды в поверхностных и глубинных слоях океана. После 1973 г. были развернуты широкие практические исследования в этом направлении. Экспериментальные установки есть на Гавайских островах, где разность температур у поверхности воды и на глубине около одного километра составляет 22 °С. Еще одна гидротермическая станция построена на западном побережье Африки вблизи г. Абиджана (крупнейший город государства Кот-д"Ивуар). На схожем с приливными принципе могут работать электростанции, использующие энергию морских волн. Одна из таких электростанций, правда небольшой мощности, была сдана в эксплуатацию в Норвегии в 1985 г.

В связи с богатым химическим составом морская вода обладает многими целебными свойствами, а морской воздух насыщен многими ионами. Это говорит о возможности использования рекреационных ресурсов океана. Особый эффект морская вода приносит при использовании совместно лечебными грязями и термальными водами. Поэтому большую востребованность имеют морские курорты, например средиземноморские, курорты Калифорнии, Флориды и др.