Океан, Мировой океан (от греч. Ōkeanós — Океан, великая река, обтекающая Землю). I. Общие сведения О. — непрерывная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и обладающая общностью солевого состава. Составляет большую часть гидросферы (94%) и занимает около 70,8% земной поверхности. В понятие "О." часто включают подстилающие массу его вод земную кору и мантию.
По физическим и химическим свойствам и качественному химическому составу воды (см. Морская вода)О. представляет собой единое целое, но по количественным показателям гидрологического и гидрохимического режима отличается большим разнообразием. Как часть гидросферы О. находится в непрерывном взаимодействии с атмосферой и земной корой, определяющими многие существенные его особенности. О. представляет собой огромный аккумулятор солнечного тепла и влаги.
Благодаря ему на Земле сглаживаются резкие колебания температуры и увлажняются отдалённые районы суши, что создаёт благоприятные условия для развития жизни. О. — богатейший источник продуктов питания, содержащих белковые вещества. Он служит также источником энергетических, химических и минеральных ресурсов, которые частично уже используются человеком (энергия приливов, некоторые химические элементы, нефть, газ и др.).
С древнейших времён О. и его моря использовались для установления связей между народами. Это создало предпосылки для Великих географических открытий, а также для освоения отдалённых от центров культуры территорий, чему способствовал технический прогресс в транспортных средствах. По океанским путям осуществляется около 4/5 мирового грузооборота (см. Морской транспорт). Роль О. в жизни человечества быстро возрастает. Проблема использования О. в различных отраслях экономики стран мира (судоходство, рыболовство, рациональная эксплуатация ресурсов О освоение шельфа, прокладка межконтинентальных кабелей, опреснение воды, а также охрана и предотвращение загрязнения морской среды и др.) носит глобальный характер и связана с разрешением важных экономических, политических и правовых вопросов. По физико-географическим особенностям, находящим своё выражение в гидрологическом режиме, в
Мировом океане выделяются отдельные океаны, моря, заливы, бухты и проливы. В основе наиболее распространённого современного подразделения О. лежит представление о морфологических, гидрологических и гидрохимических особенностях его акваторий, в большей или меньшей степени изолированных материками и островами. Границы О. отчётливо выражены лишь береговыми линиями суши, омываемой им; внутренние границы между
отдельными океанами, морями и их частями носят до некоторой степени условный характер. Руководствуясь спецификой физико-географических условий, некоторые исследователи выделяют также в качестве отдельного Южный океан с границей по линии субтропической или субантарктической конвергенции (см. Конвергенции зоны) или по широтным отрезкам срединно-океанических хребтов. Основные морфометрические показатели отдельных океанов с входящими в них морями и
Мирового океана в целом даны в таблице 1. Табл. 1. – Основные морфометрические показатели океанов Океаны Поверхность Объем млн. км3 Средняя глубина, м Наибольшая глубина, м млн. км2 % Тихий 179,11022 Атлантический 93,8428 Индийский 74,7130 Северный Ледовитый 13,102 42 172 12052 5449
Мировой океан 361,06 100 1370 3795 11022 1По другим данным — 91, 14, 338, 3332 соответственно. 2По другим данным — 14, 7, 16,7, 1130 соответственно. В Северном полушарии вода занимает 61% поверхности земного шара, в Южном — 81%. Севернее 81° с. ш. в Северном Ледовитом океане и приблизительно между 56° и 63° ю. ш. воды О. покрывают земной шар непрерывным слоем. По особенностям распределения воды и суши земной шар делится на океаническое и материковое полушария. Полюс первого расположен в Тихом океане, к Ю В. от Новой Зеландии, второго — на С 3. Франции. В океаническом полушарии воды О. занимают 91% площади, в материковом — 53%. II. Геологическое строение и рельеф дна Рельеф дна и строение земной коры. Общее представление о распределении глубин О. даёт гипсографическая кривая, согласно которой большая
часть площади дна (73,8%) располагается на глубине от 3000 до 6000 м. Планетарные морфоструктуры дна О. выделяются на основе различий в строении и истории развития отдельных участков земной коры. Части дна О прилегающие к материкам, характеризуются материковым типом коры и составляют подводную окраину материков, в которой по особенностям рельефа выделяют шельф, материковый склон и материковое подножие.Последнее граничит с ложем океана или с ложем котловин краевых морей (если
подводная окраина материка обрамляется зоной островных дуг). Ложу свойственна сравнительно тонкая кора океанического типа, состоящая из трёх слоев: верхнего слоя рыхлых осадков (или "первого" сейсмического), "второго" ("надбазальтового") и нижнего — "базальтового". Рельеф ложа О. представлен плоскими аккумулятивными (абиссальными) равнинами и сложнорасчленёнными холмистыми поверхностями,
на которых сохранился вулканический рельеф. Развиты также отдельные вулканические горы и цепи гор, а также широкие сводовые (валы) и блоковые (асейсмические хребты) поднятия. Относительные глубины в пределах ложа О. колеблются от 2000—4000 до 11000 м. Из числа отрицательных форм на ложе О. выделяются узкие желоба, приуроченные к гигантским разломам и прогибам земной коры (глубина до 7000 м и более). На большей части периферии Тихого океана, в северо-восточной части Индийского океана, а также в районах морей Карибского и Скоша (Скотия) между подводной окраиной материка и ложем океана располагается переходная зона. Основные элементы рельефа здесь — котловины окраинных морей (глубина до 4000—5000 м), островные дуги (подводные хребты с цепочкой островов вдоль гребней) и глубоководные желоба, к которым приурочены наибольшие
глубины О. (например, Марианский жёлоб глубиной 11 022 м). В пределах зоны островных дуг сложно сочетаются участки материковой, субматериковой, субокеанической и океанической земной коры, которой свойственна высокая сейсмичность и проявление современного вулканизма. Четвёртой планетарной морфоструктурой дна О. являются срединноокеанические хребты — система крупнейших сильно расчленённых подводных поднятий, пересекающих все океаны и отличающихся особым типом земной коры.
Характерные черты рельефа срединно-океанических хребтов — рифтовые долины, обрамляющие их рифтовые хребты, поперечные разломы, а также крупные вулканические массивы, например Азорский. Выделенные планетарные морфоструктуры соответствуют крупнейшим структурно-тектоническим категориям земной коры. Подводные окраины материков в тектоническом отношении представляют собой затопленные части материковых платформ и характеризуются относительно спокойным тектоническим режимом с преобладанием
медленных отрицательных движений земной коры, с изометрическими очертаниями геофизических полей и слабыми положительными аномалиями силы тяжести. У внешнего края шельфа и материкового склона часто отмечаются линейные положительные магнитные и гравитационные аномалии. Переходная зона — современная геосинклинальная область с резкой дифференциацией и высокими скоростями вертикальных движений земной коры, сложным рисунком геофизических полей, причём глубоководным желобам обычно свойственны резко выраженные отрицательные, а котловинам окраинных морей — значительные положительные аномалии силы тяжести. Срединно-океанические хребты в геотектоническом отношении соответствуют георифтогеналям и являются, как и переходная зона, областями высокой сейсмичности, вулканизма и горообразования. Для срединных хребтов характерно чередование линейно-вытянутых положительных и отрицательных магнитных аномалий. Ложе О соответствующее в структурно-тектоническом отношении понятию талассократон, отличается
довольно широким распространением особого типа вулканизма, разломной тектоники, слабой сейсмичностью и медленными регионального характера отрицательными движениями земной коры. Геофизические поля в пределах ложа О. большей частью имеют изометрические очертания, преобладают положительные аномалии силы тяжести. Многие районы обладают полосчатым распределением магнитного поля. Донные осадки. До недавнего времени знания о геологическом возрасте, вещественном составе и истории
формирования осадочного чехла О. ограничивались данными о самых верхних горизонтах слоя рыхлых осадков ("первого" сейсмического слоя). Начиная с 1968 в результате систематического глубоководного бурения, проводимого с корабля "Гломар Челленджер" (см. Морская геология),в ряде районов были достигнуты вулканические породы "второго" ("надбазальтового") слоя коры. На основе геологических исследований и сейсмического зондирования установлено, что мощность
неуплотнённых осадков меняется от 2000—3000 и более м в приматериковых зонах О. до первых десятков м и даже до нуля на гребнях срединных океанических хребтов, крутых склонах поднятий и уступах материкового склона. В центральных, удалённых от суши (пелагических) частях О. выявлено три широтных пояса максимальных мощностей осадочного чехла (более 2000 м)— вдоль экватора, к С. от 40° с. ш. и к Ю. от 40° ю. ш. Стратиграфический объём осадочной толщи увеличивается от срединных хребтов (плейстоцен — плиоцен) к краевым частям О. (до верхней юры). Более древние океанические осадки бурением не обнаружены, но не исключена вероятность их нахождения в породах "второго" слоя (например, в Тихом океане). Среди донных осадков О. выделяются терригенные, биогенные (известковые, кремнистые), вулканогенные и осадки смешанного происхождения (полигенные), к которым относятся глубоководные красные глины.
Терригенные осадки тяготеют к подводным окраинам материков, периферии ложа О. и глубоководным желобам. Среди них распространены отложения мутьевых потоков — турбидиты. Характерна относительная обогащённость органическим веществом, разложение которого создаёт восстановительную обстановку и обусловливает серую окраску осадков. Известковые осадки наиболее распространены в тёплых и умеренных зонах О. (от 50° с. ш. до 50° ю. ш.); в пределах океанического ложа они представлены фораминиферовыми
и кокколитово-фора-миниферовыми отложениями, а на мелководьях — ракушечными и коралловыми отложениями. На глубине более 4500—5000 м вследствие растворения СаСО3 известковые осадки отсутствуют. Кремнистые осадки (радиоляриевые и диатомовые) образуют 3 пояса, соответствующих зонам высокой продуктивности фитопланктона, — два субполярных и один экваториальный. Красная глубоководная глина характерна для котловин с глубиной 4500—5000 и более м в зонах низкой биологической
продуктивности. В областях О примыкающих к зонам активного субаэрального вулканизма, формируются вулканические осадки. Наибольшие площади дна современного О. занимают карбонатные осадки (около 150 млн. км2), глубоководные красные глины (свыше 110 млн. км2) и кремнистые илы (около 60 млн. км2). Современная зональность распределения различных типов осадков, наблюдаемая в поверхностном слое, далеко не всегда выдерживается в более глубоких (древних) горизонтах. Материалы бурения свидетельствуют об изменении условий океанического осадконакопления в прошлые геологические периоды. Поступление эндогенного вещества на дно О. не ограничивается районами надводных вулканов. Оно отмечается близ срединных хребтов и крупных разломов. К ним приурочено образование металлоносных, а в некоторых случаях — рудоносных (Красное море) пластов с высокой концентрацией Fe (до 20—40%), Mn, Co, Ni,
Pb, Zn, Ag, Se, Hg и др. элементов. Другой тип океанического рудообразования связан с осадочными процессами, ведущими к накоплению железомарганцевых конкреций. Они приурочены к поверхностному слою осадков, но иногда обнаруживаются и в глубоких горизонтах осадочной толщи. Для океанических осадков, в отличие от морских отложений, характерна малая скорость накопления. Она не превышает 1 мм в 1000 лет для красных глубоководных глин, а для известковых и диатомовых осадков
колеблется от 1 до 30 мм в 1000 лет. Максимальная скорость отмечается у основания материкового склона в зоне накопления терригенных осадков (часто более 100 мм в 1000 лет). Основная масса материала океанических осадков поступает с материков в виде взвесей и в растворённой форме. Количественное распределение осадочного материала и типы осадков связаны с климатической, вертикальной, горизонтальной и циркумконтинентальной зональностью, а также с тектоническим режимом.
Климатическая зональность и тектонический режим определяют массу и состав терригенного и биогенного материала; вертикальная зональность — растворение карбонатов с глубиной и погрубение материала на поднятиях; циркумконтинентальная зональность — образование ареалов терригенных осадков близ материков. Отложения, близкие к океаническим осадкам, предполагаются в составе геосинклинальных толщ древних складчатых систем материков. Их образование вероятно в геологических формациях ранних стадий развития краевых геосинклиналей (например, францисканская формация на Тихоокеанском побережье США), а также на океанических островах (Тимор, Барбадос и др.) Происхождение и геологическая история. Согласно современным представлениям, воды О. — продукт дифференциации вещества мантии Земли. Имеются различные гипотезы о происхождении впадин О. и направленности их эволюции.
По одной из них, впадины О. — более древние образования, чем материки; развитие земной коры и рельефа Земли идёт по пути постепенного сокращения О. и наращивания материков, переработки океанической коры в материковую в пределах геосинклинальных поясов (гипотеза "континентализации"). Согласно противоположной точке зрения, впадины О. — сравнительно молодые образования, возникшие благодаря процессам преобразования материковой коры в океаническую (гипотеза "океанизации").
В 60-х гг. 20 в. приобрела большое число сторонников третья гипотеза — разрастания океанического дна, или гипотеза "тектоники плит". Согласно этой гипотезе, вся земная кора состоит из ограниченного числа подвижных плит, границами которых служат срединные хребты и глубоководные желоба. В рифтовых зонах срединных хребтов происходит подъём глубинного вещества, которое затем растекается в обе стороны и, постепенно остывая и уплотняясь, снова погружается в зонах глубоководных желобов.
Предполагается, что этот процесс протекает с середины мезозоя и постепенно ведёт ко всё большему раздвижению противоположных бортов О. Ряд фактов подтверждает эту гипотезу, однако она ещё мало увязывается с огромным материалом, накопленным в ходе изучения геологии суши. О. в виде современных глубоководных бассейнов существуют, по крайней мере, с юрского периода, т.к. более древние породы на дне О. пока не обнаружены. В течение мела и кайнозоя происходило дальнейшее их углубление и развитие абиссального осадкообразования. Несомненным является недавнее наращивание окраин материков за счёт замыкания окраинных геосинклинальных бассейнов. Огромные мощности осадков в котловинах геосинклинальных морей свидетельствуют о древности О. При образовании крупных форм рельефа дна О. существ. роль играли вертикальные и горизонтальные движения земной коры (см. Земля). III. Геохимия вод Океаническая вода представляет собой раствор солей со средней
концентрацией около 35 г/л. Всего в О. содержится 5•1022 г растворённых солей. В их составе преобладают ионы Na+, Mg2+, K+, Ca2+, Cl– и , составляющие 99% от суммы солей. Мн. другие элементы содержатся в миллионных и миллиардных долях (таблица 2). Табл. 2. — Среднее содержание химических элементов в морской воде* Элемент % Элемент % Н 10,7 Y 3•10–8 He 5•10–10 Zr 5•10–9
Li 1,5•10–5 Nb 1•10–9 Be 6•10–11 Mo 1•10–6 B 4,6•10–4 Ag 3•10–3 C 2,8•10–3 Cd 1•10–8 N 5•10–5 In 1•10–9 О 85,8 Sn 3•10–7 F 1,3•10–4 Sb 5•10–8 Ne 1•10–8 I 6•10–6 Na 1,035 Cs 3,7•10–8 Mg 0,1297 Ba 2•10–6 Al 1•10–6 La 2,9•10–10 Si 3•10–4 Ce 1,3•10–10 P 7•10–6 Pr 6•10–11 S 0,089
Nd 2,3•10–11 Cl 1,93 Sm 4,2•10–11 K 0,038 Eu 1,1•10–10 Ca 0,04 Gd 6•10–11 Sc 4•10–9 Dy 7,3•10–11 Ti 1•10–7 Ho 2,2•10–11 V 3•10–7 Er 6•10–11 Cr 2•10–9 Fm 1•10–11 Mn 2•10–7 Yb 5•10–11 Fe 1•10–6 Lu 1•10–11 Co 5•10–8 W 1•10–8 Ni 2•10–7 Au 4•10–10 Cu 3•10–7 Hg 3•10–9 Zn 1•10–6
Tl 1•10–9 Ga 3•10–9 Pb 3•10–9 Ge 6•10–9 Bi 2•10–8 As 1•10–7 Ra 1•10–14 Se 1•10–8 Ac 2•10–20 Br 6,6•10–3 Th 1•10–9 Kr 3•10–8 Pa 5•10–15 Rb 2•10–5 U 3•10–7 Sr 8•10–4 * Солёность S=35,00 > (г/кг), хлорность Cl = 19,375 >. Состав солевой массы О. регулируется растворимостью, сносом осадков с материков, процессами обмена с атмосферой и осадками дна (в основном карбонатными и силикатными равновесиями), а также жизнедеятельностью морских организмов. Одна группа ионов (Na+, Mg2+, Li+, CI–, SO42– и др.) не образует в существенных количествах нерастворимых соединений и накапливается в океанских водах в значительно более высокой степени, чем в речных. Вторая группа ионов сравнительно быстро осаждается в виде труднорастворимых соединений.
Так, в тропических морях сильно нагретые поверхностные слои воды оказываются пересыщенными СаСО3, который осаждается на дно как химическим, так и биогенным путём. Также может осаждаться Ва в виде труднорастворимой соли BaSO4. Ионы некоторых металлов — Ti, Mn, Zr и др. в результате гидролиза коагулируют и осаждаются в форме гидроокислов. Целый ряд микроэлементов морской воды —
Cu, Pb, Мо, Hg, Zn, U, Ag, редкие земли и др. осаждается путём адсорбции различными природными сорбентами — органическим веществом, гидроокислами железа и марганца, фосфатами кальция, силикатами. Вследствие этого концентрации тяжёлых металлов в воде О. значительно ниже, чем это следует из растворимости их соединений. В целом О. — динамическая система, в которой количество поступающих веществ (речной сток, атмосферная
пыль, продукты вулканизма) приблизительно равно количеству убывающих из неё (осаждение, вынос в атмосферу). Стационарное состояние О. определяется отношением массы каждого компонента, находящегося в данный момент в О к его массе, прошедшей через О. Величина этого отношения зависит от среднего времени пребывания элемента в О. Для большинства элементов (кроме Na и Cl) оно мало по сравнению с длительностью существования
О. В воде О. растворены также различные газы, поступающие из атмосферы и формирующиеся в самой водной толще. Наибольшее значение имеет O2 и CO2, определяющие жизнедеятельность в О. Содержится также ряд инертных (не принимающих участие в химических реакциях) газов — N2, Аг, Kr, Хе; их растворимость находится в обратной зависимости от атомной массы. Содержание O2 достигает максимума (7—8 мл/л)в поверхностных слоях воды (до глубины 100—150 м) и падает до 3,0—0,5 мл/л с увеличением глубины (слой кислородного минимума), а в некоторых районах — до нуля. Максимальное содержание CO2, напротив, приурочено к глубинным слоям воды. Растворимость углекислоты возрастает в холодных водах и уменьшается при нагревании. В связи с этим в зимние месяцы часть CO2 переходит из атмосферы в океаническую воду, а летом — обратно. CO2 принимает участие в химических реакциях, в частности регулирует карбонатное равновесие.
Воды, обогащенные CO2, агрессивны по отношению к СаСО3; удаление CO2 из воды при её нагревании способствует осаждению карбонатов. Велика роль CO2 в фотосинтезе, в процессе которого образуется органическое вещество. В результате фотосинтеза в О. ежегодно образуется около 1017 г биомассы фитопланктона. Фотосинтетическая деятельность фитопланктона определяет содержание газов, растворённых в поверхностных
слоях воды (до глубины 100—150 м), насыщая их кислородом и поглощая CO2. Помимо углерода, организмы извлекают такие элементы, как Si, Са, Mg, К, Br, I, P, Na, а также ряд тяжёлых металлов, имеющих физиологическое значение, — V, Zn, Cu, Со, Ni и др. При отмирании организмов эти элементы частично поступают в осадок, где в соответствующих условиях могут концентрироваться. В железомарганцевых конкрециях накапливаются также
Cu, Zn, Ni, Со, Mo, Ag, Tl, Pb и др. элементы. Суммарное количество железомарганцевых конкреций оценивается в 1013. В геохимической истории О. многие исследователи различают три стадии развития: начальную, переходную и современную. С начальной — гипотетической стадией, охватывающей догеологический этап (приблизительно до 3,5 млрд. лет назад), связан вынос из недр Земли основных массы воды и кислых продуктов дегазации (Cl, F, Br, I, S и др.), которые затем нейтрализовались, взаимодействуя с породами ложа О. Переходная стадия, охватывающая, вероятно, около 2 млрд. лет (3,5—1,7 млрд. лет назад), ознаменовалась возникновением и развитием жизни, появлением и постепенным ростом содержания фотосинтетического кислорода в атмосфере, окислением восстановленной серы и др. поливалентных элементов. Современная стадия, начавшаяся, по-видимому, на рубеже раннего и позднего протерозоя (около 1,7 млрд. лет назад) и продолжающаяся до сих пор, характеризуется составом вод
О. и газов атмосферы, близким к современному, стационарным режимом с кратковременными и ограниченными колебаниями солёности мор. воды в эпохи соленакопления (кембрий, девон, пермь). Под влиянием процессов, идущих в океанической воде, формируются осадки дна. Океаническая вода проникает в эти осадки на заметную глубину. Захороненная вода океанических осадков дна, её состав подвергаются изменению; см. также ст.
Геохимия. IV. Минеральные и энергетические ресурсы О. служит источником богатых минеральных ресурсов. Они подразделяются на химические элементы, растворённые в мор. воде; полезные ископаемые, содержащиеся под морским дном, как в континентальных шельфах, так и за их пределами; полезные ископаемые на поверхности дна. До 70-х гг. 20 в. из морской воды извлекались преимущественно значительные количества поваренной
соли (около 8 млн. т в год), сернокислого натрия, хлористого магния, хлористого калия, брома. В условиях научно-технической революции открываются перспективы существенного расширения состава извлекаемых химических элементов. Более 90% общей стоимости минерального сырья, получаемого изО дают нефть и газ. Общая нефтегазоносная площадь в пределах шельфа оценивается в 13 млн. км2 (около 1/2 его площади). По ориентировочным оценкам, геологические запасы нефти в О. (до глубины 305 м)определяются в 280 млрд. т, газа в 140 триллионов м3 потенциальные запасы их в переводе на нефть оцениваются в 1410 млрд. т.До начала 70-х гг. добыча нефти и газа ограничивалась глубиной 100—110 м и расстоянием от берега около 150 км. В ближайшей перспективе возможно расширение работ на более глубоких и удалённых от берега участках О. В 1970 добыча нефти в пределах шельфа составила 19,2% общемировой. Отмечается тенденция к существенному расширению доли морских промыслов в мировой добыче нефти.
В 1973 добыча нефти и газа на морских месторождениях велась в 25 странах, а поисково-разведочные работы в шельфовых зонах морей и О. — почти в 100 странах. Наиболее крупные районы добычи нефти и газа с морского дна — Персидский и Мексиканский заливы. Начата промышленная добыча нефти и газа со дна Северного моря. Шельф богат и поверхностными залежами, представленными многочисленными россыпями на
дне, содержащими металлические руды, а также неметаллическими ископаемыми. Важное значение среди них имеют титановые минералы — ильменит и рутил, а также циркон и монацит; наиболее крупные месторождения разрабатываются в Австралии (восточное побережье), где добывается свыше 1 млн. т титановых минералов в год (1245 тыс. т в 1970, в том числе 877 тыс. т ильменита). Подобные россыпи распространены также вблизи побережий
Индии, Шри-Ланка, Малайзии и др. Большое значение приобретает добыча олова (на шельфе, прилегающем к Малайзии, Индонезии, Таиланду, Вьетнаму и др. странам Азии), железной руды (Япония, Ньюфаундленд в Канаде), самородной серы (Мексика), угля (Канада) и др.; в ряде мест обнаружены золото и платина (например, у берегов Аляски и Калифорнии в США), танталониобаты, магнетит, титано-магнетит, хромиты, алмазы. Последние разрабатываются у юго-западного побережья Африки в Намибии. Широко распространены залежи фосфоритовых конкреций (вблизи берегов Мексики, Перу, Чили, ЮАР и др.). На обширных площадях дна О. обнаружены богатые залежи железомарганцевых конкреций — своеобразных многокомпонентных руд, содержащих также никель, кобальт, медь; их потенциальные запасы оцениваются в несколько триллионов т, запасы марганца,
никеля, кобальта в этих рудах, по оценкам, во много раз превышают разведанные запасы их на суше. В некоторых странах предпринимаются эксперименты по промышленной добыче конкреций с глубин до 4 тыс. м. В то же время исследования позволяют рассчитывать на обнаружение крупных залежей различных металлов в коренных породах, залегающих под дном О. Кроме нефти и газа, важное потенциальное значение имеют др. виды энергетических ресурсов. Для получения энергии из
О. можно использовать силу волн, разность уровней, обусловленную приливами и отливами, или разницу температур на водной поверхности и на глубине. Мощность энергии приливов оценивается в 1 млрд. квт. Использование этой энергии находится в самой начальной стадии. Первая приливная электростанция (ПЭС) построена во Франции (1967) на берегу Ла-Манша, в устье р. Ранс.
В СССР сооружена опытная Кислогубская ПЭС (1968) на С. Кольского полуострова; проектируется строительство более мощных ПЭС. Разрабатывают проекты ПЭС в Канаде, США, Великобритании. Попытки использования энергии волн не выходили за пределы экспериментов. Разрешение труднейшей задачи концентрации рассеянной энергии волн дало бы человечеству новый крупный
источник энергии. В отношении освоения термической энергии О. наиболее благоприятны тропические районы, где температура воды на поверхности береговой зоны достигает 30 °С, а на глубине 400—500 м — 8—10 °С. Строительство первой гидротермальной электростанции предпринято (1969) близ Абиджана (Берег Слоновой Кости). О. — основной хранитель тяжёлого водорода (дейтерия), который при условии успешного разрешения проблемы управления термоядерной реакцией может стать неисчерпаемым источником энергии. V. Гидрологический режим Тепловой баланс О. Его главные составляющие: радиационный баланс (суммарная солнечная радиация минус обратное излучение О.); потеря тепла на испарение; турбулентный теплообмен между поверхностью О. и атмосферой и внутренний теплообмен (между поверхностью О. и нижележащими слоями). Кроме того, в общий тепловой баланс
О. входят передача О. внутреннего тепла Земли, нагревание и охлаждение О. происходящими в нём химическими процессами, переход кинетической энергии в тепловую и выделение тепла при конденсации водяных паров на поверхности О. Величина их крайне незначительная (каждая из них менее одной тысячной доли солнечной радиации). Поэтому при рассмотрении общего теплового баланса О. они обычно не учитываются. В таблице 3 приведены средние значения основных составляющих теплового
баланса О. в ккал/см2/год по широтным поясам. Табл. 3. – Средние значения основных составляющих теплового баланса (по М. И. Будыко) Широта Суммарная радиация Радиацион- ный баланс Потеря тепла на испарение Турбулент-ный теплообмен Внутренний теплообмен 70–60° с. ш. 60–50 50–40 40–30 30–20 20–10 10–0 0–10° ю. ш.
10–20 20–30 30–40 40–50 50–60 69 68 90 126 156 164 157 160 160 149 128 93 67 23 29 51 83 113 119 115 115 113 101 82 57 28 33 39 53 86 105 99 80 84 104 100 80 55 31 16 16 14 13 9 6 4 4 5 7 9 9 8 –26 –26 –16 –16 –1 14 31 27 4 –5 –7 –7 –11 70° с. ш. – 60° ю. ш. 127 82 74 8 0 Суммарная радиация увеличивается от высоких широт к низким, имея максимум около 20° с. ш. и 20° ю. ш что объясняется малой облачностью в этих областях, характеризующихся высоким давлением атмосферы. Наибольшая затрата тепла на испарение отмечается также в районах высокого атмосферного давления. Турбулентный теплообмен в тропических и умеренных широтах меньше других основных составляющих теплового баланса. Нарастание его с широтой связано с увеличением разности температур воды и воздуха. О. поглощает тепло в поясе 30° с. ш. — 30° ю. ш. и постепенно отдаёт его атмосфере в более высоких широтах. Это важный фактор смягчения климата умеренных и полярных широт в холодную половину года. В результате испарения и турбулентного теплообмена с поверхности
О. атмосфере передаётся 82 ккал/см2/год, в то время как с поверхности суши только 49 ккал/см2/год. Отсюда следует, что О. служит главным фактором в формировании климата и погоды на Земле (см. также Морской климат).Неравномерное поступление солнечного тепла на поверхность О. и изменчивость атмосферных процессов оказывают непосредственное влияние на температуру, солёность и др. характеристики О. Водный баланс О. складывается из расхода воды при испарении с его поверхности
и поступления её за счёт осадков и речного стока (таблица 4). Табл. 4 – Водный баланс (по М. И. Львовичу) Элементы баланса Годовой объём, км2 Годовой слой, мм Осадки Приток речных вод Испарение 411000 41000 452000 1140 111 1251 Соотношение составляющих водного баланса определяет режим и изменения солёности вод О. Годовые суммы составляющих водного баланса (в см слоя воды) для различных
широт даны в таблице 5. Табл. 5. — Годовые суммы составляющих водного баланса (по Л. И. Зубенок) Широта Испарение Осадки Материковый сток 60–50° с. ш. 50–40 40–30 30–20 20–10 10–0 0–10° ю. ш. 10–20 20–30 30–40 40–50 50–60 105,0 114,0 96,2 81,5 124,7 193,0 119,3 98,6 83,5 87,5 105,6 91,5 57,4 86,3 121,2 141,1 148,8 127,0 134,2 162,1 144,2 128,4 95,1 62,2 47,6 27,7 25,0 59,6 24,1 66,0 14,9 63,5 60,7 40,9 10,5 29,3 60° с. ш. – 60° ю. ш. 102,4 112,7 10,3 Материковая составляющая баланса имеет значение лишь в прибрежных районах О. В открытом О. определяющим является соотношение осадков и испарения. В Северном полушарии испарение равно 111,9 см/год, осадки — 116,7 см/год, в Южном — 113,0 см/год и 91,6 см/год соответственно. В умеренных и полярных широтах, кроме того, большое значение в водном балансе имеют приход и расход пресной воды при таянии и образовании льдов. Температура. Верхним тонким слоем воды толщиной в 1 см поглощается 94% поступающей на поверхность
О. солнечной энергии. Вследствие перемешивания происходит передача тепла всей толще воды О. Различия теплового баланса определяют региональные и зональные особенности распределения температуры, что можно проследить по данным табл. 6. Табл. 6. – Средняя температура воды на поверхности океана Широта 70°–60° с. ш. 60–50 50–40 40–30 30–20 20–10 10–0 0°–10° с. ш. 10–20 20–30 30–40 40–50 50–60 70°с.ш. – 60° ю. ш.
Темпера- тура, °С 2,9 6,1 11,2 19,1 23,6 26,4 27,3 26,7 25,2 22,1 17,1 9,8 3,1 19,32 Среднегодовая температура поверхностных вод О. равна 17,5 °С, в то время как температура воздуха над О. равна 14,4 °С. При этом в Северном полушарии температура воды выше, чем в Южном (за счёт влияния материков). Термический экватор (линия наибольших температур) располагается к С. от экватора. Здесь среднегодовая температура достигает 28 °С, в замкнутых тропических морях 32 °С.
По мере удаления от экватора к полюсам она постепенно понижается до 1,5, –1,9 °С в полярных районах. Распределение температуры на поверхности и в верхнем слое О. происходит, в общем, зонально, однако в умеренных широтах под влиянием тёплых и холодных течений температура воды в вост. части О. на 5—8 °С выше, чем в западных, а в субтропических широтах, наоборот, на В. на 5—10 °С ниже, чем на 3. Сезонные колебания температуры наблюдаются до глубины 100—150 м. На поверхности О. их величина изменяется от 1 °С и менее у экватора до 10 °С и более в умеренных и субтропических широтах. На больших глубинах О. распределение температуры определяется глубинной циркуляцией, переносящей воды, погрузившиеся с поверхности. Чем в более высоких широтах происходит погружение воды, тем большие глубины они занимают (вследствие большей плотности) и тем более низкие температуры они имеют. В соответствии с этим температура с глубиной понижается и в придонном слое составляет 1,4—1,8
°С, а в полярных областях ниже 0 °С. Однако понижение температуры с глубиной не везде происходит равномерно. Существенные изменения температуры наблюдаются только до глубины 1000 м (в разных районах от 200 до 2000 м).В открытых районах О кроме полярных областей, температура заметно изменяется от поверхности до глубины 300—400 м, а затем до 1500 м изменения весьма незначительны (на глубине 400—450 м — 10—12 °С, на 1000 м — 3—7 °С, на 2000 м — 2,5—3 °С), с 1500 м температура почти не изменяется.
В умеренных и полярных широтах понижение температуры нарушается в некоторых случаях проникновением тёплых или холодных вод в глубинных течениях. Во впадинах, глубина которых более 7 тыс. м, температура не понижается, а, наоборот, повышается ко дну на несколько десятых долей градуса под влиянием адиабатических процессов. Солёность. В зависимости от соотношения составляющих водного баланса солёность в отдельных районах меняется почти от 0 (близ устьев крупных рек) до 39—42 ‰ (в тропических морях —
Красное море, Персидский залив, Средиземное море). Широтная зональность в распределении солёности на поверхностиО.нарушается также под влиянием течений, образования и таяния льда. В таблице 7 приведены средние величины солёности на поверхностио. для различных широт. В Северном полушарии солёность ниже, чем в Южном. Наибольшие величины её в открытом океане отмечаются в тропических широтах Атлантического океана, где она достигает 37,25‰. В полярных областях солёность падает до 31,4‰ на С. и 33,93‰ на Ю у экватора — до 32—34‰. Сезонные колебания её наблюдаются до глубины 100—150 м, наиболее резко — в слое 10—25 м (превышают 2—3‰). Ниже глубины 150 м распределение солёности, так же как температуры, определяется глубинной циркуляцией и меняется слабо (от 34,6 до 34,9‰); между 40° с. ш. — 40° ю. ш. на глубине 400—800 м отмечается слой минимума (34,0—34,5‰), связанный с распространением погрузившихся
с поверхности субполярных вод. Табл. 7. – Средняя величина солёности на поверхности океана Широта 80°–60° с. ш. 60–50 50–40 40–30 30–20 20–10 10–0 0°–10° ю. ш. 10–20 20–30 30–40 40–50 50–60 70° с. ш. – 60° ю. ш. Солёность, ‰ 32,87 33,03 33,91 35,30 35,71 34,95 34,58 35,16 35,52 35,71 35,25 34,34 33,95 34,89 Циркуляция вод О. обусловливается целым рядом факторов (см.
Морские течения). Под влиянием атмосферной циркуляции поверхностные течения до глубины 150—200 м образуют антициклональные круговороты в субтропических и тропических широтах и циклональные — в умеренных и высоких широтах. Первые из них образуются в тропических широтах мощными потоками пассатных течений, развивающихся под влиянием северо-восточных и юго-восточных пассатов. Эти течения пересекают О. с В. на 3. У восточных берегов материков они отклоняются к
С. и Ю. соответственно в Северных и Южных полушариях и движутся вдоль материков приблизительно до широт 40—45°. Здесь под влиянием западных ветров поверхностные течения отклоняются на В. и вновь пересекают О образуя в Южном полушарии непрерывный поток поверхностных вод — течение Западных Ветров, а в Северном полушарии — мощные Северо-Атлантическое и Северо-Тихоокеанское течения. У западных берегов материков от восточных поверхностных течений отклоняются ветви в сторону экватора, где они сливаются с пассатными течениями и замыкают субтропические антициклональные круговороты. В Северном полушарии восточные поверхностные течения отклоняются в более высокие широты, отделяя ветви в западном направлении. Эти ветви соединяются с поверхностными течениями, следующими из высоких широт в умеренные вдоль восточных берегов материков и замыкающими циклональные круговороты.
В высоких южных широтах близ Антарктиды существует течение, направленное с В. на 3 между ним и восточным течением умеренных широт также образуются циклональные круговороты, обусловленные общей циклональной циркуляцией атмосферы в этих широтах. Системы течений Северного и Южного полушарий у экватора разделяются зоной межпассатных (экваториальных) противотечений (см. Межпассатные противотечения), движущихся с
З. на В. Межпассатные противотечения имеют сезонный характер и только в Тихом океане существуют круглый год. В муссонных областях О. течения меняются по сезонам (северая часть Индийского океана и северо-западная часть Тихого океана). Перенос в указанных системах циркуляций вод из низких широт в высокие и из высоких в низкие определяет наличие в О. тёплых и холодных течений, отличающихся по своим температурам от окружающих
вод. Особенно ярко выражены системы тёплых течений Гольфстрим и Куросио в северных частях Атлантического и Тихого океанов и холодные течения Лабрадорское, Бенгельское, Курильское, Перуанское и др. На глубине более 150—200 м циркуляция вод определяется главным образом разностями плотностей воды в толще О. Последние создаются тем, что погружающиеся с поверхности
О. в зонах сходимости течений (конвергенции зона) и в результате зимнего охлаждения и сползания по материковому склону воды обладают различными температурными и солёностными характеристиками, соответствующими географической широте места их погружения. На глубине до 1000—1500 м погрузившиеся воды совершают, по-видимому, циркуляцию, подобную поверхностной. Но в ряде районов на эту циркуляцию накладываются мощные противотечения (например, подповерхностные течения Ломоносова и Кромвелла, которые развиваются в экваториальных широтах Атлантического и Тихого океанов). На больших глубинах в направлении течений преобладает меридиональная составляющая, что обусловливает водообмен между северными и южными частями О. Глубинные воды возвращаются на поверхность О. в зонах расхождения поверхностных течений (см. дивергенция морских вод) и в областях сгона поверхностных вод, таких как циклональные круговороты. Т. о. происходит постоянное обновление вод на всех глубинах
О. и перенос их гидрологических и гидрохимических характеристик от поверхности ко дну и обратно. Волны. Помимо горизонтального и вертикального движений масс воды, для динамического состояния О. характерны волновые движения, вызываемые ветром, приливами и землетрясениями (см. Волны морские). Ветровые волны наблюдаются только в верхнем слое О. до глубины в среднем 50—60 м, их высота 12—13 м и более.
Преобладающая высота океанских волн в умеренных широтах около 4 м, в тропических — 1,5 м.Приливные и сейсмические, т. н. цунами,волны охватывают всю толщу воды О. Приливные волны существуют в О. постоянно. В О. наблюдаются также внутренние волны, возникающие на поверхности раздела слоев воды с различной плотностью. Высота внутренних волн достигает нескольких десятков м.
Если верхний слой тонок и разница плотностей этого слоя и нижележащего слоя велика, то создаётся явление "мёртвой воды", затрудняющей плавание, особенно парусных судов. Приливы. Исключительную роль в режиме О. играют приливные явления (см. Приливы) в виде регулярных, почти периодических колебаний уровня воды, а также в виде приливных течений. Преобладают приливы полусуточного периода. Величина их в открытом
О. не более 1 м,но у берегов достигает 3—6 м. Большие величины приливов характерны для побережий океанских заливов и окраинных морей: в заливе Фанди (Атлантическое побережье Канады) до 18 м. В некоторых районах (западная часть Мексиканского залива, Яванское море и др.) приливы суточные, величина их до 5,9 м (Охотское море). В др. районах наблюдаются смешанные приливы (неправильные полусуточные или суточные) высотой до 12,9 м (Пенжинский залив Охотского моря). Приливные течения имеют особенно большое значение в узкостях, где могут достигать больших скоростей (свыше 7 м/сек). Перемешивание. Воды О. подвергаются перемешиванию, посредством которого происходит передача от слоя к слою гидрологических и гидрохимических характеристик и их выравнивание. Процессы эти действуют как в вертикальном, так и в горизонтальном (боковое перемешивание) направлениях.
Перемешивание делится на типы: молекулярное и турбулентное, в котором выделяются разновидности — фрикционное (вызванное силой трения слоев при их движении относительно друг друга) и конвективное. Фрикционное перемешивание проявляется главным образом в форме ветрового и приливного. Ветровое перемешивание проникает на глубину распространения ветровых волн, приливное охватывает всю толщу воды до дна О. В отличие от ветрового перемешивания, развивающегося эпизодически, приливное перемешивание
осуществляется с более или менее правильной периодичностью. Конвективное, или плотностное, перемешивание связано с нарушением плотностной стратификации слоев воды при увеличении плотности вышележащего или уменьшении плотности нижележащего слоя, что обусловливается понижением температуры и повышением солёности в первом случае или повышением температуры во втором случае. Наиболее важное значение имеет конвекция, развивающаяся при зимнем охлаждении поверхности
О. (зимняя вертикальная циркуляция), когда она охватывает мощный слой воды и в отдельных замкнутых морях с большой солёностью воды распространяется до дна (Красное море, Средиземное море). При перемешивании вод различных температур и солёностей происходит увеличение плотности смеси, что весьма важно для режима О. При этом основное значение имеют разности температур и их абсолютного значения. Чем ниже температура вод и чем больше их температурные различия, тем больше уплотнение и тем большие глубины охватываются перемешиванием. В результате уплотнения при перемешивании в зонах сходимости поверхности течений с различными температурными и солёностными характеристиками происходит погружение поверхностных вод на глубины О. Значение перемешивания в жизни О. огромно. Благодаря ему солнечное тепло, поглощаемое тонким поверхностным слоем, распространяется в глубину, выравнивается солёность морских вод, глубинные и придонные воды получают кислород, а поверхностные
обогащаются питательными (биогенными) веществами, накапливающимися в глубинных водах. Районы О. с небольшими глубинами и интенсивным перемешиванием наиболее богаты в промысловом отношении (моря Баренцево, Северное, Азовское, район о. Ньюфаундленд и др.). Уровень О особенно у берегов, непрерывно колеблется под влиянием приливов, изменений атмосферного давления, берегового стока, плотности морской воды и сгонно-нагонных ветров.
Соответственно колебания уровня имеют периодический и непериодический характер. Периодические колебания, связанные с приливами, имеют полусуточный или суточный период и достигают большой величины. Изменения уровня, вызванные изменениями атм. давления и др. длительно действующими факторами, носят сезонный характер. В некоторых замкнутых морях (Чёрное, Азовское, Балтийское) эти колебания превышают приливные.
Непериодические изменения уровня вызываются сгонно-нагонными ветрами и имеют величину 1—3 м. В сочетании с приливным поднятием уровня нагонный уровень может достигать большой высоты и иногда приводит к катастрофическим наводнениям на берегах О. (например, наводнения на берегах Северного моря). Существуют также вековые колебания уровня О связанные с колебательными движениями земной коры и колебаниями объёма Мирового океана. Лёд в О. образуется в высоких и умеренных широтах (см. также Морской лёд). В высоких широтах, вследствие малого количества солнечного тепла, льды сохраняются по несколько лет. Эти многолетние льды (пак) выносятся течениями и ветрами в умеренные широты, где тают. Наибольшей толщины (3—5 м) пак достигает в Арктике. В умеренных широтах образуется однолетний лёд, главным образом в морях с суровыми зимними условиями.
Кроме морских льдов, в О. встречаются огромные массы материковых льдов — айсберги, отрывающиеся главным образом от ледников Антарктиды, Гренландии, Шпицбергена и некоторых др. полярных островов. Наиболее распространены они в Антарктике и северо-западной части Атлантического ок. Цвет и прозрачность воды О. определяются её избирательной способностью поглощать и рассеивать световые лучи и зависят от условий освещения поверхности
О изменения спектрального состава и ослабления светового потока. При большой прозрачности вода приобретает интенсивный синий цвет, который характерен для открытого О. При наличии значительного количества взвешенных частиц, сильно рассеивающих свет, вода имеет сине-зелёный или зелёный цвет, характерный для прибрежных районов и некоторых замкнутых морей. В местах впадения крупных рек, несущих большое количество взвешенных частиц, цвет воды принимает жёлтые
и коричневые оттенки. Максимальная величина относительной прозрачности (66 м), определяемая по глубине исчезновения белого диска диаметром 30 см,отмечена в Саргассовом море (Атлантический океан); в Индийском океане она составляет 40—50 м, в Тихом океане 59 м. В общем, в открытой части О. прозрачность уменьшается от экватора к полюсам, но и в полярных районах она может быть значительной. Особое явление, распространённое по всему О представляет собой свечение моря. Зональность. Распределение энергии Солнца в О. неоднородно и подчиняется закону зональности. Широтная зональность охватывает слой воды толщиной 150—200 м. В соответствии с этим в О как и на суше, выделяются полярные, субполярные, умеренные, субтропические, тропические и экваториальные пояса (см. Пояса физико-географические).
Границы между ними во многих случаях отчётливо выражены в виде фронтов (зон конвергенции), на которых резко меняются свойства и динамика вод, например фронт Куросио в Тихом океане и фронт Гольфстрима в Атлантическом океане, Антарктический фронт, южный субтропический фронт. Вертикальная зональность проявляется в последовательной смене поверхностных, подповерхностных, промежуточных,
глубинных и придонных водных масс. Поверхностные водные массы отличаются наиболее интенсивным развитием процессов, обусловленных активным обменом энергии и вещества с атмосферой. Толщина их в среднем 150—200 м. Подповерхностные водные массы располагаются на глубине 200—500 м и в низких и умеренных широтах характеризуются повышенной солёностью, а в низких широтах — повышенной температурой. Промежуточные водные массы довольно сильно отличаются от выше- и нижележащих вод: в полярных
широтах — своей повышенной температурой, а в умеренных и тропических — пониженной солёностью и минимальным содержанием кислорода. Нижняя граница их располагается в разных частях О. на глубине от 1000 до 1500 м. Глубинные водные массы получили наибольшее развитие по вертикали. Нижняя их граница прослеживается на глубине 3000—3500 м. При большой однородности свойств глубинных вод в О. выделяются 4—5 различных типов вод, отличающихся
друг от друга особенностями формирования и главным образом солёностными и кислородными характеристиками. Придонные водные массы занимают наиболее глубокие части О перемещаясь от районов полюсов по котловинам и соединяющим их подводным понижениям. В среднем толщина придонных вод 1000—1500 м, в глубоководных желобах (впадинах) — более 6000 м. Наибольшее распространение в О. имеют придонные антарктические воды, обладающие низкой температурой и относительно богатые кислородом. В Атлантическом океане они распространяются вплоть до 40° с. ш в Тихом океане вплоть до экватора, а местами до 10—20° с. ш. VI. Растительный и животный мир Живые организмы населяют О. от поверхности до наибольших глубин (см. Морская растительность, Морская фауна). По типам местообитаний различают пелагические организмы, населяющие толщу воды (пассивно
плавающие — планктон и активно плавающие — нектон),и организмы, населяющие дно О. (бентос). Из растительных организмов только бактерии и некоторые низшие грибы встречаются в О. повсеместно. Бактерии играют большую роль в биологическом, химическом и геологическом процессах в О. Они участвуют в круговороте веществ, обусловливают окислительно-восстановительные процессы, усваивают содержащиеся в воде и донных осадках органические вещества, которые т. о. становятся пригодными для
использования животными, и т.д. Остальные растительные организмы населяют только верхний освещенный слой О. (главным образом до глубины около 50—100 м),в котором может осуществляться фотосинтез. Фотосинтезирующие растения создают в О. первичную продукцию, за счёт которой существует всё остальное население О. (см. Биологическая продуктивность). В О. обитает около 10 тыс. видов растений. В фитопланктоне преобладают диатомовые водоросли, перидинеи
и кокколитофориды из жгутиковых. Донные растения (фитобентос) включают главным образом диатомовые, зелёные, бурые и красные водоросли, а также неск. видов травянистых цветковых растений (например, зостера). Животный мир О. ещё более разнообразен. В О. обитают представители почти всех классов современных свободноживущих животных, а многие классы известны только из О. Фауна О. включает более 160 тыс. видов: около 15 тыс. простейших (главным образом радиолярии, фораминиферы, инфузории), 5 тыс. губок, около 9 тыс. кишечнополостных, более 7 тыс. различных червей, 80 тыс. моллюсков, более 20 тыс. ракообразных, 6 тыс. иглокожих и менее многочисленные представителей ряда др. групп беспозвоночных (мшанок, брахиопод, погонофор, оболочниковых и некоторых др.), около 16 тыс. рыб. Из позвоночных животных в О кроме рыб, обитают некоторые черепахи и змеи (около 50 видов) и более 100 видов млекопитающих, главным образом китообразных и ластоногих.
Постоянно связана с О. жизнь некоторых птиц (пингвинов, альбатросов, чаек и др. — около 240 видов). Наибольшее видовое разнообразие животных характерно для тропических районов. Донная фауна особенно разнообразна на мелководных коралловых рифах. По мере увеличения глубины разнообразие жизни в О. убывает. На самых больших глубинах (более 9000—10000 м)обитают лишь бактерии и несколько десятков видов беспозвоночных
животных. Количественное развитие жизни очень различно в разных районах О. Количество фитопланктона зависит от обилия в поверхностных слоях биогенных элементов, главным образом соединений азота, фосфора, кремния. Поскольку этими веществами богаты глубинные воды О для развития фитопланктона особенно благоприятны районы интенсивной вертикальной циркуляции и подъёма глубинных вод. К таким районам относятся зоны фронтов, т. е. соприкосновения холодных и тёплых течений
(например, Гольфстрима и Лабрадорского, Куросио и Оясио), зоны дивергенций (например, экваториальная), районы постоянных сгонных ветров вблизи берегов и др. В районах, богатых фитопланктоном, наиболее велико и количество питающегося им зоопланктона и нектонных животных, которые поедают зоопланктон. Наибольшее количественное развитие донного населения свойственно прибрежным мелководным районам умеренных областей О. (до несколько десятков кг фито- и зообентоса на 1 м2 дна). Донное население больших глубин существует за счёт органических остатков, оседающих из поверхностных слоев и сносимых с прибрежных мелководий. Поэтому более богаты жизнью глубины вблизи материков и в районах наиболее обильного развития жизни в поверхностных слоях. Обширные пространства удалённых от берегов тропических районов О. (олиготрофные области) бедны жизнью как в пелагиали, так и на дне.
Условия существования в О. неоднородны на разных глубинах. С глубиной быстро уменьшается освещённость, понижается температура, возрастает гидростатическое давление, уменьшается количество пищи и т.д. Всё это обусловливает существование в О. вертикальной биологической зональности (см. рис.). По распределению жизни на дне О. выделяют следующие зоны: литораль (приливо-отливная зона), сублитораль
(до 200 м), нижнюю её часть иногда выделяют в качестве особой зоны — элиторали, батиаль (до 2500—3000 м), абиссаль (до 6000 м), ультраабиссаль, или хадаль (глубже 6000 м). Пограничные между этими зонами глубины выделяют как переходные горизонты. Вертикальная зональность населения толщи воды О. выражена менее четко вследствие способности многих пелагических животных совершать значительные вертикальные миграции.
Обычно различают: поверхностную зону, или эпипелагиаль (до 150—200 м), переходную, или мезопелагиаль (до 750—1000 м), и глубоководную. Последняя подразделяется на батипелагиаль (до 2500—3000 м), абиссопелагиаль (до 6000 м) и ультраабиссаль (глубже 6000 м). О географическом распределении жизни в О. см. Зоогеографическое районирование. Известковые и кремнёвые скелеты организмов — важнейший компонент донных осадков О. Многие морские организмы служат объектом промысла и используются в качестве пищи или технического сырья. VII. Биологические ресурсы О. — источник крупных биологических ресурсов. Он даёт 12—15% белков животного происхождения и 3—4% животных жиров общемирового потребления. Мировой улов рыбы и др. морепродуктов (кроме млекопитающих) в 1971 составил 59,9 млн. т (в 1965 — 45,6, в 1970 — 60,6 млн. т). На моря и океаны приходится свыше 4/5 общего мирового улова. Активное рыболовство охватывает всё новые районы О.
До 1939 свыше 83% мирового улова падало на зону к С. от 20° с. ш в 1970 она дала только 40%. В 1971 на Тихий океан приходилось 56% улова, на Атлантический океан — 39% и на Индийский океан — 5%. Наибольший удельный вес в промысле морских продуктов имеет рыба — около 90%, на различных моллюсков приходится около 5%, на ракообразных около 3%, на водные растения около 1,5%.
Предметом промысла служат также морские млекопитающие (киты, тюлени и др.), вылов которых в 1970 превысил 540 тыс. т.Мировой морской промысел охватывает около 25% акватории О основные промысловые районы расположены в пределах шельфа. В 1971 наибольшие уловы имели (в млн. т): Перу 10,6 (в 1972—73 добыча упала); Япония 9,9; СССР 7,3; Норвегия 3,1; США 2,8; Индия 1,8;
Таиланд 1,6; Испания 1,5; Дания 1,4; Канада 1,3; Индонезия 1,25; ЮАР 1,1; Исландия 0,7. В связи с быстрым ростом освоения биологических ресурсов О. и применением мощной техники возникла опасность, что нерегулируемое и нерациональное использование биологических ресурсов О. приведёт к уменьшению их запасов или к невосстановимым потерям. В связи с необходимостью наиболее рационального освоения ресурсов животного и растительного мира
О. встал вопрос о международном сотрудничестве в этой области, в частности об охране тех или иных обитателей О. Всё большую роль призвано играть осуществление искусственного воспроизводства наиболее цепных пород морских животных и растений. VIII. История развития знаний об океане Первые сведения об О. накапливались параллельно с расширением географических познаний о Земле. Уже в глубокой древности финикияне, египтяне, греки, китайцы и др. народы, населяющие берега О имели правильное представление о некоторых наблюдаемых в нём явлениях. Аристотель высказал мысль о единстве Мирового океана, указывал на существование течений в проливах Керченском, Босфоре, Дарданеллах. Дальнейшее развитие знаний об О. связано с крупными географическими открытиями конца 15 — начала 16 вв в первую очередь с именами Васко да Гама, Колумба, Магеллана. После эпохи Великих географических открытий началось быстрое развитие
изучения О. В 1650 голландский географ Б. Варениус впервые предложил выделить пять океанов: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый и Южный Ледовитый. В 1845 Лондонское географическое общество подтвердило то же деление. В последующем некоторые учёные (О. Крюммель, Германия, 1878; Ю. М. Шокальский, Россия, 1917) предложили выделить только 3 океана:
Тихий, Атлантический и Индийский, считая Северный Ледовитый морем Атлантического океана. Комплексное изучение Арктического бассейна привело к тому, что в 1935 в Советском Союзе было узаконено выделение Северного Ледовитого океана как самостоятельного. В 1664 А. Кирхер (Германия) составил первую карту морских течений,
основанную на результатах наблюдений мореплавателей. В 1725 Л. Марсильи (Италия) дал первое описание грунтов дна как осадочных пород, выполнил ряд измерений температуры воды на различных глубинах в Средиземном море. В 1749 капитан Эллис впервые измерил температуру на больших глубинах (до 1630 м) у северо-западных берегов Африки. В 1770 Б. Франклин (Великобритания) составил первую карту
Гольфстрима, обосновал главную причину образования морских течений (ветер). Огромное значение имело создание в 1687 И. Ньютоном (Великобритания) теории приливов в О развитой в 1740 Д. Бернулли (Швейцария) и в 1799—1825 П. С. Лапласом (Франция). В это же время начала разрабатываться теория волн (Ньютон, 1726; Лаплас, 1776; Лагранж, 1786; Герстнер, 1802, и др.). В начале 19 в. важное значение имели: изобретение русскими учёными Э. Ленцем и Е. Парротом батометра и глубомера, а также их опыты (1832), показывающие влияние давления на температуру воды; изобретение в 1854 Дж. М. Бруком (США) лота с отделяющимся грузом и драги для сбора образцов грунта и донных живых организмов. Огромную роль сыграла первая русская кругосветная экспедиция И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского на корветах "
Надежда" и "Нева" (1803—06), во время которой проводились измерения температуры воды на больших глубинах О наблюдения над уд. весом, течениями, цветом воды, биологические исследования и измерения глубин. Не меньшее значение имели плавания на корвете "Предприятие" (1823—26) с участием Э. Ленца, положившего начало точным измерениям в О и на "Бигле" с участием Ч. Дарвина (Великобритания), которым были выполнены широкие биологические
исследования. Особо следует упомянуть об экспедиции Ф. Ф. Беллинсгаузена и М. П. Лазарева в 1819—21 на корветах "Восток" и "Мирный", открывшей берега Антарктиды и внёсшей большой вклад в изучение антарктических льдов (их классификация и физико-химические свойства). К этому же периоду относится организация первых береговых пунктов наблюдений; большое значение
имело изобретение в 1839 русским мореплавателем Ф. П. Литке приливомера для измерения уровня моря и установка его на берегах Северного Ледовитого и Тихого океанов. В 1819 Марсе (Франция) установил температуру воды наибольшей плотности, а в 1837 С. Депре (Бельгия) определил также точку замерзания и показал, что обе температуры зависят от солёности воды. В 1842 Дж. Эри (Великобритания) развил теорию приливов. В 1862 У. Фруд (Великобритания) провёл многочисленные исследования морских волн с помощью предложенной им вехи (веха Фруда). В 1840—50 М. Ф. Мори (США) составил несколько карт течений для издаваемых им лоций. В 1845 Э. Ленц предложил первую схему вертикальной циркуляции вод океана. В 50-х гг. 19 в. М. Ф. Мори построил первую карту рельефа дна северной части Атлантического океана, в 1872 Дж. Приствич (Великобритания) дал первую характеристику температурной
стратификации океанов. В 1865 Г. Форххаммер (Дания) установил постоянство химического состава морской воды. В 1868—70 У. Б. Карпентер и У. Томсон (Великобритания) провели опыты по химическому анализу вод океана и анализу содержащихся в них газов. В этот период началось научное изучение населяющих О. живых организмов, было установлено, что они обитают не только в поверхностном слое воды, но и в её толще. В 1851 Д. В. Балей (США) установил, что органическая часть грунта состоит из остатков отмерших
организмов (диатомовых, радиолярий и др.). В 1872—76 состоялась первая океанографическая экспедиция на судне "Челленджер", положившая начало специальным океанографическим экспедициям, созданию новых технических средств и методов наблюдений. В 1872—82 Дитмар (Великобритания) по данным экспедиции на "Челленджере" подтвердил постоянство химического состава вод
О. и преобладание в нём хлоридов. В 1902 М. Кнудсен (Дания) разработал метод определения солёности воды по содержанию в ней хлора, а также таблицы солёности и плотности воды. В конце 19 — начале 20 вв. организуются международный и национально океанографические учреждения и сети береговых станций. Созданный в 1902 Международный совет по изучению моря ввёл унификацию методик океанографических измерений, стандартные горизонты и разрезы для повторных наблюдений в О. После экспедиций "Челленджера" в О. были выполнены многие научные плавания, в том числе С. О. Макарова на "Витязе" (Россия, 1886–89), А. Агассиса на "Альбатросе" (США, 1888—1905), на "Метеоре" (Германия, 1925—27), "Мансю" (Япония, 1925—28), "Дисковери II" (Великобритания,
1929—39) и др. Начались систематические работы в отдельных районах О. (Гольфстрим, Куросио, Антарктида, Северный Ледовитый океан и др.). В СССР основное внимание уделялось изучению прилегающих морей. К конце 30-х гг. 20 в. они стали наиболее изученными районами Мирового океана. В 1905 В. Экман (Швеция) разработал теорию дрейфовых течений.
В 1903 Й. В. Сандстрём и Б. Гелланд-Хансен (Норвегия) разработали на основе теории В. Бьеркнеса (Норвегия) динамический метод расчёта течений, который в 1935 был развит Н. Н. Зубовым (СССР). В 1912—16 Б. Гелланд-Хансен предложил метод анализа температурно-солёностных кривых в целях изучения структуры О. и процессов перемешивания вод; позже этими вопросами занимался советский учёный В. Б. Штокман. В 1907 Дж. Дарвин (Великобритания) предложил упрощённый метод гармонического анализа
приливов; в 1922 Штернек составил первую карту котидальных линий для Мирового океана. В теорию приливов и в разв