Die Wissenschaft der natürlichen Prozesse in den Ozeanen. Physikalische und geographische Wissenschaft. Beispiele für Physische Geographie. Geographie als Wissenschaft
Ministerium für Wissenschaft und Bildung der Ukraine
Nationale Universität von Taurida
Sie. V. I. Vernadsky
Fakultät für Geographie
Institut für Physische Geographie und Ozeanologie
Yu. F. BEZRUKOV
OZEANOLOGIE
Physikalische Phänomene und Prozesse im Ozean
Simferopol 2006
Vorwort
Einführung
1. Gegenstand und Aufgaben der Ozeanologie
2. Große ozeanologische Organisationen
2.1. Internationale Organisationen
2.2. Wichtige nationale wissenschaftliche Einrichtungen
3. Geschichte der Erforschung der Ozeane
4. Geografische Merkmale der Ozeane
4.1. Morphometrische Merkmale und Aufteilung des Weltozeans
4.2. Der Weltozean als einzelnes Naturobjekt
4.3. Geographische Eigenschaften der Ozeane
4.4. Die Struktur der ozeanischen Kruste und die Hauptelemente der Bodentopographie
5. Struktur und chemische Zusammensetzung des Meerwassers
5.1. Die Molekularstruktur des Wassers und seine Anomalien
5.2. Die chemische Zusammensetzung des Meerwassers
5.3. Salzgehalt von Meerwasser
5.4. Gelöste Gase
6. Wichtigste physikalische Eigenschaften von Meerwasser
6.1. Dichte, spezifisches Gewicht und spezifisches Volumen.
Zustandsgleichung des Meerwassers
6.2. Druck und Kompressibilität von Meerwasser
6.3. Thermische Eigenschaften von Meerwasser
6.4. Diffusion und Osmose
7. Turbulente Vermischung im Ozean
7.1. Arten des turbulenten Mischens
7.2. Viskosität (oder Kraft der inneren Reibung)
7.3. Meeresturbulenzen
7.4. Elemente der statistischen Theorie der Turbulenz
7.5. Turbulenter Austausch im Ozean
7.6. Stabilität von Schichten im Meer
7.7. konvektives Mischen
8. Optische Eigenschaften von Meerwasser
8.1. Lichtemission
8.2. Strahlungsbilanz der Erde und Beleuchtung der Meeresoberfläche
8.3. Absorption und Streuung von Licht im Meer
8.4. Transparenz und Farbe des Wassers
8.4. Biolumineszenz und Meeresblüte
9. Akustische Eigenschaften von Meerwasser
9.1. Schallausbreitungsgeschwindigkeit
9.2. Absorption und Streuung von Schall im Meer. Nachhall
9.3. Brechung von Schallstrahlen. Unterwasser-Soundkanal
9.4. Biohydroakustik
10. Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre
10.1. Die Beziehung der Prozesse im Ozean und der Atmosphäre
10.2. Prozessvariabilität im Ozean
10.3. Wärmeübertragung im System Ozean-Atmosphäre
10.3.1. Bestandteile des Wärmehaushalts des Ozeans
10.4. Feuchtigkeitsaustausch im Ozean-Atmosphäre-System
10.5. El Niño und La Niña
10.6. Globale Erwärmung: Realität und Prognose
11. Verteilung von Temperatur und Salzgehalt
In den Ozeanen
11.1. Temperaturverteilung
11.2. Verteilung des Salzgehalts
12. Thermohaline Analyse von Ozeanwasser
12.1. T, S-Kurven
12.2. Mischen von zwei und drei Wassermassen
12.3. Mischen von vier Wassermassen
12.4. Analytische Geometrie von T,S-Kurven
12.5. Statistische T,S-Analyse
13. Wassermassen der Ozeane
14. Frontzonen und Fronten im Weltmeer
15. Physisch-geografische Zonierung des Weltozeans
16. Meereis
16.1. Eisklassifizierung
16.2. Salzgehalt von Eis
16.3. Physikalische Eigenschaften von Eis
16.4. Mechanische Eigenschaften von Eis
16.5. Eisdrift
16.6. Eisverteilung in den Ozeanen
17. Die biologische Struktur des Ozeans
17.1. Biologische Zonen und Provinzen im Ozean
17.2. marine Hydrobionten
17.3. Meeresökosystem
17.4. Meeresangeln
18. Natürliche Ressourcen der Ozeane
Englisches Maßsystem
Sogar Naturvölker begannen, Wissen über ihre Umgebung anzusammeln. Mit der Entwicklung der Menschheit wurde dieses Wissen immer mehr. Die Menschen versuchten, die Welt um sich herum so tief wie möglich zu kennen. Allmählich entstanden verschiedene Wissenschaften und begannen sich zu entwickeln. Einige von ihnen erforschen die Natur, andere - das Leben der Menschen, ihre geistige Welt, Geschichte, Kultur, Wirtschaft.
Die Natur wurde früher "Natur" genannt. Daher erhielten die Naturwissenschaften den allgemeinen Namen Naturwissenschaften. Sie studieren verschiedene Körper, Substanzen und Naturphänomene. Der Körper kann jedes Objekt, jedes Lebewesen genannt werden. Stoffe sind das, woraus Körper bestehen. Und Phänomene sind, wie Sie bereits wissen, alle Veränderungen, die in der Natur auftreten.
Machen wir uns mit den Grundlagenwissenschaften über die Natur vertraut.
Astronomie
Der Name dieser Wissenschaft kommt von den griechischen Wörtern "astron" - "Stern", "nomos" - "Gesetz".
Astronomie ist die Wissenschaft von den Himmelskörpern: ihrer Entstehung, Struktur, Zusammensetzung, Bewegung im Weltall.
Die Welt der Himmelskörper scheint uns vielleicht ein besonders geheimnisvoller Teil der Natur zu sein. Und wahrscheinlich hatte jeder, der mehr als einmal in den fernen, bezaubernden Sternenhimmel blickte, das Gefühl, dass alle Menschen und die ganze Erde ein kleiner Teil einer riesigen, immensen Welt sind - des Universums. Die Astronomie hat bereits viele Geheimnisse des Universums aufgedeckt und löst sie weiterhin, indem sie die Fantasie der Menschen mit neuen Entdeckungen anregt.
Physik
Aus dem Griechischen übersetzt bedeutet das Wort „physis“. tee "natur".
Die Physik ist eine Wissenschaft, die verschiedene Naturphänomene untersucht.
Viele dieser Phänomene begegnen uns oft im Alltag. Zum Beispiel die Bewegung von Körpern, die Veränderungen, die Körper beim Erhitzen und Abkühlen erfahren, Elektrizität, Schall, Licht. Es ist die Physik, die die Fragen beantwortet, warum Blitze zucken und Donner grollen, wie ein Echo entsteht, was ein Regenbogen ist ... Aber die Physik erklärt nicht nur, was in der Natur zu sehen ist. Es ist die Basis der Technologie. Ohne Kenntnisse der Physik ist es unmöglich, ein Auto, ein Flugzeug, einen Kühlschrank, einen Kran oder einen Computer zu bauen. Es ist schwer vorstellbar, wie unser Leben aussehen würde, wenn es die Wissenschaft der Physik nicht gäbe.
Chemie
Der Ursprung des Namens dieser Wissenschaft ist nicht genau bekannt, vielleicht vom griechischen Wort "chemeusis" - "Mischen".
Chemie ist die Wissenschaft von Stoffen und ihren Umwandlungen.
Sie wissen bereits, dass Körper aus Substanzen bestehen. Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid, Zucker, Stärke, Speisesalz sind Beispiele für Substanzen. Es gibt jetzt viele von ihnen - mehrere Millionen. Jeder Stoff hat seine eigenen Eigenschaften. Unter bestimmten Bedingungen können einige Substanzen andere produzieren. Es gibt kein Wunder, keine Magie in solchen Transformationen. Dank der Chemie haben die Menschen gelernt, in Laboratorien und Chemieanlagen jene Stoffe zu gewinnen, die in Wirtschaft und Alltag benötigt werden.
Geographie
Dies ist eine andere Geowissenschaft. Sein Name kommt von den griechischen Wörtern „geo“ – „Erde“, „grafo“ – „ich schreibe“, d.h. „Beschreibung der Erde“.
In der Tat beschreibt die Geographie unseren Planeten: welche Ozeane und Kontinente er hat, Meere, Seen und Flüsse, Ebenen, Hügel und Berge, welche Länder, Städte und Dörfer auf der Erde entstanden sind, wie das Leben und die Wirtschaft der Menschen auf unserem Planeten aussehen. Viele Fragen werden von der Geographie untersucht. Wie Sie sehen können, betreffen sie nicht nur die Natur, sondern auch das Leben und die wirtschaftlichen Aktivitäten der Menschen. In welche Hauptabteilungen die Geographie unterteilt ist und was sie studieren sowie welche geografischen Wissenschaften es gibt, erfahren Sie im nächsten Absatz.
Biologie
Übersetzt aus dem Griechischen bedeutet das Wort "bios" "Leben", "logos" - "Wissenschaft, Lehre".
Biologie ist die Wissenschaft von der belebten Natur.
Ohne Leben ist unser Planet nicht vorstellbar. Eine Vielzahl von Kreaturen - Bakterien, Protozoen, Pilze, Pflanzen, Tiere - bewohnten die Ozeane und das Land, die Ebenen und Berge, den Boden und sogar tiefe, mysteriöse Höhlen. Wir selbst sind Teil der Natur. Die Biologie beantwortet viele Fragen: Welche Lebewesen gibt es auf der Erde und wie viele gibt es, wie ein lebender Körper aufgebaut ist und funktioniert, wie sich Organismen vermehren und entwickeln, wie sie miteinander und mit der unbelebten Natur verbunden sind.
Ökologie
Der Name dieser Wissenschaft leitet sich von den griechischen Wörtern „ekos“ – „Haus“, „logos“ – „Wissenschaft, Lehre“ ab.
Ökologie ist die Wissenschaft von der Beziehung der Organismen untereinander und zu ihrer Umwelt, dem Zusammenspiel von Mensch und Natur.
Ursprünglich als Teilbereich der Biologie entstanden, sprechen immer mehr Menschen von einer eigenständigen Wissenschaft – der Wissenschaft von der natürlichen Heimat des Menschen. Das Wort „Ökologie“ hört man oft im Radio, Fernsehen und erscheint in Zeitungen. Dies liegt daran, dass unsere natürliche Heimat in Gefahr ist. Um es zu retten, sollte jeder Mensch zumindest ein wenig mit der Umwelt vertraut sein.
Menschen haben schon immer versucht, die Welt um sich herum kennenzulernen. Allmählich entstanden verschiedene Wissenschaften und begannen sich zu entwickeln. Die Naturwissenschaften heißen Naturwissenschaften. Sie studieren verschiedene Körper, Substanzen und Naturphänomene. Zu den grundlegenden Naturwissenschaften gehören Astronomie, Physik, Chemie, Geographie, Biologie, Geologie und Ökologie. Astronomie ist die Wissenschaft von den Himmelskörpern. Die Physik betrachtet verschiedene Naturphänomene. Chemie ist die Wissenschaft von Stoffen und ihren Umwandlungen. Geographie studiert unseren Planeten. Biologie ist die Wissenschaft von der belebten Natur. Ökologie ist die Wissenschaft von der Beziehung der Organismen untereinander und zu ihrer Umwelt, dem Zusammenspiel von Mensch und Natur.
- Was ist die gebräuchliche Bezeichnung für die Naturwissenschaften?
- Was sind Körper, Substanzen und Phänomene der Natur? Nennen Sie Beispiele von Körpern und Stoffen, denen Sie im Alltag begegnen.
- Nenne die Naturwissenschaften, die du kennst.
- Was untersucht jede der Naturwissenschaften (Astronomie, Physik, Chemie, Geographie, Biologie, Ökologie)?
- Der große englische Wissenschaftler Isaac Newton schrieb: „Ich weiß nicht, wie es anderen geht, aber ich fühle mich wie ein Kind, das den ganzen Tag am Wasser umherwandert und entweder eine Muschel oder einen von einer Welle polierten Stein findet, während ein riesiger Ozean der Wahrheit erstreckt sich vor ihm, grenzenlos, unerforscht.“ Wie erklären Sie sich diese Worte?
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Der Weltozean, der 71 % der Erdoberfläche bedeckt, beeindruckt durch die Komplexität und Vielfalt der sich darin entwickelnden Prozesse.
Von der Oberfläche bis in die größten Tiefen ist das Wasser des Ozeans in ständiger Bewegung. Diese komplexen Wasserbewegungen von riesigen Meeresströmungen bis hin zu kleinsten Wirbeln werden durch gezeitenbildende Kräfte angeregt und dienen als Manifestation der Wechselwirkung von Atmosphäre und Ozean.
Die Wassermasse des Ozeans in niedrigen Breiten speichert die von der Sonne empfangene Wärme und überträgt diese Wärme auf die hohen Breiten. Die Wärmeumverteilung wiederum regt bestimmte atmosphärische Prozesse an. So entstehen im Bereich der Konvergenz kalter und warmer Strömungen im Nordatlantik mächtige Wirbelstürme. Sie erreichen Europa und bestimmen oft das Wetter im gesamten Raum bis zum Ural.
Die lebende Materie des Ozeans ist sehr ungleichmäßig über die Tiefen verteilt. In verschiedenen Regionen des Ozeans hängt die Biomasse von den klimatischen Bedingungen und der Versorgung der Oberflächengewässer mit Stickstoff- und Phosphorsalzen ab. Das Meer beherbergt eine große Vielfalt an Pflanzen und Tieren. Von Bakterien und einzelligen grünen Phytoplanktonalgen bis zu den größten Säugetieren der Erde – Walen, deren Gewicht 150 Tonnen erreicht – alle lebenden Organismen bilden ein einziges biologisches System mit eigenen Existenz- und Evolutionsgesetzen.
Lockere Sedimente sammeln sich sehr langsam am Meeresboden an. Dies ist die erste Stufe bei der Bildung von Sedimentgesteinen. Damit Geologen, die an Land arbeiten, die geologische Geschichte eines bestimmten Territoriums richtig entschlüsseln können, ist es notwendig, die modernen Prozesse der Sedimentation im Detail zu studieren.
Wie sich in den letzten Jahrzehnten herausgestellt hat, ist die Erdkruste unter dem Ozean sehr beweglich. Am Meeresgrund bilden sich Bergketten, tiefe Rift Valleys und Vulkankegel. Mit einem Wort, der Grund des Ozeans "lebt" heftig, und oft gibt es so starke Erdbeben, dass riesige verheerende Tsunami-Wellen schnell über die Oberfläche des Ozeans laufen.
Bei dem Versuch, die Natur des Ozeans - dieser grandiosen Sphäre der Erde - zu erforschen, stehen Wissenschaftler vor bestimmten Schwierigkeiten, zu deren Überwindung sie die Methoden aller wichtigen Naturwissenschaften anwenden müssen: Physik, Chemie, Mathematik, Biologie, Geologie. Ozeanologie wird gewöhnlich als ein Zusammenschluss verschiedener Wissenschaften bezeichnet, ein durch das Studienfach vereinter Zusammenschluss von Wissenschaften. In dieser Herangehensweise an das Studium der Natur des Ozeans besteht ein natürlicher Wunsch, tiefer in seine Geheimnisse einzudringen, und ein dringendes Bedürfnis, die charakteristischen Merkmale seiner Natur tief und umfassend zu kennen.
Diese Aufgaben sind sehr komplex und müssen von einem großen Team aus Wissenschaftlern und Spezialisten gelöst werden. Um sich genau vorzustellen, wie dies geschieht, betrachten Sie die drei relevantesten Bereiche der Meereswissenschaften:
- Ozean-Atmosphäre-Wechselwirkung;
- die biologische Struktur des Ozeans;
- Geologie des Meeresbodens und seine Bodenschätze.
Die langjährige unermüdliche Arbeit des ältesten sowjetischen Forschungsschiffes „Vityaz“ ist beendet. Es kam im Kaliningrader Seehafen an. Der 65. Abschiedsflug, der mehr als zwei Monate dauerte, ist beendet.
Hier ist der letzte "Reise"-Eintrag im Schiffslogbuch eines Veteranen unserer ozeanographischen Flotte, der in dreißig Jahren Reisen mehr als eine Million Meilen hinter dem Heck zurückgelassen hat.
In einem Gespräch mit einem Prawda-Korrespondenten stellte der Leiter der Expedition, Professor A. A. Aksenov, fest, dass der 65. Flug des Vityaz wie alle vorherigen erfolgreich war. Bei aufwendiger Forschung in den Tiefseeregionen des Mittelmeers und des Atlantiks wurden neue wissenschaftliche Daten gewonnen, die unser Wissen über das Leben im Meer bereichern werden.
Vityaz wird vorübergehend in Kaliningrad stationiert sein. Es wird angenommen, dass es dann die Basis für die Schaffung des Museums des Weltozeans wird.
Wissenschaftler aus vielen Ländern arbeiten seit mehreren Jahren an dem internationalen Projekt GAAP (Global Atmospheric Process Research Program). Ziel dieser Arbeit ist es, eine zuverlässige Methode zur Wettervorhersage zu finden. Wie wichtig das ist, muss nicht erklärt werden. Es wird möglich sein, im Voraus über Dürre, Überschwemmungen, Regengüsse, starke Winde, Hitze und Kälte Bescheid zu wissen ...
Bisher kann niemand eine solche Prognose abgeben. Was ist die Hauptschwierigkeit? Es ist unmöglich, die Interaktionsprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre mit mathematischen Gleichungen genau zu beschreiben.
Fast das gesamte Wasser, das als Regen auf das Land fällt, gelangt von der Meeresoberfläche in die Atmosphäre. Ozeanwasser in den Tropen werden sehr heiß, und Strömungen tragen diese Hitze in hohe Breiten. Über dem Ozean gibt es riesige Wirbelstürme – Wirbelstürme, die das Wetter an Land bestimmen.
Der Ozean ist die Küche des Wetters ... Aber es gibt nur sehr wenige permanente Wetterstationen im Ozean. Dies sind ein paar Inseln und mehrere automatische schwimmende Stationen.
Wissenschaftler versuchen, ein mathematisches Modell der Wechselwirkung zwischen Ozean und Atmosphäre zu erstellen, aber es muss real und genau sein, und dazu fehlen viele Daten über den Zustand der Atmosphäre über dem Ozean.
Als Lösung erwiesen sich sehr genaue und kontinuierliche Messungen von Schiffen, Flugzeugen und Wettersatelliten in einem kleinen Bereich des Ozeans. Ein solches internationales Experiment namens "Tropex" wurde 1974 in der tropischen Zone des Atlantischen Ozeans durchgeführt, und es wurden sehr wichtige Daten für den Aufbau eines mathematischen Modells gewonnen.
Es ist notwendig, das gesamte System der Strömungen im Ozean zu kennen. Strömungen transportieren Wärme (und Kälte), nahrhafte Mineralsalze, die für die Entwicklung des Lebens notwendig sind. Vor langer Zeit begannen Seeleute, Informationen über die Strömungen zu sammeln. Es begann im 15. und 16. Jahrhundert, als Segelschiffe auf den offenen Ozean hinausfuhren. Heutzutage wissen alle Segler, dass es detaillierte Karten von Oberflächenströmungen gibt, und verwenden sie. In den letzten 20-30 Jahren wurden jedoch Entdeckungen gemacht, die gezeigt haben, wie ungenau aktuelle Karten sind und wie komplex das Gesamtbild der Ozeanzirkulation ist.
In der Äquatorialzone des Pazifischen und Atlantischen Ozeans wurden mächtige Tiefenströmungen erforscht, gemessen und kartiert. Sie sind im Pazifik als Cromwell-Strom und im Atlantik als Lomonossow-Strom bekannt.
Im Westen des Atlantischen Ozeans wurde der tiefe Antilo-Guayana-Gegenstrom entdeckt. Und unter dem berühmten Golfstrom entpuppte sich der Gegen-Golfstrom.
1970 führten sowjetische Wissenschaftler eine sehr interessante Studie durch. In der tropischen Zone des Atlantischen Ozeans wurde eine Reihe von Bojenstationen installiert. Strömungen in verschiedenen Tiefen wurden an jeder Station kontinuierlich aufgezeichnet. Die Messungen dauerten ein halbes Jahr, und im Messgebiet wurden regelmäßig hydrologische Untersuchungen durchgeführt, um Daten über das allgemeine Muster der Wasserbewegung zu erhalten. Nach der Verarbeitung und Zusammenfassung der Messmaterialien ergab sich ein sehr wichtiges allgemeines Muster. Es stellt sich heraus, dass die bisher bestehende Vorstellung einer relativ gleichmäßigen Beschaffenheit der konstanten Passatströmung, die durch die Nordpassate angeregt wird, nicht der Realität entspricht. Es gibt keinen solchen Strom, diesen riesigen Fluss in flüssigen Ufern.
Riesige Strudel, Strudel, Dutzende und sogar Hunderte von Kilometern groß, bewegen sich in der Zone der Passatströmung. Das Zentrum eines solchen Wirbels bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 cm/s, aber an der Peripherie des Wirbels ist die Strömungsgeschwindigkeit viel höher. Diese Entdeckung sowjetischer Wissenschaftler wurde später von amerikanischen Forschern bestätigt, und 1973 wurden ähnliche Wirbel bei sowjetischen Expeditionen im Nordpazifik verfolgt.
1977-1978. Ein spezielles Experiment wurde aufgebaut, um die Wirbelstruktur von Strömungen im Bereich der Sargassosee im westlichen Nordatlantik zu untersuchen. Über ein großes Gebiet haben sowjetische und amerikanische Expeditionen 15 Monate lang kontinuierlich Strömungen gemessen. Diese riesige Menge an Material wurde noch nicht vollständig analysiert, aber die Formulierung des Problems selbst erforderte massive, speziell konzipierte Messungen.
Besonderes Augenmerk gilt den sogenannten synoptischen Wirbeln im Ozean, da sie den größten Anteil der aktuellen Energie tragen. Folglich kann ihre sorgfältige Untersuchung die Wissenschaftler der Lösung des Problems der langfristigen Wettervorhersage viel näher bringen.
Ein weiteres hochinteressantes Phänomen im Zusammenhang mit Meeresströmungen wurde in den letzten Jahren entdeckt. Östlich und westlich des mächtigen Golfstroms wurden sehr stabile sogenannte Ringe (Ringe) gefunden. Wie ein Fluss hat der Golfstrom starke Mäander. An einigen Stellen schließen sich die Mäander und es bildet sich ein Ring, in dem die Temperatur des Herdes am Rand und in der Mitte stark unterschiedlich ist. Solche Ringe wurden auch an der Peripherie des mächtigen Kuroshio-Stroms im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans verfolgt. Spezielle Beobachtungen von Ringen im Atlantischen und Pazifischen Ozean haben gezeigt, dass diese Formationen sehr stabil sind und einen signifikanten Unterschied in der Wassertemperatur an der Peripherie und im Inneren des Rings für 2-3 Jahre aufrechterhalten.
1969 wurden erstmals spezielle Sonden eingesetzt, um kontinuierlich Temperatur und Salzgehalt in verschiedenen Tiefen zu messen. Zuvor wurde mit Quecksilberthermometern an mehreren Stellen in unterschiedlichen Tiefen die Temperatur gemessen und Wasser aus denselben Tiefen in Flaschen gehoben. Dann wurde der Salzgehalt des Wassers bestimmt und die Salzgehalts- und Temperaturwerte in einem Diagramm aufgetragen. Die Tiefenverteilung dieser Wassereigenschaften wurde erhalten. Messungen an einzelnen Punkten (diskret) ließen nicht einmal vermuten, dass sich die Wassertemperatur mit der Tiefe so komplex ändert, wie es kontinuierliche Messungen mit der Sonde zeigten.
Es stellte sich heraus, dass die gesamte Wassermasse von der Oberfläche bis in große Tiefen in dünne Schichten aufgeteilt ist. Der Temperaturunterschied zwischen benachbarten horizontalen Schichten erreicht mehrere Zehntel Grad. Diese Schichten, von mehreren Zentimetern bis zu mehreren Metern Dicke, bestehen manchmal mehrere Stunden, manchmal verschwinden sie in wenigen Minuten.
Die ersten Messungen aus dem Jahr 1969 schienen vielen ein zufälliges Phänomen im Ozean zu sein. Es kann nicht sein, sagten die Skeptiker, dass die mächtigen Meereswellen und -strömungen das Wasser nicht durchmischen. Doch als in den Folgejahren die Peilung der Wassersäule mit präzisen Instrumenten im gesamten Ozean durchgeführt wurde, stellte sich heraus, dass die dünnschichtige Struktur der Wassersäule überall und immer zu finden war. Die Gründe für dieses Phänomen sind nicht ganz klar. Bisher erklären sie es so: Aus dem einen oder anderen Grund erscheinen zahlreiche ziemlich klare Grenzen in der Wassersäule, die Schichten mit unterschiedlicher Dichte trennen. An der Grenze zweier Schichten unterschiedlicher Dichte entstehen sehr leicht innere Wellen, die das Wasser durchmischen. Bei der Zerstörung interner Wellen entstehen neue homogene Schichten, und die Grenzen der Schichten werden in unterschiedlichen Tiefen gebildet. Dieser Vorgang wird also viele Male wiederholt, die Tiefe und Dicke von Schichten mit scharfen Grenzen ändern sich, aber die allgemeine Natur der Wassersäule bleibt unverändert.
1979 begann die Pilotphase des International Programme for the Study of Global Atmospheric Processes (PGAP). Mehrere Dutzend Schiffe, automatische Beobachtungsstationen im Ozean, Spezialflugzeuge und meteorologische Satelliten, all diese Masse von Forschungseinrichtungen arbeitet im gesamten Raum des Weltozeans. Alle Teilnehmer dieses Experiments arbeiten nach einem einzigen, aufeinander abgestimmten Programm, so dass durch den Vergleich der Materialien des internationalen Experiments ein globales Modell des Zustands der Atmosphäre und des Ozeans erstellt werden könnte.
Wenn wir berücksichtigen, dass neben der allgemeinen Aufgabe - der Suche nach einer zuverlässigen Methode zur langfristigen Wettervorhersage - viele besondere Fakten bekannt sein müssen, erscheint die allgemeine Aufgabe der Ozeanphysik sehr, sehr kompliziert : Messmethoden, Instrumente, deren Betrieb auf der Verwendung modernster elektronischer Schaltungen basiert, sind eine ziemlich schwierige Verarbeitung der erhaltenen Informationen mit der obligatorischen Verwendung eines Computers; Konstruktion sehr komplexer und origineller mathematischer Modelle von Prozessen, die sich in der Wassersäule des Ozeans und an der Grenze zur Atmosphäre entwickeln; Aufbau umfangreicher Experimente in charakteristischen Regionen des Ozeans. Dies sind die allgemeinen Merkmale der modernen Forschung auf dem Gebiet der Meeresphysik.
Besondere Schwierigkeiten ergeben sich beim Studium der lebenden Materie im Ozean. Vor relativ kurzer Zeit wurden die notwendigen Materialien für eine allgemeine Charakterisierung der biologischen Struktur des Ozeans gewonnen.
Erst 1949 entdeckte man Leben in Tiefen von über 6000 m. Später stellte sich die Tiefseefauna – die Fauna des Ultraabgrunds – als interessantester Gegenstand spezieller Forschungen heraus. In solchen Tiefen sind die Existenzbedingungen im geologischen Zeitmaßstab sehr stabil. Aufgrund der Ähnlichkeit der ultraabyssischen Fauna ist es möglich, die ehemaligen Verbindungen einzelner ozeanischer Vertiefungen herzustellen und die geografischen Bedingungen der geologischen Vergangenheit wiederherzustellen. So haben Wissenschaftler beispielsweise beim Vergleich der Tiefseefauna des Karibischen Meeres und des östlichen Pazifiks herausgefunden, dass es in der geologischen Vergangenheit keine Landenge von Panama gab.
Etwas später wurde eine bemerkenswerte Entdeckung gemacht – eine neue Tierart, Pogonophoren, wurde im Ozean entdeckt. Eine gründliche Untersuchung ihrer Anatomie, eine systematische Klassifizierung bildeten den Inhalt eines der herausragenden Werke der modernen Biologie - der Monographie "Pogonophoren" von A. V. Ivanov. Diese beiden Beispiele zeigen, wie schwierig es sich herausstellte, die Verteilung des Lebens im Ozean zu untersuchen, und noch mehr die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten, die das Funktionieren biologischer Systeme im Ozean regeln.
Beim Vergleich unterschiedlicher Fakten, beim Vergleich der Biologie der Hauptgruppen von Pflanzen und Tieren sind Wissenschaftler zu wichtigen Schlussfolgerungen gekommen. Die gesamte biologische Produktion des Weltozeans war etwas geringer als ein ähnlicher Wert, der die gesamte Landfläche charakterisiert, obwohl die Ozeanfläche 2,5-mal größer ist als die Landfläche. Dies liegt daran, dass die Gebiete mit hoher biologischer Produktivität die Peripherie des Ozeans und die Gebiete mit tiefen Wasseranhebungen sind. Der Rest des Ozeans ist eine fast leblose Wüste, in der nur große Raubtiere zu finden sind. Separate Oasen in der Ozeanwüste sind nur kleine Korallenatolle.
Eine weitere wichtige Erkenntnis betrifft die allgemeinen Eigenschaften der Nahrungsketten im Ozean. Das erste Glied in der Nahrungskette ist das Phytoplankton der einzelligen Grünalge. Das nächste Glied ist Zooplankton, dann planktivorische Fische und Raubtiere. Von großer Bedeutung sind Melktiere - Benthos, die auch Nahrung für Fische sind.
Die Reproduktion in jedem Glied des Lebensmittelpreises ist so, dass die produzierte Biomasse zehnmal höher ist als ihr Verbrauch. Mit anderen Worten sterben beispielsweise 90 % des Phytoplanktons auf natürliche Weise ab und nur 10 % dienen Zooplankton als Nahrung. Es wurde auch festgestellt, dass Zooplankton-Krebstiere auf der Suche nach Nahrung tägliche vertikale Wanderungen durchführen. In jüngerer Zeit konnten Bakterienklumpen in der Nahrung von Zooplankton-Krebstieren nachgewiesen werden, und diese Art von Nahrung machte bis zu 30% des Gesamtvolumens aus. Das allgemeine Ergebnis moderner Studien zur Meeresbiologie ist, dass ein Ansatz gefunden und das erste mathematische Blockmodell des Ökosystems des offenen Ozeans erstellt wurde. Dies ist der erste Schritt zur künstlichen Regulierung der biologischen Produktivität der Ozeane.
Welche Methoden wenden Biologen im Ozean an?
Zunächst einmal eine Vielzahl von Fanggeräten. Kleine Planktonorganismen werden mit speziellen Kegelnetzen gefangen. Als Ergebnis des Fischfangs wird eine durchschnittliche Planktonmenge in Gewichtseinheiten pro Volumeneinheit Wasser gewonnen. Diese Netze können einzelne Horizonte der Wassersäule auffangen oder Wasser aus einer bestimmten Tiefe an die Oberfläche „filtern“. Bodentiere werden mit verschiedenen Werkzeugen gefangen, die am Boden entlang gezogen werden. Fische und andere Nekton-Organismen werden von mitteltiefen Schleppnetzen gefangen.
Mit eigentümlichen Methoden werden die Nahrungsbeziehungen verschiedener Planktongruppen untersucht. Organismen „markieren“ mit radioaktiven Substanzen und bestimmen dann die Menge und Rate der Beweidung im nächsten Glied der Nahrungskette.
In den letzten Jahren wurden physikalische Methoden eingesetzt, um die Menge an Plankton im Wasser indirekt zu bestimmen. Eine dieser Methoden basiert auf der Verwendung eines Laserstrahls, der sozusagen die Oberflächenwasserschicht im Ozean abtastet und Daten über die Gesamtmenge an Phytoplankton liefert. Eine andere physikalische Methode basiert auf der Nutzung der Leuchtfähigkeit von Planktonorganismen – der Biolumineszenz. Eine spezielle Bathometer-Sonde wird in Wasser getaucht und beim Absinken wird die Intensität der Biolumineszenz als Indikator für die Planktonmenge aufgezeichnet. Diese Methoden charakterisieren sehr schnell und vollständig die Verteilung von Plankton an verschiedenen Peilpunkten.
Ein wichtiges Element bei der Erforschung der biologischen Struktur des Ozeans ist die chemische Forschung. Der Gehalt an biogenen Elementen (Mineralsalze von Stickstoff und Phosphor), gelöstem Sauerstoff und einer Reihe anderer wichtiger Eigenschaften des Lebensraums von Organismen wird durch chemische Methoden bestimmt. Sorgfältige chemische Bestimmungen sind besonders wichtig, wenn hochproduktive Küstenregionen - Auftriebszonen - untersucht werden. Hier kommt es bei regelmäßigen und starken Winden vom Ufer zu einem starken Wassereinbruch, begleitet vom Aufsteigen tiefer Gewässer und deren Ausbreitung im flachen Bereich des Regals. Tiefengewässer enthalten in gelöster Form eine erhebliche Menge an Mineralsalzen von Stickstoff und Phosphor. Infolgedessen gedeiht Phytoplankton in der Auftriebszone und letztendlich wird ein Gebiet mit kommerziellen Fischkonzentrationen gebildet.
Die Vorhersage und Erfassung der Habitatspezifik in der Auftriebszone erfolgt mit chemischen Methoden. So wird in der Biologie die Frage nach akzeptablen und anwendbaren Forschungsmethoden in unserer Zeit auf komplexe Weise gelöst. Während traditionelle Methoden der Biologie weit verbreitet sind, verwenden Forscher zunehmend Methoden der Physik und Chemie. Die Verarbeitung von Materialien sowie deren Verallgemeinerung in Form optimierter Modelle erfolgt mit Methoden der modernen Mathematik.
Auf dem Gebiet der Meeresgeologie wurden in den letzten 30 Jahren so viele neue Fakten gewonnen, dass viele traditionelle Vorstellungen drastisch geändert werden mussten.
Noch vor 30 Jahren war es extrem schwierig, die Tiefe des Meeresbodens zu messen. Es war notwendig, ein schweres Los mit einer an einem langen Stahlseil hängenden Last ins Wasser zu lassen. Gleichzeitig waren die Ergebnisse oft fehlerhaft, und die Punkte mit gemessenen Tiefen lagen Hunderte von Kilometern voneinander entfernt. Daher dominierte die Vorstellung von den Weiten des Meeresbodens als riesige Ebenen.
1937 wurde zum ersten Mal eine neue Methode zur Tiefenmessung angewendet, die auf der Wirkung der Schallsignalreflexion vom Boden basierte.
Das Prinzip der Tiefenmessung mit einem Echolot ist sehr einfach. Ein spezieller Vibrator, der im unteren Teil des Schiffsrumpfes montiert ist, sendet pulsierende akustische Signale aus. Die Signale werden von der Bodenfläche reflektiert und von der Empfangseinrichtung des Echolots aufgefangen. Die Umlaufzeit des Signals hängt von der Tiefe ab, und während sich das Schiff bewegt, wird ein kontinuierliches Bodenprofil auf das Band gezeichnet. Eine Reihe solcher Profile, die durch relativ geringe Entfernungen voneinander getrennt sind, ermöglicht es, Linien gleicher Tiefe - Isobaten - auf der Karte zu zeichnen und das Bodenrelief darzustellen.
Tiefenmessungen mit einem Echolot haben die bisherigen Vorstellungen der Wissenschaftler über die Topographie des Meeresbodens verändert.
Wie sieht es aus?
Ein Streifen, der sich vom Ufer aus erstreckt, wird Festlandsockel genannt. Die Tiefen auf dem Festlandsockel überschreiten normalerweise 200-300 m nicht.
In der oberen Zone des Festlandsockels findet eine kontinuierliche und schnelle Transformation des Reliefs statt. Die Küste weicht unter dem Ansturm der Wellen zurück, und gleichzeitig tauchen große Ansammlungen von Schuttmaterial unter dem Wasser auf. Hier bilden sich große Ablagerungen aus Sand, Kies und Kieselsteinen - ein hervorragendes Baumaterial, das von der Natur selbst zerkleinert und sortiert wird. Diverse Nehrungen, Böschungen, Stege wiederum bauen an anderer Stelle die Küste auf, trennen Lagunen, versperren Flussmündungen.
In der tropischen Zone des Ozeans, wo das Wasser sehr sauber und warm ist, wachsen grandiose Korallenstrukturen - Küsten- und Barriereriffe. Sie erstrecken sich über Hunderte von Kilometern. Korallenriffe dienen als Rückzugsort für eine Vielzahl von Organismen und bilden zusammen mit ihnen ein komplexes und außergewöhnliches biologisches System. Mit einem Wort, die obere Zone des Regals "lebt" mit einem stürmischen geologischen Leben.
In Tiefen von 100-200 m scheinen geologische Prozesse einzufrieren. Das Relief wird eingeebnet, am Boden gibt es viele Grundgesteinsaufschlüsse. Die Zerstörung der Felsen ist sehr langsam.
Am äußeren Rand des Schelfs, der dem Ozean zugewandt ist, wird die Neigung der Bodenoberfläche steiler. Manchmal erreichen Steigungen 40-50°. Das ist der Kontinentalhang. Seine Oberfläche ist von Unterwasserschluchten durchschnitten. Hier spielen sich angespannte, teils katastrophale Prozesse ab. An den Hängen von Unterwasserschluchten sammelt sich Schlick an. Manchmal wird die Stabilität der Ansammlungen plötzlich gebrochen, und ein Schlammstrom stürzt auf den Grund der Schlucht herab.
Der Schlammfluss erreicht die Mündung des Canyons, und hier bildet die Hauptmasse aus Sand und großen Trümmern, die sich ablagern, einen Schwemmkegel - ein Unterwasserdelta. Eine trübe Strömung geht über den Kontinentalfuß hinaus. Nicht selten vereinigen sich einzelne Schwemmfächer, und am Kontinentalfuß bildet sich ein durchgehender Streifen loser Sedimente von großer Mächtigkeit.
53 % der Bodenfläche sind vom Meeresboden eingenommen, der Fläche, die bis vor kurzem als Ebene galt. Tatsächlich ist das Relief des Meeresbodens ziemlich komplex: Hebungen unterschiedlicher Strukturen und Ursprünge teilen ihn in riesige Becken. Die Dimensionen ozeanischer Becken lassen sich an mindestens einem Beispiel abschätzen: Die nördlichen und östlichen Becken des Pazifischen Ozeans bedecken eine Fläche, die größer ist als ganz Nordamerika.
Ein großer Bereich der Becken selbst wird von einem hügeligen Relief dominiert, manchmal gibt es separate Seamounts. Die Höhe der Berge des Ozeans erreicht 5-6 km und ihre Gipfel erheben sich oft über dem Wasser.
In anderen Gebieten wird der Meeresboden von riesigen, sanft abfallenden Wellen mit einer Breite von mehreren hundert Kilometern durchzogen. Auf diesen Schächten befinden sich meist Vulkaninseln. Im Pazifischen Ozean gibt es zum Beispiel die Hawaiian Wall, auf der sich eine Inselkette mit aktiven Vulkanen und Lavaseen befindet.
An vielen Stellen erheben sich Vulkankegel aus dem Meeresgrund. Manchmal erreicht die Spitze des Vulkans die Wasseroberfläche, und dann erscheint eine Insel. Einige dieser Inseln werden nach und nach zerstört und unter Wasser versteckt.
Im Pazifischen Ozean wurden mehrere hundert Vulkankegel mit deutlichen Spuren von Wellenbewegungen auf flachen Gipfeln entdeckt, die bis zu einer Tiefe von 1000-1300 m untergetaucht sind.
Die Entwicklung von Vulkanen kann unterschiedlich sein. Auf der Spitze des Vulkans siedeln sich riffbildende Korallen an. Beim langsamen Absinken bauen Korallen ein Riff auf und mit der Zeit entsteht eine Ringinsel – ein Atoll mit einer Lagune in der Mitte. Das Wachstum von Korallenriffen kann sehr lange dauern. Auf einigen pazifischen Atollen wurden Bohrungen durchgeführt, um die Dicke der Korallenkalksteinsequenz zu bestimmen. Es stellte sich heraus, dass es 1500 erreicht. Dies bedeutet, dass die Spitze des Vulkans langsam abstieg - etwa 20.000 Jahre lang.
Durch die Untersuchung der Bodentopographie und der geologischen Struktur der festen Kruste des Ozeans sind Wissenschaftler zu einigen neuen Schlussfolgerungen gekommen. Die Erdkruste unter dem Meeresboden erwies sich als viel dünner als auf den Kontinenten. Auf den Kontinenten erreicht die Dicke der festen Erdhülle - der Lithosphäre - 50-60 km und im Ozean nicht mehr als 5-7 km.
Es stellte sich auch heraus, dass die Lithosphäre von Land und Ozean eine unterschiedliche Gesteinszusammensetzung aufweist. Unter einer Schicht loser Gesteine – Produkte der Zerstörung der Landoberfläche – liegt eine mächtige Granitschicht, die von einer Basaltschicht unterlagert wird. Im Ozean gibt es keine Granitschicht, und lose Ablagerungen liegen direkt auf den Basalten.
Noch wichtiger war die Entdeckung eines grandiosen Systems von Gebirgszügen am Grund des Ozeans. Das Gebirgssystem der mittelozeanischen Rücken erstreckt sich über 80.000 km über alle Ozeane. In der Größe sind Unterwassergebirge nur mit den größten Bergen an Land, wie dem Himalaya, vergleichbar. Die Kämme von Unterwasserkämmen werden normalerweise von tiefen Schluchten durchschnitten, die Rift Valleys oder Rifts genannt wurden. Ihre Fortsetzung kann auch an Land verfolgt werden.
Wissenschaftler haben erkannt, dass das globale Riftsystem ein sehr wichtiges Phänomen in der geologischen Entwicklung unseres gesamten Planeten ist. Eine Zeit der sorgfältigen Untersuchung des Systems der Riftzonen begann, und bald wurden so signifikante Daten erhalten, dass sich die Vorstellungen über die geologische Geschichte der Erde stark änderten.
Jetzt haben sich Wissenschaftler wieder der halb vergessenen Hypothese der Kontinentalverschiebung zugewandt, die der deutsche Wissenschaftler A. Wegener zu Beginn des Jahrhunderts formulierte. Es wurde ein sorgfältiger Vergleich der Konturen der durch den Atlantischen Ozean getrennten Kontinente angestellt. Zur gleichen Zeit kombinierte der Geophysiker J. Bullard die Konturen von Europa und Nordamerika, Afrika und Südamerika nicht entlang der Küsten, sondern entlang der Mittellinie des Kontinentalhangs, ungefähr entlang der 1000-m-Isobathe Die Umrisse beider Ozeane Küsten so genau zusammen, dass selbst eingefleischte Skeptiker nicht an der tatsächlichen enormen horizontalen Bewegung der Kontinente zweifeln konnten.
Besonders überzeugend waren die Daten, die bei geomagnetischen Untersuchungen im Bereich mittelozeanischer Rücken gewonnen wurden. Es stellte sich heraus, dass sich die ausgebrochene Basaltlava allmählich zu beiden Seiten des Kamms verlagerte. So wurden direkte Beweise für die Ausdehnung der Ozeane, die Ausbreitung der Erdkruste in der Rift-Region und dementsprechend für die Drift der Kontinente gewonnen.
Tiefbohrungen im Ozean, die seit mehreren Jahren vom amerikanischen Schiff Glomar Challenger durchgeführt werden, haben die Tatsache der Ausdehnung der Ozeane erneut bestätigt. Sie haben sogar den Durchschnittswert der Ausdehnung des Atlantischen Ozeans ermittelt - einige Zentimeter pro Jahr.
Auch die erhöhte Seismizität und der Vulkanismus an der Peripherie der Ozeane ließen sich erklären.
All diese neuen Daten bildeten die Grundlage für die Erstellung einer Hypothese (oft als Theorie bezeichnet, ihre Argumente sind so überzeugend) der Tektonik (Mobilität) der Lithosphärenplatten.
Die ursprüngliche Formulierung dieser Theorie gehört den amerikanischen Wissenschaftlern G. Hess und R. Dietz. Später wurde es von sowjetischen, französischen und anderen Wissenschaftlern entwickelt und ergänzt. Die Bedeutung der neuen Theorie wird auf die Idee reduziert, dass die starre Hülle der Erde - die Lithosphäre - in separate Platten unterteilt ist. Diese Platten erfahren horizontale Bewegungen. Die Kräfte, die die Lithosphärenplatten in Bewegung setzen, werden durch Konvektionsströmungen erzeugt, also Strömungen der tiefen feurig-flüssigen Substanz der Erde.
Die Ausbreitung der Platten zu den Seiten wird von der Bildung mittelozeanischer Rücken begleitet, auf deren Kämmen klaffende Riftrisse auftreten. Durch die Risse strömt basaltische Lava.
In anderen Bereichen konvergieren und kollidieren Lithosphärenplatten. Bei diesen Kollisionen kommt es in der Regel zu einer Subduktion der Kante einer Platte unter eine andere. An der Peripherie der Ozeane sind solche modernen Unterschubzonen bekannt, in denen es häufig zu starken Erdbeben kommt.
Die Theorie der lithosphärischen Plattentektonik wird durch viele Fakten bestätigt, die in den letzten fünfzehn Jahren im Ozean gewonnen wurden.
Die allgemeine Grundlage moderner Vorstellungen über die innere Struktur der Erde und die in ihren Tiefen ablaufenden Prozesse ist die kosmogonische Hypothese des Akademiemitglieds O. Yu. Schmidt. Ihm zufolge ist die Erde wie andere Planeten des Sonnensystems durch Zusammenkleben der kalten Materie einer Staubwolke entstanden. Das weitere Wachstum der Erde erfolgte durch das Einfangen neuer Teile der Meteoritensubstanz beim Durchqueren einer Staubwolke, die einst die Sonne umgab. Als der Planet wuchs, sanken schwere (Eisen-)Meteoriten und leichte (Stein-)Meteoriten tauchten auf. Dieser Prozess (Trennung, Differenzierung) war so stark, dass die Substanz im Inneren des Planeten geschmolzen und in einen feuerfesten (schweren) und einen schmelzbaren (leichteren) Teil geteilt wurde. Gleichzeitig wirkte auch radioaktive Erwärmung im Erdinneren. All diese Prozesse führten zur Bildung eines schweren inneren Kerns, eines leichteren äußeren Kerns, eines unteren und eines oberen Mantels. Geophysikalische Daten und Berechnungen zeigen, dass im Erdinneren eine riesige Energie verborgen ist, die wirklich zu entscheidenden Transformationen der festen Hülle - der Lithosphäre - fähig ist.
Basierend auf der kosmogonischen Hypothese von O. 10. Schmidt entwickelte der Akademiemitglied A. P. Vinogradov eine geochemische Theorie der Entstehung des Ozeans. A. P. Vinogradov stellte durch genaue Berechnungen sowie Experimente zur Untersuchung der Differenzierung der geschmolzenen Substanz von Meteoriten fest, dass die Wassermasse des Ozeans und der Erdatmosphäre beim Entgasen der Substanz des oberen Mantels gebildet wurde. Dieser Prozess dauert bis heute an. Im oberen Mantel findet tatsächlich eine kontinuierliche Differenzierung der Materie statt, und ihr schmelzbarster Teil dringt in Form von Basaltlava in die Oberfläche der Lithosphäre ein.
Die Vorstellungen über den Aufbau der Erdkruste und ihre Dynamik werden nach und nach verfeinert.
1973 und 1974 Im Atlantik wurde eine ungewöhnliche Unterwasserexpedition durchgeführt. In einem vorausgewählten Bereich des Mittelatlantischen Rückens wurden Tiefseetauchgänge von Tauchbooten durchgeführt und ein kleiner, aber sehr wichtiger Bereich des Meeresbodens eingehend untersucht.
Während der Vorbereitung der Expedition untersuchten die Wissenschaftler den Boden von Oberflächenschiffen aus, untersuchten die Bodentopographie im Detail und entdeckten ein Gebiet, in dem sich eine tiefe Schlucht befand, die entlang des Kamms eines Unterwasserkamms schnitt - ein Rift Valley. Im selben Bereich befindet sich eine gut ausgeprägte Transformationsstörung, die quer zum Kamm des Kamms und zur Rift-Schlucht verläuft.
Eine solche typische Bodenstruktur - eine Rift-Schlucht, eine Transformationsverwerfung, junge Vulkane - wurde von drei U-Booten aus vermessen. An der Expedition nahmen das französische Bathyscaphe „Archimedes“ mit dem Spezialschiff „Marseille le Bian“ teil, das französische U-Boot „Siana“ mit dem Schiff „Norua“, das amerikanische Forschungsschiff „Knorr“, das amerikanische U-Boot „Alvin " mit dem Schiff "Lulu" .
In zwei Saisons wurden insgesamt 51 Tieftauchgänge durchgeführt.
Bei Tiefseetauchgängen bis zu 3000 m stießen die Besatzungen von U-Booten auf einige Schwierigkeiten.
Das erste, was die Forschung zunächst stark erschwerte, war die Unfähigkeit, den Standort des Unterwasserfahrzeugs unter Bedingungen eines stark zerlegten Geländes zu bestimmen.
Das Unterwasserfahrzeug musste sich bewegen und einen Abstand von nicht mehr als 5 m zum Boden einhalten.An steilen Hängen und beim Überqueren enger Täler konnten die Bathyscaphe und U-Boote das System der akustischen Baken nicht verwenden, da Seeberge den Durchgang von Signalen verhinderten. Aus diesem Grund wurde auf Versorgungsschiffen ein Bordsystem in Betrieb genommen, mit dessen Hilfe der genaue Standort des U-Bootes ermittelt wurde. Vom Versorgungsschiff aus überwachten sie das Unterwasserfahrzeug und leiteten seine Bewegung. Manchmal bestand eine direkte Gefahr für das Unterwasserfahrzeug, und sobald eine solche Situation eintrat.
Am 17. Juli 1974 blieb das U-Boot Alvin buchstäblich in einem schmalen Spalt stecken und versuchte zweieinhalb Stunden lang, aus der Falle zu kommen. Die Alvin-Crew zeigte erstaunlichen Einfallsreichtum und Gelassenheit - nachdem sie die Falle verlassen hatten, tauchten sie nicht auf, sondern forschten weitere zwei Stunden lang weiter.
Neben direkten Beobachtungen und Messungen von Unterwasserfahrzeugen aus wurden beim Fotografieren und Sammeln von Proben Bohrungen im Expeditionsgebiet vom berühmten Spezialschiff „Glomar Challenger“ durchgeführt.
Schließlich wurden an Bord des Knorr-Forschungsschiffs regelmäßig geophysikalische Messungen durchgeführt, die die Arbeit der Unterwasserfahrzeugbeobachter ergänzten.
Infolgedessen wurden 91 km Streckenbeobachtungen in einem kleinen Bereich des Bodens durchgeführt, 23.000 Fotos gemacht, mehr als 2 Tonnen Gesteinsproben gesammelt und mehr als 100 Videos aufgenommen.
Die wissenschaftlichen Ergebnisse dieser Expedition (bekannt als "Famous") sind sehr wichtig. Erstmals wurden Tauchboote nicht nur zur Beobachtung der Unterwasserwelt, sondern auch zur gezielten geologischen Forschung eingesetzt, ähnlich den detaillierten Vermessungen, die Geologen an Land durchführen.
Zum ersten Mal wurden direkte Beweise für die Bewegung von Lithosphärenplatten entlang der Grenzen erhalten. In diesem Fall wurde die Grenze zwischen der amerikanischen und der afrikanischen Platte untersucht.
Es wurde die Breite der Zone bestimmt, die sich zwischen sich bewegenden Lithosphärenplatten befindet. Unerwartet stellte sich heraus, dass diese Zone, wo die Erdkruste ein System von Rissen bildet und wo Basaltlava auf die Bodenoberfläche ausströmt, also eine neue Erdkruste entsteht, weniger als einen Kilometer breit ist.
Eine sehr wichtige Entdeckung wurde an den Hängen von Unterwasserhügeln gemacht. Bei einem der Tauchgänge des Siana-Tauchboots wurden an einem Hang zerbrochene lose Fragmente gefunden, die sich stark von verschiedenen Fragmenten basaltischer Lava unterschieden. Nachdem die Siana aufgetaucht war, wurde festgestellt, dass es sich um Manganerz handelte. Eine genauere Untersuchung des Verbreitungsgebiets von Manganerzen führte zur Entdeckung einer alten hydrothermalen Lagerstätte auf der Bodenoberfläche. Wiederholte Tauchgänge lieferten neue Materialien, die beweisen, dass in diesem kleinen Abschnitt des Bodens tatsächlich Eisen- und Manganerze aufgrund des Auftauchens von Thermalwasser aus der Tiefe des Bodens liegen.
Während der Expedition traten viele technische Probleme auf und es gab Ausfälle, aber auch die wertvolle Erfahrung gezielter geologischer Forschung, die in zwei Saisons gesammelt wurde, ist ein wichtiges Ergebnis dieses außergewöhnlichen ozeanologischen Experiments.
Methoden zur Untersuchung der Struktur der Erdkruste im Ozean unterscheiden sich in einigen Merkmalen. Das Bodenrelief wird nicht nur mit Hilfe von Echoloten untersucht, sondern auch mit Side-Scan-Ortungsgeräten und speziellen Echoloten, die ein Bild des Reliefs innerhalb eines Streifens gleich der Tiefe des Ortes liefern. Diese neuen Methoden liefern genauere Ergebnisse und stellen die Topografie auf Karten genauer dar.
Auf Forschungsschiffen werden gravimetrische Untersuchungen mit Bordgravimetern durchgeführt und magnetische Anomalien vermessen. Diese Daten ermöglichen es, den Aufbau der Erdkruste unter dem Ozean zu beurteilen. Die wichtigste Forschungsmethode ist die seismische Sondierung. Eine kleine Sprengladung wird in die Wassersäule eingebracht und es kommt zur Explosion. Ein spezieller Empfänger registriert die Ankunftszeit der reflektierten Signale. Berechnungen ermitteln die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Longitudinalwellen, die durch eine Explosion in der Dicke der Erdkruste verursacht werden. Die charakteristischen Geschwindigkeitswerte ermöglichen es, die Lithosphäre in mehrere Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung zu unterteilen.
Als Quelle werden derzeit pneumatische Geräte oder eine elektrische Entladung verwendet. Im ersten Fall wird ein kleines Luftvolumen, das in einem speziellen Gerät mit einem Druck von 250-300 atm komprimiert wird, (fast augenblicklich) im Wasser freigesetzt. In geringer Tiefe dehnt sich die Luftblase stark aus und imitiert eine Explosion. Die häufige Wiederholung solcher Explosionen, die von einem als Luftkanone bezeichneten Gerät verursacht werden, ergibt ein kontinuierliches Profil seismischer Geräusche und daher ein ziemlich detailliertes Profil der Struktur der Erdkruste über die gesamte Wende.
In ähnlicher Weise wird ein Profilograph mit einer elektrischen Funkenstrecke (Sparker) verwendet. Bei dieser Version der seismischen Ausrüstung ist die Leistung der Entladung, die die Schwingungen anregt, normalerweise gering, und ein Sparker wird verwendet, um die Leistung und Verteilung von nicht konsolidierten Schichten von Bodensedimenten zu untersuchen.
Um die Zusammensetzung von Bodensedimenten zu untersuchen und Proben zu gewinnen, werden verschiedene Systeme von Bodenrohren und Bodengreifern verwendet. Erdrohre haben, je nach Aufgabenstellung der Untersuchung, einen unterschiedlichen Durchmesser, sie tragen meist eine schwere Last für maximales Eindringen in den Boden, manchmal haben sie einen Kolben im Inneren und tragen am unteren Ende den einen oder anderen Schütz (Kernbrecher). Das Rohr wird am Boden bis zu einer bestimmten Tiefe (aber normalerweise nicht mehr als 12-15 m) in Wasser und Sediment eingetaucht, und der auf diese Weise extrahierte Kern, der normalerweise als Säule bezeichnet wird, steigt auf das Deck des Schiffes.
Greifer, bei denen es sich um zweischalige Geräte handelt, scheinen einen kleinen Monolithen aus der Oberflächenschicht des Bodenbodens auszuschneiden, der an Deck des Schiffes geliefert wird. Es wurden selbstschwimmende Bodengreifermodelle entwickelt. Sie ermöglichen den Verzicht auf ein Kabel und eine Deckswinde und vereinfachen die Probengewinnung erheblich. In den Küstenregionen des Ozeans in geringer Tiefe werden Vibropiston-Bodenrohre verwendet. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, auf sandigen Böden bis zu 5 m lange Säulen zu erhalten.
Offensichtlich können nicht alle aufgeführten Geräte verwendet werden, um Proben (Kerne) von Bodengesteinen zu erhalten, die verdichtet sind und eine Dicke von mehreren zehn und hundert Metern haben. Diese Proben werden mit herkömmlichen, auf Schiffen montierten Bohrinseln gewonnen. Für relativ geringe Tiefen des Schelfs (bis zu 150-200 m) werden Spezialschiffe verwendet, die eine Bohranlage tragen und an mehreren Ankern an der Bohrstelle installiert sind. Das Halten des Schiffes an der Stelle erfolgt durch Einstellen der Spannung der Ketten, die zu jedem der vier Anker gehen.
In Tausenden von Metern Tiefe im offenen Ozean ist das Ankern eines Schiffes technisch nicht machbar. Daher wurde ein spezielles Verfahren zur dynamischen Positionierung entwickelt.
Das Bohrschiff fährt zu einem bestimmten Punkt, und die Genauigkeit der Standortbestimmung wird durch ein spezielles Navigationsgerät gewährleistet, das Signale von künstlichen Erdsatelliten empfängt. Dann wird ein ziemlich komplexes Gerät wie ein akustisches Signal auf der Unterseite installiert. Die Signale dieser Bake werden von dem auf dem Schiff installierten System empfangen. Nach Erhalt des Signals bestimmen spezielle elektronische Geräte die Verdrängung des Schiffes und geben sofort einen Befehl an die Triebwerke. Die gewünschte Propellergruppe wird eingeschaltet und die Schiffsposition wiederhergestellt. An Deck des Tiefbohrschiffes befindet sich eine Bohranlage mit Drehbohrgerät, einem großen Rohrsatz und einer speziellen Vorrichtung zum Heben und Verschrauben von Rohren.
Das Bohrschiff "Glomar Challenger" (bisher das einzige) führt Arbeiten am internationalen Projekt der Tiefseebohrung im offenen Ozean durch. Es wurden bereits mehr als 600 Brunnen gebohrt, und die maximale Bohrtiefe betrug 1300 m. Materialien aus Tiefwasserbohrungen haben so viele neue und unerwartete Fakten geliefert, dass das Interesse an ihrer Untersuchung außerordentlich ist. Bei der Untersuchung des Meeresbodens werden viele verschiedene Techniken und Methoden verwendet, und in naher Zukunft sind neue Methoden mit neuen Messprinzipien zu erwarten.
Abschließend sei noch eine Aufgabe im Gesamtprogramm der Meeresforschung, die Untersuchung der Verschmutzung, kurz erwähnt. Die Quellen der Meeresverschmutzung sind vielfältig. Einleitung von Industrie- und Haushaltsabwässern aus Küstenunternehmen und Städten. Die Zusammensetzung der Schadstoffe ist dabei äußerst vielfältig: vom Atommüll bis zum modernen synthetischen Waschmittel. Eine erhebliche Verschmutzung entsteht durch Einleitungen von Hochseeschiffen und manchmal durch katastrophale Ölverschmutzungen bei Unfällen mit Tankern und Offshore-Ölquellen. Es gibt einen anderen Weg, den Ozean zu verschmutzen - durch die Atmosphäre. Luftströmungen transportieren beispielsweise Blei, das mit den Abgasen von Verbrennungsmotoren in die Atmosphäre gelangt, über große Entfernungen. Beim Gasaustausch mit der Atmosphäre gelangt Blei ins Wasser und kommt beispielsweise in antarktischen Gewässern vor.
Verschmutzungsdefinitionen sind jetzt in einem speziellen internationalen Beobachtungssystem organisiert. Gleichzeitig werden systematische Beobachtungen der Schadstoffgehalte im Wasser den entsprechenden Schiffen zugeordnet.
Die größte Verbreitung im Ozean ist die Ölverschmutzung. Zu ihrer Kontrolle werden nicht nur chemische Bestimmungsmethoden eingesetzt, sondern meist optische Methoden. Flugzeuge und Hubschrauber sind mit speziellen optischen Geräten ausgestattet, mit deren Hilfe sie die Grenzen des mit einem Ölfilm bedeckten Bereichs und sogar die Dicke des Films bestimmen.
Die Beschaffenheit des Weltozeans, dieses bildlich gesprochen riesigen Ökosystems unseres Planeten, ist noch nicht ausreichend erforscht. Belege für diese Einschätzung liefern neuere Entdeckungen in verschiedenen Bereichen der Ozeanologie. Die Methoden zur Untersuchung des Weltozeans sind sehr unterschiedlich. Zweifellos wird die Wissenschaft in Zukunft mit neuen Entdeckungen bereichert werden, wenn neue Forschungsmethoden gefunden und angewendet werden.
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Wir erinnern: Was ist der Weltozean? In welche Teile ist es unterteilt? Was sind die Hauptformen des Meeresbodens? Wie ändert sich die Temperatur des Ozeanwassers? Welche Arten von Wasserbewegungen gibt es im Ozean? Unter dem Einfluss welcher Ursachen entstehen Meereswellen, Tsunamis, Meeresströmungen, Ebbe und Flut? Welche Eigenschaften haben Meerespflanzen und -tiere und wie sind sie im Meer verbreitet? Welche Reichtümer der Ozeane nutzt der Mensch? Welche negativen Auswirkungen hat der Mensch auf die Ozeane? Wie geht man mit der Verschmutzung der Gewässer der Ozeane um?
Stichworte:Expeditionsschiffe, treibende Stationen, Tauchboote, künstliche Satelliten und Raumfahrzeuge.
1. Erforschung des Ozeans in der Vergangenheit. Der Ozean hat die Menschen schon immer mit seinen Weiten, seiner Kraft und seinen geheimnisvollen Entfernungen in Erstaunen versetzt. Die alten Menschen versuchten auf ihre Weise, unverständliche Phänomene im Ozean zu erklären. In ihrer Vorstellung entstanden keine natürlichen Prozesse, sondern Meeresgeister und dann Gottheiten. Für die alten Griechen war es Poseidon und für die Römer war es Neptun.
Gegenwärtig vergessen Seeleute aller Länder ihren Schutzpatron Neptun nicht und veranstalten ihm zu Ehren einen Feiertag.
Wenn es an Land nicht mehr so viele unerforschte Gebiete gibt, gibt es in den Tiefen des Ozeans noch viele unbekannte und sogar mysteriöse Dinge. Zuallererst machten sich die Menschen mit dem vertraut, was auf der Meeresoberfläche und in seichten Küstenabschnitten passiert.
Die ersten Entdecker des Ozeans waren Taucher nach Perlen und Meeresschwämmen. Sie tauchten ohne Geräte und konnten nur wenige Minuten unter Wasser bleiben.
2. Moderne Erforschung des Weltozeans. Es verging viel Zeit, bis die Forscher schwere Schutzanzüge bekamen – Raumanzüge, die durch Schlauch und Kabel mit dem Schiff verbunden waren. In den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts erfand J. I. Cousteau die Tauchausrüstung. Dies öffnete einem breiten Spektrum von Menschen den Weg, die Tiefen des Meeres zu erforschen: Archäologen, Geologen, Ozeanologen und Taucher (Abb. 110).
Trotz der Gefahren, die Forscher im Ozean erwarten, hört seine Studie nicht auf.
Die Erforschung des Ozeans wird mit Hilfe von speziellen Expeditionsschiffen, Driftstationen, künstlichen Erdsatelliten und Unterwasserfahrzeugen durchgeführt. Einer von ihnen - ein Bathyscaphe - wird als Unterwasserluftschiff bezeichnet (Abb. 111).
Reis. 111. Bathyscaph
Auf der Bathyscaphe "Trieste" stiegen der Schweizer Wissenschaftler Jacques Picard und sein Assistent 1960 in den Marianengraben bis zu einer Tiefe von etwa 10.500 m. Manchmal werden Unterwasserhäuser - Labors in einer Tiefe von 10-20 Metern installiert.
Eine wichtige Rolle bei der Erforschung der Ozeane und Meere kommt künstlichen Erdsatelliten und Raumfahrzeugen zu. Von Satelliten aus untersuchen sie beispielsweise Meeresströmungen, überwachen die warme Strömung des Golfstroms, Meereswellen und Eis.
Der Ozean wird umfassend untersucht. Die Eigenschaften des Wassers, seine Bewegung in verschiedenen Tiefen, die Eigenschaften von Meeresorganismen und deren Verbreitung werden geklärt, Tiefen werden gemessen, Proben von Bodensedimenten entnommen und untersucht.
Wenn große Meeresgebiete untersucht werden müssen, schließen sich Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern zusammen. An solchen Studien sind Dutzende von Spezialschiffen, Flugzeugen, Unterwasserfahrzeugen und künstlichen Erdsatelliten beteiligt.
Die Ergebnisse der Forschung sind von großer Bedeutung für die Schifffahrt, Fischerei, Exploration und Gewinnung von Mineralien.
1. Wie wird der Weltozean untersucht? 2. Welche Rolle spielen künstliche Erdsatelliten und Raumfahrzeuge bei der Erforschung der Ozeane? 3. Warum ist es notwendig, den Ozean zu studieren? 4* Wissen Sie, wann das Neptunfest stattfindet und von welchem Ritual es begleitet wird?
Land bedeckt weniger als 30 % der Oberfläche unseres Planeten. Der Rest wird von Meeren und Ozeanen bedeckt. Mit ihnen sind Dutzende von Geheimnissen und erstaunlichen Naturphänomenen verbunden. Und trotz der Tatsache, dass Wissenschaftler die Ursachen dieser Phänomene erfolgreich erklärt haben, bleiben sie großartige Werke der Natur, die die Vorstellungskraft der Menschen in Erstaunen versetzen. Lassen Sie uns etwas über 10 ungewöhnliche und aufregende Phänomene herausfinden, die mit den Ozeanen verbunden sind.
Eisberge sehen nicht immer perfekt weiß aus!
Es ist kein Geheimnis, dass die Temperatur des Wassers im Ozean in verschiedenen geografischen Breiten unterschiedlich ist. Am Äquator kann sich die Oberflächenschicht auf +28°C und mehr erwärmen, in polnahen Gebieten - nicht mehr als +2°C. Daher können große Eisberge jahrzehntelang in der Arktis und Antarktis schwimmen. Und manchmal verwandeln sie sich ... in gestreifte Eisberge!
Gestreifte Eisberge entstehen, wenn Wasser zuerst auftaut und dann wieder gefriert. Zwischendurch gelangen kleine Schmutzpartikel, Mineralien etc. hinein. Nach dem Einfrieren unterscheidet sich die Farbe der frischen Eisbergschicht von anderen. Dank dieses Prozesses können viele mehrfarbige Streifen auf der Oberfläche des Eisblocks beobachtet werden. Das heißt, nicht alle Eisberge sind weiß oder transparent, wie sie auf den Bildern gezeigt werden. Auf einigen von ihnen können wir ein erstaunliches Spiel von Farben und Schattierungen beobachten. Je älter der Eisberg ist, desto mehr Streifen hat er außerdem. Wenn man sie betrachtet, könnte es scheinen, als hätte die Natur selbst diese Eisblöcke mit einer geschickten Hand geschmückt.
9. Whirlpool
Whirlpool - ein riesiger Trichter mit geringerem Luftzug, der alles ansaugt, was in der Nähe ist
Das Wort "Whirlpool" scheint die Menschen bewusst davor zu warnen, dass dieses Phänomen gefürchtet werden sollte. Interessanterweise wurde es erstmals von dem berühmten Schriftsteller Edgar Allan Poe verwendet. Er beschrieb es als "zerstörerischen Strom". Tatsächlich ist der Ozean-Whirlpool ein mächtiger Trichter mit Bodenzug, der langsam aber sicher alles ansaugt, was in der Nähe ist. Es gibt drei Typen – permanent (immer am selben Ort vorhanden), saisonal (bedingt durch bestimmte klimatische Bedingungen) und episodisch (z. B. bei Erdbeben).
In den Meeren und Ozeanen entstehen Strudel am häufigsten durch die Kollision von Flut- oder Ebbewellen mit entgegenkommenden Strömungen. Gleichzeitig kann sich das Wasser in ihnen mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Kilometern pro Stunde bewegen.
Das ist interessant: Die Breite der Whirlpools erreicht manchmal 3-5 Kilometer. Nicht nur kleine Yachten und Fischerboote, sondern auch große Liner können Opfer solcher Phänomene werden. Sie erinnern sich vielleicht an den schockierenden Vorfall, als 2011 vor der Küste Japans ein Schiff mit hundert Passagieren an Bord in den nach einem Erdbeben entstandenen Strudel gezogen wurde.
Früher glaubten die Menschen an Legenden, dass Strudel sie mit Sicherheit auf den Grund des Ozeans ziehen würden. Aber Wissenschaftler haben solche Mythen entlarvt.
8. Rote Flut
Die größte Rote Flut kann im Golf von Florida beobachtet werden
Wellen von gesättigten leuchtend roten und orangefarbenen Farbtönen sind ein erstaunlich schönes Naturphänomen. Aber das Genießen der roten Fluten ist zu oft ungesund, weil sie mit nicht geringen Gefahren behaftet sind.
Algenblüten (die dazu führen, dass sich das Wasser scharlachrot färbt) können so intensiv sein, dass Pflanzen anfangen, alle möglichen Giftstoffe und Chemikalien zu produzieren. Einige von ihnen lösen sich im Wasser auf, andere gelangen in die Luft. Toxine schaden Wasserlebewesen, Seevögeln und sogar Menschen.
Die größte Rote Flut auf dem Planeten wird jährlich von Juni bis Juli vor der Küste des Golfs von Florida beobachtet.
7. Brinicle (salziger Eiszapfen)
Brinicle breitet ein Eisnetz über dem Meeresboden aus, aus dem kein einziges Lebewesen herauskommen kann
Ein erstaunliches Werk der Natur - ein salziger Eiszapfen, ist etwas Unvorstellbares. Wenn sich schließlich eine Brinicle gebildet hat, sieht sie aus wie ein Kristall, der in Wasser getaucht wird. Salzige Eiszapfen entstehen, wenn Wasser aus schmelzendem Eis ins Meer sickert. Bedenkt man, dass für die Bildung von Salzeiszapfen sehr niedrige Luft- und Wassertemperaturen benötigt werden, können sie nur in den kalten Gewässern der Arktis und vor der Küste der Antarktis beobachtet werden.
Das ist interessant: Brinicles sind mit großer Gefahr für die Flora und Fauna des Ozeans behaftet. Im Moment des Kontakts mit ihnen frieren Seesterne, Fische und sogar Algen entweder ein und gefrieren oder erhalten erhebliche Schnitte.
Das allgemein akzeptierte Modell zur Bildung von Brinicles wurde bereits 1974 von der Ozeanographin Silje Martin beschrieben. Mehr als 30 Jahre lang konnten nur Wissenschaftler diese lebendige ozeanische Leistung miterleben. Aber im Jahr 2011 wurde die Entstehung eines Meereseiszapfens von einem BBC-Kameramann auf Video festgehalten.
Ein Salzwasserstrom, der aus einem Eisblock fließt, ist so kalt, dass die ihn umgebende Flüssigkeit fast augenblicklich gefriert. Sekunden nachdem eine Brinicle in den Ozean eingedrungen ist, bildet sich um sie herum eine zerbrechliche Panzerung aus porösem Eis. Wenn die kritische Masse erreicht ist, fällt der Eiszapfen zu Boden. Dann beginnt sie ihre kalten Netze weiter zu entwirren. Jedes Tier, das darin gefangen wird, ist dem Tod geweiht. Vor den Augen der Betreiber sprossen die „Killer-Eiszapfen“ in 3 Stunden mehrere Meter aus und erreichten den Meeresboden. Danach zerstörte die Brinicle in etwa 15 Minuten alle Meereslebewesen, die sich in einem Radius von vier Metern befanden.
6. Die längste Welle der Erde
Die Brasilianer nennen den Entstehungsprozess der längsten Welle Pororoca
Die Wetterbedingungen haben einen großen Einfluss auf das Meerwasser. Es ist nicht verwunderlich, dass einige Naturphänomene nur zu einer bestimmten Jahreszeit beobachtet werden können, wobei eine Kombination vieler Faktoren dazu beiträgt.
Die längste Welle der Welt ist also in Brasilien nicht öfter als zweimal im Jahr zu sehen. Ende Februar und dann Anfang März steigt eine riesige Wassermenge aus dem Atlantischen Ozean die Mündung des Amazonas auf. Wenn die Strömung des Flusses mit den Gezeitenkräften des Ozeans kollidiert, entsteht die längste Welle der Erde. In Brasilien wird dieses Phänomen Pororoca genannt. Die Höhe der während dieses Phänomens gebildeten Wellen erreicht manchmal 3,5 bis 4 Meter. Und Sie können das Rauschen der Welle schon eine halbe Stunde hören, bevor sie mit Getöse ans Ufer schlägt. Manchmal zerstört Pororoka Küstenhäuser oder entwurzelt Bäume.
5. Frostige Blumen
Tausende erstaunlicher frostiger Blumen in arktischen Gewässern
Nur wenige Menschen wissen von der Existenz dieser zarten, bezaubernden Blumen. Frostige Blüten bilden sich eher selten - nur auf jungem Eis in kaltem Meerwasser. Ihre Bildung erfolgt bei niedrigen Temperaturen bei ruhigem Wetter. Der Durchmesser solcher Formationen überschreitet normalerweise nicht vier Zentimeter, aber sie sehen aus wie Kristallkopien echter Blumen. Sie enthalten viel Salz, was das kristallisierte Aussehen von frostigen Blüten erklärt.
Das ist interessant: Wenn sich Millionen dieser Blumen in einem kleinen Bereich des Meeres bilden, beginnen sie, Salz in die Luft zu „freisetzen“!
Das Meer kann nicht nur Lebensbedingungen schaffen und unterstützen. Es verändert sich wie ein lebender Organismus. Und frostige Blumen sind ein Beispiel für eines der schönsten Kunstwerke, die von den Ozeanen geschaffen wurden.
4. Killerwellen
Rogue-Killerwellen können eine Höhe von 25 Metern oder mehr erreichen. Die Gründe für ihre Entstehung sind nicht sicher bekannt.
In der Regel ist es nicht schwierig, den Zeitpunkt der Wellenbildung zu bestimmen. Aber es gibt sogenannte Killerwellen, die tatsächlich aus dem Nichts auftauchen und keine Anzeichen ihrer Annäherung zeigen.
Das ist interessant: Normalerweise werden Killerwellen im offenen Ozean weit weg vom Land gefunden. Sie können auch bei klarem Wetter ohne starken Wind auftreten. Die Gründe sind noch nicht geklärt. Ihre Größe ist einfach kolossal. Die Höhe der wandernden Killerwellen kann 30 Meter und manchmal mehr erreichen!
Lange Zeit hielten Wissenschaftler wandernde Wellen für eine Fiktion der Seefahrer, weil sie in keine existierenden mathematischen Modelle zum Auftreten und Verhalten von Wellen passten. Tatsache ist, dass aus Sicht der klassischen Ozeanologie eine Welle mit einer Höhe von mehr als 20,7 Metern unter terrestrischen Bedingungen nicht existieren kann. Es fehlte auch an zuverlässigen Beweisen für ihre Existenz. Aber am 1. Januar 1995 registrierten Instrumente auf der norwegischen Ölplattform Dropner in der Nordsee eine 25,6 Meter hohe Welle. Sie nannten es die Dropner-Welle. Bald begann die Forschung im Rahmen des MaxWave-Projekts. Die Spezialisten überwachten die Wasseroberfläche der Erde mit zwei von der Europäischen Weltraumorganisation gestarteten Radarsatelliten. In nur 3 Wochen wurden 10 einzelne Streuwellen mit einer Höhe von über 25 Metern in den Ozeanen registriert.
Danach waren die Wissenschaftler gezwungen, die Fälle des Todes riesiger Schiffe - Containerschiffe und Supertanker - neu zu betrachten. Schurkenwellen wurden zu den wahrscheinlichen Ursachen dieser Katastrophen gezählt. Später wurde bewiesen, dass 1980 das 300 Meter lange englische Frachtschiff Derbyshire vor der Küste Japans sank, nachdem es mit einer riesigen Welle kollidiert war, die die Frachtluke durchbrach und die Laderäume überflutete. Dann starben 44 Menschen.
Killerwellen sind ein Albtraum für Segler, der in vielen Geschichten und Legenden auftaucht. Sie verbergen etwas Mysteriöses und Unheimliches. Es scheint unglaublich, dass es fast unmöglich ist, das Auftreten einer solchen Wasserwand vorherzusagen. Der Gedanke an Killerwellen wird Sie definitiv dazu bringen, Ihre Beziehung zum Ozean zu überdenken. Es ist unwahrscheinlich, dass Sie weiterhin glauben werden, dass Sie bei ruhigem Wetter ohne Angst um Ihr Leben auf einem Boot oder einer Yacht weit von der Küste segeln können.
3. Der Treffpunkt der Ostsee mit dem Norden
Links die Nordsee, rechts die Ostsee. Überraschenderweise vermischen sich ihre Gewässer nicht.
In der dänischen Provinz Skagen kann man ein erstaunliches Phänomen beobachten, das zuvor unter Wissenschaftlern für viele Kontroversen gesorgt hat. An einem malerischen Ort treffen 2 benachbarte Meere aufeinander - die Ostsee und der Norden. Überraschenderweise vermischen sie sich nicht, als wären sie durch eine unsichtbare Wand getrennt. Die Farbe des Wassers in jedem Meer ist unterschiedlich, sodass Sie die Grenze zwischen ihnen visuell bestimmen können.
Laut Ozeanologen ist die Dichte des Meerwassers unterschiedlich, ebenso wie der Salzgehalt (in der Nordsee ist er 1,5-mal höher). Aus diesem Grund bleibt jedes Meer auf seiner eigenen Seite der "Wasserscheide", vermischt sich nicht mit dem Nachbarmeer und gibt ihm nicht nach. Neben der Zusammensetzung des Wassers ist die Grenze aufgrund der entgegengesetzten Strömungen in den beiden Meerengen so ausgeprägt. Wenn sie ineinander laufen, bilden sie kollidierende Wellen.
Interessanterweise wird das Zusammentreffen der Nordsee mit der Ostsee in der religiösen Literatur erwähnt - im Koran. Es ist nicht klar, wie die alten Muslime in das Gebiet des modernen Dänemarks gelangten, um diesen fantastischen Anblick zu sehen.
2. Biolumineszenz
Das Leuchten des Ozeans in Küstengewässern ist ein fantastischer Anblick
Die Biolumineszenz von Wasser ist ein Phänomen, das auf Fotos erstaunlich aussieht und in Wirklichkeit noch spektakulärer ist. Das Leuchten des Ozeans ist auf die einfachsten Algen zurückzuführen - Dinoflagellaten, die den größten Teil des Planktons ausmachen.
Ein winziges Molekül – das Substrat Luciferin – wird unter dem Einfluss des Enzyms Luciferase und Sauerstoff oxidiert. Die freigesetzte Energie wird nicht in Wärme umgewandelt, sondern regt die Moleküle der Substanz an, die Photonen emittieren. Die Art des Luciferins bestimmt die Lichtfrequenz, also die Farbe des Leuchtens.
Es ist am besten, das Leuchten des Ozeans während der Vermehrung einzelliger Algen zu beobachten (normalerweise - nicht mehr als 3 Wochen im Jahr). Es gibt so viele kleine Lichter, dass Meerwasser wie Milch wird, jedoch in leuchtendem Blau gestrichen. Allerdings sollte man beim Bewundern der Biolumineszenz des Meeres oder Ozeans vorsichtig sein: Viele Algen produzieren Giftstoffe, die für die menschliche Gesundheit gefährlich sind. Daher ist es während der Zeit ihrer Fortpflanzung und der größten Intensität des Leuchtens immer noch besser, die helle Flut am Ufer zu beobachten. Und auf jeden Fall nachts! Es scheint, dass riesige Suchscheinwerfer unter dem Wasser versteckt sind und es aus der Tiefe beleuchten.
1. Phänomen des Milchmeeres
Das Leuchten des Ozeans, das durch das Phänomen der Biolumineszenz verursacht wird, kann manchmal sogar aus dem Weltraum gesehen werden!
Das Phänomen des Milchmeeres wird im Indischen Ozean beobachtet, und dies ist eine der Manifestationen des Biolumineszenzprozesses.
Das ist interessant: In bestimmten Bereichen des Ozeans werden ideale Bedingungen für die Vermehrung von Bakterien geschaffen. Dann beginnen riesige Mengen Salzwasser zu leuchten und werden mit hellblauen Lichtern gefärbt. Manchmal beleuchten Bakterien so große Wasserflächen, dass sie sogar aus dem Weltall gut zu sehen sind. Ein solches Spektakel lässt niemanden gleichgültig!
Dieses Phänomen wird seit mehr als einem Jahrhundert beobachtet. Das Leuchten des Wassers wurde in der Antike oft von Seeleuten beobachtet, es ließ sie begeistert in die Tiefen des Ozeans blicken. Wenn frühere Menschen jedoch keine Erklärung für dieses Phänomen finden konnten, ist in unserer Zeit alles über seine Natur bekannt. Aber das hindert das Leuchten des Wassers nicht daran, ein fantastischer Anblick zu sein.
Solche Phänomene zeigen die ganze Schönheit und Vielfalt der majestätischen Ozeane. Wenn man sie beobachtet, ertappt man sich unwillkürlich bei dem Gedanken, dass die menschliche Zivilisation, egal wie fortgeschritten sie auch sein mag, nicht in der Lage sein wird, so etwas zu erschaffen! Schließlich sind Menschen nur vorübergehende Gäste auf diesem erstaunlichen Planeten. Und wir dürfen die ganze Pracht der Natur nicht zerstören, sondern für zukünftige Generationen bewahren.