Взглянув на физическую карту полушарий, можно заметить неравномерность распределения суши и воды на поверхности планеты. Огромные континенты рассеяны на просторах Мирового океана подобно островам. В Южном полушарии на долю суши приходится менее 20 %, в Северном — около 40 %. Что называют Мировым океаном в географии, экологии и других науках о Земле? Это самая значительная часть гидросферы — водной оболочки нашей планеты. Сколько существует океанов на Земле, какой из них самый большой по площади и самый теплый? На эти и многие другие вопросы даны ответы в предлагаемой статье.

Что называют Мировым океаном (МО)?

Вся вода на Земле образует единую оболочку, части которой связаны круговоротом молекул Н 2 О и других веществ. МО — это непрерывная часть гидросферы, на которую приходится свыше 94 % от всей площади воды на планете (океанов, морей, заливов, проливов, рек, озер и прудов). Обычно российские ученые-географы выделяют 4 основные части Мирового океана. Перечислим их в порядке убывания площади поверхности (млн. км 2): Тихий (179), Атлантический (92), Индийский (76),Северный Ледовитый (15).

Как люди узнали о существовании взаимосвязи между океанами?

Издавна человека привлекают огромные морские просторы. Уже в глубокой древности на хрупких лодках, плотах и катамаранах рыбаки отправлялись в опасные водные путешествия. История Мирового океана упоминает древние описания, предания, легенды о преодолении на плотах, весельных и парусных судах огромных расстояний. Считается, что заселение материков и островов в древности происходило благодаря умению людей преодолевать океаны и моря.

Первое известное кругосветное путешествие совершила испанская эскадра под руководством Фернана Магеллана в 1519-1522 годах. Двигаясь от Пиренейского полуострова на запад, корабли пересекли Атлантический океан, обогнули Южную Америку, вошли в неизвестные воды. Погода была безветренной, поэтому Магеллан назвал океан Тихим. В стычке с аборигенами на Филиппинских островах многие испанские моряки вместе с главой экспедиции погибли. Соратники Магеллана продолжили путешествие на запад в поисках пряностей, золота, драгоценностей для испанской короны.

Один из кораблей под руководством капитана Хуана Элькано пересек центральную часть Индийского океана, обогнул Африку с юга и вернулся в Европу. Так была доказана шарообразность Земли, установлено существование еще одной части Мирового океана. Кругосветное плавание и другие путешествия в ознаменовали начало масштабного изучения водных пространств в интересах торговли, науки, промышленности и рыболовства.

МО — основная часть гидросферы

При изучении темы «Мировой океан» (7 класс) необходимо вспомнить ранее изученный материал 6 класса («Гидросфера»). Единая представляет собой две неравноценные по размерам части — МО и воды суши. Они связаны между собой круговоротом веществ и энергии, переносом влаги, поверхностным и подземным стоком. Что называют Мировым океаном в современной науке? Сам термин употребляется по отношению к большим водным пространствам с XVII века благодаря работам немецко-голландского исследователя Бернхарда Варениуса.

Российский ученый Ю. М. Шокальский в начале XX века ввел в научный обиход термин «Мировой океан», выделил 4 основные части МО. Это огромные по размерам океанические природные комплексы, отделенные друг от друга континентами и архипелагами (цепочками островов). Незначительные ответвления МО — заливы, проливы, моря (окраинные и внутренние).

Традиционное деление МО на части

Границы зачастую носят условный характер, так как существует единое водное пространство — Мировой океан. Карта МО дает представление о разнообразии линий раздела. Например, Тихий океан и Северный Ледовитый отделены друг от друга полуостровами (Чукотским и Аляской), связаны узким Границу между Атлантическим и Индийским океанами южнее Африки проводят по 20° в. д.

В ряде стран принято делить основной массив гидросферы на 5 или даже 7 обособленных регионов. В этих случаях добавляются Южный океан и две части Атлантического. В зависимости от страны проживания ответ на обычный для школьной программы вопрос «Что называют Мировым океаном?» отличается по количеству выделяемых в его составе частей (океанов Земли).

Наука о Мировом океане и его частях

Изучением рельеф дна, температуры, солености вод, течений и других особенностей больших водных пространств занимается океанология (раздел географии). Разные части МО отличаются по содержанию растворенных веществ, плотности, измерения которых проводятся с помощью современных приборов в десятках тысяч точек.

Определение глубин с помощью эхолокации позволило подсчитать общее количество морской воды на Земле и растворенных в ней соединений (хлоридов, сульфатов, йодидов, имеющих практическое значение). Воды Мирового океана имеют среднюю плотность 1,024 г/см 3 . Такая жидкость замерзает не при 0 °С, а при -1…-3 °С. Чем глубже, тем меньше показатели температуры зависят от географической широты.

Глубина Мирового океана

Как узнать наибольшие и наименьшие расстояния до поверхности дна? Каковы глубины, по которым отличатся Мировой океан? Карта МО содержит сведения о средней и максимальной глубине. Морские пространства обозначены различными оттенками синего цвета. Темная окраска на картах соответствует наиболее глубоким местам.

Светло-голубой цвет используется для отображения отмелей, срединно-океанических хребтов. Самым глубоким считается Тихий океан, в его северо-западной части находится глубиной свыше 11 км. У западных берегов Чили проходит Перуанский желоб (около 7 км). А средняя глубина МО составляет 3,7 км.

Рельеф дна

Продолжение поверхности континентов под водой — это материковая отмель, ее глубина местами достигает 1 км. Мировой океан по всему периметру имеет еще одну переходную зону — континентальный склон. В пределах материковой отмели выделяются различные по происхождению равнины, есть глубоко опущенные участки в Охотском, Баренцевом и Японском морях. Ложе океана охватывает центральные части дна и представляет собой разные по форме и размерам котловины, возвышенности. Глубоководные желоба возникли в районах столкновения океанических литосферных плит с материковыми.

Среди горных сооружений морского дна преобладают срединно-океанические валы и хребты, которые соединяются в единую непрерывную цепь протяженностью свыше 40 тыс. км. Кроме того, на ложе океана выделяют глыбовые и вулканические хребты, массивы и одиночные подводные вершины. Другие дна — плато и возвышенности.

Движения воды в МО

Разные причины и явления природы вызывают перемещения водных масс в Мировом океане:

На картах МО в атласах течения обозначены стрелками красной и синей окраски. Цвет передает такую особенность, как более высокая или низкая температура в течении по сравнению с окружающей средой океана. Крупнейшие теплые водотоки: Гольфстрим в северо-западной части Атлантики, Куросио близ Японских островов, Северо-Атлантическое течение. Холодные водные потоки в МО: течение Западных ветров, Перуанское, Бенгельское.

Температура вод МО

Полярные и приполярные части МО — самые холодные. Значительная площадь поверхности Северного Ледовитого океана покрыта многолетними льдами большой толщины. В Арктике и Антарктике есть ледяные поля и глыбы в воде — айсберги. Самый холодный океан — Северный Ледовитый, значительная часть которого круглый год скована льдами. По мере движения от Полярных кругов к умеренным поясам, Северному и Южному тропикам вода больше нагревается Солнцем. Самым теплым считается Тихий океан, наиболее широкий в жарком поясе освещенности.

Температура поверхностных вод изменяется быстрее. Как правило, основной поток солнечной энергии не проникает на глубину. Поэтому летом в умеренных и тропических широтах температура воды на поверхности выше, чем зимой. На больших глубинах сезонные различия почти не ощущаются. При движении от поверхности первые сотни метров заметно сильное понижение температуры. Свыше 1 тыс. метров изменения менее выраженные, а ниже 3 тыс. м температура постоянно находится в диапазоне +2°... 0 °С.

Влияние МО на климат материков

Мировой океан важен для формирования климата и погоды на суше. поверхности воды МО составляет 17,4 °С, тогда как у поверхности Земли этот показатель равен 14,4 °С. Океаны способны оказывать значительное влияние на обмен теплом и влагой между атмосферой и сушей. Вода нагревается и остывает медленнее, чем материки и острова, из-за большой удельной теплоемкости.

Течения перемещают холодные в более теплые регионы, и наоборот. Эти процессы оказывают большое воздействие на распределение давления и температур воздуха. Зимой МО является своеобразной «печкой» для обогревания континентов, а летом — «холодильником». Существующие проблемы Мирового океана — таяние льдов, повышение уровня воды — грозят изменением климатических условий и растительности на материках, стихийными бедствиями.

Соленость

В морской воде в разных количествах присутствуют почти все элементы таблицы Менделеева. Среднее содержание различных солей составляет 3,5 %. Применяется специальная единица измерения — промилле, — показывающая количество растворенных веществ в граммах в 1 л морской воды (0 / 00) . Средний показатель солености МО — 35 0 / 00 . Прослеживается связь между географическим положением, распределением поверхностных течений, испаряемостью, соленостью и другим свойствам, по которым отличается Мировой океан. Ресурсы воды МО намного превышают запасы на суше. Для извлечения полезных соединений используется выпаривание, для получения питьевой воды — специальные опреснительные установки на морских судах и в прибрежных районах многих стран.

Значительное количество солей накапливают воды океана, которые находятся между 45° с. ш. и 10° ю. ш. Содержание веществ в морской воде зависит от поверхностного стока с материка, толщины льда и его таяния. Самые соленые части МО приурочены к тропическим широтам. Это северо-западная часть Индийского океана — Красное море и Баб-эль-Мандебский пролив (41 и 42 ‰ соответственно). составляет 39 ‰.

Природные ресурсы МО

Кладовая ценных химических веществ, топлива, источник получения энергии, пресной воды, продуктов, дом для многих живых организмов — все это Мировой океан. География запасов полезных ископаемых еще недостаточно изучена на больших глубинах, а на шельфе разработка ведется много десятилетий. Большую ценность представляют следующие природные ресурсы МО:

• топливные (добыча нефти, газа, каменного угля);
• металлические и неметаллические полезные ископаемые (поваренная соль, железо, марганец, бром, кальций, золото, алмазы, янтарь, титан, олово);
• энергетические (приливы, волны, горячие источники);
• стройматериалы (песок, гравий);
• запасы воды для опреснения;
• рыбы, морские млекопитающие, ракообразные, моллюски, губки;
• растительные;
• рекреационные.

Издавна береговой зоны используются для судоходства, морского промысла, круизного и пляжного отдыха, восстановления здоровья населения. Популярные пляжи расположены на теплых песчаных побережьях Средиземного, Красного и Черного морей, Атлантического, Индийского, Тихого океанов в субтропическом и тропическом климатическом поясах.

Экологические во многом связаны с ростом добычи полезных ископаемых. При разливе нефти и нефтепродуктов на поверхности воды образуется воздухонепроницаемая пленка. Нарушается обмен кислородом и углекислым газом между атмосферой и океаном, гибнут водные животные и растения.

«Рыбные широты» Мирового океана

Океаны и моря являются районами интенсивного рыболовства, добычи кораллов и жемчуга. На долю морского промысла приходится примерно 10 % пищевого сырья. Промысловые рыбы Мирового океана — это сардины, анчоусы, сельди, тунцы, лососи, хек, мойва, скумбрия, нототения, минтай, треска, палтус, килька, камбала.

В тех широтах, где есть условия для развития планктона, наблюдается обилие рыб. Для размножения мелких организмов, взвешенных в воде, необходимо, чтобы со дна поднимались так называемые биогенные элементы (азот, кремний, фосфор, кальций и другие). Подобные условия природа создала во многих регионах МО:

• у тихоокеанского берега Южной Америки к югу от экватора;
• в районе полуострова Лабрадор, у Восточной Гренландии на севере;
• рядом с побережьями Европы и Северной Америки в Атлантическом океане, близ 40° с. ш.;
• от берегов Марокко в Западной Африке до крайней точки на юге жаркого континента;
• у берегов Бирмы в Индийском океане, в районе островов Индонезии.

Мировой океан, как самая значительная часть непрерывной водной оболочки Земли, играет огромную роль на планете, а его богатства используются человеком с незапамятных времен. По отдельным характеристикам части МО отличаются, но это целостный природный комплекс планетарного масштаба, который необходимо сохранить для благополучия настоящего и последующих поколений.

федеральное агентство по образованию

государственно образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский Государственный Технический Университет»

Кафедра геологии нефти и газа

Реферат по дисциплине геотектоника

Происхождение океанов

Выполнила студентка 2 курса

группы ГНГ-061

специальность 080500

геология нефти и газа

Кузнецова Александра Анатольевна

Ставрополь - 2008

Введение

1. Первые гипотезы о происхождении океана

3. Гипотиза мобилизма Вегенера

4. Гипотеза Вайна–Мэтьюза

5. Подтверждение гипотезы спрединга

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Известно, что почти три четверти земной поверхности покрыты водами океана. Но как произошли океаны? Образовались ли они быстро или формировались постепенно? В какое время они возникли? Откуда поступала вода во время формирования океанов? Эти и другие вопросы волновали умы ученых на протяжении многих лет. Они искали ответы, создавали гипотезы. Как раз этим вопросом и существующем гипотезам и повещен данный реферат.

1. Первые гипотезы о происхождении океанов

Вопрос о происхождении океанов и материков встал перед человечеством еще в эпоху античной цивилизации. Наиболее естественным казалось представление, что современные океаны являются реликтами первичного океана, покрывавшего всю поверхность Земли. Это представление удерживалось до последней четверти XIX в. и даже позже, вплоть до наших дней оно сохранило своих приверженцев. Но при этом менялись взгляды на происхождение воды Мирового океана и на причины образования материков. С появлением первой научной космогонии Канта - Лапласа образование Мирового океана стали связывать с конденсацией паров воды, первоначально окутывавших нашу планету. Лишь в середине XX в. это представление сменилось другим - вода Мирового океана накапливалась постепенно за счет дегазации мантии Земли в процессе вулканической деятельности (Г. Юри, А.П. Виноградов). Что касается осушения континентов, то в течение долгого времени думали, что оно произошло в результате ухода воды в подземные пустоты. Лишь М.В. Ломоносов и Дж. Хаттон пришли к выводу об активных поднятиях суши, вызванных «подземным жаром» (М.В. Ломоносов) и, точнее, подъемом расплавленной магмы (Дж. Хаттон и его последователи - «плутонисты»). Позднее, уже в середине XX в., были разработаны представления об образовании континентальной коры из океанской и о последовательном разрастании материков за счет океанов. Так или иначе, в рамках всех этих представлений океаны считались первичными, т. е. более древними, а материки - вторичными и, значит, более молодыми.

2. Идеи Зюсса, Маршалла, Белоусова

Серьезный удар по этим представлениям был впервые нанесен в конце XIX - начале XX в. австрийским геологом Э. Зюссом. Работая над своим знаменитым сочинением «Лик Земли» - первым обзором геологического строения всей нашей планеты, Э. Зюсс обратил внимание на поразительное сходство геологического строения и, в частности, последовательности верхнепалеозойских - нижнемезозойских отложений и содержащейся в них фауны и флоры Африки, Мадагаскара и Индостана, ныне разделенных Индийским океаном; в дальнейшем к таким участкам суши были отнесены Южная Америка и Австралия, а затем и Антарктида. Э. Зюсс пришел к выводу, что все они составляли вплоть до середины мезозоя единый, как теперь говорят, суперконтинент, названный им Гондваной (от древнего княжества гондов в Центральном Индостане). Это означало, что океаны, разделившие Гондвану на отдельные материки, образовались лишь сравнительно недавно. Э. Зюсс считал, что это произошло вследствие обрушения и погружения слагавшей их коры. При этом он не знал, что кора океанов резко отличается от коры материков.

Несколько позднее, во втором десятилетии XX в., на последнее, очень важное обстоятельство обратил внимание немецкий геофизик А. Вегенер; до него к аналогичному выводу пришел русский ученый-революционер И.Д. Лукашевич. Они основывались на том, что по закону изостазии ложе океана должно быть сложено более плотными, тяжелыми породами - базальтами, в то время как материки подстилаются в основном гранитами. Одновременно с этим американский петрограф Дж. Маршалл наметил по периферии Тихого океана «андезитовую линию», за которой андезиты и более кислые породы сменяются базальтами, слагающими острова в центральной части Тихого океана. Но если кора океанов принципиально отлична от коры материков, то каким образом произошло превращение континентальной коры в океанскую при ее погружении и чем вызвано само это погружение?

Для объяснения превращения континентальной коры в океанскую А.Д. Архангельский, а затем В.В. Белоусов выдвинули идею об «океанизации» или «базификации» континентальной коры. По мнению В.В. Белоусова, подъем из астеносферы огромных масс базальтового расплава вызывает его внедрение в континентальную кору, ее распад на отдельные глыбы и, в конечном счете, их «растворение» в базальте. Начальную стадию подобного процесса можно усматривать в образовании «переходной» коры, подстилающей континентальные склоны и подножия в полосе не более 100-120 км. Но применению этой гипотезы для объяснения образования всех океанов противоречит петрографический и химический состав магматических (и метаморфических) пород ложа океана, ныне хорошо изученный - он не несет следов ассимиляции сиалических пород континентальной коры.

3. Гипотеза мобилизма Вегенера

Принципиально иная гипотеза была предложена ранее А. Вегенером. Она предполагала горизонтальное перемещение материков на тысячи километров. Предположения о подвижности материков начали высказываться еще в XIX в., но научно разработанная гипотеза, получившая название мобилизм, впервые была сформулирована в 1912г. Вегенером. На основе этой смелой теории сравнительно недавно была предложена так называемая "глобальная тектоника плит", ставшая популярной, но не обладающая, к сожалению, достоинствами концепции Вегенера. Вегенеровская теория движения материков переживала периоды признания и опровержения. Отталкиваясь от зюссовского представления о Гондване, Вегенер предположил, что Гондвана занимала лишь площадь, равную суммарной площади материков, ранее ее составлявших, вместе с их подводными окраинами. На эту мысль его навело сходство очертаний материков ныне разделенных Атлантическим океаном (Южная Америка и Африка). Распад Гондваны, вернее Пангеи, которая включала и северные материки, сопровождался раздвигом этих материков, обнажившим, по А. Вегенеру, базальтовый слой коры, составивший их ложе. Причиной распада Гондваны являлись, по его мнению, силы вращения Земли. Между тем немецкий исследователь О. Хильгенберг в 1933 г. высказал предположение о том, что первоначально, вплоть до мезозоя, Земля имела меньшие размеры и вся была покрыта континентальной корой, а затем испытала расширение, следствием чего и были раздвиг материков и образование океанов. Ни гипотеза перемещения материков Вегенера, ни гипотеза расширяющейся Земли Хильгенберга, несмотря на первоначальный успех, не завоевали всеобщего признания, и в 40-50-е годы нашего века среди европейских геологов преобладали идеи Зюсса - Архангельского - Белоусова, а среди американских - постоянства океанов. Последнее объясняется тем, что на материк Северной Америки трансгрессии в фанерозое неизменно распространялись со стороны Атлантического и Тихого океанов.

4. Гипотеза Вайна–Мэтьюза

Положение изменилось в конце 50-х годов, с открытия палеомагнетизма и срединных хребтов и осложняющих их рифтов в океанах. Данные палеомагнетизма подтвердили идею А. Вегенера о Пангее и ее распаде, а рифтовые зоны срединных хребтов стало логичным рассматривать как оси раздвига, от которых шло разрастание или спрединг, как его стали называть, ложа океанов. Гипотеза спрединга была предложена в 1961 - 1962 гг. американскими учеными - геологом Г. Г. Хессом и геофизиком Р. С. Дитцем, но предвосхищена в 1928 г. английским геологом А. Холмсом. Вскоре, уже в 1963 г., она получила свое первое серьезное подтверждение. Англичане Ф. Вайн и Дж. Мэтьюз на ее основе, а также открытого в 50-е же годы явления периодической инверсии магнитного поля в течение последних 4 млн. лет предложили оригинальное объяснение происхождения осей симметричных линейных магнитных аномалий океанов.

Основная идея гипотезы Вайна-Мэтьюза состоит в следующем (рис. 1). В процессе раздвига в рифтовой зоне срединного хребта образуется зияние, заполняемое поднявшимся из астеносферы базальтовым расплавом. Этот расплав затем застывает в магнитном поле соответствующей эпохи. Раздвиг продолжается, и данная пластина базальта оказывается разорванной надвое. Возникшее зияние снова заполняется базальтом, который, если за это время произошла инверсия магнитного поля, намагничивается теперь в обратном направлении. Затем и эта пластина базальта испытывает разрыв и раздвиг и процесс многократно повторяется, создавая целую серию линейных магнитных аномалий по обе стороны оси срединного хребта. Они ложатся как метки на конвейер удаляющейся от этой оси океанской коры.

Рис. 1. Схема, поясняющая образование знакопеременных линейных магнитных аномалий океана по гипотезе Вайна-Мэтьюза

А-В - последовательные стадии раскрытия рифта и формирования океанской коры; 1- континентальная кора; 2- кора, образованная в эпоху нормального магнитного поля; 3 - то же, в эпоху обращенного магнитного поля; 4 - кривая магнитных аномалий; 5 - ось спрединга.

Зная возраст первых аномалий и расстояние от этих аномалий до оси хребта (Среднеатлантического), можно было определить среднюю скорость раздвига Атлантики, оказавшуюся порядка 1 см/год. Экстраполируя же эту скорость на все 32 аномалии, первоначально установленные в Атлантике, и далее на пространство относительно спокойного магнитного поля, отделяющего крайнюю из аномалий от подводного подножия континента, оказалось возможным, во-первых, предположительно датировать каждую из аномалий и тем самым полосу океанской коры, в пределах которой она отмечена и, во-вторых, определить время начала раздвига (спрединга), создавшего центральную часть Атлантического океана. Возраст аномалии 32 был установлен как раннесенонский, а время начала спрединга в этой части Атлантики как раннеюрское; последнее совпало с предсказанием А. Вегенера, основанным на определении времени появления существенных различий в наземных фаунах и флорах по обе стороны Атлантики. В дальнейшем область спокойного магнитного поля сократилась за счет обнаружения сначала в Тихом, затем в других океанах серии аномалий, отнесенных к неокому и поздней юре, до келловея включительно. Возрастная шкала магнитных аномалий, или магнитостра-тиграфическая шкала, недавно прошла проверку на континентальной земной коре на хорошо фаунистически охарактеризованных отложениях Северных Апеннин в Италии. Сходимость оказалась почти стопроцентной для кайнозоя, а в мезозойскую шкалу пришлось внести лишь небольшие поправки.

Мировой океан - основная часть гидросферы, составляющая 94,2 % всей её площади, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова, и отличающаяся общностью солевого состава.

Континенты и большие архипелаги разделяют мировой океан на четыре большие части (океаны):

• Атлантический океан,
• Индийский океан,
• Тихий океан,
• Северный Ледовитый океан.

Иногда из них также выделяется — Южный океан.

Большие регионы океанов известны как моря, заливы, проливы и т. п. Учение о земных океанах называется океанологией.

Происхождение Мирового океана

Происхождение Мирового океана является предметом идущих уже сотни лет споров.

Считается, что в архее океан был горячим. Благодаря высокому парциальному давлению углекислого газа в атмосфере, достигавшему 5 бар, его воды были насыщены угольной кислотой Н2СО3 и характеризовались кислой реакцией (рН ≈ 3−5). В этой воде было растворено большое количество различных металлов, в особенности железа в форме хлорида FeCl2.

Деятельность фотосинтезирующих бактерий привела к появлению в атмосфере кислорода. Он поглощался океаном и расходовался на окисление растворенного в воде железа.

Существует гипотеза, что начиная с силурийского периода палеозоя и вплоть до мезозоя суперконтинент Пангею окружал древний океан Панталасса, который покрывал около половины земного шара.

История исследования

Первыми исследователями океана были мореплаватели. Во время эпохи географических открытий были изучены очертания континентов, океанов и островов. Путешествие Фернана Магеллана (1519-1522) и последующие экспедиции Джеймса Кука (1768-1780) позволили европейцам получить представление об огромных водных пространствах, окружающих материки нашей планеты , и в общих чертах определить очертания континентов. Были созданы первые карты мира. В XVII и XVIII веках очертания береговой линии были детализированы, и карта мира приобрела современный вид. Однако глубины океана были изучены очень слабо. В середине XVII столетия нидерландский географ Бернхардус Варениус предложил употреблять по отношению к водным пространствам Земли термин «Мировой океан».

22 декабря 1872 года из английского порта Портсмута вышел парусно-паровой корвет «Челленджер», специально оборудованный для участия в первой океанографической экспедиции.

Современную концепцию Мирового океана составил в начале 20 века российский и советский географ, океанограф и картограф Юлий Михайлович Шокальский (1856 - 1940). Он впервые ввел в науку понятие «Мировой океан», считая все океаны - Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый, Тихий - частями Мирового океана.

Во второй половине XX века началось интенсивное изучение глубин океана. Методом эхолокации были составлены детальные карты глубин океана, были открыты основные формы рельефа океанического дна. Эти данные, объединённые с результатами геофизических и геологических исследований, привели в конце 1960-х годов к созданию теории тектоники плит. Текто́ника плит - современная геологическая теория о движении литосферы. Для изучения строения океанической коры была организована международная программа по бурению океанического дна. Одним из основных результатов программы стало подтверждение теории.

Методы исследования

• Исследования Мирового океана в XX веке активно велись на научно-исследовательских судах. Они совершали регулярные рейсы в определённые районы океанов. Большой вклад в науку внесли исследования на таких отечественных судах, как Витязь, Академик Курчатов, Академик Мстислав Келдыш. Проводились крупные международные научные эксперименты в океане Полигон-70, МОДЕ-I, ПОЛИМОДЕ.
• При исследовании использовались глубоководные обитаемые аппараты, такие как «Пайсис», «Мир», «Триест». На исследовательском батискафе «Триест» в 1960 году было совершено рекордное погружение в Марианскую впадину. Одним из важнейших научных результатов погружения стало обнаружение высокоорганизованной жизни на таких глубинах.
• В конце 1970-х гг. были запущены первые специализированные океанографические спутники (SEASAT - в США, «Космос-1076» - в СССР).
• 12 апреля 2007 года для исследования окраски и температуры океана был запущен китайский спутник «Хайян-1B» («Ocean 1B»).
• В 2006 году спутник НАСА Jason-2 начал участвовать в международном океанографическом проекте Ocean Surface Topography Mission (OSTM) для исследования циркуляции Мирового океана и колебаний уровня Мирового океана.
• К июлю 2009 года в Канаде построен один из самых больших научных комплексов для исследования Мирового океана.

Научные организации

• ААНИИ
• ВНИИ Океангеология
• Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
• Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева ДВО РАН.
• Калифорнийский Океанографический институт Скриппса.

Музеи и океанариумы

• Музей Мирового океана
• Океанографический музей Монако
• Океанариум в Москве

В России пока есть только 4 океанариума: Санкт-Петербургский Океанариум, «Аквамир» во Владивостоке, океанариум в Сочи и океанариум в Москве на Дмитровском шоссе (недавно открылся).

Деление Мирового океана

Основные морфологические характеристики океанов

На сегодняшний день существует несколько взглядов на деление Мирового океана, учитывающих гидрофизические и и климатические особенности, характеристики воды, биологические факторы и т. д. Уже в XVIII-XIX веках существовало несколько таких версий. Мальте-Брён, Конрад Мальте-Брён и Флерье, Шарль де Флерье выделили два океана. Деление на три части предложили, в частности, Филипп Буаше и Генрих Стенффенс. Итальянский географ Адриано Бальби (1782-1848) выделил в Мировом океане четыре региона: Атлантический океан, Северное и Южное Ледовитые моря и Великий океан, частью которого стал современный Индийский (такое деление было следствием невозможности определения точной границы между Индийским и Тихим океанами и сходством зоогеографических условий этих регионов). Сегодня нередко говорят об Индо-Тихоокеанском регионе - расположенной в тропической сфере зоогеографической зоне, в состав которой входят тропические части Индийского и Тихого океанов, а также Красное море. Граница региона проходит вдоль берегов Африки до Игольного мыса, позже - от Жёлтого моря к северным берегам Новой Зеландии, и от Южной Калифорнии к тропику Козерога.

Международное гидрогеографическое бюро в 1953 году разработало новое деление Мирового океана: именно тогда были окончательно выделены Северный Ледовитый, Атлантический, Индийский и Тихий океаны.

География океанов

Общие физико-географические сведения:

• Средняя температура: 5 °C;
• Среднее давление: 20 МПа;
• Средняя плотность: 1,024 г/см³;
• Средняя глубина: 3730 м;
• Общая масса: 1,4·1021 кг;
• Общий объём: 1370 млн км³;
• pH: 8,1±0,2.

Глубочайшей точкой океана является Марианская впадина, находящаяся в Тихом океане вблизи Северных Марианских островов. Её максимальная глубина - 11022 м. Она была исследована в 1951 году британской подводной лодкой «Челленджер II», в честь которой самая глубокая часть впадины получила название «Бездна Челленджера».

Воды Мирового океана

Воды Мирового океана составляют основную часть гидросферы Земли - океаносферу. На воды океана приходится более 96 % (1338 млн куб. км.) воды Земли. Объем пресных вод, поступающих в океан с речным стоком и осадками, не превышает 0,5 миллионов кубических километров, что соответствует слою воды на поверхности океана толщиной около 1,25 м. Это обуславливает постоянство солевого состава вод океана и незначительные изменения их плотности. Единство океана как водной массы обеспечивается её непрерывным движением как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. В океане, как и в атмосфере, нет резких природных границ, все они более или менее постепенны. Здесь осуществляется глобальный механизм трансформации энергии и обмена веществ, который поддерживается неравномерным нагревом солнечной радиацией поверхностных вод и атмосферы.

Рельеф дна

Систематическое изучение дна мирового океана началось с появлением эхолота. Большая часть дна океанов представляет собой ровные поверхности, так называемые абиссальные равнины. Их средняя глубина - 5 км. В центральных частях всех океанов расположены линейные поднятия на 1-2 км - срединно-океанические хребты, которые связаны в единую сеть. Хребты разделены трансформными разломами на сегменты, проявляющиеся в рельефе низкими возвышенностями, перпендикулярными хребтам.

На абиссальных равнинах расположено множество одиночных гор, часть из которых выступает над поверхностью воды в виде островов. Большинство этих гор - потухшие или действующие вулканы. Под тяжестью горы океаническая кора прогибается и гора медленно погружается в воду. На ней образуется коралловый риф, который надстраивает вершину, в результате формируется кольцевидный коралловый остров - атолл.

Если окраина континента пассивная, то между ним и океаном расположен шельф - подводная часть континента, и континентальный склон, плавно переходящий в абиссальную равнину. Перед зонами субдукции, там, где океаническая кора погружается под континенты, расположены глубоководные желоба - самые глубокие части океанов.

Морские течения

Морские течения - перемещения больших масс океанской воды - оказывают серьёзное влияние на климат многих регионов мира.

Климат

Океан играет огромную роль в формировании климата Земли. Под действием солнечной радиации вода испаряется и переносится на континенты, где выпадает в виде различных атмосферных осадков. Океанические течения переносят нагретые или охлаждённые воды в другие широты и в значительной мере ответственны за распределение тепла по планете.

Вода обладает огромной теплоёмкостью, поэтому температура океана меняется гораздо медленнее, чем температура воздуха или суши. Близкие к океану районы имеют меньшие суточные и сезонные колебания температуры.

Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже - холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, - нейтральными.

На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, - сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном - влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.

Экология, животный и растительный мир

Океан является средой обитания для множества форм жизни; в их числе:

• китообразные, такие как киты и дельфины
• головоногие, такие как осьминоги, кальмары
• ракообразные, такие как лобстеры, креветки, криль
• морские черви
• планктон
• кораллы
• водоросли

Уменьшение концентрации озона в стратосфере над антарктическими водами приводит к меньшему поглощению океаном углекислого газа, что угрожает кальциевым раковинам и экзоскелетам моллюсков, ракообразным и др.

Экономическое значение

Океаны имеют громадное транспортное значение: огромное количество грузов перевозится судами между мировыми морскими портами. По цене перевозки единицы груза, на единицу расстояния, морской транспорт один из самых дешёвых, но далеко не самый быстрый. Для сокращения протяжённости морских путей построены каналы, важнейшие из которых включают Панамский и Суэцкий.

• Чтобы нагреть Мировой океан до температуры кипения, необходима энергия, выделяющаяся при распаде 6,8 миллиардов тонн урана.
• Если взять всю воду океана (1,34 млрд км3) и сделать из неё шар, то получится планета диаметром около 1400 км.
• В Мировом океане содержится примерно 37 септиллионов (37*1024) капель.

(Visited 348 times, 1 visits today)

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА.

В отличие от других планет Солнечной системы (в том числе и так называемого земного типа: на Венере воды мало, и она находится в газообразном состоянии; на Марсе воды тоже мало, и она сконцентрирована в полярных шапках и вечной мерзлоте) только на Земле образовался и развился океан. Несмотря на непосредственную связь возникновения океана с происхождением Земли, планет и Солнечной системы, его развитие имеет вполне земную историю. Не все в этой истории ясно науке до сих пор. Продолжаются споры по поводу механизма и продолжительности времени образования колоссальных масс воды, сравнительно недавно отказались от предположения о большей древности пород океанического дна, чем пород материков, отсутствуют точные оценки влияния жизни в океане на его солевой состав и геологические процессы. Но познание океана продолжается и приносит постоянно все новые и новые истины, иногда и отрицающие старые.

Изучение истории образования и развития океана имеет большое практическое значение. Воспроизведение физико-химических условий в океане за прошедшие сотни миллионов лет помогает понять эволюцию жизни и способствует успехам в направленном воздействии на нее. Выявление основных черт древней циркуляции океанических вод, температуры и солености позволяет прогнозировать условия образования месторождений полезных ископаемых и способствует успехам в их разведке.

Какой была Земля в самом начале своего существования - этого в точности никто не знает. Расположение материков (да и их количество) с тех пор изменялось несколько раз, и какие материки были на Земле изначально и где они располагались - можно только предполагать. Но достоверно известно, что суша изначально была безжизненной, и жизнь могла зародиться только в воде. А вода, скорее всего, покрывала большую часть поверхности Земли. И вода эта была горячей, фактически - кипящей, потому что под тонкой (на дне океана) земной корой находилась расплавленная магма. Недаром русский ученый А. И. Опарин, занимавшийся в 20-х годах XX века проблемой происхождения жизни на Земле, назвал тот океан «первичным бульоном».

На сегодня существует множество гипотез образования Мирового океана. Самые распространенные гипотезы, которые дают представление об истории океанических бассейнов, связаны с гипотезами (сжимающейся Земли, расширяющейся Земли, дрейфа континентов, конвективных течений в мантии) и в какой-то мере с объединяющей результаты всех их - гипотезой тектоники плит.

Согласно гипотезе сжатия, самой распространенной, Земля возникла из вращающейся раскаленной газовой туманности, которая, постепенно охлаждаясь и сжимаясь, достигла огненно-жидкого состояния, а затем на ней образовалась кора. Состояние земной коры определяется силами напряжения и деформации, вызванными охлаждением и сжатием внутренней массы Земли.

По другой теории, выдвинутой в начале нашего века американскими учеными Т.Ч. Чемберленом и Ф.Р. Мултоном, Земля первоначально представляла собой массу газа, извергнутого под действием приливных сил из поверхности Солнца. Одновременно высвобождались мелкие частицы газа, которые, быстро сгущаясь, превращались в твердые тела, называемые планетезималями. Обладая большой силой тяжести, земная масса притягивала их. Таким образом, Земля достигла современных размеров благодаря процессу наращения, а не в результате сжатия, как утверждает первая гипотеза.

Оригинальна гипотеза происхождения материков и океанов, связанная с именем австрийского геолога Альфреда Лотара Вегенера. Ученый считал, что в какой-то момент истории Земли равномерный слой сиаля скопился на одной стороне. Так возник материк Пангея. Вегенер высказал предположение, что эта масса сиаля держалась на поверхности более плотного слоя симы. Когда сиаль стал распадаться на части, горизонтальное движение материков вызвало изгибание передних краев сиаля. Этим можно объяснить происхождение таких высоких прибрежных горных цепей, как Анды и Скалистые горы.

Почти все гипотезы сходятся на том, что образование океанических бассейнов было вызвано двумя главными причинами: во-первых, перераспределением пород различной плотности, происходившим в период отвердевания земной коры, и, во-вторых, взаимодействием сил в недрах сжимающейся Земли, которое вызвало революционные изменения в рельефе поверхности.

Среди вопросов о происхождении океана важное значение имеет вопрос о первичности океанов, т. е. об их образовании одновременно с земной корой в процессе появления и формирования планеты или же вторичности океанов, - т. е. образования их в результате перестройки ранее создавшейся поверхности Земли. Мнения ученых о продолжительности времени образования планет сильно разошлись. Некоторые считают, что период образования длился около 0,6 млн. лет. У других эта цифра возрастает до 100 млн. лет. Но и большая из этих цифр не объясняет «избыточного» по сравнению с гипотезой разового образования Земли количества в верхних ее оболочках азота, углерода, хлора, серы, а главное, воды. Отсюда возникает предположение о пополнении океана водой в течение нескольких миллиардов лет, т. е. о так называемой дегазации мантии. Процесс дегазации состоит в том, что при движении из глубин Земли вода отделялась от других элементов в связи с изменением условий температуры и давления и конденсировалась на поверхности, образуя вместе с растворенными в ней соединениями океанический раствор.

Считается, что основная масса гидросферы образовалась примерно 600 млн. лет назад, а 250 млн. лет назад объем океана составлял более 90 % современного. Эти соображения позволяют сделать сразу два вывода. Океан в его современном виде достаточно молод, примерно в 16 раз моложе Земли, но вода - «тело океана», по выражению академика В. Г. Богорова, - имеет возраст, равный возрасту континентов.

Гипотеза тектоники плит и результаты глубоководного бурения дна океанов свидетельствуют о молодости древнейших коренных пород и отложений на его дне, возраст которых, вероятно, не превышает 200 млн. лет, что много меньше возраста пород континентов, превышающего 3,7 млрд. лет. Таким образом, вода оказалась гораздо древнее вмещающих ее пород.

Хотя происхождение океанических бассейнов остается пока тайной, картину того, как они заполнялись водой и как появлялись и исчезали океаны в геологическом прошлом Земли, можно представить себе более или менее точно. После образования земной коры, ее поверхность начала быстро охлаждаться, так как тепло, получаемое ею из недр Земли, недостаточно компенсировало потерю тепла, излучаемого в пространство. По мере охлаждения водяные пары, окружавшие Землю, образовали облачный покров. Когда температура упала до уровня, при котором влага превратилась в воду, пролились первые дожди. Дожди, веками низвергавшиеся на поверхность Земли, были главным источником воды, которая заполнила океанические впадины. Море, таким образом, было детищем атмосферы, в свою очередь представлявшей собой газообразные выделения древней Земли. Часть воды поступала из недр Земли.

Солевой состав воды претерпевал эволюцию вместе с океаном и Землей. Свидетельством общности океанских вод и глубинных вод мантии является примерно одинаковое содержание в них девяти главных ионов: натрия, калия, магния, кальция, хлора, брома, оксида серы, гидрооксида и оксида углерода. Отличие состоит в меньшем содержании в морской воде азота и углерода.

Откуда в океан попали соли? Ученые предполагают, что в период образования земной коры и океана из вещества мантии вместе с парами воды выделялись кислые вулканические дымы, содержавшие соединения хлора, брома, фтора. Первые «порции» воды на поверхности Земли были кислыми. Эта первичная вода разрушала и выщелачивала недавно образовавшиеся базальты, граниты и другие кристаллические породы земной коры и извлекала из них щелочные элементы - натрий, калий, кальций, магний и др. Щелочные элементы входили в соединения с хлором и бромом и нейтрализовали раствор. С течением времени поступление кислых вулканических дымов уменьшилось, а выщелачивание пород суши продолжалось. Таким образом океанская вода постепенно накапливала соли и приобретала слегка щелочную реакцию, которая присуща ей и в настоящее время. Газы, не растворившиеся в воде, поступали в атмосферу. В первоначальной атмосфере Земли почти не было кислорода. Он возникал лишь в ничтожных количествах в верхних слоях атмосферы, где под действием ультрафиолетовых лучей водяные пары разлагаются на водород и кислород.

Переворот в химии океана и атмосферы произошел более 3 млрд. лет назад, когда в результате сложных процессов в морской воде образовались первые органические молекулы и возникла растительная жизнь. Благодаря этому в океане и в атмосфере появился свободный кислород, который выделялся все в большем и большем количестве в процессе фотосинтеза. Так создались необходимые условия для появления и развития животных организмов. При окислении соединений азота, выделявшихся из недр Земли, появился свободный азот. Как и кислород, он вошел в состав атмосферы и частично растворился в воде. Окисление первичных соединений углерода привело к образованию свободной углекислоты.

Примерно к началу палеозоя (500 млн. лет назад) океанская вода по солевому составу и содержанию в ней газов уже почти не отличалась от современной. Хлориды (соли соляной кислоты) составляют в ней сейчас 88,7 % всей солености, сульфаты (соли серной кислоты) - 10,8 %, карбонаты (соли угольной кислоты) - 0,3 % и остальные соли - 0,2%. Общее количество солей в Мировом океане достигает 5 10 1 6 т. Содержатся в морской воде и некоторые непостоянно растворенные вещества, количество их невелико, но роль их огромна. Это прежде всего биогенные элементы: соли фосфора, азота, соединения кремния и кальция; затем так называемые микроэлементы, растворенные в океанской воде в очень малых или совсем ничтожных количествах. Всего в океанской воде пока обнаружено 70 химических элементов, но, вероятно, присутствуют все известные на нашей планете.

Очертания морей, а вместе с ними и контуры океанов постоянно менялись. В результате эрозии и движения земной коры создавались новые моря, а дно старых поднималось и превращалось в сушу.

По мере того как из-за постепенной потери тепла расплавленные недра Земли уменьшались в объеме, происходило горизонтальное сжатие коры, которая деформировалась. Возникали складчатые горные цепи, оседания коры. В результате повторяющихся циклов сжатия и ослабления очертания больших океанических бассейнов претерпевали значительные изменения.

Тайна образования жизни на Земле пока не разгадана, но ясно, что жизнь - порождение океана. Вероятно, еще в первичном океане накопилась основная масса органических соединений, образовались исходные системы для возникновения жизни, возник обмен веществ с окружающей средой, что явилось необходимым -условием создания клетки и одноклеточных организмов. На следующем этапе возникли многоклеточные организмы, и еще в докембрии сформировались почти все высшие типы организмов. Иными словами, примерно 500 млн. лет назад жизнь на Земле была по разнообразию близка к современной. До половины всех существующих на Земле типов организмов встречаются только в море, а остальные и в море, и на суше.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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