Из космоса наша планета кажется голубой, потому что около 71 % её поверхности покрыто солёными водами морей и океанов, совокупность которых принято называть Мировым океаном. Из всех планет Солнечной системы только на Земле есть вода в жидком состоянии, и именно в водах Мирового океана около 3,8 млрд. лет назад сложились условия для возникновения жизни.
Свойства морской воды
Горьковато-солёный вкус — самая характерная особенность морской воды. В среднем в 1 л океанической воды растворено 35 г разных солей, большая часть которых приходится на хлорид натрия (поваренную соль). Солёность воды (то есть содержание в ней солей) в разных морях различается, так как зависит от климата, течений, количества впадающих в море рек. В Красном море, окружённом жаркими субтропическими пустынями, вода очень солёная (в 1 л воды там растворено 40 г солей). В Балтийское море, расположенное в умеренном поясе, впадает около 250 больших и малых рек, и вода в нём опреснённая, причём содержание солей в ней меняется в зависимости от времени года.
Интересно, что при больших различиях в солёности набор и соотношение солей в разных морях и океанах одинаков, как будто бы все они были посолены из одной огромной солонки. Это одна из загадок морской воды. Кроме солей в морской воде содержатся кислород, углекислый газ и органические вещества, необходимые для жизни обитателей моря. К сожалению, в результате загрязнения моря промышленными отходами, удобрениями, пестицидами, нефтью и нефтепродуктами в морях растёт содержание вредных и даже смертельно опасных для всего живого веществ.
Кровь человека содержит разные соли почти в том же соотношении, что и морская вода, будто бы мы до сих пор носим в себе частичку Мирового океана.
Даже Солнце не может прогреть всю многокилометровую толщу морей и океанов. В тропиках, где верхние слои воды нагреваются до 30 °С, уже на глубине 10-20 м вода такая холодная, что аквалангисты совершают погружения в гидрокостюмах, чтобы не замёрзнуть. А на глубине ниже 4 тыс. м и в тропических, и в полярных морях постоянно одинаково холодно — температура там чуть ниже 2 °С.
С глубиной быстро растёт и давление. Живя на дне воздушного океана, мы не замечаем давления воздуха, но при нырянии мы попадаем в непривычную для нас плотную водную среду и сразу ощущаем дискомфорт, вызванный увеличением давления. С погружением на каждые 10 м давление воды на каждый 1 см2 возрастает на 1 кг, а на глубине 10 км достигает чудовищной величины в 1 т.
Свет и звук в морской воде
Свет – один из важнейших факторов, определяющий условия жизни, поэтому в зависимости от освещённости в океане выделяют несколько «этажей жизни», для каждого из которых свойственны свои обитатели. Пронизанные солнечным светом слои воды, которые называются световой зоной, простираются в самых прозрачных морях до глубины 200 м.
Световая зона особенно насыщена жизнью, ведь только здесь могут существовать водоросли, которым свет необходим для процесса фотосинтеза. Они создают органические вещества, которыми питаются все другие обитатели океана. С глубины 200 м начинается сумеречная зона, где глаза человека уже бессильны, но специальные приборы и огромные глаза глубоководных животных ещё могут уловить солнечные лучи. А на глубинах ниже 1800-2000 м царит вечная ночь, и эта зона называется тёмной.
Учёные измеряют прозрачность воды, опуская на глубину белый диск. Самая прозрачная вода — в Саргассовом море, там такой диск виден на глубине до 60 м.
Вода плохо пропускает солнечный свет. Видимая часть солнечного спектра состоит из световых волн разной длины, и они поглощаются водой по-разному. Поэтому в 5 м от поверхности пропадают оттенки жёлтого цвета, потом — красного, а на глубине 50 м подводный пейзаж полностью окрашен в сине-зелёные тона, и даже ярко-красная кровь здесь кажется зелёной.
Звуковые волны и другие колебания распространяются в такой плотной среде, как вода, в 4-5 раз быстрее, чем в воздухе, и способны без изменения и угасания преодолевать большие расстояния. Эти свойства воды используют многие морские обитатели. Рыбы, например, обладают особым органом чувств, отсутствующим у сухопутных животных, — так называемой боковой линией. Она состоит из системы каналов, расположенных под кожей и тянущихся вдоль боков рыбы по обеим сторонам тела. Снаружи она обозначена рядом чешуек особой формы.
Боковая линия позволяет рыбам улавливать легчайшие колебания воды, которые возникают от любого движения. С её помощью рыбы даже в темноте с лёгкостью обходят препятствия, находят добычу, узнают о приближении хищника. Согласованное движение огромных косяков рыб происходит тоже благодаря боковой линии. Зубатые киты (дельфины, кашалоты) и некоторые другие морские млекопитающие обладают способностью к эхолокации и могут великолепно «видеть» под водой без помощи глаз. Сравнительно недавно учёные выяснили, что горбатые киты общаются со своими сородичами с помощью особых низкочастотных звуков. Есть мнение, что эти звуки распространяются в особых слоях воды на расстояния в сотни километров.
Морское дно
Долгое время люди думали, что дно океанов плоское, как стол, и покрыто слоем песка и ила. Однако с началом исследования больших глубин стало понятно, что огромные толщи воды скрывают сложный рельеф: равнины, грандиозные хребты и глубочайшие в мире впадины. От берегов материков дно очень полого, а затем всё круче уходит вниз. Пологая часть дна называется материковой отмелью, или шельфом, а более крутая — материковым склоном. Эта часть дна образована континентальной земной корой, и поэтому с точки зрения геологии это ещё не ложе океана, а окраины материков, затопленные морем при повышении его уровня.
Пронизанные солнечным светом мелководья шельфовой зоны — самые продуктивные в Мировом океане. Там сосредоточены основные районы рыболовства, а их дно таит запасы нефти и газа.
Настоящее дно океана, сложенное океанической земной корой, начинается на глубине 4-5 тыс. м от подножия материкового склона. Как показали исследования учёных, земная кора с подстилающим её слоем мантии расколота на огромные блоки — литосферные плиты. Они медленно движутся, и там, где тонкая океаническая земная кора «подныривает» под континентальную, на сотни и даже тысячи километров протянулись глубоководные желоба. В Тихом океане советские океанологи обнаружили самое глубокое место на Земле — Марианский жёлоб (глубина 11 022 м).
Стыки литосферных плит — неспокойные места, там часто возникают землетрясения и извержения вулканов. Вершины некоторых вулканов скрыты под водой, другие возвышаются над поверхностью моря в виде островов. Вулкан, образующий остров Мауна-Лоа (Гавайские острова), оказался самой высокой горой на Земле — его высота от погружённого в пучину моря подножия до вершины составляет 9025 м (то есть он выше Эвереста).
За островными дугами и желобами начинаются бескрайние глубоководные, или абиссальные, равнины — самые плоские места нашей планеты. Но среди этих равнин встречаются отдельно стоящие горы и горные хребты. Так, границы медленно расходящихся океанических литосферных плит обозначены сетью срединно-океанических хребтов. Их высота достигает 2-3 км, а общая протяжённость составляет около 70 тыс. км. Вдоль каждого хребта проходит продольная трещина (рифтовая долина) шириной до 30 км, со дна которой на поверхность земной коры поднимается вещество мантии, раздвигая плиты и увеличивая площадь океанического дна.
Глубины Мирового океана
Глубины Мирового океана и сегодня остаются самыми мало исследованными местами на Земле, они до сих пор таят много тайн и загадок, а учёные каждый год открывают десятки видов морских животных, неизвестных науке. Первыми покорителями морских глубин были собиратели губок и ловцы жемчуга. Вооружившись ножом и сеткой для сбора раковин, они ныряли на дно, зажав ногами камень для ускорения спуска. Но чтобы находиться под водой долго и достичь большой глубины, человеку нужно особое снаряжение. Оно должно обеспечить человека воздухом для дыхания и защитить от громадного давления.
Простейшее устройство для погружения под воду, известное под названием «каталонский колокол», представляло собой огромную бочку без дна, к обручам которой привешивали тяжёлый груз. Согласно легенде, в таком колоколе погружался на дно Средиземного моря Александр Македонский. В XVI в. был сконструирован колокол, куда насосом подавался воздух, а в XIX в. были созданы первые водолазные костюмы (скафандры), позволявшие человеку несколько часов находиться под водой на глубине до 100 м и передвигаться по дну.
Однако и в скафандре, и в колоколе человек, как пуповиной, оставался привязанным шлангами к поверхности. Мечта человека плавать в воде, подобно рыбам или дельфинам, привела сначала к изобретению маски и ластов, а в 1943 г. французы Эмиль Ганьян и Жак Ив Кусто изобрели автономный дыхательный аппарат — акваланг. С современным аквалангом человек может погружаться на глубину 65 м и находиться под водой до трёх часов. Баллоны акваланга заполняют сжатым воздухом или специальными дыхательными смесями.
В 1948 г. швейцарским физиком Огюстом Пикаром был создан первый глубоководный спускаемый аппарат — батискаф, а уже в 1960 г. батискаф «Триест» достиг дна Марианской впадины. В наши дни неуклюжие батискафы заменяют маневренные подводные аппараты, которые продолжительное время могут работать на глубинах до 6 тыс. м. Пилотируемый подводный аппарат (ППА) «Мир» — детище российских учёных. С тремя членами экипажа на борту он может находиться под водой 80 часов и выполнять сложные манёвры. «Мир» оборудован видеокамерой, фотоустановкой, мощными светильниками, манипуляторами для отбора биологических и геологических образцов.
Два аппарата «Мир» базируются на борту научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш». С их помощью было сделано много научных открытий, и они участвовали в съёмках знаменитого фильма «Титаник».
Большое распространение получили и автономные подводные аппараты (АПА). С их помощью учёные, не рискуя жизнью, получили возможность наблюдать в естественных условиях за обитателями самых больших глубин.
Океан в опасности
Океаны и моря издавна кормили человека. Первобытные люди собирали съедобные водоросли и ракушки, бродя по обнажившимся в отлив берегам. Потом человек научился пользоваться острогой и ловить рыбу с помощью нехитрых снастей — удочек и сетей. Но человечеству требовалось всё больше даров моря. Сейчас рыболовный промысел происходит иначе. Рыбаки выходят в море на мощных траулерах, прочёсывают глубины морей многокилометровыми сетями и скребут морское дно тралами. Они ловят не наугад: эхолоты, самолёты и даже спутники подсказывают им, где ходят косяки рыбы. И запасы моря, казавшиеся неисчерпаемыми, стали оскудевать, объёмы уловов сокращаются с каждым годом, а некоторые виды рыб, моллюсков и ракообразных уже утратили своё промысловое значение.
Слишком интенсивный промысел — это ещё не все беды, угрожающие Мировому океану. Растёт его загрязнение сточными водами, реки приносят в него смытые с полей удобрения и пестициды. Одни из этих веществ ядовиты для всего живого, другие же вызывают бурное размножение синезелёных водорослей, и морские животные погибают, отравившись ими. По всему свету оскудевает удивительный мир коралловых рифов, морское дно становится похоже на безжизненную пустыню. Твёрдый мусор тоже становится причиной гибели морских птиц, тюленей и дельфинов, которые запутываются в обрывках сетей или глотают плавающие в воде куски пенопласта и пластиковые бутылки, приняв их за что-то съедобное.
Огромную и всё возрастающую опасность представляет для океана загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Крушения нефтеналивных танкеров, утечки и аварии на нефтепроводах и нефтяных скважинах уже не раз становились причинами настоящих экологических катастроф. Одна из самых страшных из них произошла весной 2010 г. в Мексиканском заливе. Тогда в результате взрыва нефтяной платформы «Deepwater Horizon» , принадлежащей компании BP, нефть из глубоководной скважины, пробуренной в дне океана, стала поступать в море. Только через 85 дней скважину удалось загерметизировать, но к тому моменту утечка нефти составила уже более 500 млн. л. В результате этого погибло множество обитателей моря, оказались загрязнены сотни километров побережья залива, но все последствия этой катастрофы ещё предстоит оценить.
Нерациональное ведение морского хозяйства и разрушение морских местообитаний уже привело к серьёзным экологическим последствиям, угрожающим благополучию всего человечества.