Движение водных масс

Движение водных масс

Движение водных масс

Вода в природе является подвижной средой, поэтому находится в постоянном движении. Причинами этого движения являются сила тяжести, влияние ветра, Лунное и Солнечное притяжение.

Важной формой движения воды в океане являются течения – горизонтальные перемещения водных масс.

Течения частично напоминают реки, они захватывают неглубокий слой воды и имеют небольшую ширину.

Замечание 1

Скорость и направление течения связаны с силой Кориолиса и внутренним трением воды. Под действием силы Кориолиса водные потоки отклоняются вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии.

Рисунок 1. Направления течений в Северном и в Южном полушариях. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

По мнению Л.П. Шубаева, существует общая закономерность перемещения водных и воздушных масс, которая определяется неравномерным нагреванием и охлаждением поверхности планеты.

Течения по своей глубине могут быть:

  • поверхностные,
  • подповерхностные,
  • глубинные,
  • придонные.

Лучше изучены поверхностные течения. Течения имеют разное происхождение и по этому показателю поверхностные течения делятся на фрикционные, градиентные, приливно-отливные.

  • Курсовая работа 450 руб.
  • Реферат 230 руб.
  • Контрольная работа 190 руб.

Фрикционные течения могут быть вызваны временным ветром, тогда они будут ветровые и постоянным ветром – это уже дрейфовые течения.

В результате большого количества осадков уровень воды может подняться, в этом случае возникают сточные течения, а при испарении или оттоке воды, образуются компенсационные течения.

Температура воды в течениях тоже может быть разной, и, исходя из этого, они бывают теплыми и холодными.

Теплым называется такое течение, в котором температура воды выше окружающей.

Холодное течение имеет температуру ниже по сравнению с температурой окружающей воды.

Есть течения нейтральные, где температура воды окружающих вод и самого течения примерно равная.

Различаются течения и по устойчивости – постоянные, периодические, временные.

Постоянные течения связаны с воздействием постоянных ветров, поэтому они сохраняют направление и среднюю скорость.

Скорость и направление периодических течений меняется, потому что их формирование происходит под воздействием муссонов.

Скорость и направление временных течений изменчивы.

К самым крупным относятся тропические антициклонические системы течений океана, простирающиеся от одного берега Атлантического океана до другого берега на 6000-7000 км, а в Тихом океане на 14000-15000 км.

Поверхностная вода сносится от восточных берегов океана к экватору и из глубины на её место поднимается холодная вода из умеренных широт. Так образуются холодные течения – Канарское, Калифорнийское, Перуанское, Бенгельское, Западноавстралийское. Скорость этих течений около 10 см/с.

В Тихом океане было зафиксировано около 15 основных океанических потоков, в Атлантическом океане – 14 водных потоков, в Индийском океане – 7 потоков, и самое маленькое количество в Северном Ледовитом океане – четыре потока.

Из всех потоков Ледовитого океана Западно-Гренландское, Западно-Шпицбергенское, Норвежское относятся к теплым течениям, а Восточно-Гренландское – холодное течение.

Все они движутся со скоростью 50 см/с.

Теплыми или нейтральными являются течения Индийского океана, но есть исключения. Такие течения, как Муссонное, Сомалийское, Западно-Австралийское, течение Игольного мыса являются холодными и движутся со скоростью 70 см/с.

Скорость остальных течений Индийского океана варьируется от 25 до 75 см/с. Они подвержены муссонным ветрам, поэтому меняют свое направление два раза в году – в летний период они направлены на восток, а зимой движутся на запад.

Приливо-отливные движения водных масс

Приливы и отливы представляют собой периодически происходящие горизонтальные перемещения водных масс.

Рисунок 2. Приливные волны. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Причиной их возникновения является Лунное и Солнечное притяжение.

Отличительной особенностью этих течений является то, что они захватывают всю толщу водной массы.

Скорость их становится несколько меньше в придонных слоях, потому что идет трение о дно.

Приливные течения имеют разный характер движения у берегов и в открытом море. Важным фактором интенсивности этих явлений является степень связи водоема с Мировым океаном.

Меньшая степень проявления приливно-отливных явлений характерна для более замкнутых водоемов. В таких морях, как Балтийское, Каспийское, Черное приливы и отливы практически не заметны.

Узкий залив или устье реки, находящиеся в месте образования прилива, приводят к мощной приливной волне, получившей название приливного бора.

Иногда волна поднимается вверх по течению реки на сотни километров.

Приливной бор наблюдается:

  • на реке Амазонка, где высота его доходит до 4-х метров, и скорость достигает 25 км/ч;
  • в Китае на реке Фучуньцзян, высотой до 9 метров и со скоростью 40 км/ч;
  • в Канаде в заливе Фанди высота волны достигает 15-18 метров, но в настоящее время прилив ослабляется построенной дамбой на реке Птикодьяк;
  • в заливе Кука на Аляске приливная волна имеет высоту 2 метра и скорость 20 км/ч;
  • самые высокие приливы в России случаются в Пенжинской губе Охотского моря и доходят до 12,9 метров.

Лунные приливные силы в два раза больше солнечных, несмотря на то, что сила солнечного тяготения в 200 раз больше лунного. Это зависит от степени гравитационной неоднородности, а не от величины гравитационного поля.

Если расстояние от источника поля увеличивается, его однородность уменьшается быстрее по сравнению с величиной самого поля. В результате приливные силы, которые вызываются солнечным притяжением, будут значительно слабее.

На возникновение приливов и отливов свое влияние оказывает и суточное вращение планеты.

Вода Мирового океана тоже имеет форму эллипсоида, большая ось которого с осью вращения Земли не совпадает, но принимает участие в её вращении вокруг этой оси.

Это приводит к тому, что по взаимно противоположным сторонам Земли по океану бегут две волны, приводящие два раза в сутки повторяющиеся явления отлива и прилива.

Замечание 2

Ключевыми моментами приливов и отливов являются суточное вращение Земли и деформация поверхности водной оболочки, превращающая её в эллипсоид. Если какого-то из этих факторов не будет, то возможность приливно-отливных явлений исключается. Интенсивность приливно-отливных явлений периодически меняется ввиду того, что меняется положение Луны и Солнца по отношению к Земле.

Волны в океане

Ещё одним видом движения воды в морях и океанах являются волны – это колебательное движение воды.

Волны на поверхности океана может вызвать даже слабый ветер, а при его усилении на волнах появляются «барашки» – белые пенистые гребешки. Такие волны оцениваются уже в 3 балла.

Частицы воды при колебательном движении не передвигаются в горизонтальном направлении, вода в волне поднимается и опускается вверх и вниз.

Волнение водной поверхности устанавливается при скорости ветра более 1 м/с и охватывает верхнюю толщу воды.

Волнение воды в морях оценивается по 9-балльной шкале, которые определяются по состоянию водной поверхности:

  • слабое волнение оценивается от 1 до 3-х баллов;
  • волнение 4-5 баллов будет умеренное;
  • сильное волнение будет при 6-7 баллах;
  • волнение 8-9 баллов будет исключительным.

Высота волн может доходить до 20 и более метров, что сравнимо с высотой пятиэтажного дома, её разрушительная сила огромна, она может выносить обломки скал массой до 15 тонн.

Особенно высокие волны характерны для умеренных широт Южного полушария. Огромное водное пространство и сильные постоянные ветры способствуют их образованию.

Полоса безветрия и слабых ветров отмечается в экваториальных широтах, поэтому здесь отмечается самое малое волнение водной поверхности.

Неспокойное состояние с умеренным волнением характерно для тропических широт, где господствуют постоянные ветры.

Не только ветер может быть причиной появления волн, но и движения земной коры.

Сильные подводные землетрясения вызывают волны, получившие название цунами. Эти волны распространяются в океане со скоростью 400-800 км/ч.

В открытом океане они незаметны и неопасны, а когда они заходят в бухту, их высота увеличивается от 15 до 40 м.

Рисунок 3. Цунами. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Обрушиваясь на берег, они приносят огромные разрушения и уносят в океан всё, что встречается на их пути. Во всех опасных районах специальные службы оповещают население о приближении этой волны.

Источник: https://spravochnick.ru/geografiya/vodnye_massy/dvizhenie_vodnyh_mass/

Динамика водной среды морей и океанов

Движение водных масс
Мировой океан — это сложнейшая глобальная экосистема, одним из условий существования которой является постоянное движение масс воды.

Причины, вызывающие движение воды, многочисленны и разнообразны: это силы Кориолиса (центробежная и отклоняющая сила вращения Земли), ветры, изменение солености, плотности и температуры воды, влияние Солнца и Луны и результат эндогенных процессов — землетрясений и извержений вулканов.

He менее разнообразны и формы движения воды: течения, волны, приливы — отливы, цунами.

Течения. В зависимости от причин, вызывающих течения и обстановки, в которой они существуют, течения подразделяются на поверхностные, глубинные, придонные, прибрежные, а по температуре воды — холодные и теплые.

Главные черты поверхностных течений, охватывающих значительные площади океанов, определяются ветрами.

Такими являются пассатные экваториальные течения, направленные с востока на запад, вызывающие повышение уровня воды в океанах в низких широтах — в Атлантическом около 0,2 м, а в Тихом — около 0,5 м, в результате чего происходит зарождение стоковых поверхностных и подповерхностных течений.

К ним же относятся мощные западные течения (в северном полушарии) — Гольфстрим в Атлантическом и Куросио в Тихом океанах и такие же по характеру, но более слабые восточные течения (в южном полушарии) Бразильское и Восточно-Австралийское.

Глубинные (подповерхностные течения) открыты сравнительно недавно и по своему характеру могут быть названы компенсационными.

Это течения восточного направления Кромвелла в приэкваториальной части Тихого океана, Ломоносова — в Атлантическом, Тареева — в Индийском океанах.

Кроме того, севернее и южнее экватора, примерно около 20° широты, существуют подповерхностные течения, направленные на восток, и иногда достигающие поверхности океана.

Придонные течения возникают обычно в высоких широтах, где холодные арктические воды с большой плотностью опускаются на глубину и движутся в южном направлении, а холодные антарктические воды, также образуя придонные течения, движутся в северном направлении.

Причиной таких разнонаправленных течений является компенсационный механизм, который вызывает подъем вод с глубины и их расхождение (дивергенцию) или схождение (конвергенцию), сопровождаемое погружением вод в глубину.

Такие течения получили название апвеллинга.

Придонные течения играют значительную роль при образовании форм подводного рельефа и формировании донных осадков, например турбидитов.

Турбидиты — это осадки турбидитных (суспензионных, мутьевых) потоков, состоящие из чередующихся песков, алевритов и прослоев глинистых частиц с градационной слоистостью, широко распространенные на материковом склоне и подножии океанов. Отложения турбидитных потоков играют важную роль в формировании флиша.

Существуют и другие течения, менее масштабные по распространению, это прибрежные и сгонно-нагонные течения, охватывающие наиболее мелководные прибрежные части морских и океанических бассейнов. Прибрежные течения подразделяют на вдольбереговые и перпендикулярные по отношению к берегу. Причиной их возникновения являются ветровые волны.

Сгонно-нагонные течения также возникают под действием ветров. Нагон водных масс происходит под действием ветра, направленного к берегу, в результате чего в устьевых частях рек возникают наводнения. При увеличении скорости ветра до шторма нагонное течение «запирает» сток реки и поднимает в ней уровень воды.

Классическим примером образования нагонных течений является Санкт-Петербург, где устье Невы «запирается» нагонами воды с Финского залива. Крупнейшее наводнение при подъеме воды на 3,89 м над ординаром (ординар — средний уровень подъема воды за 100 лет) произошло 7 ноября 1824 г., когда воды Невы затопили 2/3 территории города.

Его описание с достаточно ясным указанием причин и следствий дал А.С. Пушкин в «Медном всаднике».

После окончания шторма происходит обратное движение водных масс, образующих сгонные потоки.
Волновые движения возникают под действием ветра на поверхности воды. Волны характеризуются определенной регулярностью и имеют общие характеристики: размеры (длину, высоту) и период.

Состоят волны из чередующихся валов и впадин, и в них выделяются следующие элементы (рис. 19.

4, а):1) гребень волны — ее самая высокая точка;2) подошва волны — ее самая низкая точка;3) длина волны — расстояние от гребня (подошвы) одной волны до гребня (подошвы) соседней;4) высота волны — расстояние по перпендикуляру от подошвы до гребня;5) период волны — время, в течение которого совершается полный путь частиц по орбите;6) фронт волны — линия, проходящая вдоль гребня, перпендикулярная к направлению движения волны.Высота и длина волны зависят от силы ветра. По данным В.П. Зенковича, при силе ветра 4 балла высота волны составляет 2,1 м, а при силе в 10 баллов возрастает до 10,2 м. Соответственно увеличивается и длина волны с 51 до 195 м. Максимальная высота волн при сильных штормах достигает 18 м и более. Энергия волны описывается формулойгде E — энергия; е — плотность воды; g — ускорение силы тяжести; А в и l — высота и длина волны.Отсюда видно, что главное значение для характеристики энергии имеет высота волны.Волны, возникающие на поверхности, с глубиной затухают, меняя и уменьшая в размере форму своей орбиты (рис. 19.14, б). Глубина проникновения волн зависит от размера ее орбиты (или высоты) и соотношения между глубиной воды и длиной волны. С увеличением глубины волновое движение быстро уменьшается, поэтому уже на глубине, равной половине длины волны, оно становится слабым, но слабое волнение может достигать морского дна даже в том случае, если длина волны меньше 1/20 глубины. На поверхности частицы воды перемещаются по круговым орбитам в вертикальной плоскости параллельно направлению ветра. Поступательного движения воды при этом не происходит, водные массы в целом не перемещаются, движется только поверхностный слой, захваченный волной. При подходе к берегу на мелководье волны захватывают уже всю толщу воды и, испытывая трение о дно, меняют свою орбиту на эллипсоидальную. Деформация орбиты происходит из-за разной скорости движения воды: на гребне она движется быстрее, а у подошвы — медленнее. Колебательное движение волны сменяется поступательным. Приближаясь к берегу, волна начинает разрушаться. При трении о дно и замедлении скорости длина волны сокращается, а высота возрастает. Замедленное движение вызывает поворот (опрокидывание) волны, который обычно происходит на глубине, равной ее полуторной высоте, и образование прибоя (прибойные волны). Волны прибоя в зависимости от характера берега формируют своеобразные прибрежные абразионные или аккумулятивные формы.

Приливно-отливные движения связаны с периодическими колебаниями уровня моря, вызванными дифференцированным притяжением Луны и Солнца. Один или два раза в сутки (приливы бывают полусуточные и суточные) уровень воды в океанах и морях поднимается, создавая приливы, и опускается — отливы. В открытом океане эти колебания уровня воды мало заметны, а в области шельфа, узких заливах и проливах и в устьях крупных рек они достигают значительной величины. Высота подъема воды колеблется от 6—7 до 15—21 м. Приливы максимальной высоты наблюдаются на побережьях открытого моря, например в проливе Ламанш. Высота прилива в Пенжинской губе Охотского моря достигает 12,9 м, а в Кандалакшском заливе Белого моря — свыше 11 м. Во внутренних водоемах — Средиземное, Черное море — приливы имеют небольшую амплитуду.

Наибольшей величины приливы достигают в сизигии (от греч. сизигий — сопряжение), когда Луна и Солнце находятся примерно на одной линии с Землей и притяжения их суммируются (рис. 19.5, а). Наименьшая величина приливов наблюдается в квадратуре (в первую и последнюю четверти), когда линия Земля—Луна перпендикулярна линии Земля — Солнце (рис. 19.

5, б). Связь приливов с фазами Луны впервые правильно удалось объяснить И. Ньютону в опубликованных им знаменитых «Началах» (1687).Приливно-отливная энергия движения воды используется на приливных гидроэлектростанциях.

Такие гидроэлектростанции построены на побережье Белого моря — Кислогубская ГЭС, на северном и западном побережьях Франции, на берегах Англии, США и в других странах.

Цунами — это гигантские волны, возникающие при подводных землетрясениях, сопровождающихся заметными подвижками коры, и в результате крупных взрывных извержений вулканов.

Наиболее часто цунами возникают в пределах активных окраин Тихого океана. Распространяются они со скоростью до 500—700 км/час. В открытом океане эти волны почти незаметны. Накатываясь на отмели и берега, особенно в узких заливах и бухтах, при торможении о дно они резко увеличивают свою высоту до 20—30 м, превращаясь в гигантский пенистый вал.

Разрушительная сила цунами колоссальна. Более других испытывают на себе их пагубные последствия побережья Камчатки, Курил, Сахалина, Японии.

В результате 8,5-балльного землетрясения в Чили (22 мая 1960 г.) цунами разрушило на его побережьях десятки городов, а затем произвело разрушения на берегах Австралии, Новой Зеландии, Филиппин. В Японии, за 9000 км от Чили, где высота цунами достигала 20 м, погибло 180 чел.Такие волны, обрушиваясь на берег, проделывают огромную разрушительную работу, уничтожая пляжи, вызывая оползни и мутьевые потоки.

Источник: http://fccland.ru/obschaya-geologiya/4319-dinamika-vodnoy-sredy-morey-i-okeanov.html

Движение воды в Мировом океане. Ветровая и термохалинная циркуляция вод в Мировом океане. Понятие о водных массах

Движение водных масс

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Движение происходит под действием силы тяжести, различной плотности, под влиянием ветра, действие притяжения Луны и Солнца. Движение воды перераспределяет энергию путем морских течений. Различают несколько видов движения воды в океане.

Во – первых, это колебательное движение (волновое). Волны – это периодическое изменение уровня поверхности океана. Приливные волны – которые образуются подъемом уровня водной поверхности силой притяжения Луны (или Солнца). Ветровые волны – под действием трения воздуха о водную поверхность.

Кроме колебательных движений существуют и постоянные перемещения водных масс это течения. Течение – горизонтальное перемещение по поверхности моря или океана потока воды, отличающегося по своим свойствам от окружающей водной массы. Различают течения ветровые, которые вызываются постоянными ветрами.

компенсационные противотечения, которые возмещают отток воды. Стоковые течения – перераспределяют водную массу при избытке воды, приносимой впадающими в океан реками.

теплое течение -–если оно переносит воду более теплую, по сравнению с окружающей; холодное течение – если вода холоднее чем окружающая; нейтральные течения – если температура водного потока не отличается от температуры окружающих вод;

Термохали́нная циркуля́ция — циркуляция, создаваемая за счет перепада плотности воды, образовавшегося вследствие неоднородности распределения температуры и солёности в океане.

Термин Термохали́нная циркуля́ция относится к той части крупномасштабной океанической циркуляции, которая вызывается градиентами плотности в результате действия потоков пресной воды и тепла. Прилагательное термохалинный состоит из двух частей: термо — температура и халин — солёность.

Эти два фактора (температура и солёность) вместе определяют плотность морской воды. Ветровые поверхностные течения (такие как Гольфстрим) перемещают воды из экваториальной части Атлантического океана к северу.

Эти воды попутно охлаждаются и в итоге за счёт увеличившейся плотности погружаются ко дну (формируя Северо-Атлантическую глубинную водную массу). Плотные воды на глубинах перемещаются в сторону, противоположную направлению движения ветровых течений.

Хотя бо́льшая их часть поднимается обратно к поверхности в районе Южного океана, самые старые из них (с транзитным временем около 1600 лет) поднимаются в северной части Тихого океана (Primeau, 2005).

Таким образом между океанскими бассейнами существует постоянное перемешивание, которое уменьшает разницу между ними и объединяет океаны Земли в глобальную систему. Во время движения водные массы постоянно перемещают как энергию (в форме тепла), так и вещество (частицы, растворённые вещества и газы), поэтому термохалинная циркуляция существенно влияет на климат Земли.

Ветровая и термохалинная циркуляции представляют собой составные части общей циркуляции океана и взаимодействуют друг с другом.

Так, если термохалинные условия объясняют в основном конвективные движения воды (опускание холодной тяжелой воды в полярных районах и ее последующий сток к тропикам), то именно ветры вызывают расхождение (дивергенцию) поверхностных вод и фактически «выкачивают» холодную воду обратно к поверхности, завершая цикл. Представления о термохалинной циркуляции менее полны, чем о ветровой, но некоторые особенности этого процесса более или менее известны.

Термохалинную циркуляцию часто называют океанским конвейером, или океанской конвейерной лентой

Водная масса – воды, отличающиеся присущими им консервативными свойствами, которые они приобретают в определенных районах и сохраняют их в пределах этого пространства.

Выделяютповерхностные, промежуточные, глубинные, придонные водные массы.

Поверхностные— характеризуются тем, что возникают при взаимодействие с атмосферой, они в наибольшей степени подвержены перемешиванию волнением и изменением температуры, солености и др. свойств.

Толщина их составляет 200-250 метров.

Промежуточные – выделяются в полярных областях повышенной температурой, в умеренных широтах и тропических областях повышенной или пониженной соленостью. Верхняя их граница проходит с поверхностными водными массами, а нижняя лежит на глубине от 1000 до 2000 метров. эти массы направленны от субполярных областей к экватору.

Глубинные водные массы – образуются в высоких широтах при перемешивании поверхностных и промежуточных водных масс. Охлаждаясь и соответственно приобретая большую плотность, эти массы, образуясь в основном на шельфах, постепенно сползают по материковому склону и растекаются в направлении к экватору. Нижняя граница располагается на глубине порядка 4000 метров.

Придонные водные массы – наиболее низкая температура и наибольшая плотность. Они занимают остальную часть океана, глубже 4000 метров и характеризуются очень медленным горизонтальным перемешиванием, характеризуются меридиональным переносом в северном направлении. Скорость движения придонных масс возрастает при приближении ко дну.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Дата добавления: 2015-11-23; просмотров: 861 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Источник: https://lektsii.org/4-284.html

Booksm
Добавить комментарий