ФИ́ЗИКА ОКЕА́НА

ФИ́ЗИКА ОКЕА́НА, раз­дел океа­но­ло­гии, по­свя­щён­ный изу­че­нию фи­зич. про­цес­сов в Ми­ро­вом ок. Ф. о. иг­ра­ет клю­чевую роль в океа­но­ло­гии, по­сколь­ку фи­зич. про­цес­сы в зна­чит. сте­пе­ни оп­ре­де­ля­ют ус­ло­вия про­те­ка­ния хи­мич. ре­ак­ций, фор­ми­ро­ва­ния био­ло­гич. про­дук­тив­но­сти и ми­нер. ре­сур­сов океа­на. Ф. о. вклю­ча­ет гид­ро­ло­гию океа­на, гид­ро­ди­на­ми­ку океа­на, аку­сти­ку океа­на, оп­ти­ку океа­на, ядер­ную гид­ро­фи­зи­ку и ис­сле­до­ва­ние элек­тро­маг­нит­ных по­лей в океа­не.

Гид­ро­ло­гия океа­на изу­ча­ет фи­зич. ха­рак­те­ри­сти­ки мор. во­ды (темп-ру, со­лёность, плот­ность, ско­рость зву­ка, элек­тро­про­вод­ность, по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния, те­п­ло­со­дер­жа­ние и др.), рас­пре­деле­ние этих па­ра­мет­ров по глу­би­не и по го­ри­зон­та­ли (а так­же про­цес­сы, оп­ре­де­ляю­щие та­кое рас­пре­де­ле­ние), ко­ле­ба­ния этих па­ра­мет­ров на раз­ных вре­менны́х мас­шта­бах. Объ­ек­та­ми гид­ро­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний яв­ля­ют­ся так­же те­п­ло­вой и вод­ный ба­ланс океа­на, пе­ре­ме­ши­ва­ние вод, об­ра­зо­ва­ние и тая­ние льда.

Гид­ро­ди­на­ми­ка океа­на ис­сле­ду­ет дви­же­ния вод Ми­ро­во­го ок. в ши­ро­ком диа­па­зо­не про­стран­ст­вен­но-вре­менны́х мас­шта­бов: от гло­баль­ной цир­ку­ля­ции вод Ми­ро­во­го океа­на до мел­ко­мас­штаб­ных про­цес­сов тур­бу­лент­но­го об­ме­на. Су­ще­ст­вен­но не­ста­цио­нар­ные ме­зо- и мел­ко­мас­штаб­ные фор­мы дви­же­ния (си­ноп­ти­че­ские вих­ри, вол­ны в океа­не и др.) оп­ре­де­ля­ют про­цес­сы об­ме­на ве­ще­ст­вом и энер­ги­ей как в тол­ще океа­на, так и на гра­ни­це раз­де­ла оке­ан – ат­мо­сфе­ра. В ис­сле­дуе­мых фи­зич. яв­ле­ни­ях прин­ци­пи­аль­ную роль иг­ра­ют эф­фек­ты, свя­зан­ные с вра­ще­ни­ем Зем­ли, а так­же плот­но­ст­ная стра­ти­фи­ка­ция океа­на.

Аку­сти­ка океа­на ис­сле­ду­ет рас­про­стра­не­ние в нём зву­ко­вых волн, их рас­сея­ние и по­гло­ще­ние в тол­ще вод (осо­бен­но на возд. пу­зырь­ках), на по­верх­но­сти и на дне, а так­же при­род­ные шу­мы (в т. ч. зву­ки, из­да­вае­мые мор. мле­ко­пи­таю­щи­ми, ры­ба­ми и ра­ко­об­раз­ны­ми). Оп­ти­ка океа­на изу­ча­ет рас­про­ст­ра­не­ние, рас­сея­ние и по­гло­ще­ние в вод­ной сре­де све­та разл. длин волн и по­ляри­за­ции, при­род­ные све­то­вые по­ля, в т. ч. по­ле сол­неч­но­го све­та, флуо­рес­цен­цию, био- и хе­ми­лю­ми­нес­цен­цию.

Ядер­ная гид­ро­фи­зи­ка изу­ча­ет ра­дио­ак­тив­ность вод океа­на (ес­теств. и ис­кусств. про­ис­хо­ж­де­ния) и её из­ме­не­ния. Ра­дио­ак­тив­ные хи­мич. эле­мен­ты ис­поль­зу­ют­ся в экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ни­ях в ка­че­ст­ве трас­се­ров вод­ных масс, био­ло­гич. объ­ек­тов и др.

Ф. о. ис­сле­ду­ет так­же элек­трич. и маг­нит­ные по­ля в океа­не, рас­про­стра­не­ние в нём элек­тро­маг­нит­ных воз­му­ще­ний, разл. маг­ни­то­гид­ро­ди­на­мич. эф­фек­ты, обу­слов­лен­ные элек­тро­про­вод­но­стью мор. во­ды.

Важ­ней­шая про­бле­ма Ф. о. – взаи­мо­дей­ст­вие ат­мо­сфе­ры и океа­на, оп­ре­де­ляю­щее тер­мо­ди­на­мич. со­стоя­ние океа­на. Боль­шин­ст­во ви­дов дви­же­ний во­ды (напр., те­че­ния и вол­ны) рас­смат­ри­ва­ет­ся в свя­зи с со­вме­ст­ной эво­лю­ци­ей океа­на и ат­мо­сфе­ры в ши­ро­ком диа­па­зо­не мас­шта­бов – от дол­го­пе­ри­од­ных из­ме­не­ний кли­ма­та до об­ра­зо­ва­ния во­дя­ных брызг.

Сис­те­ма­тич. ис­сле­до­ва­ния фи­зич. ха­рак­те­ри­стик океа­на на­ча­лись во 2-й пол. 19 в. с пер­вы­ми экс­пе­ди­ция­ми спе­ци­аль­но обо­ру­до­ван­ных су­дов («Чел­ленд­жер», Ве­ли­ко­бри­та­ния, 1872; «Ви­тязь», Рос­сия, 1886). На про­тя­же­нии по­сле­дую­щих ста лет осн. сред­ст­вом изу­че­ния океа­на бы­ли н.-и. су­да, на ко­то­рых раз­ме­ща­лись из­ме­рит. ап­па­ра­ту­ра (в т. ч. бук­си­руе­мая за суд­ном), вспо­мо­гат. ин­фра­струк­ту­ра (ла­бо­ра­то­рии для об­ра­бот­ки и ана­ли­за дан­ных и др.) и тех­нич. уст­рой­ст­ва.

На ру­бе­же 20–21 вв. воз­ник­ли но­вые под­хо­ды к изу­че­нию фи­зич. про­цес­сов в океа­не. Осн. сред­ством сбо­ра дан­ных ста­ли ав­то­ном­ные ро­бо­ти­зи­ро­ван­ные сис­те­мы, спо­соб­ные про­во­дить дол­го­вре­мен­ные ав­то­ма­тич. из­ме­ре­ния разл. па­ра­мет­ров вод­ной сре­ды (вбли­зи по­верх­но­сти океа­на и в тол­ще вод) и опе­ра­тив­но пе­ре­да­вать по­лу­чае­мую ин­фор­ма­цию с по­мо­щью спут­ни­ко­вых средств свя­зи. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ная сис­те­ма та­ко­го ро­да, пред­на­зна­чен­ная для по­лу­че­ния дан­ных о вер­ти­каль­ном рас­пре­де­ле­нии осн. фи­зич. ха­рак­те­ри­стик (темп-ры, со­лё­но­сти, плот­но­сти) вод океа­на, – сво­бод­но дрей­фую­щие про­фи­ло­гра­фы Argo, про­из­во­дя­щие из­ме­ре­ния в про­цес­се пе­рио­дич. всплы­тий и по­гру­же­ний до глу­би­ны 2 км. На­чи­ная с 2005 в океа­не функ­цио­ни­ру­ет сеть из 3500 дей­ст­вую­щих про­фи­ло­гра­фов Argo, рас­пре­де­лён­ных ква­зи­рав­но­мер­но по всей сво­бод­ной ото льда ак­ва­то­рии океа­на.

Раз­ви­тие тех­ни­ки сде­ла­ло воз­мож­ным дис­тан­ци­он­ное из­ме­ре­ние мн. фи­зич. па­ра­мет­ров по­верх­но­сти океа­на и его верх­не­го слоя ра­дио­фи­зич., оп­тич. и аку­стич. ме­то­да­ми. Дис­тан­ци­он­ное зон­ди­ро­ва­ние океа­на ве­дёт­ся с бе­ре­го­вых стан­ций, мор. су­дов и ста­цио­нар­ных плат­форм. Аэ­ро­кос­мич. ме­то­ды дис­тан­ци­он­но­го зон­ди­ро­ва­ния океа­на по­зво­ля­ют про­во­дить вы­со­ко­точ­ные из­ме­ре­ния темп-ры и со­лё­но­сти верх­не­го слоя океа­на, кон­цен­тра­ции хло­ро­фил­ла а, взве­шен­ных и рас­тво­рён­ных ве­ществ и др. Гло­баль­ное по­кры­тие по­верх­но­сти океа­на, боль­шой объ­ём и вы­со­кое ка­че­ст­во по­лу­чае­мой ин­фор­ма­ции оп­ре­де­ля­ют при­ори­тет­ное раз­ви­тие этих ме­то­дов и вы­де­ле­ние отд. на­прав­ле­ния Ф. о. – спут­ни­ко­вой океа­но­ло­гии.

Чис­лен­ное мо­де­ли­ро­ва­ние гид­ро­ди­на­ми­ки вод океа­на с вы­со­ким про­стран­ст­вен­но-вре­менны́м раз­ре­ше­ни­ем по­зво­ля­ет вос­про­из­во­дить круп­но­мас­штаб­ную цир­ку­ля­цию океа­на, ме­зо- и суб­ме­зо­мас­штаб­ные фор­мы дви­же­ния. Т. н. вих­ре­раз­ре­шаю­щее чис­лен­ное мо­де­ли­ро­ва­ние с учё­том по­лу­чае­мых в ре­аль­ном вре­ме­ни дан­ных спут­ни­ко­во­го зон­ди­ро­ва­ния и кон­такт­ных из­ме­ре­ний фи­зич. ха­рак­те­ри­стик вод по­зво­ли­ло сфор­ми­ро­вать но­вую об­ласть Ф. о. – опе­ра­тив­ную океа­но­гра­фию, за­да­чей ко­то­рой яв­ля­ет­ся оцен­ка со­стоя­ния и крат­ко­вре­мен­ный про­гноз фи­зич. по­лей океа­на. На 2016 эти ме­то­ды по­зво­ля­ют по­лу­чить про­гноз трёх­мер­ных по­лей темп-ры, со­лё­но­сти и ско­ро­сти те­че­ний на срок до 10 сут. Эти опе­ра­тив­ные дан­ные не­об­хо­ди­мы для по­вы­ше­ния эф­фек­тив­но­сти пром. ос­вое­ния ре­сур­сов Ми­ро­во­го ок. и его шель­фа, а так­же спо­соб­ст­ву­ют обес­пе­че­нию безо­пас­но­сти су­до­ход­ст­ва и обо­ро­но­спо­соб­но­сти стра­ны.

Ре­зуль­та­ты ис­сле­до­ва­ний по разл. от­рас­лям Ф. о. пуб­ли­ку­ют­ся в отеч. пе­рио­дич. из­да­ни­ях: «Океа­но­ло­гия» (с 1961), «Из­вес­тия РАН. Фи­зи­ка ат­мо­сфе­ры и океа­на» (с 1965) и др.