ОКЕА́Н
-
Рубрика: География
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ОКЕА́Н, Мировой океан (от греч. ’Ωϰεανός – Океан, великая река, обтекающая Землю). О. – единая непрерывная водная оболочка Земли, окружающая все материки и острова и обладающая общностью солевого состава.
Общие сведения
О. занимает на поверхности Земли площадь 361,26 млн. км 2 , подстилается снизу сложным рельефом дна, отделяется от суши береговой линией. Объём вод О. ок. 1340,74 млн. км3, ср. глубина ок. 3700 м, ср. темп-ра 3,73 °C, ср. солёность 34,72‰. Во́ды О. составляют 94,32% от объёма всей гидросферы Земли, площадь О. – ок. 70,8% площади земной поверхности. О. – самый крупный на Земле географич. объект, находящийся в непрерывном взаимодействии с атмосферой и земной корой, отличающийся большим разнообразием гидрологич. и гидрохимич. режима. Благодаря высокой теплоёмкости воды, О. является огромным аккумулятором солнечного тепла, что позволяет сохранять на поверхности Земли сравнительно небольшой диапазон колебаний темп-ры, благоприятный для существования живых организмов. О. для человечества – богатейший источник продуктов питания, энергетич., химич. и минер. ресурсов.
В совр. эпоху материки на поверхности Земли расположены так, что акватория Мирового ок. разделена на неск. обособленных бассейнов разной величины, самые крупные из которых принято называть О., однако это разделение нельзя считать разрешённым окончательно из-за условности границ на мн. участках и по некоторым др. спорным вопросам. Принято исторически установившееся деление О. на Атлантический океан, Индийский океан, Северный Ледовитый океан – самый маленький по площади, объёму и глубине, и Тихий океан – самый большой по этим же параметрам. См. карту Океаны.
Океаны Земли | ||||
Океан | Площадь (млн. км2) | Объем вод (млн. км3) | Глубина средняя (м) | Глубина наибольшая (м) |
Атлантический | 91,66 | 329,66 | 3597 | 8742 |
Индийский | 76,17 | 282,65 | 3711 | 7729 |
Северный Ледовитый | 14,75 | 18,07 | 1225 | 5527 |
Тихий | 178,68 | 710,36 | 3976 | 11022 (по др. данным, 10920 или 10971) |
В результате интенсивных междунар. исследований в водах, окружающих Антарктиду, возникло предложение о выделении Южного океана, представляющего собой обширное водное кольцо, опоясывающее Антарктиду. Юж. части Атлантического, Индийского и Тихого океанов имеют общую систему течений, связаны общностью гидрологич. процессов и с точки зрения океанологии представляют собой единый географич. объект. После продолжит. дискуссий по этому вопросу в 2000 по решению Междунар. гидрографич. орг-ции Южный ок. предложено выделять с сев. границей по параллели 60° ю. ш., однако из общих гидрографич. характеристик О. его параметры не вычленены, поэтому в таблице не приведены.
Все О. включают в свои акватории более мелкие водные географич. объекты, носящие собств. названия и представляющие отд. интерес: моря, заливы и проливы, некоторые их границы ещё более условны, нередко проведённые в виде прямых линий (точнее, отрезков дуги большого круга) между выбранными точками на побережьях, а иногда просто по параллелям и меридианам (напр., между морем Баффина и Девисовым прол. по 70° с. ш., между морями Лаптевых и Восточно-Сибирским по 139° в. д.).
Моря ограничены от О. материковыми или островными побережьями, а также подводными порогами, в большинстве случаев они сильно отличаются от прилегающих частей океанов по своим океанологич. характеристикам, а между собой сильно разнятся по площади, глубинам и степени изолированности от океана. На земном шаре выделяют 62 моря, однако точное их число нельзя установить по перечисленным ниже причинам. Внутри некоторых крупных морей часто обозначают менее крупные, такие как, напр., Печорское м. в Баренцевом м., Лигурийское и Критское моря в Средиземном море. Каспийское м., которое по объёму вод, солёности, гидрологич. режиму относится к категории морей, не имеет связи с океаном, представляет собой солёное озеро, поэтому его нередко исключают из разряда морей. Существует также Саргассово м. без сухопутных границ, не имеющее др. аналогов в природе. Это обширная замкнутая область океанич. циркуляции в сев. части Атлантического ок. с отчётливо выраженным гидрологич. режимом, которая с позиций океанологии является интересным науч. объектом. В О. есть неск. крупных водных объектов, относящихся по мн. признакам к морям, но причисленных к разряду заливов, напр. Мексиканский и Бенгальский заливы, которые аналогичны по своим характеристикам расположенным по соседству Карибскому и Аравийскому морям. Большие различия морфометрич. характеристик отд. морей привели к разделению их на группы по родственным признакам. Напр., по степени изолированности от О. принято выделять окраинные, внутренние и межостровные моря. Заливы в отличие от морей обычно не отделены от О. поднятиями подводного рельефа или цепочками островов. Однако это свойство соблюдается не всегда. В рус. терминологии выделяют неск. названий типов заливов, напр. в зависимости от формы: залив, бухта, губа, гавань, лиман, лахта, фьорд, фиард. Проливы – сравнительно узкие акватории между смежными районами О. – разделяются на глубоководные и мелководные, узкие и широкие, короткие и длинные. Известны системы, или цепочки, проливов: Босфор – Мраморное м. – Дарданеллы между Чёрным и Эгейским морями. Датские проливы между Северным и Балтийским морями составлены из ещё более длинной цепочки: Скагеррак – Каттегат – Эресунн (Зунд) – Большой Бельт и Малый Бельт. Пролив, отделяющий о. Великобритания от Европы, на англ. и франц. берегах называют по-разному: англичане – Английским каналом (English Channel), а французы – Ла-Маншем (La Manche по-французски «рукав»); самая узкая часть пролива имеет самостоят. назв. Па-де-Кале (франц.), или Дуврский пролив (англ.). В рус. терминологии термин «пролив» иногда заменяется такими, как «горло», «ворота», «шар». Наряду с естеств. каналами, созданы искусственные, их строительство внесло существенные изменения в изначальную карту Земли, соединив О. через наиболее узкие перешейки. Среди самых важных каналов – Суэцкий, соединивший Средиземное м. с Красным м. в 1869; Панамский – между Тихим ок. и Атлантическим ок. (открыт в 1914, движение судов с 1920); Кильский, прорытый в 1895 в основании п-ова Ютландия.
Гидрологический режим
Водный баланс
О. определяется: элементами пресного баланса (атмосферные осадки, пресный сток, испарение), для которых характерна сезонная изменчивость; водообменом между океанами, а также медленными изменениями объёма крупных ледниковых массивов суши. В среднем за многолетний период в год в О. поступают: атмосферные осадки – слой 1270 мм, или объём 458000 км3; поверхностный сток – 124 мм, или 44700 км3 (реки – 41700 км3 и таяние ледников Антарктиды и Гренландии – 3000 км3), подземный сток – 6 мм, или 2200 км3; испарение составляет 1400 мм, или 505000 км3. Средний годовой водный баланс О. неуравновешен. В последние неск. десятилетий за счёт наблюдающегося потепления климата поступление пресной воды в О. увеличилось за счёт таяния ледников. Предположительно в 20 в. объём воды в О. увеличился на 54,2 тыс. км3, а уровень повысился на 15 см. В целом в О. в ежегодный круговорот вовлекается ок. 505 тыс. км3 пресной воды, а с учётом межокеанского водообмена – ок. 20 млн. км3.
Солёность
Гл. показатель мор. воды и её отличие от др. природных вод – солёность, выраженная в тысячных долях (промилле, ‰), отношение массы растворённого твёрдого вещества к массе раствора. Солёность воды в О. мало меняется в пространстве и времени. Кроме районов с сильным влиянием пресного речного стока и ледовитых морей, солёность повсюду находится в пределах от 33,0 до 37,0‰, а в среднем составляет 34,72‰. Солевой состав мор. вод в открытом океане практически неизменен (независимо от величины солёности), он был определён по данным брит. экспедиции 1872–76 на судне «Челленджер». Химич. анализ 77 проб мор. воды, взятых в разных районах Мирового ок., проведённый в 1884, привёл к выводам о постоянстве солевого состава. Независимо от величины солёности и места отбора проб взаимные количественные соотношения осн. ионов всегда остаются неизменными. Постоянство солевого состава получило назв. закона Диттмара (по имени открывшего этот закон брит. гидрохимика). Закон постоянства солевого состава считается главнейшей закономерностью в химии океана.
В мор. воде растворены практически все химич. элементы, встречающиеся на Земле, осн. массу растворённых солей составляют наиболее лёгкие соли. Большинство солей присутствуют в мор. воде в виде ионов, незначит. часть химич. соединений находится в коллоидной или суспензионной форме. К гл. ионам принято относить ионы с концентрацией не менее 0,001‰, а именно: анионы $Cl^–, SO_4^{2–}, HCO_3^–, Br^–, Н_2ВO_3^–, F^–$ и катионы $Na^+, Mg^{2+}, Ca^{2+}, K^+$ и $Sr^{2+}.$
Доля всех остальных элементов пренебрежимо мала, поэтому для большинства мор. гидрохимич. исследований может считаться несущественной. В открытом О. отношения $Na^+/Cl^–, K^+/Cl^–, SO_4^{2–}/Cl^–, Br^–/Cl^– $практически представляют собой константы. В отношениях к хлору магния, стронция, фтора и борной кислоты иногда регистрируются небольшие отклонения. См. также Морская вода.
Изменения общей массы всех растворённых в О. солей заметны только на протяжении тысячелетий, они происходят медленно и в относительно небольших пределах. Солёность изменяется под действием атмосферных осадков, испарения, пресного речного стока, т. е. компонентов пресноводного баланса. Значит. сезонные колебания солёности поверхностного слоя происходят также в процессе образования и таяния морских льдов в высокоширотных районах. Распределение солёности на поверхности О. хорошо согласуется с зональным распределением разности осадков и испарения (см. Зональность Мирового океана). Наибольшие значения солёности наблюдаются во внутр. морях, в т. н. бассейнах осолонения, где испарение постоянно и существенно превышает количество атмосферных осадков. Типичные моря этого типа – Средиземное и Красное, в них солёность воды на поверхности превышает 38–42‰. Низкая солёность отмечается во внутр. морях умеренной зоны, в таких как Чёрное (16–18‰) и Азовское (11–13‰). В их водном балансе преобладает пресный речной сток, а поступление солёных океанских (в данном случае – средиземноморских) вод сильно ограничено узкими и неглубокими проливами. Пресный речной сток выступает локальным фактором опреснения поверхностных вод и в жарких районах О. со свободным водообменом, напр. сток Амазонки, Конго, Янцзы, Ориноко и др., особенно в период половодья. В устьевых районах крупных сибирских рек объединяются опресняющее влияние речного стока и летнего таяния больших масс мор. ледяного покрова. Летом солёность приповерхностного слоя воды в Сев. Ледовитом ок. даже в центр. районах понижается до 30‰ и менее, тогда как зимой при интенсивном льдообразовании она увеличивается до 34‰.
Солёность изменяется (уменьшается) также в случае таяния крупных ледниковых массивов в Антарктиде и Гренландии. Процессы подобного рода относятся к очень медленным (порядка тысячелетий) изменениям климатич. системы Земли и потому в 21 в. маловероятны. Гипотетически полное таяние ледников суши должно понизить ср. солёность вод Мирового ок. примерно до 34,15‰.
Микроэлементы и газы
В мор. воде, кроме гл. ионов, присутствуют микроэлементы, гл. обр. в растворённом и взвешенном состояниях, не определяемые при стандартных измерениях солёности, но играющие большую роль в жизни О. Растворённая форма характерна для открытого О., взвешенная преобладает в приустьевых районах и в полузамкнутых морях, их суммарное содержание составляет менее 0,02‰. Наиболее высокая концентрация лития (200 мкг/л) и рубидия (120 мкг/л), низкая – золота (0,004 мкг/л) и радия (10–7 мкг/л). Общее количество золота в мор. водах ок. 5,5 млн. тонн.
В воде О. растворены разл. газы, поступающие из атмосферы и образующиеся в водной толще. Наибольшее значение имеют $O_2$ и $CO_2$, определяющие жизнедеятельность в О. Содержится ряд инертных (не принимающих участие в химич. реакциях) газов – $Аг, Kr, Хе$ и химически устойчивый $N_2$; их растворимость находится в обратной зависимости от атомной массы. Содержание $O_2$ достигает максимума (7–8 мл/л) в поверхностных слоях воды (до глубины 100–150 м) и падает до 3,0–0,5 мл/л с дальнейшим увеличением глубины (слой кислородного минимума), а в некоторых районах – до нуля. Макс. содержание $CO_2$, напротив, приурочено к глубинным слоям воды. Растворимость углекислоты возрастает в холодных водах и уменьшается при нагревании. В связи с этим в зимние месяцы часть $CO_2$ переходит из атмосферы в воду О., а летом – обратно. $CO_2$ принимает участие в химич. реакциях; в частности, регулирует карбонатное равновесие. Воды, обогащённые $CO_2$, агрессивны по отношению к $СаСО_3$; удаление $CO_2$ из воды при её нагревании способствует осаждению карбонатов. В результате фотосинтеза в О. ежегодно образуется ок. 1014 кг биомассы фитопланктона. Фотосинтетич. деятельность фитопланктона определяет содержание газов, растворённых в поверхностных слоях воды, насыщая их кислородом и поглощая $CO_2$.
Температура
Диапазон изменений темп-ры воды в О. в среднем от –1,9 до 30 °С, определяется, с одной стороны, темп-рой замерзания, а с другой – теплообменом между О. и атмосферой. Осн. масса воды в океане холодная, её ср. темп-ра 3,73 °С. Воды с темп-рой выше 20 °С наблюдаются только в экваториальном и тропических поясах в слое примерно до глубины 200 м. Темп-ра с ростом глубины убывает очень быстро: на горизонте 1000 м в среднем составляет 4,2 °C, на 2000 м – 2,3 °С, на 5000 м – 1,2 °С.
Самая высокая темп-ра воды на поверхности в течение года (27–28 °С) наблюдается в экваториальном поясе севернее экватора, положение этой узкой зоны называется термич. экватором. В августе он занимает самое сев. положение, в феврале – наиболее южное. В обе стороны от термич. экватора темп-ра воды понижается, а в полярных широтах она опускается до точки замерзания мор. воды, которая в зависимости от солёности изменяется от –1,6 °С (при 30‰) до –1,9 °С (при 35‰). Распределение темп-ры в целом близко к зональному, но в областях влияния крупных тёплых течений (напр., Гольфстрим, Куросио) расположение изотерм сильно отклоняется, регистрируется аномально высокая темп-ра воды. Так, у берегов Европы, на широте С.-Петербурга темп-ра воды превышает широтную норму на 4–8 °C. Ср. темп-ра воды на поверхности океанов разная: в Атлантическом ок. 16,5 °С, в Индийском 17,3 °С, в Тихом 19,4 °С, в Сев. Ледовитом –0,8 °С. Ср. темп-ра поверхности воды всего О. 17,5 °С, что на 3 °С превышает ср. темп-ру воздуха на Земле, т. е. О. является для воздуха источником тепла.
Темп-ра воды на больших глубинах очень низкая и в придонных горизонтах часто опускается ниже 0 °С. Между тёплыми поверхностными и холодными глубинными водами обычно наблюдается т. н. слой скачка темп-ры, или термоклин, особенно отчётливо выраженный в экваториальном и тропических поясах. Сезонные колебания темп-ры воды прослеживаются только в поверхностном слое О. толщиной в ср. 100–200 м и редко проникают глубже 400 м.
Плотность воды
В О. она выше, чем в пресных водоёмах, в ср. на 2,5–2,7% и зависит от темп-ры и солёности, их изменения вызывают соответствующие пространственную и временнýю изменчивость плотности. На поверхности О. наименьшая плотность наблюдается в экваториальном поясе, а наибольшая – в полярных. По вертикали плотность обычно увеличивается от поверхности до придонных горизонтов. Такое распределение называется устойчивым. При возникновении обратного распределения, когда в некотором слое плотность уменьшается с ростом глубины, возникает конвективное перемешивание, при котором более плотные воды погружаются, а более лёгкие всплывают и устойчивое состояние восстанавливается. Различия в плотности воды по горизонтали вызывают медленные, продолжительные перемещения крупных объёмов мор. воды на расстояния, соизмеримые с масштабами О., – т. н. плотностные течения. В океанологии плотность воды рассчитывается с высокой точностью, при этом первые две цифры никогда не меняются. Чтобы упростить расчёты и написание значений плотности, введено понятие условной плотности, когда, напр., вместо 1025,68 кг/м3 пишется 25,68 кг/м3.
Оптические свойства
Мор. вода прозрачна для поступающей на её поверхность солнечной радиации, что даёт возможность для осуществления процессов фотосинтеза в верхних слоях и тем самым позволяет заложить основу существования практически всех форм растительной и животной жизни в О. Однако свет сильно поглощается уже в самых тонких верхних слоях воды. Сильнее других даже на первых метрах от поверхности поглощаются световые волны красной части спектра. Глубже проникают сине-зелёные лучи, но и они едва достигают глубины 100 м, куда доходит только 1% всей радиации, поступившей на поверхность океана.
Цвет и прозрачность воды О. определяются её избират. способностью поглощать и рассеивать световые лучи и зависят от условий освещения поверхности О., изменения спектрального состава и ослабления светового потока. При большой прозрачности вода приобретает интенсивный синий цвет, который характерен для открытого О. При наличии взвешенных частиц, сильно рассеивающих световые волны, вода приобретает сине-зелёные или зелёные оттенки. В местах впадения крупных рек, несущих большое количество взвешенного вещества, цвет воды становится желтоватым и даже коричневым. Макс. величина относит. прозрачности (66 м), определяемая по глубине исчезновения белого диска диаметром 30 см, отмечена в Саргассовом море. См. также Оптика океана.
Акустические свойства
Звуковые волны способны проходить в воде большие расстояния и переносить полезный сигнал без существенных искажений и затухания. Звук представляет собой механич. колебания частиц упругой среды, которые в водах О. можно возбуждать, передавать и принимать с помощью спец. гидроакустич. систем. Скорость звука в воде в ср. 1500 м/с. Гидрологич. условия в О. таковы, что в его толще на больших пространствах существует акустич. волновод, который используется для передачи полезной информации в частотном диапазоне от 0,1 до 50 кГц. Возможности акустики океана используются подводным флотом, в рыболовстве, гидрографии, мор. геологии и др. Детальная съёмка рельефа дна возможна благодаря применению эхолота – одного из первых и самых массовых приборов, использующих распространение и отражение звука под водой.
Волнение
Колебательные движения, при которых перенос энергии происходит без переноса массы, называются волновыми. Волны в океане – самый известный вид движений воды в О. Частицы воды в волне совершают колебательные движения в зависимости от вида волны. Если форма волны перемещается в каком-то направлении, то волны называются прогрессивными, в них частицы описывают круговые или эллиптич. траектории; в стоячей волне изменение формы происходит без её горизонтального перемещения и частицы совершают возвратно-поступат. перемещения. Самый распространённый вид волн – ветровые волны, они обычно препятствуют движению всех видов мор. транспорта, а в особых случаях представляют опасность.
Размеры ветровых волн зависят от скорости и продолжительности действия ветра, а также от расстояния, на котором волнение развивается, от т. н. разгона. Наибольших размеров волны достигают при продолжительных штормовых ветрах в открытых акваториях О. Существуют районы, в которых штормовые условия наблюдаются практически всегда, напр. «ревущие сороковые» широты Юж. полушария, где сильные постоянные ветры поддерживают продолжит. время интенсивное волнение. При средних ветровых условиях высоты волн достигают 3–4 м, волны выше 8 м наблюдаются сравнительно редко. Ещё более редко наблюдаются случаи возникновения очень высоких, обычно единичных волн выс. более 20 м. Встречи с такими волнами стали гибельными для нескольких крупных океанских судов, отчего возник термин «волны-убийцы». Макс. зарегистрированные высоты волн (ок. 35 м) были измерены в сев. части Тихого ок. Обычная длина крупных волн находится в пределах 120–170 м, наибольшая длина волны измерена в Сев. Атлантике – ок. 800 м.
Особый случай опасных волн – цунами. Эти волны возникают при землетрясениях на дне О. В открытом пространстве такая волна практически незаметна, т. к. её высота составляет единицы метров при длине в первые десятки километров. При подходе к берегу подошва волны цунами начинает тормозиться о дно, возрастает крутизна волны, высота увеличивается до 15–20 м и более. При скорости наступания на берег порядка 100 м/с такие волны обладают колоссальной разрушит. силой, их воздействию особенно подвержены районы Камчатки, Курильских о-вов, Японии, Индонезии и др.
В глубинах О. развиваются внутренние волны, возникающие в слоях резкого изменения плотности. Высоты таких волн находятся в пределах от 10 до 100 м, период составляет от нескольких минут до 4–5 ч, длина от сотен метров до единиц километров. На поверхности воды такие волны практически не проявляются и никакой опасности не представляют.
Приливы
Особый тип регулярных волн, вызываемых в О. приливообразующими силами Луны и Солнца, – приливные волны, обычно называемые приливами и отливами. Этот термин включает все особенности приливно-отливных колебаний уровня, приливные течения и т. п. Гравитац. силы, развивающиеся в системе Солнце – Луна – Земля, растягивают водную оболочку Земли так, что вызывают периодич. перемещение по поверхности О. приливной волны, выражающееся в подъёме и спаде уровня, а также периодичность приливных течений. В зависимости от взаимного расположения светил приливы бывают высокими (сизигийными) или низкими (квадратурными). Сложный характер береговой линии и рельефа дна О. приводит к тому, что в одних районах наблюдаются полусуточные приливы (прилив и отлив наступают дважды в течение суток), в других – суточные, в третьих – смешанные. Движение Луны вокруг Земли вызывает месячную периодичность в чередовании всех особенностей приливов в данном месте О. В открытом О. прилив не заметен и чётко выражен только у побережий. Ср. высота приливов 1–2 м, в некоторых пунктах (узкие длинные заливы) приливы достигают 10–12 м и более, самые высокие приливы в зал. Фанди, у п-ова Новая Шотландия, – до 18 м. Приливы хорошо поддаются предварит. расчёту, для каждого крупного порта рассчитаны и сведены в спец. «Таблицы приливов» величины подъёма уровня и время наступления полных (самых высоких) и малых (самых низких) вод.
Морские течения и циркуляция вод
В О. происходит постоянное перемещение больших объёмов воды – океанические течения, вызываемые в осн. трением ветра о его поверхность или горизонтальными градиентами плотности воды. Первые потоки называются фрикционными или ветровыми течениями, вторые – гравитационными или плотностными. Всякое постоянное течение в О., кроме первичных, вынуждающих сил, испытывает влияние сил вторичных – вязкости или внутр. трения, трения о берега, отклоняющей силы вращения Земли (Кориолиса сила), заставляющей течение отклоняться вправо от первоначального направления в Сев. полушарии и влево – в Южном. Течения переносят на большие расстояния огромные массы воды, а вместе с тем и её свойства, выравнивая градиенты темп-ры, солёности, плотности, биогенных элементов и др. характеристик.
Наиболее отчётливо в О. выражен перенос тепла. Мн. течения несут воду с темп-рой, сильно отличающейся от темп-ры окружающих вод. Если вода течения теплее окружающей воды, то оно называется тёплым, если холоднее – холодным, если разность температур мала или отсутствует, течение называют нейтральным. Наибольший интерес вызывают течения, несущие тепло из тропич. широт в полярные. Такова целая система тёплых течений, берущая начало у выхода из Мексиканского зал.: Флоридское течение, Гольфстрим, Северо-Атлантическое течение, Норвежское течение, Нордкапское течение. Эта система течений несёт тепло, способствующее повышению широтной нормы темп-ры воздуха над Зап. Европой примерно на 15 °C, делает незамерзающими все порты Норвегии и рос. заполярный порт Мурманск.
Самые устойчивые течения в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах – пассатные, причиной которых являются наиболее постоянные системы ветров – сев.-восточные (в Сев. полушарии) и юго-восточные (в Южном) пассаты. Самое крупное и наиболее мощное – Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ), или Западных Ветров течение, огибающее Антарктиду непрерывным водным потоком, проникающим на всём пути до придонных горизонтов, и служащее замыкающей ветвью крупных океанич. круговоротов Юж. полушария. См. карты на с. 750–753.
Скорости крупных поверхностных течений в среднем составляют 20–30 см/с, расход воды – 200–300 тыс. м3/с. Макс. скорости в поверхностном слое самых крупных течений, таких как Гольфстрим, Куросио и АЦТ, в стрежне могут превышать 130–150 см/с, а расход воды на разных участках достигает 160 млн. м3/с. С глубиной течение обычно замедляется. Большинство океанских течений наблюдается в верхнем 200–300-метровом слое, и только самые мощные проникают до 1200–1500 м, АЦТ – до дна. Течения типа Гольфстрим и АЦТ получили назв. струйных. Осн. потоки в них неустойчивы по направлению и часто образуют крупные петли – меандры. Иногда меандры отрываются и формируются в замкнутые вращающиеся кольца, получившие назв. рингов. Особенно хорошо изучены ринги Гольфстрима. Вращаясь, ринги медленно движутся в зап. направлении. Время их жизни от нескольких месяцев до 2 лет, после чего они либо разрушаются, либо сливаются с осн. течением.
Кроме чётко прослеживаемых поверхностных течений, в О. существует много медленных глубинных потоков со скоростями порядка 1 см/с и менее. Несмотря на малые скорости, эти потоки осуществляют перенос больших объёмов воды, поддерживая стабильный водообмен между отд. океанами.
Уровенная поверхность океана
при отсутствии ветра, волнения, приливов и прочих возмущающих факторов соответствует поверхности геоида (см. в ст. Земля) и представляет собой тот уровень О., от которого ведётся топографич. отсчёт высот на суше и глубин в океане.
Уровень О. практически постоянно находится в колебательном режиме. Процессы, приводящие к изменениям уровня, сильно разнятся по времени (периодичность и продолжительность), месту и масштабам воздействия, что в одних случаях вызывает кратковременные и местные колебания, а в других – долгосрочные глобальные, проявляющиеся на всей акватории О. Кратковрем. колебания уровня происходят при сохранении общего объёма воды О. и отражают её периодич. перераспределения от одних районов к другим под влиянием ветра, атмосферного давления, осадков, испарения, приливов, пресного стока, колебаний плотности воды и др. Временны́е масштабы таких изменений от десятков секунд и минут до года и нескольких лет. Долговрем. колебания уровня происходят при изменениях статей водного баланса. В Каспийском м. уровень в 20 в. опускался при сокращении пресного стока более чем на три метра. Уровень О. понижается во время длительных похолоданий климата, сопровождающихся образованием обширных массивов материкового льда, меняется при деформации океанич. впадин. Периодичность таких изменений исчисляется в геологич. масштабах времени и составляет мн. тысячи лет (продолжительность материковых оледенений) и миллионы лет (изменение формы и объёма океанич. впадин).
Сильные ветры способны вызывать значит. подъёмы уровня до 1,5–2 м в виде ветровых нагонов. Ветер в сочетании с мор. волнением создаёт небольшие повышения уровня в виде волновых нагонов у берегов, которые быстро спадают после прекращения действия вынуждающей силы. Сезонные колебания темп-ры и солёности верхнего слоя О. приводят к изменениям объёма, что вызывает подъёмы и спады уровня с годовой периодичностью и величиной в десятки см. Такие колебания называются стерическими (от греч. στερεός – массивный, объёмный).
Измерение абсолютных отметок уровня в открытом О. производится с помощью радиовысотомеров, устанавливаемых на ИСЗ. В 1992 по междунар. программе «TOPEX/Poseidon» для изучения циркуляции вод и топографии поверхности О. на околоземную орбиту был выведен спутник с двумя радиовысотомерами (альтиметрами). В 2001 на ту же орбиту выведен второй спутник этой программы – Jason-1, в 2008 – третий – Jason-2. Спутниковая информация об уровне О. позволяет получать топографию поверхности воды, которую создают динамич. факторы – широтная неравномерность нагрева поверхности океанов, крупные стационарные центры действия атмосферы, а также наиболее крупные звенья океанич. циркуляции. Топография динамич. уровня представляет собой отклонение ср. уровня О. от поверхности геоида. Обработка материалов спутниковой альтиметрии позволила создать первую топографич. карту среднего уровня О., основанную на непосредств. измерениях. Отклонения динамич. уровня от нормы составляют 110–130 см, выше и ниже поверхности геоида. Самое высокое положение уровня отмечается в сев. тропич. области зап. части Тихого ок. к югу от Японских о-вов; самое низкое – на сев. периферии Южного ок. в полосе 60-х градусов ю. ш. Перепады уровня от тропиков к высоким широтам составляют 2,0 м в Атлантическом ок., 2,5 м – в Тихом ок. Уровень Тихого ок. на всех широтах самый высокий, Атлантического ок. – самый низкий, перепад уровня между ними в среднем 60–65 см, уровень Индийского ок. находится в промежуточном положении.
Морские льды
Количество солнечного тепла, поступающего на поверхность О., сильно отличается в разных широтных зонах и подвержено значит. сезонной изменчивости. Тепловой баланс поверхности О. таков, что от экватора до 40-х градусов с. ш. и ю. ш. поступление тепла превышает его расход, а в более высоких широтах преобладает дефицит тепла, постепенно нарастающий по направлению к полюсам. Морские льды возникают и существуют постоянно в холодном сезоне в Северном Ледовитом, в полярных районах Атлантического и Тихого океанов, а также во многих морях умеренного пояса Сев. полушария. При образовании льда из мор. воды в кристаллич. состояние переходит только химически чистое вещество Н2О, а соли большей частью отторгаются и погружаются в воду, вызывая осолонение верхнего слоя на всей площади льдообразования. При сильном охлаждении и быстром увеличении массы льда некоторое количество солей остаётся в т. н. солевых ячейках, окружённых со всех сторон чистым льдом, поэтому мор. лёд, особенно молодой, практически всегда имеет небольшую примесь солей. Постепенно соли переходят в воду и верхние слои мор. льдов становятся почти пресными, тогда как в нижних слоях, находящихся в погружённом состоянии, соли в небольших количествах присутствуют всегда.
Мор. льды разделяют на дрейфующие и припайные. Первые состоят из отдельных более или менее сплочённых ледяных полей и находятся в постоянном движении, дрейфуют под воздействием ветра и мор. течений. Вторые неподвижны, приморожены (припаяны) к берегам материка или островов, занимают прибрежную полосу шириной от 1 до 10 км и более. Припайные льды широко распространены у берегов сев. морей России, Канады, наибольшая ширина припая обычно наблюдается в районе Новосибирских о-вов, где ежегодно в апреле достигает св. 400 км.
Под ледовитостью принято понимать площадь той или иной акватории, постоянно или временно занятую льдами. Все сев. и юж. акватории О. по степени ледовитости условно можно разделить на четыре категории. В одних морской лёд образуется ежегодно и существует постоянно (Центральный Арктический бассейн), в других ежегодно образуется, но существует только в холодном сезоне, а летом полностью вытаивает (прибрежная часть всех арктич. морей России), в третьих лёд не образуется, но ежегодно приносится течениями в весенние месяцы и быстро тает (прибрежные районы сев.-зап. части Атлантического ок.), в четвёртых мор. льды не появляются никогда.
Частично в составе мор. льдов наблюдается некоторое количество айсбергов, откалывающихся в осн. от выводных ледников Антарктиды и Гренландии. Наибольшее количество айсбергов появляется в Южном ок., значительно меньше их в водах Сев. Атлантики, к югу от Гренландии.
Рекреационные и энергетические ресурсы
В экономике прибрежных стран активно используются рекреац. ресурсы О. Развиваются старые и строятся новые курорты, наиболее популярные из них расположены на Андаманском, Балтийском, Карибском, Красном, Средиземном (и его внутренних морях), Чёрном, Южно-Китайском морях, в Мексиканском зал. и др. Построены океанские лайнеры, предназначенные только для проведения круизов, их отличают большие размеры (водоизмещение 70 тыс. т и более), повышенный уровень комфорта и относит. тихоходность; популярные маршруты круизных лайнеров – Балтийское, Карибское, Средиземное, Чёрное моря, Мексиканский зал. и другие.
Существует перспектива использования энергетич. ресурсов О. Энергия мор. приливов оценивается примерно в 250 млн. кВт. Эксперим. приливная мор. электростанция действует в России, в Кислой губе Баренцева м. Использование разницы темп-р поверхностных и глубинных вод осуществляется пока только на гидротермальной электростанции в Гвинейском зал. (Кот-д’Ивуар).
Морская вода имеет большое хозяйств. значение.
Геоморфология и геология
Рельеф дна
Достоверные данные о рельефе дна О. были получены после изобретения эхолота в 1920-х гг. В рельефе дна выделяются четыре наиболее крупные структурные единицы – подводная окраина материка, переходная зона, ложе океана и срединно-океанические хребты.
Подводная окраина материка включает шельф, материковый склон и материковое подножие. Шельф (материковая отмель, пл. ок. 7,3% площади О.) представляет собой затопленную морем относительно ровную, слабонаклонённую прибрежную равнину, уклоны дна составляют 1–3°. Его внешняя граница обычно проводится по изобате 200 м, но нередко распространяется до 500 м, ширина изменяется от единиц до нескольких сотен километров. Морской край шельфа (бровка) определяется по резкому увеличению уклонов дна. Широкий шельф протягивается в арктич. морях России (в районе Новосибирских о-вов – до 800 км), вдоль сев. и сев.-зап. побережий Австралии. Материковый склон расположен между бровкой шельфа и материковым подножием в среднем в интервале глубин от 130 до 1500–4500 м, ширина от 5–10 до 200–250 км. Ср. уклон дна ок. 4°, наибольший 30°, напр. крутой сбросовый склон у сев.-зап. побережья Норвегии. Поверхность материкового склона осложнена ступенями шириной в десятки км, иногда до сотен км (напр., плато Блейк к востоку от п-ова Флорида). В районах впадения крупных рек шельф и материковый склон нередко прорезаны глубокими подводными каньонами, один из крупнейших каньонов представляет собой подводное продолжение русла р. Ганг в сев. части Индийского ок. Материковое подножие (пл. ок. 7% площади О.) расположено между материковым склоном и ложем океана (глубина от 1500–3500 до 4300–5000 м) в виде пологой аккумулятивной равнины с малыми уклонами дна (до 2,5°), шириной до 1000 км. Значит. часть её поверхности образована конусами выноса мутьевых потоков, один из крупнейших – Бенгальский конус протягивается от подводного каньона р. Ганг.
В районах, сохранивших тектонич. подвижность, между материковыми и океанич. структурами расположены переходные зоны, характеризующиеся значит. контрастами рельефа, высокой скоростью вертикальных движений земной коры, частыми проявлениями совр. вулканизма и землетрясений, активными горообразоват. процессами. Переходные зоны включают котловины окраинных морей, островные дуги и желоба глубоководные. Котловина окраинного моря с одной стороны примыкает к краю материка, с другой – отделяется от О. островной дугой. С океанич. стороны островных дуг расположены глубоководные желоба – длинные (до нескольких тысяч км) и узкие (до десятков и сотен км) понижения дна океана глубиной св. 5000 м. Самое глубокое место в Мировом ок. – Марианский жёлоб (Тихий ок.), в 1957 сов. исследовательским судном «Витязь» в его юж. части была измерена наибольшая глубина – 11022 м, однако позднее эта величина не подтвердилась, в 1995 была установлена глубина 10920 м, в 2009 – 10971 м. Глубоководные желоба асимметричны, с крутым (св. 10°) внутренним (континентальным) склоном и более пологим (менее 5°) внешним (приокеаническим). Большой крутизны (до 30°) достигают склоны в Зондском жёлобе (вост. часть Индийского ок.). Восемь самых глубоких желобов глубиной св. 9000 м находятся в Тихом ок. Переходная зона в типичном виде представлена у вост. берегов Азии (напр., Охотское м., Курильские о-ва, Курило-Камчатский жёлоб).
Ложе О. – самый обширный элемент морфоструктуры океанич. дна – расположено на глубине 2000–6000 м и занимает ок. 53,5% пл. океана. Состоит из котловин (крупнейшая – Северо-Восточная котловина в Тихом ок.), ограниченных подводными хребтами, валами и возвышенностями. Днища котловин заняты абиссальными равнинами. Для рельефа дна О. характерно широкое распространение отдельно стоящих подводных гор (всего ок. 16 тыс.) относительной выс. более 1 км (по др. данным, более 500 м). Встречаются подводные горы с уплощённой вершиной (гайоты).
Наиболее крупным открытием в исследовании рельефа дна О. было обнаружение в сер. 20 в. срединно-океанических хребтов (ок. 15% площади О.) – планетарной горной системы, протянувшейся непрерывной цепью через центр. части Атлантического, Индийского и Тихого океанов на расстояние св. 60 тыс. км (с ответвлениями до 80 тыс. км). Относит. выс. хребтов от 1000 м до 5000 м (Северо-Атлантический хребет), ширина от 200 до 1500 км. Вдоль осевых линий срединных хребтов Атлантического ок. и зап. части Индийского ок. расположены рифтовые долины, на Южно-Тихоокеанском и Восточно-Тихоокеанском поднятиях протягиваются вулканич. гряды. Отдельные вершины хребтов поднимаются над уровнем океана в виде вулканич. островов (Тристан-да-Кунья, о. Святой Елены в Атлантическом ок. и др.).
Тектоническое строение дна
Для О. характерна тонкая земная кора (в ср. 5–7 км) и литосфера, мощность которой изменяется от нескольких км в осевых частях О. до 100 км в периферич. частях. Разрез океанич. коры представлен (снизу вверх): расслоенным комплексом (ультраосновные породы чередуются с габбро), массивными габбро, комплексом параллельных даек долеритов и базальтами (часто с подушечной отдельностью), которые перекрываются осадочными породами (гл. обр. глубоководными пелагич. осадками). В составе коры отсутствуют породы с повышенным содержанием кремнезёма – граниты и гнейсы (это принципиально отличает её от коры континентального типа). Возраст океанич. коры не превышает 170 млн. лет (в отличие от континентов, возраст коры которых достигает 4,0 млрд. лет). Породы океанич. коры не испытали сложных деформаций, интенсивного метаморфизма, внедрения гранитных интрузий, что характерно для коры континентов. В ряде районов О. установлены фрагменты континентальной коры – микроконтиненты (напр., Мадагаскарский в Индийском ок.), которые сохранились после распада крупных континентов. Смена океанич. земной коры на континентальную осуществляется в областях перехода О. – континент, представленных континентальными окраинами. Разрезы древней океанич. коры «закрывшихся» океанов, напр. океана Япетус, Палеоазиатского океана, установлены в складчатых поясах в виде комплексов офиолитов.
В структурном отношении О. проще континентов. В их строении выделяют следующие тектонич. структуры – срединно-океанич. хребты, глубоководные котловины (абиссальные равнины) и внутриокеанич. поднятия. Срединно-океанические хребты сегментированы – вдоль их простирания происходит изменение рельефа и состава мантийных и коровых пород. Границы сегментов, часто смещённых относительно друг друга, как правило, приурочены к пересекающим хребты трансформным разломам. Осевая часть срединно-океанич. хребтов характеризуется повышенной сейсмичностью и тепловым потоком, а также активным магматизмом основного состава, локальной гидротермальной деятельностью, сопровождающейся отложением металлоносных слабосцементиров. осадков и массивных сульфидов; для осевой части хребтов характерно почти полное отсутствие слоя пелагич. осадков. Осн. особенности строения срединно-океанич. хребтов определяются скоростями происходящего в осевой зоне спрединга (раздвига дна, сопровождающегося образованием новой океанич. коры). В пределах медленноспрединговых хребтов [скорость спрединга менее 4(5) см/год], напр. хребет Гаккеля в Северном Ледовитом ок., Срединно-Атлантический хребет, рельеф дна резко изменяется как вдоль простирания хребтов, так и поперёк; вдоль оси протягивается хорошо выраженная рифтовая долина, строение которой осложняют продольные и поперечные уступы и открытые трещины, а также вулканические хребты, цепи вулканов, экструзии; подводные вулканич. извержения редки (происходят с периодичностью в 5–10 тыс. лет). Хребты со ср. скоростью спрединга [4(5)–8(9) см/год], напр. сев. часть Восточно-Тихоокеанского поднятия, по строению сходны с предыдущими, но отличаются от них меньшей контрастностью рельефа; извержения происходят через каждые 300–600 лет. Быстроспрединговые и ультрабыстрые хребты [скорость спрединга 8(9)–18 см/год], б. ч. Восточно-Тихоокеанского поднятия и др., представляют собой широкие и пологие протяжённые поднятия океанич. дна со сглаженным рельефом; вдоль их оси протягивается горстоподобное поднятие; характеризуются частыми (каждые 50–500 лет) извержениями.
Между срединно-океанич. хребтами и континентальными подножиями расположены глубоководные котловины, днища которых заняты относительно асейсмичными и авулканичными абиссальными равнинами. В их пределах зафиксированы отдельные (т. н. внутриплитные) землетрясения с магнитудами не более 5. Абиссальные равнины пересечены сейсмически пассивными частями трансформных разломов, выраженными линейными депрессиями или поднятиями океанич. дна; в ряде котловин (напр., в Центральной котловине Индийского ок.) отмечаются сейсмически активные области внутриплитных деформаций, в пределах которых установлены широкие складки и надвиги. Глубоководные котловины разделяются внутриокеаническими поднятиями, изолированными от срединно-океанич. хребтов и континентальных подножий. В их пределах отмечаются редкие сейсмич. события; мощность океанич. земной коры увеличена (св. 18 км). Выделяются линейные поднятия (напр., Восточно-Индийский хребет) и изометричные или вытянутые океанич. плато (напр., плато Хесса в Тихом ок.). Б. ч. внутриокеанич. поднятий имеет вулканич. происхождение.
Все структуры О. очень молоды. Они возникли и развивались за последние 150–170 млн. лет. Возраст консолидированной части океанич. коры (фундамента) увеличивается по мере движения от оси спрединговых хребтов к окраинам О.; одновременно в том же направлении увеличиваются возраст подошвы слоя осадков, их мощность, глубина дна; океанич. фундамент постепенно остывает, утяжеляется, опускается и на активных континентальных окраинах погружается (субдукция) в мантию Земли вдоль наклонных сейсмофокальных зон.
Об истории геологич. развития отдельных О. см. в статьях Атлантический океан, Индийский океан и др.
Донные осадки
На дне О. накапливаются осадки разл. происхождения: биогенного, терригенного, хемогенного, вулканогенного, эдафогенного, продукты подводного химич. выветривания и др. Распределение осадков обусловливается вертикальной (батиометрической), широтной климатической, циркумконтинентальной и тектонической зональностями. Б. ч. поверхности дна О. занимают биогенные осадки (40%), на долю терригенных осадков приходится ок. 25%, красных глубоководных океанических глин – св. 25%. Биогенные осадки – известковые (кальцитовые, арагонитовые) и кремнистые (опаловые) – образуются из скелетных остатков или раковин планктонных и бентосных организмов. Планктогенные известковые (св. 70% $CaCO_3$) и глинисто-известковые, или мергелевые (30–70% $CaCO_3$), илы (фораминиферово-кокколитовые, птероподово-фораминиферовые и др.) покрывают ложе О. на глубине, не превышающей критич. глубины карбонатонакопления (в cp. 4,5 км), глубже которой карбонат кальция растворяется. Бентогенные осадки (ракушечники), биогермы и биостромы характерны для мелководий, где также накапливаются пески из раковистого детрита, продукты разрушения коралловых рифов. Планктоногенные кремнистые (св. 50% $SiO_2$) и кремнисто-глинистые (10–50% $SiO_2$) диатомовые или радиоляриевые илы формируются на глубинах св. 4,5 км в широтных зонах повышенной биопродуктивности поверхностных вод О. (двух умеренных и экваториальной); они также тяготеют к областям холодных течений в высоких широтах О., где образуют непрерывный пояс вокруг Антарктиды и отд. ареалы в сев. части Тихого ок. Кроме того, кремнистые илы развиты на шельфе в зонах прибрежных апвеллингов и в котловинах окраинных морей.
Терригенные осадки
представлены глинами, алевритами, песками, гравием, галечниками, валунами, а также отложениями мутьевых (турбидных) потоков – турбидитами; распространены в морях, вдоль побережий материков и в пределах их подводных окраин; на материковых подножиях формируют огромные глубоководные конусы выноса крупных рек мощностью до 15–18 км (конусы выноса Ганга, Амазонки, Миссисипи и др.). При таянии айсбергов, оторвавшихся от береговых и шельфовых ледников Антарктиды и Гренландии, заключённый в них обломочный материал опускается на дно и попадает в тонкозернистые осадки шельфов, материковых склонов и подножий, в результате чего возникают смешанные айсберговые отложения. B приконтинентальных осадочных бассейнах накапливается до 93% вынесенного с материков терригенного материала. Большие площади дна абиссальных котловин (глубже критич. глубины карбонатонакопления) в открытом О. покрыты красными глубоководными океаническими глинами, которые являются продуктом подводного химич. выветривания (гальмиролиза), в осн. имеют смектитово-хлоритово-гидрослюдистый состав с примесью биогенного, вулканогенного, аутигенного материала, эолового кварцевого песка и космич. пыли; в глины включены железомарганцевые конкреции, а на их поверхности местами встречаются железомарганцевые корки и панцири. Хемогенные осадки представлены известковыми оолитовыми, железистыми (глауконитовыми, шамозитовыми) отложениями, которые распространены на мелководьях.
Вулканогенные и вулканогенно-осадочные отложения дна О. (вулканокластич. осадки и смешанные туффиты, туфоалевролиты, туфопесчаники) образуются в результате накопления и переотложения подводными течениями и мутьевыми потоками пирокластического материала, выброшенного при взрывных извержениях гл. обр. наземных вулканов и смешивании его с мор. осадочным материалом; они развиты близ вулканич. островных дуг, вулканов-островов и цепочек вулканич. островов. Эдафогенные образования (брекчии и др.) формируются из продуктов тектонич. дробления и подводного разрушения коренных пород дна (базальтов, габброидов, серпентинитов и др.) и встречаются в зонах трансформных разломов, в рифтовых долинах срединно-океанич. хребтов, глубоководных желобах. В осевых частях и на флангах срединно-океанич. хребтов выявлены гидротермально-осадочные образования – металлоносные осадки, которые рассматриваются в качестве ореолов рассеяния рудного вещества, поставляемого подводными гидротермальными системами (см. Гидротермы).
Мощность слоя донных осадков изменяется от 2–3 км вблизи материков (5–18 км в основании материковых подножий) до нескольких метров и полного отсутствия на гребнях срединно-океанич. хребтов. Всего в О. ежегодно поступает около 25 млрд. т разл. осадочного материала. Реки ежегодно выносят ок. 16 млрд. т наносов, ветер и вулканы поставляют по 2 млрд. т, абразия берегов и айсберги – по 1 млрд. т, поступления из космоса оцениваются в 10 млн. т. Скорость осадконакопления в О. различна: для красных глубоководных глин не превышает 1 мм в 1000 лет, для планктоногенных известковых и кремнистых илов колеблется от 1 до 30 мм в 1000 лет; макс. скорость осадконакопления отмечается у основания материкового склона в зоне т. н. лавинной седиментации терригенных осадков – часто более 100 мм в 1000 лет.
Минеральные ресурсы
Водная толща, дно и недра О. содержат разнообразные твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые, которые могут стать или уже стали объектом пром. использования. Наибольшее практич. значение имеют: нефть и природный горючий газ, россыпные месторождения цветных и благородных металлов, алмазов, янтаря; фосфориты, природные строит. материалы. Мор. вода – многокомпонентный раствор – служит практически неисчерпаемым источником пресной воды, каменной соли (ок. 1/3 мировой добычи), брома, магния. Ведутся эксперименты по извлечению растворённых в мор. воде ценных металлов – $U, Au, Ag$ и др.
B недрах дна О. заключено не менее половины мировых ресурсов нефти и газа. Залежи углеводородов сформировались в мощных осадочных толщах на подводных окраинах материков в результате преобразования огромных масс захороненного сапропелевого органич. вещества, с последующей миграцией и концентрацией в ловушках разного типа. На шельфах и континентальных склонах выявлены сотни месторождений нефти и газа. Основная их часть сконцентрирована в нефтегазоносных бассейнах и провинциях на сев. и вост. подводных окраинах Сев. Америки (Северного склона Аляски нефтегазоносный бассейн, а также бассейны Бофорта, Свердруп, Баффино-Лабрадорский, Новошотландский), в Мексиканском зал. (Мексиканского залива нефтегазоносный бассейн), Карибском м. (Прибрежно-Колумбийский, Баринас-Апуре), на вост. окраине Юж. Америки (бассейны Сержипи-Алагоас, Сев.-Вост. Прибрежный и др.), сев. окраине Евразии (Баренцево-Северокарская нефтегазоносная провинция), в Норвежском и Северном морях (Северного моря нефтегазоносная область), Персидском зал. (Персидского залива нефтегазоносный бассейн), на зап. окраине Африки (Гвинейского залива нефтегазоносный бассейн, Кванза-Камерунский бассейн), зап. и сев.-зап. окраинах Австралии (бассейн Перт и др.), на юго-вост. и вост. окраинах Азии (напр., бассейны Сиамский, Палаванский, Саравакский, Северо-Яванский) и др. Поиски, разведка и (в ряде районов) разработка нефтегазовых месторождений ведутся также в заливах Норт-Таранаки (Новая Зеландия), Пария (Венесуэла), Суэцком зал., Бассовом прол. и др., в акваториях Чёрного, Средиземного морей. Дальнейшее освоение ресурсов углеводородного сырья в О. направлено на расширение работ на подводных окраинах материков с глубинами св. 1500 метров.
Морские россыпи золота, платины, алмазов, касситерита, циркона, монацита, рутила, ильменита, титаномагнетита и др. формируются в прибрежной зоне шельфов и на пляжах в условиях естеств. шлихования (интенсивного перемыва осадков волнами) либо являются реликтовыми аллювиальными в затопленных морем речных долинах. Наибольшее значение имеют оловоносные россыпи у берегов Индонезии, Таиланда и Малайзии, золотоносные россыпи у берегов Аляски и у тихоокеанского побережья Сев. Америки, титаномагнетитовые россыпи, прослеживающиеся вдоль зап. побережья о. Северный Новой Зеландии, алмазосодержащие гравийные отложения у юго-зап. берегов Африки (Намибия), редкометалльные россыпи в пляжевых песках у берегов Австралии, Индии, Бразилии, россыпи янтаря в Балтийском море.
Залежи фосфоритов образуются в зонах апвеллинга. Они выявлены на шельфах материков и крупных островов, вершинах подводных гор в открытом О., где происходит биогенное осаждение фосфора и его последующее концентрирование в виде конкреций и оолитов. Крупные запасы мор. фосфоритов выявлены на шельфе Калифорнии (США), Новой Зеландии. Природные строит. материалы – песок и гравий, а также коралловые известняки, раковины моллюсков, известковый ил (в качестве сырья для получения извести) добываются в прибрежной зоне О. во многих странах мира.
Перспективными минер. ресурсами дна О. являются железомарганцевые конкреции и корки, металлоносные осадки, сульфидные полиметаллич. постройки (см. в ст. Курильщики) и залежи. В глубоководных частях всех О. на поверхности дна выявлены поля железомарганцевых конкреций, а также железомарганцевые корки, являющиеся перспективным источником Mn, Cu, Ni, Co. Запасы цветных металлов в этих образованиях во много раз превышают суммарные запасы всех сухопутных месторождений мира. В связи с тем, что происходит непрерывное формирование железомарганцевых конкреций и корок, запасы этого типа руд цветных металлов ежегодно возрастают. Пром. значение пока имеют скопления железомарганцевых конкреций в вост. части Тихого ок., в районе разломов Кларион и Клиппертон.
Полиметаллич. руды представлены скоплениями массивных сульфидов и металлоносными осадками. Сульфидные постройки разл. морфологии и залежи обнаружены в ряде участков рифтовой зоны Срединно-Атлантического хребта, Восточно-Тихоокеанского поднятия, рифта прол. Хуан-де-Фука (у о. Ванкувер), Калифорнийского зал., Галапагосского рифта и др.; сложены полиметаллич. рудами с преобладанием минералов $Fe, Cu, Zn$, содержащими также $Со, Ni$, РЗЭ, $Ag, Au, Pt$ и др. Металлоносные осадки установлены в юго-вост. части Тихого ок., в Индийском и Атлантическом океанах и приурочены к осевым частям и флангам срединно-океанич. хребтов; помимо Fe и Mn, обогащены $Cu, Zn, Pb, Ni, Co, V, Mo, Ga$, РЗЭ и др. элементами. Образование полиметаллич. сульфидных руд связано с деятельностью подводных гидротермальных систем на неовулканич. участках рифтовых зон срединно-океанич. хребтов; металлоносные осадки формируются при рассеивании вещества рудообразующих гидротерм и смешивании его с пелагич. осадками.
Биология океана
Растительный и животный мир
Жизнь в О. обнаруживается повсеместно. Наиболее важными лимитирующими факторами для проживания и свободного передвижения мор. организмов служат глубина, темп-ра и солёность воды. Последняя в очень узких пределах варьирует в открытом О., но подвержена значит. сезонным изменениям в солоноватых водах заливов и устьев рек. В мор. воде содержатся все известные химич. элементы, в т. ч. биогенные. Концентрация солей в жидкостях тела и тканей большинства мор. организмов изотонична их концентрации в мор. воде. Кроме того, существенное влияние на распределение организмов в О. оказывает постоянная циркуляция океанич. вод благодаря наличию поверхностных (ветровых) и глубинных течений, действующих в определённых направлениях [в т. ч. районы схождения Гольфстрима и Лабрадорского течения в Атлантическом ок., Куросио и Курильского (Оясио) течений в Тихом ок.]. Особую роль играет процесс апвеллинга, способствующий выносу к поверхности моря вод, обогащённых биогенными элементами, и формирующий продуктивные районы О. Апвеллинг может наблюдаться в любом районе О. при благоприятных динамич. (циклонич. круговороты, расхождение течений) или ветровых условиях. Самыми продуктивными в О. являются прибрежные апвеллинги вдоль зап. берегов материков (район Калифорнии, Перу и Чили, Марокко – Мавритания, Ангола – Намибия). Они связаны с пассатными ветрами и восточно-пограничными течениями.
В О. обитают представители ок. 150 тыс. видов организмов. В зависимости от условий обитания различают планктон, нектон и бентос. Планктон – совокупность организмов, населяющих всю толщу вод О. и не способных противостоять переносу течениями. В его состав входят фито- и зоопланктон, бактерии. Ключевую позицию в поверхностных слоях О. (до глубин 100–200 м) занимает фитопланктон, представленный в осн. диатомовыми и гаптофитовыми водорослями. Утилизируя лучистую энергию Солнца, диоксид углерода и минер. вещества, он является осн. производителем первичной продукции. Интенсивность воспроизводства фитопланктона зависит от содержания биогенных элементов. Установлено, что меньше всего их в водах Сев. Атлантики; постепенно их количество возрастает при продвижении в сторону Антарктиды. Напротив, в Индийском и Тихом океанах их содержание растёт от юж. районов к северным. Макс. значений они достигают на северо-западе и северо-востоке Тихого ок. и особенно в Беринговом м. В составе зоопланктона доминируют разл. ракообразные, в т. ч. отр. эуфаузиевых (см. Криль), многочисл. простейшие, кишечнополостные, крылоногие моллюски, оболочники, икра и личинки мн. рыб и беспозвоночных. От продуктивности фитопланктона зависит биомасса и продукция зоопланктона и др. животных организмов, населяющих всю толщу О. И хотя биомасса фотосинтезирующих (автотрофных) организмов в О. примерно в 10 тыс. раз меньше, чем на континентах, скорость её оборота в толще воды в 1–2 тыс. раз выше, чем растений на суше, а продукция фитопланктона из-за быстрого его размножения составляет более 550 млрд. т. Нектон объединяет животных, свободно перемещающихся в водной толще. Среди них – рыбы, китообразные, ластоногие, морские черепахи и змеи, головоногие моллюски. Биомасса нектона оценивается в 1 млрд. т, половина которой приходится на рыб. Обитатели дна и донных отложений относятся к бентосу. В его составе – разл. кишечнополостные, губки, асцидии, разл. виды двустворчатых (в т. ч. мидии, устрицы, гребешки) и брюхоногих моллюсков, ракообразных (крабы, лангусты, омары и др.), иглокожие (в т. ч. трепанги), черви, мн. рыбы и т. д. Растения представлены гл. обр. бурыми и красными водорослями. Роль цветковых растений незначительна (кроме взморника – Zostera и некоторых др. обитателей мелководья). В океанич. осадках значительна роль бактерий. В целом зоомасса в О. более чем в 20 раз превышает фитомассу (на суше на долю зоомассы приходится не более 1%). См. также Абиссаль, Батиаль, Литораль, Сублитораль.
Морские млекопитающие в О. представлены 119 видами: 81 – из отр. китообразных, 32 вида ластоногих, 5 видов сирен и 1 вид из отр. хищных (калан). Вместе с мор. птицами они завершают трофич. цепи во всех экосистемах О. Мор. птицы, ластоногие, а также морские черепахи и морские змеи являются связующим звеном между сушей и морем (пищу добывают в море, размножаются на суше). Подобно истинно мор. животным, птицы скапливаются у берегов, особенно в продуктивных районах. Береговые птицы встречаются преим. в супралиторальной и литоральных зонах, бакланы, нырки и пеликаны – в сублиторальной, а разные виды буревестников далеко от берега – в неретической зоне. Наряду с млекопитающими, они нередко оказывают существенное негативное влияние на промысловые биоресурсы и их кормовую базу.
Биологические ресурсы
Значит. количество мор. организмов используется человеком в качестве пищи, кормов для домашних животных и технич. сырья. Это прежде всего рыба, на долю которой приходится более 90% добычи морепродуктов, а также моллюски (кальмары, осьминоги, мидии, гребешки, устрицы, каракатицы и др.), ракообразные (в т. ч. крабы, омары, лангусты, шримсы, креветки, криль); незначит. часть составляют млекопитающие (некоторые китообразные, ластоногие). Всё большее применение находят макроводоросли; они используются как продукты питания и для получения агара, альгинатов, каррагинатов, иода, а также в качестве корма и удобрений. Биологич. ресурсы между отд. океанами распределены неравномерно. По объёму биомассы и числу видов наиболее богат Тихий ок. Неблагоприятные для развития жизни холодные воды Сев. Ледовитого ок. малопродуктивны, за исключением Баренцева и Норвежского морей.
Всё крупное промысловое рыболовство мира в осн. сосредоточено на континентальном шельфе или близ него. По данным ФАО, глобальный объём добычи морепродуктов достигал максимума (86,3 млн. т) в 1996, к 2008 он снизился до 79,3 млн. т. В 2011 самое большое количество рыбы – 48,1 млн. т (ок. 65% мирового улова) было добыто в водах Тихого ок., в т. ч. 20 млн. т (25% мировой добычи) в сев.-зап. его части, 12 млн. т (15% мировой добычи) в юго-восточной и 11 млн. т (14% мировой добычи) на западе центр. части. Кроме того, 8,5 млн. т (14% мировой добычи) пришлось на сев.-вост. часть Атлантики. Всего в Атлантическом ок. было выловлено 20,5 млн. т преим. рыбы. Уловы в Индийском ок. составили ок. 11 млн. т. В полярных морях – Баренцевом и Норвежском – добыто 4,5 млн. т. С нач. 1990-х гг. в Баренцевом м. ведётся добыча камчатского краба, акклиматизированного вселенца с Дальнего Востока в 1960-е гг. Россией. В приантарктич. водах выловлено ок. 14 тыс. т рыбы (нототении, ледяные рыбы, клыкачи) и 163 тыс. т криля.
Основу рыбных ресурсов О. составляют представители отрядов сельдеобразных, трескообразных и окунеобразных. По биомассе и уловам 1-е место занимают сельдеобразные, среди которых выделяются семейства анчоусовых, сельдевых и сардины (в 2008 на них пришлось 20,1 млн. т). Тресковые рыбы (преим. атлантич. и тихоокеанская треска, сайда, пикша, путассу, минтай, морские налимы, навага) – осн. объект промысла субполярных вод. Уловы путассу на севере Атлантики в нач. 2000 достигали 2,5 млн. т. На севере Тихого ок. наиболее массовый вид – минтай. Его суммарная биомасса может достигать 40 млн. т, а уловы в последние годы находились на уровне 2,5–3 млн. т. Местообитание хека – умеренные и субтропич. воды вдоль вост. и зап. берегов Сев. и Юж. Америки и Зап. Африки.
Наиболее массовые представители отр. окунеобразных – ставриды, распространённые между 50–55° сев. и юж. широты. В 1979 сов. поисково-промысловыми судами в Тихом ок. был открыт т. н. ставридовый пояс между 35° и 52° ю. ш. и 175° в. д. – 80° з. д. (биомасса южнотихоокеанской ставриды в нём оценивалась в 40 млн. т). В 1980-е гг. её уловы достигали 1,3 млн. т. В районе Перуано-Чилийского апвеллинга уловы перуанской ставриды составляли 5–6 млн. т в год. Для Сев. Атлантики и сев.-зап. части Тихого ок. характерны значит. запасы скумбрии. По объёмам вылова (более 4 млн. т) к ней приближаются тунцы – обитатели умеренных, субтропич. и тропич. широт океанов. В этих же районах промыслом и спортивным рыболовством добывается более 2 млн. т др. крупных пелагич. рыб, таких как марлины, парусники, меч-рыба, пеламиды. Среди лососеобразных промысловое значение имеют 13 видов. В Атлантическом ок. широко распространены европейская сёмга и американский стальнеголовый лосось, в сев. части Тихого ок. – горбуша, кета, нерка, сима, чавыча и кижуч; отмечается тенденция роста их запасов. Уловы России достигают 500 тыс. т в год. Повсеместно распространённые светящиеся анчоусы (отр. миктофообразные) в отд. районах О. образуют промысловые скопления. Их биомасса оценивается в 400–500 млн. т. В отр. сарганообразных крупное промысловое значение имеет лишь сайра, связанная с зоной фронта течений – Курильского и Куросио. Важным объектом промысла на севере Атлантики и Тихого ок. являются также морские окуни (отр. скорпенообразные) и представители отр. камбалообразных – морские языки, камбалы и палтусы.
В ряде стран (в их числе Китай, Япония, Индонезия, Австралия) занимаются искусств. разведением в морях, заливах и лиманах водорослей, некоторых моллюсков и ракообразных, трепангов и рыбы. В 2008 на мор. фермах было произведено 19,7 млн. т рыбы, ракообразных, моллюсков и др. животных (25% мирового улова), а также 15,7 млн. т мор. водорослей и трав (в 15 раз больше, чем их добывается в естеств. условиях).
В прошлом мор. промысел трудно поддавался регламентации и контролю, что нередко приводило к подрыву численности популяций, ставило под угрозу существование многих мор. млекопитающих и рыб. Так, интенсивная добыча китов в 1960-е гг. (только в 1962 убито ок. 70 тыс. особей) значительно сократила их поголовье; в 1986 промысел всех видов крупных китов был запрещён. С каждым годом добыча млекопитающих уменьшается.
Сохранение и управление использованием биологич. ресурсов в О. осуществляется на нац. уровне прибрежными странами, а также региональными рыбохозяйств. организациями, созданными на основе междунар. конвенций по сохранению и управлению биологич. ресурсами в крупных частях О. Мониторинг за рыболовством и биологич. ресурсами О. осуществляется ФАО. Он проводится путём сбора рыбопромысловой статистики начиная с 1950. Эти данные позволяют получить достоверную информацию о состоянии биологич. ресурсов, об их видовой структуре и уловах по крупным районам Мирового океана.
История изучения океанов
Сведения об О. накапливались вместе с расширением географич. познаний о Земле. В глубокой древности финикийцы, египтяне, греки, китайцы и др. народы имели правильное представление о некоторых наблюдаемых в нём явлениях. Аристотелю (4 в. до н. э.) принадлежит высказывание о единстве Мирового ок., он указывал на существование течений в проливах Керченском, Босфоре, Дарданеллах. Дальнейшее развитие знаний об О. связано с эпохой Великих географических открытий (кон. 15 – нач. 16 вв.), с именами Васко да Гамы, Х. Колумба, Ф. Магеллана. В 1650 нидерл. географ Б. Варениус впервые предложил выделить пять океанов: Тихий, Атлантический, Индийский, Сев. Ледовитый и Юж. Ледовитый. В 1845 Лондонское географич. об-во подтвердило то же деление. В последующем некоторые учёные (О. Крюммель, 1878; Ю. М. Шокальский, 1917) предложили выделять только 3 океана: Тихий, Атлантический и Индийский, считая Сев. Ледовитый ок. морем Атлантического ок. Комплексное изучение Арктического бассейна привело к тому, что в 1935 в СССР было утверждено выделение Сев. Ледовитого ок. как самостоятельного. Подробнее историю исследований см. в ст. Океанология. О международно-правовом режиме О. см. в ст. Морское право.