1001 вопрос об океане и 1001 ответ
Шрифт:
Батометры снабжены клапанами, которые при переворачивании прибора закрываются, тем самым сохраняя в целости пробы воды с нужного горизонта. Одновременно переворачиваются и термометры, фиксируя температуру на той же глубине.
Глубину погружения термометров в момент переворачивания можно приблизительно определить по блок-счетчику, через который проходит трос. Однако точность такого определения невелика, так как под влиянием дрейфа судна и глубинных течений трос значительно отклоняется от вертикали. Для точного определения глубины один термометр защищается от давления, а другой остается незащищенным. Незащищенный термометр [17] показывает
17
В отечественной литературе называется термоглубомером. — Прим. перев.
Этот простой, но остроумный прибор позволяет получить профиль температуры от поверхности до глубины в несколько сот метров. Датчиком температуры в нем служит 15-метровая медная трубка, заполненная толуолом и намотанная на специальный каркас. При расширении и сжатии толуола перемещается связанное с трубкой перо, которое царапает стеклянную пластинку, покрытую специальной пастой. При этом под действием давления воды на мембрану перемещается и сама пластинка, так что перо прочерчивает кривую в двух координатах — температуры и глубины. Отсчеты температуры на различных глубинах снимаются с кривой по специальной сетке в отсчетном приспособлении, куда вставляется пластинка.
Батитермограф — дешевый прибор, которым можно работать на ходу судна до 12 узлов. В отличие от опрокидывающихся термометров, дающих температуру на дискретных глубинах, батитермограф позволяет получить непрерывную запись распределения температуры по глубине..
Прежде всего глубина погружения прибора ограничена 300 м. Точность его в лучшем случае составляет 0,05 °C, что недостаточно для многих научных задач. Кроме того, каждый прибор имеет свою собственную нелинейную отсчетную сетку, поэтому снятие показаний с температурной кривой невозможно автоматизировать и эту утомительную процедуру приходится производить вручную [18] . По этим и некоторым другим причинам в настоящее время отдается предпочтение электрическим батитермографам разового действия.
18
Одним из существенных недостатков механического батитермографа является необходимость сбавлять скорость судна до 10–12 узлов, что зачастую крайне нежелательно, в особенности для военных кораблей. — Прим. перев.
Это обтекаемой формы прибор, предназначенный для измерения температуры воды в слое от поверхности до 450 м. Его можно сбрасывать с судна, движущегося со скоростью до 30 узлов. Датчик температуры соединен с находящимся на борту судна регистратором с помощью тонкого электрического провода, который обрывается при достижении зондом максимальной глубины.
В открытом океане температура воды изменяется в пределах от — 2° до 4 30 °C. Поверхностная температура в Персидском заливе в летние месяцы превышает 33 °C, а на мелководьях у берегов может достигать 36°. Основная масса воды в океане значительно однороднее по температуре: 75% объема воды имеет температуру от 0 до 6°, 50% — от 1,3 до 3,8 °C.
Самая холодная вода в море Уэдделла, в Антарктике. Холодная морская вода тяжелее теплой, поэтому она опускается и распространяется вдоль дна на север.
Пояс максимальных температур поверхностных
Он зависит от характера облачности, однако суточные изменения редко превышают 0,5 °C, причем они охватывают лишь тонкий поверхностный слой. При ясной погоде температура может подниматься на 2 °C. Суточные колебания температуры воды малы по сравнению с колебаниями температуры воздуха и почвы, потому что для аналогичного изменения температуры вода должна поглотить в пять раз больше тепловой энергии, чем воздух.
19
Так как теплоемкость воды значительно выше, чем суши. — Прим. перев.
На экваторе вода всегда теплая, а в полярных районах — всегда холодная, поэтому суточные и сезонные изменения температуры там невелики. В средних же широтах смена времен года вызывает заметные сезонные изменения температуры поверхностных вод.
По данным Немецкой службы погоды в Гамбурге, в период с 1900 по 1950 г. в Северной Атлантике существовала тенденция к потеплению, однако с 1951 по 1963 г. отмечено понижение температуры примерно на 0,3 °C.
В общем температура в океане быстро убывает с глубиной. Для океана типична трехслойная структура: в верхнем слое (перемешанном слое) толщиной от 20 до 200 м температура однородна, в следующем за ним тонком слое (называемом термоклином) температура резко падает, ниже термоклина температура уменьшается более плавно.
Это однородный верхний слой, который нагревается солнечной радиацией и перемешивается течениями, ветровым волнением и приливами. В районах постоянных ветров, как, например, в пассатной зоне, этот слой может достигать толщины 200 м. В районах значительного дневного прогрева возникает суточный термоклин в слое от поверхности до глубины 6 — 10 м. На глубинах 30 — 100 м может образоваться также сезонный термоклин.
Даже в тропиках температура воды на глубине более 1500 м не превышает 3 °C. Однако отрицательные температуры встречаются лишь в отдельных местах.
Исследования, проведенные еще 170 лет назад, показали, что исключительно низкая температура придонных вод в тропиках может объясняться только одним — притоком вод из полярных районов. Более поздние измерения содержания растворенного в воде кислорода указывают на то, что холодная вода, будучи плотнее теплой, опускается в полярных районах и медленно распространяется вдоль океанского дна по направлению к экватору.
Это линия резкого перепада температуры, разделяющая различные водные массы и воды различного происхождения.
Такие фронты аналогичны атмосферным фронтам, которые разделяют воздушные массы различного происхождения и распознаются по резким перепадам температуры на коротких расстояниях. В океане информацию, необходимую для определения местонахождения фронта, получают с помощью батитермографа, дающего непрерывную запись распределения температуры по глубине [20] .
20
Более подробную информацию дает система датчиков, буксируемых за судном на различных горизонтах. Такую систему называют термокосой. — Прим.: перев.