Возникает вопрос: возможно ли, чтобы в океане существовали течения, распространяющиеся только вдоль параллелей? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо взглянуть на карту мира. Сразу становится ясно, что это возможно единственно в умеренных широтах южного полушария. Там берега континентов не являются препятствием для течения Западных ветров. В иных же частях океана берега континентов представляют собой непреодолимое препятствие для течений. И тогда подобно рекам, на пути которых возникает какая‑то возвышенность, течения меняют свое направление и движутся вдоль берегов континентов. По мнению некоторых ученых, именно это способствует созданию интенсивных потоков у восточных и западных берегов. Иные ученые оспаривают эту точку зрения, но об этом будет сказано ниже. А теперь давайте вновь обратимся к карте течений.
Сразу становится заметна замкнутость циркуляционных систем, образованных различными течениями, т. е. так называемых циркуляционных колец. Центры таких колец находятся внутри океана, в субтропических районах Земли, а по периферии, например, на севере Атлантического океана, распространяются Северное Пассатное течение, Гольфстрим, Северо — Атлантическое течение и Канарское течение. Обычно эти кольца называют субтропическими, и они примечательны своей асимметрией по направлению с запада на восток. Асимметрия выражается в том, что у западных берегов интенсивность течения намного выше, нежели у восточных. (См. рис. на с. 43). При этом объем водных масс, переносимых западными течениями, значительно больше, чем у восточных. Другой характерной особенностью субтропических течений является то, что в Южном полушарии они выражены гораздо слабее, что объясняется климатической однородностью этих районов Земли.
Гольфстрим и Куросио — наиболее изученные течения в Мировом океане. Мощность Гольфстрима возрастает на 7 % на каждые 100 км, причем у Флоридского пролива течение переносит уже 30 млн. кубических метров воды в секунду, а на расстоянии 2000 км от пролива это количество возрастает до 90 млн. кубических метров. Этот мощный поток движется в узкой прибрежной полосе практически по изобатам, т. е. линиям одинаковой глубины. У мыса Хаттерас течение выходит в открытый океан.
Подобным поведением отличается и Куросио, но, в отличие от Гольфстрима, оно несет на одну треть воды меньше. Пройдя Филиппины, Куросио устремляется на северо — запад к берегам Японии, приблизительно до 35° с. ш., где оно меняет свое направление и продолжается на восток уже как Северо — Тихоокеанское течение.
Часть вод, перенесенных на север Гольфстримом и Куросио, возвращается назад Канарским и Калифорнийским течениями. Канарское течение переносит около 16, а Калифорнийское — 13 миллионов кубических метров воды в секунду. Для них, также как и для их южных аналогов, характерны мощные восходящие движения, способствующие увеличению биологической продуктивности, глубинные противотечения в непосредственной близости от континентов и противотечения на поверхности.
Например, в области Калифорнийского течения прибрежное противотечение (течение Дэвидсона) хорошо выражено зимой, когда ослабевают северные ветры. Для всех течений восточных океанских областей характерно то, что они не только частично компенсируют западные течения, но и представляют собой циркуляционные системы, связанные с вертикальным подъемом и опусканием водных масс, которые формируются в результате специфического распределения ветрового поля и расположения континентов.
Погода и климат
Все мы привыкли к ежедневным сводкам погоды. И хотя многие еще относятся к прогнозу погоды с известны! долей предубеждения, тем не менее, все знают, что над территорией нашей страны периодически проходят огромные циклоны и антициклоны, теплые или холодные воздушные массы. Они почти всегда перемещаются с запада на восток, что совпадает с направлением главного воздушного потока в средних географических широтах, у которого есть свой аналог и в океанах. Это Северо — Атлантическое и Северо — Тихоокеанское течения. Несут ли эти два течения циклоны и антициклоны? Проводя аналогию между циркуляцией атмосферы и океана, можно предположить, что ответ будет положительным. Однако каждое предположение нуждается в доказательстве.
Обратимся же к данным экспериментов и проследим, можно ли на основании этих данных утверждать о существовании циклонов и антициклонов в океанах. Но прежде рассмотрим вопрос о циклонах и антициклонах в атмосфере. Что позволяет ученым — метеорологам судить об их наличии в атмосфере и как они следят за процессом их образования и развития?
Как известно, суша, особенно в густонаселенных районах земли, покрыта плотной сетью метеорологических станций. На каждой из них проводятся измерения атмосферного давления, температуры, скорости ветра, количества осадков и др. Если данные о значениях геопотенциала[1] в определенный момент времени, полученные многими метеорологическими станциями, нанести на карту и соединить точки с одинаковым геопотенциалом, то получим распределение геопотенциала в данный момент. При сравнении двух подобных карт, но относящихся к разным отрезкам времени, можно сделать вывод, что воздушные массы, перемещаясь в пространстве, трансформируются. То же самое про — исходит и с полями температуры, скорости ветра и т. д.
Изолинии высоты изобарической поверхности 500 миллибаров 15. VIII. 1977 г. Н и В обозначают места снижения и поднятия изобарической поверхности. Они определяют места циклонов и антициклонов в атмосфере.
Изолинии высоты изобарической поверхности 500 миллибаров 16.VIII. 1977 г. Кроме трансформации основных барических центров, хорошо заметен поворот всей картины в направлении с запада на восток.
Изолинии высоты изобарической поверхности 500 миллибаров, усредненные за август 1977 г. После усреднения циклоны и антициклоны (особенно в средних широтах), заметные на прежних двух рисунках, исчезли.
В научной практике очень часто используется прием усреднения данных. Предположим, что данные о геопотенциале на огромной территории Земли усреднены по времени за один месяц, и на основе этих данных составим карту распределения геопотенциала. Сравнивая вновь полученную карту с картами, отражающими две моментные ситуации за такой же период, мы видим, что некоторые циклонические и антициклонические образования исчезают и что поле усредненного атмосферного давления характеризуется значительно большей гладкостью изолиний[2].
Карты первого типа отражают погоду, чьи основные элементы — циклоны и антициклоны, представляющие собой области, где давление ниже или выше нормального. В результате существующей разности давлений воздушные массы совершают кругообразное движение, причем у циклонов оно идет в направлении против часовой стрелки, а у антициклонов — по часовой стрелке.
Размеры атмосферных циклонов и антициклонов по горизонтали исчисляются несколькими тысячами километров, а время их нахождения в каждом районе — всего несколько дней. Если же усреднить поле геопотенциала за период намного больший, чем несколько дней, то мы увидим, что недолговечные образования, определяющие погоду, «компенсируют» друг друга и остаются лишь те особенности распределения метеорологических элементов, которые изменяются сравнительно медленно. Они‑то и представляют собой климатические характеристики в разных частях рассматриваемой территории.
Изменчив ли океан?
А сейчас снова вернемся к океану и проследим, как накапливались экспериментальные данные. Вначале сведения об океанских течениях черпали преимущественно из бортовых журналов, в которых обычно отмечали отклонения судна от намеченного курса. В зависимости от отклонения определялась скорость, и то довольно неточно, лишь поверхностного слоя морских вод. В дальнейшем с развитием океанографии стало возможным планомерное проведение морских экспедиций с целью получения экспериментальных данных. Но мы не станем рассматривать рабочие инструменты наших коллег в прошлом, а остановимся лишь на том, когда и как измеряли в океане.
Обычно исследовательское судно имеет точно заданный курс, в определенных точках которого и проводятся различного рода измерения. Разумеется, невозможно, чтобы один и тот Же корабль осуществлял синхронные измерения в двух точках пространства. Именно з®о и определяло дальнейший ход обработки океанографических данных. В силу того, что они были слишком нерегулярны, а их плотность в пространстве очень невелика, поступали следующим образом. Океан делился на квадраты, и все данные, полученные разными экспедициями в разное время в этих квадратах, суммировались и усреднялись. Таким образом, вследствие усреднения данных «кратковременные» элементы океанической динамики выпадали из поля зрения ученых.
