Удивительная океанология
Шрифт:
Кстати, все основные жидкости организма (пот, кровь и др.) тоже соленые, что можно считать близкородственным сходством с морской водой.
Вода является составной частью тела живых существ. Кровь, мышцы, жир, мозг и даже кости содержат воду в большом количестве. Обычно вода составляет 65–75 % веса тела живого организма. А вот тело некоторых морских животных (например, медуз) содержит в себе до 97–98 % воды. В любом случае, все процессы, совершающиеся в теле животных и растений, происходят только при участии водных растворов. Без воды жизнь невозможна.
Научное обоснование появления соленой воды в Мировом океане было дано в 1715
В 1698–1700 годах он руководил экспедиционным судном, которое выполнило магнитную съемку в Атлантическом океане, а в 1701 году опубликовал первую в мире большую карту магнитных склонений Земли. Для этого он несколько раз пересек в разных направлениях Атлантический, а затем и Тихий океаны. Одновременно с этим Галлей первым сделал предположение, что минералы, в том числе и соль, вымываясь из почвы, попадали по рекам в море, где с течением времени концентрировались.
Он же предложил использовать соленость океанов для определения возраста Земли, считая, что скорость испарения воды и скорость поступления соли в стоках рек известны.
Приливы и отливы
Приливы и отливы — это периодические колебания уровня воды в морях и океанах. Откуда же они берутся и какие силы вызывают их образование?
Прежде всего, приливы и отливы образуются под воздействием силы притяжения Луны и Солнца.
Как известно, масса Солнца в 27 миллионов раз больше массы Луны. Но при этом Солнце находится в 390 раз дальше от Земли, чем Луна. В связи с этим на поверхности Земли приливные силы, порождаемые маленькой Луной, в два раза больше приливных сил, порождаемых Солнцем.
Так что в итоге приливы и отливы вызываются главным образом гравитационным притяжением Луны.
Масса Земли в 80 с лишним раз больше массы Луны, и разные части Земли подвергаются притяжению Луны по-разному. Сторона, повернутая к Луне, «вздувается», то есть все находящееся прямо под Луной приподнимается в направлении Луны. Таким образом, Земля превращается в эллипсоид.
Совершая вращение, Земля «подставляет» Луне разные свои стороны, и «приливные горбы» перемещаются по ее поверхности.
Таким образом, ключевыми моментами в объяснении возникновения приливов и отливов являются: суточное вращение Земли и деформация («вздутие») покрывающей земную поверхность водной оболочки.
Если Земля, Солнце и Луна располагаются на одной линии (это бывает в полнолуние или новолуние), то гравитационное притяжение Луны и Солнца складывается, и прилив получается самый высокий. Его называют сизигийным (слово сизигата на греческом языке означает «сопряжение, соединение»). А если Солнце и Луна расположены под углом 90 градусов, гравитационное притяжение Луны и Солнца частично уравновешивает друг друга, и прилив получается наименьший. Его называют квадратурным.
Наименьший прилив в среднем в 2,7 раза меньше наибольшего.
Обычно приливы и отливы бывают два раза в сутки.
Самый высокий уровень воды, наблюдаемый во время прилива, называется полной водой, самый низкий уровень во время отлива — малой водой. Соответственно, средний уровень моря — это условная величина, выше которой расположены отметки уровня воды во время приливов, а ниже — во время отливов.
Знать величину прилива очень важно, особенно в судоходстве, ибо при подходе большого корабля к берегу его можно «посадить» на мель или на риф. Поэтому данные о приливах и времени их наступления в разных пунктах побережья, вычисленные на год вперед, публикуются в специальных справочниках.
Самые высокие приливы в мире (до 18 метров) можно наблюдать в бухте Фанди, которая находится на восточном побережье Канады между Нью-Брансуиком и Новой Шотландией. На Европейском континенте самые высокие приливы (до 13,5 метров) наблюдаются в Бретани у города Сен-Мало. Здесь приливная волна фокусируется береговой чертой полу островов Корнуолл (Англия) и Котантен (Франция).
В древности о приливах и отливах знали очень мало. Например, в 54 году до н. э., когда Цезарь планировал завоевание Британии, его корабли столкнулись с большими проблемами. Цезарь был великим полководцем, но он родился в «неприливном» Средиземноморье, и его застигли врасплох британские приливы. Во время одного из них его корабли были выброшены на берег, а тяжелые транспортные суда, стоявшие на якоре, едва не утонули. При отливе, наоборот, корабли увязли в иле. В результате некоторые корабли были полностью разрушены, а многие другие оказались непригодными к плаванию.
С аналогичной проблемой столкнулся в Египте и Наполеон Бонапарт. Однажды, осматривая захваченный Суэц, он расположился в походной палатке, отказавшись от предложенного ему дома. В девять часов вечера он вдруг услышал крики своих солдат — это начался прилив! Эскадрон охраны стоял в полном боевом порядке, и все лошади были уже по брюхо в воде. Луна должна была взойти только в полночь, было страшно темно, и никто не знал, что делать.
«Неужели мы пришли сюда, чтобы так глупо погибнуть?» — воскликнул Наполеон.
К счастью, бригадир Карбоннель нашел правильное направление движения, и через несколько часов французы успешно выбрались на сушу. При этом генерал Каффарелли, замедлявший движение из-за своего деревянного протеза, умолял бросить его, но двое солдат, отлично умевших плавать, вытащили и его. Потом Наполеон написал: «Каффарелли отделался тем, что потерял свою деревянную ногу, но это и так случалось с ним каждую неделю. Потери были невелики и ограничились несколькими карабинами и плащами».
Особым видом гидроэлектростанций (ГЭС) являются приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов. Для этого залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой устанавливаются обратимые гидроагрегаты, работающие и при приливе, и при отливе. Некоторые агрегаты могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса — для перекачки воды в водохранилище и последующей работы станции в отсутствие приливов и отливов. В последнем случае электростанции называются гидроаккумулирующими (ГАЭС).