Випаровування води Світового океану

Всією своєю поверхнею Світовий океан стикається з атмосферою. І природно, що на рубежі цих стихій між ними відбувається інтенсивний обмін. В обох напрямках переміщаються гази, волога і тепло. Щодня в атмосфері у вигляді пари знаходиться близько 13 тисяч кубічних кілометрів води. Цей постійний фонд вологи весь час поповнюється за рахунок випаровування води з поверхні океану і витрачається, випадаючи на поверхню планети у вигляді опадів.

Загальна маса води, яку океан віддає атмосфері, становить близько 355 тисяч кубічних кілометрів на рік. Зворотно ж, з повітря в море, повертається тільки 320 тисяч кубічних кілометрів. Решта вода (35 тисяч кубо – кілометрів), перш ніж повернутися в океан, проходить складний цикл на суші.

Таким чином, тільки одна десята частина тієї величезної кількості вологи, яка випаровується з поверхні Світового океану, зрошує ліси і поля, а дев’ять десятих циркулюють в замкнутій системі море – атмосфера.

Величина випаровування прямо пропорційна кількості надходить сонячного тепла, тому в тропічній зоні в атмосферу йде більше води, ніж повертається в океан. У помірних і високих широтах, починаючи приблизно з 40 – го градуса, опади перевищують випаровування.

Як відомо, гази краще розчиняються в холодній, ніж в теплій воді. У своїй праці “Вступ до геохімію океану ” академік А. Виноградов порівнює Світовий океан з грандіозним повітряним насосом, який поглинає гази в холодних областях і віддає частину їх в тропіках. У результаті вертикальних конвекційних течій розчинені у воді гази пронизують всю товщу океанської води, аж до дна найглибших западин. За підрахунками вченого загальний об’єм газів, розчинених у Світовому океані, приблизно в три рази більше всього обсягу його вод.

У нижніх шарах атмосфери повітря складається з 78 відсотків азоту і 21 відсотка кисню (крім того, в ньому є інертні гази, водень і вуглекислота, в сумі складові 1 відсоток обсягу). Розчинність різних газів у воді неоднакова; там, кисень розчиняється в ній значно легше азоту, тому об’ємне співвідношення кисню до азоту в океанічних водах одно 1:2, а не 1:4, як у повітрі.

Кисень, розчинений у водах Світового океані, повністю забезпечує потребу морських організмів, за його рахунок відбувається також окислення органічних і мінеральних продуктів. Проте у воді постійно є надлишки кисню, який випаровується в атмосферу. Особливо рясно він надходить в атмосферу в місцях зростання морських рослин, в першу чергу одноклітинних планктонних водоростей.

Вчені припускають, що весь кисень повітряної оболонки нашої планети утворився за рахунок фотосинтезу і його наявність в атмосфері підтримується зеленими рослинами. Як відомо, у ХХ столітті в результаті зростання міст і промислових підприємств площа суші, зайнята зеленими рослинами, різко скоротилася. Особливо катастрофічно зменшуються лісові масиви, що дають левову частку кисню, синтезованого наземної рослинністю.

У цьому зв’язку роль океану в регенерації повітряної оболонки Землі ще більше зростає. Світовий океан не тільки збагачує атмосферу киснем, але і сприяє видаленню з неї вуглекислого газу, який утворюється в результаті дихання живих організмів і як один з наслідків руйнування гірських порід і вулканічної діяльності. Відносна кількість цієї речовини в повітрі мізерно і дорівнює (за об’ємом) 0,03 відсотка. Однак роль його у становленні глобальних кліматичних умов і для нормального розвитку життя абсолютно не відповідає з настільки малою величиною.

Справа в тому, що вуглекислота атмосфери затримує теплове випромінювання Землі. При зменшенні її в атмосфері клімат стає холодніше, а при збільшенні настає потепління. Згідно з однією з гіпотез зменшення вуглекислоти в атмосфері наполовину послужило минулого причиною настання заледеніння. Якщо ж кількість вуглекислого газу в повітряній оболонці Землі зросте, то збільшиться так званий парниковий ефект, який викличе перегрів.

Загроза ця цілком реальна. У поточному столітті вміст вуглекислого газу в атмосфері внаслідок спалювання великої кількості органічного палива і за рахунок скорочення лісів вже збільшилася на 13 відсотків. На щастя, на нашій планеті існує океан, який постійно витягує з повітря вуглекислий газ; в даний час його в морській воді міститься в 60 разів більше, ніж в атмосфері. У морі вуглекислий газ зазнає складні хімічні перетворення, і в кінцевому підсумку значна його частина при посередництві деяких організмів, які будують собі скелети, зв’язується і входить до складу малорастворимой солі – вуглекислого кальцію, – накапливающейся на дні у вигляді осадових вапняних порід.

У помірних і полярних зонах через низьку температуру вода насичена вуглекислотою не до межі. Внаслідок цього вапняні відкладення тут поступово руйнуються, і продукти розпаду вуглекислого кальцію надходять в загальний круговорот речовин. На мілководді ж тропічних морів вода пересичена вуглекислим газом, що створює умови для довготривалого збереження накопичених вапняних нашарувань.

Запас вапна служить найважливішим буфером для стабілізації клімату нашої планети. Варто тільки йому злегка похолодати, як область тропічної зони кілька звужується і частина запасів вапняних відкладень починає розкладатися. Це призводить до збільшення вуглекислого газу в обмінній системі океан – атмосфера і підсилює парниковий ефект. В результаті наступаючого потепління тропічна зона знову розширюється.

У даному випадку, як і в підтримці балансу кисню, роль океану важко переоцінити. Саме завдяки йому можливе здійснення динамічної рівноваги найважливіших для життя газів в планетарному масштабі.

Не менш грандіозна роль океану в стабілізації температури, як повсякденного, так і протягом усієї геологічної історії Землі. Океан безпосередньо впливає на температуру атмосфери. Повітря сам по собі мало нагрівається сонячними променями, а отримує тепло або від нагрітої землі, або від поверхні океану. Оскільки теплоємність води значно вище теплоємності повітря, то нагрівання атмосфери відбувається набагато швидше, ніж охолодження води. Так, якщо при вирівнюванні температури на стику двох стихій надійшов холодне повітря підігрівається теплим морем на 6 градусів, верхній стометровий шар води охолоне лише на одну десяту градуса.

Видатний радянський вчений академік В. Шулейкин порівняв взаємини океану і атмосфери з тепловою машиною. Головною умовою роботи такої машини служить різниця температур. Щоб привести в дію парову машину, необхідно нагріти в котлі воду до кипіння. Отриманий пар надходить в циліндр, де він, розширюючись, пересуває поршень і виробляє роботу. Але так парова машина може працювати тільки за умови, що температура зовнішнього середовища буде нижче температури котла; в іншому випадку пар з нього взагалі не вийде.

У наведеному прикладі зовнішня середу служить тим холодильником, який не менш необхідний для роботи парової машини, ніж котел, де кип’ятять воду.

Природні теплові машини, що працюють в океані й атмосфері, також мають свої нагрівачі і холодильники. Академік В. Шулейкин розрізняє два роду таких ” машин”.

Для першого з них нагрівачем служить тропічна зона океану, а холодильником – дві полярні області. Тут важливо відзначити, що нагрівач і холодильники цієї теплової машини перебувають кожен на своєму місці. В результаті виробленої ними роботи напрям перенесення тепла не змінюється.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 4.50 out of 5)

Випаровування води Світового океану