Океанские воды над мелководными Багамскими банками приобретают белый цвет из-за обилия микроскопических частиц арагонита (ромбовидная разновидность углекислого кальция). Его химический состав такой же, как у обычного кальцита, но имеет другую кристаллическую структуру. Этот углекислый кальцит ведет себя в воде иначе, чем соль или сахар: при нагревании он кристаллизуется, ибо уменьшается его растворимость. Это вызвано тем, что на растворимость углекислого кальция значительное влияние оказывает наличие углекислого газа. При повышении температуры углекислый газ улетучивается, а растворимость углекислого кальция уменьшается. Иными словами, при интенсивном нагревании морской воды на багамском мелководье арагонит энергично кристаллизуется, придавая молочный оттенок морской воде. Такова причина белых вод Багамских банок.
Западная часть северной Атлантики является очень сложным районом океана. Здесь нарождаются атмосферные циклоны и антициклоны, которые влияют на погоду в Европе. Очень сильное испарение с поверхности океана в этом районе — причина частых ураганов, свирепствующих в конце лета. Здесь резко выражены особенности океанической циркуляции, в частности, взаимодействие Флоридского, Северо-Пассатного, Антильского течений. Гольфстрим также создает сложную динамическую систему…
Мы часто слышим понятие «уровень моря». Однако, оказывается, пользоваться им нужно с большой осторожностью. Ученые на протяжении продолжительного времени исследовали это понятие и пришли к следующим выводам…
Можно ли вести разговор о форме поверхности океанов, где уровень воды непрерывно меняется под действием приливов, волн и течений? Но, вероятно, эти динамические колебания происходят относительно некоторого состояния равновесия. Впрочем, вдумаемся в смысл понятия «равновесие». Не говорит ли оно о том, что на различных участках океанической поверхности существует равный вес, т. е. сила тяжести на них одинакова?
Из школьной физики у некоторых из нас могло сложиться мнение о том, что сила тяжести на поверхности шарообразной Земли всюду одинакова и сообщает любому телу ускорение, равное 9,81 метра на секунду в квадрате. Между тем Земля, как известно, не шар, а эллипсоид вращения, сплюснутый в направлении полюсов, на котором множество выступов и впадин. Существует ли в таком случае «равновесная» поверхность, вдоль которой сила тяжести одинакова и направлена перпендикулярно?
Да, конечно, существует, но лишь как условное понятие, которое появилось в конце прошлого века и которое носит название «геоид». Итак, идеальный геоид — это гладкая фигура, которая совпадает с поверхностью «спокойного» Мирового океана. Впрочем, всем понятно, что океан никогда абсолютно спокойным не бывает. На него действуют атмосферные явления, в нем существуют различные течения, на планетарные воды воздействуют гравитационные силы, чередующие отливы и приливы.
Однако проведенный комплекс измерений с помощью специальных приборов — гравиметров выявил заметные аномалии силы тяжести в разных районах земного шара. Все дело, оказывается, в том, что в каждой точке земного «шара», если фигуру Земли представить поверхностью, которую должна занимать спокойная жидкость, эта поверхность всегда перпендикулярна направлению силы тяжести. А направление этой силы зависит не только от притяжения Земли как целого, но и от притяжения отдельных неоднородностей в теле нашей планеты.
«Неоднородностью» может, например, оказаться сгущение тяжелых компонентов в глубинном расплаве. Сила тяжести в этом случае отклонена, и соответственно искажается форма водной поверхности. Дело заключается в том, что в рельефе водной поверхности, как это ни странно, «отражаются» и геологические структуры, находящиеся глубоко под дном океана. Увеличение или уменьшение силы тяжести Земли за счет этих неровностей структур сказывается в высоте водной поверхности. Оказывается, что под воздействием высоких температур порядка 2000–2500 градусов Цельсия и огромного давления, превышающего атмосферное в 150–350 тысяч раз, вещество земных недр на глубинах от 400 до 700 километров может стать, как говорится, «в расплаве» — более плотным. Получается, что скрытый в теле планеты избыток масс как бы стягивает над собой воду. Таков механизм образования «горбов», или «выпуклостей», на поверхности Мирового океана. А недостаток масс проявляется в виде «впадин». Причем в данном случае необязательно виноваты глубинные факторы. Например, часто причиной «горба» может оказаться и подводная гора, которая тоже заметно стягивает над собой водные массы. Теоретически все вышеизложенное было, как говорится, хорошо известно.
А вот доказать аргументированно и как бы зримо увидеть все это удалось лишь путем космических исследований, выполненных с помощью искусственных спутников Земли. Специальные океанографические спутники с высокой точностью, начиная с конца 70-х годов и вот уже в течение многих лет, измеряют расстояния до поверхности океана. По этим измерениям станции слежения, фиксирующие элементы спутниковых орбит, определяют их истинную высоту с точностью менее десяти сантиметров. Обозначающаяся разность величин и есть показатель отклонений в уровне реального земного океана.
Выполненные измерения подтвердили теоретические расчеты о том, что наиболее крупные «впадины» могут иметь глубину до 100 метров. Самая глубокая из них находится вблизи острова Шри-Ланка в Индийском океане, где океан опущен на 112 метров. Края этой гигантской воронки очень пологие и потому не заметны для глаза.
Что касается «горбов», то, действительно, такие выступы высотой до 100 метров были обнаружены также у западного побережья Африки и к северо-востоку от Австралии, в районе острова Новая Гвинея, где уровень водной поверхности поднят на 78 метров. Что же касается самой большой «выпуклости» в Мировом океане, то она, как выяснилось, занимает всю юго-восточную часть Тихого океана.
А вот что касается районов Карибско-го моря и интересующего нас Бермудского треугольника, то оказалось, что американские ученые провели съемку поверхности океана и в этих местах, получив такой результат: поверхность океана здесь опущена на 64 метра относительно земного эллипсоида. Кстати, вся северная часть Атлантического океана представляет собой «водное плато», самая высокая часть которого поднята на 67 метров.
Подобные местные понижения и повышения уровня океана обусловлены здесь, как считается, приблизительным соответствием его равномерному положению и форме земного геоида, если учесть рельеф морского дна, а также гравитационными аномалиями, что в первую очередь относится к району Пуэрториканской впадины.
Таковы, безусловно, интересные факты. Но сами по себе они ни о чем еще не говорят. Быть может, сам факт изгиба, т. е. подъема и опускания океанической поверхности в процессе ее приспособления к напряженности гравитационного геополя, в некотором смысле напоминает живое существо…
А вот ученые считают, что никакими особыми свойствами «бугры» и «впадины» поверхности океана якобы не обладают. По их мнению, они не оказывают существенного воздействия даже на циркуляцию воды в этих местах. Впрочем, автор считает, что такое мнение специалистов слишком «быстротечно», поскольку оно не учитывает долговременных процессов и явлений, могущих происходить между этими аномалиями поверхности океана, например, с учетом ее динамических свойств и т. д.
Именно здесь, вероятней всего, нужно сказать несколько слов о том, что такое внутренние волны в океане. И важно это хотя бы потому, что изучение их — одна из важнейших задач океанологии нашего времени. Ученые сначала теоретически предсказали существование этих волн, а потом, лишь полвека спустя, открыли их в природных условиях.
В середине XVIII века Франклин, совершая морское путешествие, обратил внимание на следующее необычное явление. В светильной лампе, стоявшей на столе у него в каюте, поверх воды было налито масло. Слой масла оставался абсолютно спокойным, а на его границе с водой происходило что-то непонятное: здесь возникла волна. Это, образно говоря, была «буря в стакане воды». Франклин незамедлительно поспешил опубликовать свои наблюдения. И правильно сделал: его сообщение стало первым «лабораторным наблюдением» подводных волн. Но самое интересное заключалось в том, что в жизни моряки часто сталкивались с подобными явлениями!
Один только пример. Очень давно норвежские мореплаватели обратили внимание на странное явление, которому дали название «лежать в мертвой воде». Суда, пересекая местные фьорды, вдруг застывали на месте И, точно удерживаемые магической рукой, не в силах были двинуться ни вперед, ни назад. Позже, в 1904 году, норвежский путешественник Ф. Нансен и шведский физик В. Экман, изучая эту особенность фьордов, выяснили, что она характерна для тех мест, где над соленой водой имеется слой более легкой опресненной воды. Резкие перепады в плотности воды и создают эффект, удерживающий суда на месте.
Серьезно, на уровне современной науки, внутренние волны стали изучать только после второй мировой войны. И почти сразу же удалось выяснить любопытнейшие, просто потрясающие подробности. И вот что интересно: существуют внутренние волны даже тогда, когда поверхность океана идеально спокойна.
Предположим, что вы видите совершенно гладкую поверхность воды. Это совсем не значит, что и во внутренних ее слоях все спокойно. Там, на глубине 200–300 метров от уровня океана, могут «бушевать» (это слово взято в кавычки только потому, что подводные волны развиваются гораздо медленнее, чем поверхностные) настоящие бури и штормы, причем подводные волны достигают иной раз внушительных размеров: амплитуда по высоте достигает 50 метров, а ширина свыше 100 метров. Правда, период их колебаний может лежать в интервале от нескольких минут до нескольких суток. Удивительно тут другое: волны эти могут пронизывать всю толщу океана до самого дна! Как это можно себе представить?