يتكون الجزء الأكبر من القشرة المائية للأرض من المياه المالحة للمحيط العالمي، والتي تغطي ثلثي سطح الأرض. ويبلغ حجمها حوالي 1379-106 كيلومتر مكعب، في حين أن حجم جميع المياه الأرضية (بما في ذلك الأنهار الجليدية والمياه الجوفية على عمق 5 كيلومترات) أقل من 90-106 كيلومتر مكعب. نظرا لأن مياه المحيطات تشكل حوالي 93٪ من جميع المياه في المحيط الحيوي، فيمكننا أن نفترض أن تركيبها الكيميائي يحدد السمات الرئيسية لتكوين الغلاف المائي ككل.
إن التركيب الكيميائي الحديث للمحيطات هو نتيجة للتغيرات طويلة المدى تحت تأثير أنشطة الكائنات الحية. نتج تكوين المحيط الأولي عن نفس عمليات تفريغ المادة الصلبة للكوكب التي أدت إلى تكوين القشرة الغازية للأرض. لهذا السبب، يرتبط تكوين الغلاف الجوي والغلاف المائي ارتباطًا وثيقًا، وقد حدث تطورهما أيضًا بشكل مترابط.
كما ذكرنا سابقًا، كان بخار الماء وثاني أكسيد الكربون هو السائد بين منتجات التفريغ. منذ اللحظة التي انخفضت فيها درجة حرارة سطح الكوكب إلى أقل من 100 درجة مئوية، بدأ بخار الماء في التكاثف وتشكيل الخزانات الأولية. نشأت عملية دوران المياه على سطح الأرض، والتي كانت بمثابة بداية الهجرة الدورية للعناصر الكيميائية في نظام الأرض والمحيطات والأرض.
وفقًا لتركيبة الغازات المنبعثة، كانت التراكمات الأولى للمياه على سطح الكوكب حمضية، ومثرية بشكل أساسي بـ HC1، وكذلك HF، وH3BO3، وH2S. لقد مرت مياه المحيط بالعديد من الدورات. دمر المطر الحمضي بقوة الألومينوسيليكات، واستخرج منها الكاتيونات القابلة للذوبان بسهولة - الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم، والتي تراكمت في المحيط. قامت الكاتيونات بتحييد الأحماض القوية تدريجيًا، واكتسبت مياه الغلاف المائي القديم تركيبة من الكلور والكالسيوم.
من بين العمليات المختلفة لتحويل المركبات المنزوعة الغاز، حدث بوضوح نشاط تكثيف البكتيريا الحرارية. إن ظهور البكتيريا الزرقاء التي تعيش في الماء، والتي تحميها من الأشعة فوق البنفسجية الضارة، يمثل بداية عملية التمثيل الضوئي والإنتاج البيوجيوكيميائي للأكسجين. ساهم انخفاض الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون بسبب عملية التمثيل الضوئي في ترسيب كتل كبيرة من كربونات Fe2+، ثم Mg2+ وCa3+.
بدأ الأكسجين الحر بالتدفق إلى مياه المحيط القديم. على مدى فترة طويلة من الزمن، تم أكسدة المركبات المختزلة وغير المؤكسدة من الكبريت والحديد والمنغنيز. اكتسب تكوين مياه المحيط تركيبة كلوريد كبريتات قريبة من التركيبة الحديثة.
توجد العناصر الكيميائية في الغلاف المائي بأشكال مختلفة. من بينها، الأكثر شيوعا هي الأيونات البسيطة والمعقدة، وكذلك الجزيئات في حالة من المحاليل المخففة للغاية. الأيونات الشائعة هي عبارة عن امتصاص مرتبط بالجزيئات ذات الأحجام الغروية وتحت الغروية الموجودة في مياه البحر على شكل معلق رقيق. مجموعة خاصة تتكون من عناصر المركبات العضوية.
وتتراوح الكمية الإجمالية للمركبات الذائبة في مياه البحر (الملوحة) في الطبقات السطحية للمحيطات والبحار الهامشية من 3.2 إلى 4%. وفي البحار الداخلية، تختلف الملوحة على نطاق أوسع. من المفترض أن يبلغ متوسط ملوحة المحيط العالمي 35%.
مرة أخرى في منتصف القرن التاسع عشر. اكتشف العلماء خاصية جيوكيميائية ملحوظة لمياه المحيط: على الرغم من التقلبات في الملوحة، فإن نسبة الأيونات الرئيسية تظل ثابتة. إن التركيبة الملحية للمحيطات هي نوع من الثبات الجيوكيميائي.
نتيجة للعمل المستمر للعلماء من العديد من البلدان، تم تجميع مواد تحليلية واسعة النطاق، والتي تميز محتوى ليس فقط العناصر الكيميائية الرئيسية ولكن أيضًا العناصر الكيميائية النزرة في مياه البحار والمحيطات. تم تقديم البيانات الأكثر إثباتًا حول متوسط \u200b\u200bقيم (كلارك) العناصر الكيميائية في مياه المحيط العالمي في تقارير E.D. غولدبرغ (1963)، أ.ب. فينوغرادوف (1967)، ب. ماسون (1971)، ج. هورن (1972)، أ.ب. ليسيتسينا (1983)، ك.ن. توركيانا (1969). في الجدول 4.1 يستخدم نتائج المؤلفين الأخيرين بشكل رئيسي.
وكما يتبين من البيانات المقدمة، فإن الجزء الأكبر من المركبات المذابة عبارة عن كلوريدات من العناصر القلوية والقلوية الأرضية الشائعة، وتحتوي على نسبة أقل من الكبريتات، وحتى كمية أقل من الهيدروكربونات. تركيز العناصر النزرة، وحدة قياسها ميكروغرام / لتر، هو أقل بثلاث مراتب رياضية من حيث الحجم في الصخور. ويصل مدى قيم كلارك للعناصر المتفرقة إلى 10 أوامر رياضية، أي. تقريبًا كما هو الحال في القشرة الأرضية، لكن نسب العناصر مختلفة تمامًا. ومن الواضح أن البروم والسترونتيوم والبورون والفلور هي السائدة، بتركيزات تزيد عن 1000 ميكروغرام/لتر. يوجد اليود والباريوم بكميات كبيرة، وتركيزهما يتجاوز 10 ميكروغرام/لتر.
الجدول 4.1
محتوى الأشكال القابلة للذوبان من العناصر الكيميائية في المحيط العالمي.| عنصر كيميائي أو أيون | متوسط التركيز | نسبة التركيز في مجموع الأملاح إلى كلارك طبقة الجرانيت | الوزن الإجمالي مليون طن | |
| في الماء، ميكروغرام/لتر | في الأملاح الإجمالية، 10 -4 % | |||
| ج1 | 19 353 000,0 | 5529,0 | 3252,0 | 26513610000 |
| الهدف الاستراتيجي 4 2 — | 2 701 000,0 | 771,0 | - | 3700370000 |
| س | 890000,0 | 254,0 | 63,0 | 1216300000 |
| إن إس أو 3 — | 143000,0 | 41,0 | - | 195910000 |
| نا | 10764000,0 | 3075,0 | 14,0 | 14746680000 |
| ملغ | 1297000,0 | 371,0 | 3,1 | 1776890000 |
| سا | 408000,0 | 116,0 | 0,5 | 558960000 |
| ل | 387000,0 | 111,0 | 0,4 | 530190000 |
| VG | 67 300,0 | 1922,9 | 874,0 | 92 201 000 |
| ريال سعودى | 8100,0 | 231,4 | 1,0 | 1 1 097 000 |
| في | 4450,0 | 127,1 | 13,0 | 6 096 500 |
| SiO2 | 6200,0 | 176,0 | - | 8494000 |
| سي | 3000,0 | 85,0 | 0,00028 | 4 1 10 000 |
| F | 1300,0 | 37,1 | 0,05 | 1 781 000 |
| ن | 500,0 | 14,0 | 0,54 | 685 000 |
| ر | 88,0 | 2,5 | 0,0031 | 120 560 |
| أنا | 64,0 | 1,8 | 3,6 | 87690 |
| فرجينيا | 21,0 | 0,57 | 0,00084 | 28770 |
| شهر | 10,0 | 0,29 | 0,22 | 13700 |
| الزنك | 5,0 | 0,14 | 0,0027 | 6850 |
| الحديد | 3,4 | 0,097 | 0,0000027 | 4658 |
| ش | 3,3 | 0,094 | 0,036 | 4521 |
| مثل | 2,6 | 0,074 | 0,039 | 3562 |
| آل | 1,0 | 0,029 | 0,00000036 | 1370 |
| تي | 1,0 | 0,029 | 0,0000088 | 1370 |
| النحاس | 0,90 | 0,025 | 0,001 1 | 1233 |
| ني | 0,50 | 0,014 | 0,00054 | 685 |
| من | 0,40 | 0,011 | 0,000016 | 548 |
| سجل تجاري | 0,20 | 0,0057 | 0,00017 | 274 |
| زئبق | 0,15 | 0,0043 | 0,130 | 206 |
| قرص مضغوط | 0,11 | 0,0031 | 0,019 | 151 |
| اي جي | 0,10 | 0,0029 | 0,065 | 137 |
| حد ذاته | 0,09 | 0,0026 | 0,019 | 123 |
| شركة | 0,03 | 0,00086 | 0,0012 | 41,1 |
| جا | 0,03 | 0,00086 | 0,0012 | 41,1 |
| الرصاص | 0,03 | 0,00086 | 0,0012 | 41,1 |
| زر | 0,026 | 0,00070 | 0,0000041 | 34,0 |
| سن | 0,020 | 0,00057 | 0,00021 | 27,4 |
| الاتحاد الأفريقي | 0,011 | 0,00031 | 0,26 | 15,1 |
تحتوي بعض المعادن الموجودة في الماء - الموليبدينوم والزنك واليورانيوم والتيتانيوم والنحاس - على تركيز يتراوح من 1 إلى 10 ميكروغرام/لتر. تركيز النيكل والمنغنيز والكوبالت والكروم والزئبق والكادميوم أقل بكثير - أجزاء من مائة وأعشار ميكروغرام / لتر. وفي الوقت نفسه، فإن الحديد والألمنيوم، اللذين يلعبان دور العناصر الرئيسية في القشرة الأرضية، لديهما تركيزات أقل في المحيط من الموليبدينوم والزنك. العناصر الأقل ذوبانًا في المحيط هي النيوبيوم والسكانديوم والبريليوم والثوريوم.
لتحديد بعض المعلمات الجيوكيميائية والبيوجيوكيميائية، من الضروري معرفة تركيز العناصر ليس فقط في مياه البحر، ولكن أيضًا في الطور الصلب للمواد القابلة للذوبان، أي. في مجموع أملاح مياه البحر. يوضح الجدول البيانات الخاصة بحساب متوسط قيمة الملوحة التي تبلغ 35 جم/لتر.
كما هو موضح أعلاه، كان العامل الرئيسي في تطور التركيب الكيميائي للمحيطات عبر التاريخ الجيولوجي هو إجمالي النشاط البيوجيوكيميائي للكائنات الحية. تلعب الكائنات الحية دورًا لا يقل أهمية في العمليات الحديثة للتمييز بين العناصر الكيميائية في المحيط وإزالة كتلها في الرواسب. وفقًا لفرضية الترشيح الحيوي التي طورها A.P. Lisitsin، تقوم الكائنات العوالق (العوالق الحيوانية بشكل أساسي) بتصفية حوالي 1.2-107 كيلومتر مكعب من الماء عبر أجسامها يوميًا، أو حوالي 1٪ من حجم المحيط العالمي. في هذه الحالة، يتم ربط المعلقات المعدنية الرقيقة (الجزيئات بحجم 1 ميكرون أو أقل) في كتل (كريات). تتراوح أحجام الكريات من عشرات الميكرومترات إلى 1 - 4 ملم. يضمن ربط المعلقات الرقيقة في كتل استقرارًا أسرع للمواد المعلقة في القاع. وفي الوقت نفسه يتحول جزء من العناصر الكيميائية الذائبة في الماء في أجسام الكائنات الحية إلى مركبات غير قابلة للذوبان. الأمثلة الأكثر شيوعًا على الارتباط البيوجيوكيميائي للعناصر الذائبة في مركبات غير قابلة للذوبان هي تكوين الهياكل العظمية الجيرية (الكالسيت) والسيليكون (العقيق) للكائنات العوالق، وكذلك استخراج كربونات الكالسيوم عن طريق الطحالب الجيرية والشعاب المرجانية.
من بين الطين السطحي (رواسب أعماق المحيطات)، يمكن التمييز بين مجموعتين. تتكون الأولى في الغالب من تكوينات العوالق الحيوية، وتتكون الأخيرة بشكل رئيسي من جزيئات ذات أصل غير حيوي. في المجموعة الأولى، تكون الطميات الجيرية (الكربونات) هي الأكثر شيوعًا، وفي المجموعة الثانية - الطمي الطيني. يشغل الطمي الكربوني حوالي ثلث مساحة قاع المحيط العالمي، والطمي الطيني - أكثر من الربع. في رواسب الكربونات، لا يزداد تركيز الكالسيوم والمغنيسيوم فحسب، بل يزداد أيضًا السترونتيوم واليود. ويحتوي الطمي، حيث تهيمن مكونات الطين، على معادن أكثر بكثير. يتم نقل بعض العناصر بشكل ضعيف جدًا من المحلول إلى الطمي وتتراكم تدريجيًا في مياه البحر. يجب أن يطلق عليهم اسم الثالاسوفيلي. ومن خلال حساب النسبة بين التركيزات في مجموع الأملاح القابلة للذوبان في مياه البحر والرواسب، نحصل على قيمة معامل الثلاسوفيليتي CT، والذي يوضح عدد مرات تواجد هذا العنصر في الجزء المالح من مياه المحيط مقارنة بالرواسب. . تحتوي العناصر الثلاسوفيلية التي تتراكم في الجزء الملح المذاب من الماء على معاملات CT التالية:
| عنصر كيميائي | المتعلق بإلى الطمي الطيني. | فيما يتعلق بالطمي الجيرية |
| اليود | 180 0 | 36,0 |
| البروم | 27 5 | 27 5 |
| الكروم | 27 0 | 27 0 |
| الكبريت | 19 5 | 19 5 |
| صوديوم | . 7 7 | 15 4 |
| المغنيسيوم | 1 8 | 0 9 |
| السترونتيوم | 1 3 | 0 1 |
| بور. | 06 | 2 3 |
| البوتاسيوم | 04 | 3 8 |
| الموليبدينوم | 0 01 | 10 0 |
| الليثيوم | 0.09 | 1.0 |
وبمعرفة كتلة العنصر الموجود في المحيط العالمي ومقدار مخزونه السنوي، من الممكن تحديد معدل إزالته من المحلول المحيطي. على سبيل المثال، تبلغ كمية الزرنيخ في المحيط ما يقرب من 3.6 إلى 109 طن، ويجلب جريان النهر 74 إلى 103 طن سنويًا. وبالتالي، على مدى 49 ألف سنة، تمت إزالة كتلة الزرنيخ بأكملها بالكامل من المحيط العالمي.
قام العديد من المؤلفين بعمل تقديرات للوقت الذي تبقى فيه العناصر في حالة ذائبة في المحيط: T.F. بارث (1961)، إ.د. غولدبرغ (1965)، ه.ج. Bowen (1966)، A. P. Vinogradov (1967)، إلخ. البيانات الواردة من مؤلفين مختلفين بها تناقضات أكبر أو أقل. وفقا لحساباتنا، تتميز فترات الإزالة الكاملة للعناصر الكيميائية الذائبة من المحيط العالمي بالفترات الزمنية التالية (بالسنوات، في تسلسل الفترات المتزايدة في كل سلسلة):
- n*102: ث، زر، آل، ص، سك
- n*103: الرصاص، Sn، Mn، Fe، Co، Cu، Ni، Cr، Ti، Zn
- n*104: Ag، Cd، Si، Ba، As، Hg، N
- ن*105: مو، يو، آي
- n*106: Ca، F، Sr، V، K
- ن*107: س، نا
- ن * 108: C1، بر
وعلى الرغم من الطبيعة التقريبية لهذه الحسابات، فإن ترتيب الحجم الذي تم الحصول عليه يسمح لنا بتحديد مجموعات من العناصر النزرة التي تختلف في مدة وجودها في المحلول المحيطي. العناصر التي تتركز بكثافة في طين أعماق البحار لها أقصر مدة بقاء في المحيط. هذه هي الثوريوم والزركونيوم والإيتريوم والسكانديوم والألمنيوم. وفترات وجود الرصاص والمنغنيز والحديد والكوبالت في المحلول المحيطي قريبة منها. تتم إزالة معظم المعادن بالكامل من المحيط على مدى عدة آلاف أو عشرات الآلاف من السنين. تبقى العناصر الثلاسوفيلية في حالة منحلة لمئات الآلاف من السنين أو أكثر.
ترتبط كميات كبيرة من العناصر النزرة في المحيط بالمواد العضوية المشتتة. مصدرها الرئيسي هو موت الكائنات العوالق. تحدث عملية تدمير بقاياها بشكل أكثر نشاطًا على عمق 500-1000 متر، لذلك تتراكم كتل ضخمة من المواد العضوية المتناثرة للكائنات البحرية في رواسب الجرف والبحار القارية الضحلة، والتي تضاف إليها المعلقات العضوية التي تحملها. جريان النهر من الأرض.
الجزء الرئيسي من المادة العضوية للمحيطات يكون في حالة مذابة وفقط 3-5% منها تكون على شكل معلق (Vinogradov A.P., 1967). تركيز هذه المعلقات في الماء صغير، لكن كتلتها الإجمالية في كامل حجم المحيط كبيرة جدًا: 120 - 200 مليار طن. التراكم السنوي للمخلفات العضوية شديدة التشتت في رواسب المحيط العالمي، وفقًا لـ V.A. أوسبنسكي يتجاوز 0.5109 طن.
تمتص المادة العضوية المشتتة وتدخل مجموعة معينة من العناصر النزرة إلى الرواسب. يمكن الحكم على محتواها من خلال اتفاقية معينة من خلال التركيب الدقيق للتراكمات الكبيرة من المواد العضوية - رواسب الفحم والنفط. عادة ما يتم تحديد تركيزات العناصر في هذه الكائنات بالنسبة للرماد؛ البيانات المتعلقة بالمادة الأصلية غير المغسولة لا تقل أهمية.
كما يتبين من الجدول. 4.2، يختلف تكوين العناصر الدقيقة للفحم والنفط بشكل أساسي.
الجدول 4.2
متوسط تركيزات المعادن النزرة في الفحم والنفط 10-4%
| عنصر كيميائي | في المادة الجافة للفحم الصلب (V. R. Kler، 1979) | في رماد الفحم (F.Ya.Saprykin، 1975) | في رماد الزيوت (ك. كراوسكوبف، 1958) |
| تي | 1600 | 9200 | - |
| من | 155 | - | - |
| زر | 70 | 480 | 50-500 |
| الزنك | 50 | 319 | 100-2500 |
| سجل تجاري | 18 | - | 200-3000 |
| الخامس | 17 (10-200) | - | 500-25000 |
| النحاس | 11 | - | 200-8000 |
| الرصاص | 10 | 93 | 50-2000 |
| ني | 5 | 214 | 1000-45000 |
| جا | 4,5(0,6-18) | 64 | 3-30 |
| شركة | 2 | 63 | 100-500 |
| شهر | 2 | 21 | 50-1500 |
| اي جي | 1,5 | - | 5 |
| سن | 1,2 | 15 | 20-500 |
| زئبق | 0,2 | - | - |
| مثل | - | - | 1500 |
| با | - | - | 500-1000 |
| ريال سعودى | - | - | 500-1000 |
يوجد في الزيت نسبة مختلفة حيث يوجد تركيز أعلى بكثير للعديد من العناصر النزرة. يرجع المحتوى العالي من التيتانيوم والمنغنيز والزركونيوم في الفحم إلى الشوائب المعدنية. من بين المعادن النزرة، أعلى التركيزات نموذجية للزنك والكروم والفاناديوم والنحاس والرصاص.
تتراكم العديد من العناصر السامة (الزرنيخ والزئبق والرصاص وما إلى ذلك) بشكل نشط في المواد العضوية، والتي تتم إزالتها باستمرار من مياه المحيط. وبالتالي، فإن المواد العضوية المشتتة، مثل المعادن المعلقة، تلعب دور مادة ماصة عالمية، حيث تنظم محتوى العناصر النزرة وتحمي بيئة المحيط العالمي من المستويات الخطيرة لتركيزها. تعد كمية العناصر النزرة المرتبطة بالمواد العضوية المتفرقة كبيرة جدًا، نظرًا لأن كتلة المادة في الصخور الرسوبية أكبر بمئات المرات من إجمالي كمية جميع رواسب الفحم الصلب والصخر الزيتي والنفط. وفقًا لج. هانت (1972)، ن.ب. فاسويفيتش (1973)، أ.ب. رونوفا (1976) بلغت كمية المادة العضوية في الصخور الرسوبية (1520)1015 طن.
تُقاس كتل العناصر النزرة المتراكمة في المادة العضوية للطبقات الرسوبية للأرض بمليارات الأطنان.
(تمت الزيارة 91 مرة، 1 زيارة اليوم)
معلومات عامة.تبلغ مساحة المحيط العالمي 361 مليون كيلومتر مربع. وفي نصف الكرة الشمالي يشغل المحيط العالمي 61%، وفي نصف الكرة الجنوبي 81% من مساحة نصفي الكرة الأرضية. للراحة، تم تصوير الكرة الأرضية في شكل ما يسمى بخرائط نصف الكرة الأرضية. توجد خرائط لنصفي الكرة الشمالي والجنوبي والغربي والشرقي، بالإضافة إلى خرائط لنصفي الكرة الأرضية للمحيطات والقارات (الشكل 7). في نصفي الكرة المحيطية، تشغل المياه 95.5% من المساحة.
المحيط العالمي: هيكل وتاريخ البحث. محيط العالم واحد، لا ينقطع في أي مكان. من أي نقطة يمكنك الوصول إلى أي نقطة أخرى دون عبور الأرض. ووفقا للعلماء، فإن مصطلح المحيط مستعار من الفينيقيين وترجمته من اليونانية القديمة وتعني "النهر العظيم الذي يحيط بالأرض".
تم تقديم مصطلح "المحيط العالمي" للاستخدام من قبل العالم الروسي Yu.M. شوكالسكي في عام 1917. وفي حالات نادرة، بدلاً من مصطلح "المحيط العالمي"، يتم استخدام مصطلح "المحيطات".
خريطة لنصفي الكرة الأرضية للاكتشافات الرسومية التي تغطي المحيطات من النصف الثاني من القرن الخامس عشر إلى النصف الأول من القرن السابع عشر. ترتبط الاكتشافات الجغرافية العظيمة بأسماء X. Columbus، J. Cabot، Vasco da Gama، F. Magellan، J. Drake، A. Tasman، A. Vespucci وغيرهم. بفضل الملاحين والمسافرين المتميزين، تعلمت البشرية الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام حول المحيط العالمي، حول الخطوط العريضة له، والعمق، والملوحة، وظروف درجة الحرارة، وما إلى ذلك.
بدأ البحث العلمي الهادف للمحيط العالمي في القرن السابع عشر ويرتبط بأسماء J. Cook، I. Kruzenshtern، Yu. Lisyansky، F. Bellingshausen، N. Lazarev، S. Makarov وآخرين تم إجراء دراسة المحيط العالمي من خلال البعثة الأوقيانوغرافية إلى سفينة تشالنجر. النتائج التي حصلت عليها بعثة تشالنجر وضعت الأساس لعلم جديد - علم المحيطات.
في القرن العشرين، تم استكشاف المحيط العالمي على أساس التعاون الدولي. منذ عام 1920، تم تنفيذ العمل لقياس أعماق المحيط العالمي. وكان المستكشف الفرنسي المتميز جان بيكارد أول من وصل إلى قاع خندق ماريانا في عام 1960. قام فريق المستكشف الفرنسي الشهير جاك إيف كوستو بجمع الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام حول المحيط العالمي. توفر عمليات الرصد الفضائية معلومات قيمة عن المحيط العالمي.
هيكل المحيط العالمي. محيطات العالم، كما هو معروف، تنقسم تقليديا إلى محيطات وبحار وخلجان ومضائق منفصلة. كل محيط عبارة عن مجمع طبيعي منفصل يحدده موقعه الجغرافي وبنيته الجيولوجية الفريدة والكائنات الحية التي تعيش فيه.
تم تقسيم محيطات العالم لأول مرة في عام 1650 من قبل العالم الهولندي ب. فارينيوس إلى 5 أجزاء، والتي تمت الموافقة عليها الآن من قبل اللجنة الدولية لعلوم المحيطات. يتكون المحيط العالمي من 69 بحرًا، بما في ذلك بحران على الأرض (بحر قزوين وآرال).
البنية الجيولوجية. تتكون محيطات العالم من صفائح ليثوسفيرية كبيرة، سُميت بأسماء القارات، باستثناء المحيط الهادئ.
توجد في قاع المحيط العالمي رواسب أنهار وجليدية وبيولوجية. عادة ما تقتصر رواسب البراكين النشطة على مرتفعات وسط المحيط.
إغاثة قاع المحيط العالمي. إن تضاريس قاع المحيط العالمي، مثل تضاريس الأرض، لها بنية معقدة. عادة ما يتم فصل قاع المحيط العالمي عن الأرض بواسطة جرف قاري أو جرف. في قاع المحيط العالمي، كما هو الحال على الأرض، توجد سهول وسلاسل جبلية ومرتفعات تشبه الهضاب وأودية ومنخفضات. تعد المنخفضات في أعماق البحار أحد معالم المحيط العالمي التي لا يمكن العثور عليها على الأرض.
تشكل التلال في وسط المحيط، مع نتوءاتها، سلسلة واحدة متواصلة من الجبال يبلغ طولها 60 ألف كيلومتر. وتنقسم مياه الأرض بين خمسة أحواض: المحيط الهادئ، الأطلسي، الهندي، القطب الشمالي والداخلي. على سبيل المثال، تسمى الأنهار التي تتدفق إلى المحيط الهادئ أو البحار المكونة له بأنهار حوض المحيط الهادئ، وما إلى ذلك.
انتباه! إذا وجدت خطأ في النص، قم بتمييزه ثم اضغط على Ctrl+Enter لإعلام الإدارة.
يسمى المسطح المائي الموجود خارج الأرض محيطات العالم. تشغل مياه المحيط العالمي حوالي 70.8% من مساحة سطح كوكبنا (361 مليون كم2) وتلعب دوراً بالغ الأهمية في تطور الغلاف الجغرافي.
تحتوي محيطات العالم على 96.5% من مياه الغلاف المائي. ويبلغ حجم مياهه 1,336 مليون كم3 . ويبلغ متوسط العمق 3711 م، والحد الأقصى 11022 م، وتتراوح الأعماق السائدة من 3000 إلى 6000 م، وتمثل 78.9% من المساحة.
تتراوح درجات حرارة سطح الماء من 0 درجة مئوية وأدناه في خطوط العرض القطبية إلى +32 درجة مئوية في المناطق الاستوائية (البحر الأحمر). نحو الطبقات السفلية تنخفض إلى +1 درجة مئوية وأدناه. متوسط الملوحة حوالي 35 ‰ والحد الأقصى 42 ‰ (البحر الأحمر).
تنقسم محيطات العالم إلى محيطات وبحار وخلجان ومضائق.
الحدود المحيطات ليس دائما وليس في كل مكان يحدث على طول شواطئ القارات؛ غالبا ما يتم تنفيذها بشكل مشروط للغاية. كل محيط لديه مجموعة من الصفات الفريدة الخاصة به. يتميز كل واحد منهم بنظام التيارات الخاص به، ونظام المد والجزر، وتوزيع محدد للملوحة، ودرجة الحرارة الخاصة به ونظام الجليد، ودورته الخاصة مع التيارات الهوائية، وأنماط العمق الخاصة به والرواسب السفلية المهيمنة. هناك المحيط الهادئ (الكبير) والمحيط الأطلسي والهندي والمحيط المتجمد الشمالي. في بعض الأحيان يكون المحيط الجنوبي معزولًا أيضًا.
بحر - مساحة كبيرة من المحيط، معزولة عنه بشكل أو بآخر عن طريق اليابسة أو المرتفعات تحت الماء وتتميز بظروفها الطبيعية (العمق، تضاريس القاع، درجة الحرارة، الملوحة، الأمواج، التيارات، المد والجزر، الحياة العضوية).
اعتمادا على طبيعة الاتصال بين القارات والمحيطاتتنقسم البحار إلى ثلاثة أنواع:
1.البحر الأبيض المتوسط:تقع بين قارتين أو تقع في مناطق الصدع في القشرة الأرضية؛ وتتميز بساحل شديد الوعورة، وتغير حاد في العمق، ونشاط زلزالي وبركاني (بحر سرجاسو، البحر الأحمر، البحر الأبيض المتوسط، بحر مرمرة، إلخ).
2. البحار الداخلية: تمتد إلى عمق الأرض، وتقع داخل القارات، بين الجزر أو القارات أو داخل أرخبيل، مفصولة بشكل كبير عن المحيط، وتتميز بأعماق ضحلة (البحر الأبيض، بحر البلطيق، بحر هدسون، إلخ).
3. البحار الهامشية: تقع على طول حواف القارات والجزر الكبيرة، على المياه الضحلة والمنحدرات القارية. وهي مفتوحة على مصراعيها باتجاه المحيط (البحر النرويجي، بحر كارا، بحر أوخوتسك، بحر اليابان، البحر الأصفر، إلخ).
يحدد الموقع الجغرافي للبحر إلى حد كبير نظامه الهيدرولوجي. ترتبط البحار الداخلية بالمحيطات بشكل ضعيف، وبالتالي فإن ملوحة مياهها وتياراتها والمد والجزر تختلف بشكل ملحوظ عن تلك الموجودة في المحيط. نظام البحار الهامشية هو في الأساس محيطي. وتقع معظم البحار قبالة القارات الشمالية، وخاصة قبالة سواحل أوراسيا.
خليج - جزء من المحيط أو البحر يبرز في الأرض، ولكن لديه تبادل مائي حر مع بقية مساحة المياه، ويختلف عنه قليلاً من حيث السمات الطبيعية والنظام. الفرق بين البحر والخليج ليس واضحًا دائمًا. من حيث المبدأ، الخليج أصغر من البحر؛ كل بحر يشكل خلجانا، ولكن لا يحدث العكس. تاريخيا، في العالم القديم، تسمى مناطق المياه الصغيرة، على سبيل المثال، بحر آزوف والرخام، بالبحار، وفي أمريكا وأستراليا، حيث تم إعطاء الأسماء من قبل المكتشفين الأوروبيين، حتى البحار الكبيرة تسمى الخلجان - هدسون المكسيكي. في بعض الأحيان تسمى مناطق المياه المتماثلة بحرًا والآخر خليجًا (بحر العرب، خليج البنغال).
اعتمادًا على الأصل وهيكل الساحل والشكل والحجم، تسمى الخلجان بالخلجان والمضايق ومصبات الأنهار والبحيرات:
الخلجان (الموانئ)- خلجان صغيرة محمية من الأمواج والرياح برؤوس بارزة في البحر. إنها ملائمة لرسو السفن (نوفوروسيسك، سيفاستوبول - البحر الأسود، القرن الذهبي - بحر اليابان، إلخ).
المضايق– خلجان ضيقة وعميقة وطويلة ذات شواطئ صخرية بارزة وشديدة الانحدار ومقطع جانبي على شكل حوض، وغالبًا ما يتم فصلها عن البحر بواسطة منحدرات تحت الماء. يمكن أن يصل طول بعضها إلى أكثر من 200 كيلومتر، وعمقها أكثر من 1000 متر، ويرتبط أصلها بالصدوع والنشاط التآكلي للأنهار الجليدية الرباعية (ساحل النرويج وغرينلاند وتشيلي).
مصبات الأنهار– الخلجان الضحلة التي تبرز بعمق في الأرض مع البصق والخلجان. تتشكل في مصبات الأنهار المتسعة عندما تنحسر الأراضي الساحلية (مصبات نهر دنيبر ودنيستر في البحر الأسود).
البحيرات- خلجان ضحلة ذات مياه مالحة أو قليلة الملوحة تمتد على طول الساحل، مفصولة عن البحر ببصاق، أو متصلة بالبحر عن طريق مضيق ضيق (متطور على ساحل الخليج).
شفه- الخلجان الصغيرة التي تتدفق فيها الأنهار الكبيرة عادة. المياه هنا عالية الملوحة، ويختلف لونها بشكل حاد عن المياه الموجودة في المنطقة المجاورة للبحر ولها ظلال صفراء وبنية (خليج بينجينسكايا).
المضيق - مساحات مائية ضيقة نسبيًا تربط أجزاء منفصلة من المحيط العالمي ومناطق برية منفصلة. حسب طبيعة تبادل المياه تنقسم إلى: تتدفق من خلال- يتم توجيه التيارات على طول المقطع العرضي بأكمله في اتجاه واحد؛ تبادل- تتحرك المياه في اتجاهين متعاكسين. يمكن أن يحدث تبادل المياه فيها عموديًا (البوسفور) أو أفقيًا (لا بيروس، ديفيسوف).
بناءيُطلق على هيكل محيطات العالم اسم التقسيم الطبقي الرأسي للمياه والمناطق الأفقية (الجغرافية) وطبيعة الكتل المائية والجبهات المحيطية.
وفي المقطع الرأسي، ينقسم عمود الماء إلى طبقات كبيرة تشبه طبقات الغلاف الجوي. يتم تمييز المجالات الأربعة (الطبقات) التالية:
المجال العلوييتكون من التبادل المباشر للطاقة والمادة مع طبقة التروبوسفير. ويغطي طبقة سمكها 200-300 متر. تتميز هذه الكرة العلوية بالاختلاط المكثف واختراق الضوء وتقلبات كبيرة في درجات الحرارة.
المجال الوسيطيمتد إلى أعماق 1500-2000 م؛ وتتكون مياهه من المياه السطحية عندما تغرق. في الوقت نفسه، يتم تبريدها وضغطها، ثم يتم خلطها في اتجاهات أفقية، بشكل رئيسي مع مكون منطقي. وتتميز في المناطق القطبية بارتفاع درجة الحرارة، وفي خطوط العرض المعتدلة والمناطق الاستوائية بملوحة منخفضة أو عالية. تسود عمليات النقل الأفقي للكتل المائية.
المجال العميقولا يصل إلى القاع بحوالي 1000 م. وتتميز هذه الكرة بتجانس معين. يبلغ سمكها حوالي 2000 متر، وتركز أكثر من 50٪ من إجمالي المياه في المحيط العالمي.
المجال السفليتحتل أدنى طبقة من المحيط وتمتد إلى مسافة 1000 متر تقريبًا من القاع. وتتكون مياه هذه الكرة في المناطق الباردة، في القطبين الشمالي والجنوبي، وتتحرك على مساحات واسعة على طول الأحواض والخنادق العميقة، وتتميز بأقل درجات الحرارة وأعلى كثافة. إنهم يدركون الحرارة من أحشاء الأرض ويتفاعلون مع قاع المحيط. لذلك، أثناء تحركهم، يتحولون بشكل ملحوظ.
الكتلة المائية هي كمية كبيرة نسبيًا من الماء تتشكل في منطقة معينة من المحيط العالمي ولها خصائص فيزيائية (درجة الحرارة والضوء) وكيميائية (غازات) وبيولوجية (عوالق) ثابتة تقريبًا لفترة طويلة. يتم فصل كتلة واحدة عن أخرى بواسطة واجهة المحيط.
تتميز الأنواع التالية من الكتل المائية:
1. تتميز الكتل المائية الاستوائية بأعلى درجة حرارة في المحيط المفتوح، وانخفاض الملوحة (تصل إلى 34-32 ‰)، والحد الأدنى من الكثافة، والمحتوى العالي من الأكسجين والفوسفات.
2. يتم إنشاء كتل مائية استوائية وشبه استوائية في مناطق الأعاصير الجوية الاستوائية وتتميز بملوحة عالية (تصل إلى 37 ‰ وأكثر) وشفافية عالية وفقر الأملاح الغذائية والعوالق. ومن الناحية البيئية، فهي صحاري محيطية.
3. تقع كتل المياه المعتدلة في خطوط العرض المعتدلة وتتميز بتباين كبير في خصائصها حسب خطوط العرض الجغرافية والموسم. تتميز الكتل المائية المعتدلة بالتبادل المكثف للحرارة والرطوبة مع الغلاف الجوي.
4. تتميز الكتل المائية القطبية في القطب الشمالي والقطب الجنوبي بأقل درجة حرارة، وأعلى كثافة، ونسبة عالية من الأكسجين. تغوص مياه القطب الجنوبي بشكل مكثف في الطبقة السفلية وتزودها بالأكسجين.
مياه المحيط العالمي مستمرة حركةوالتحريك. الاضطرابات- الحركات التذبذبية للمياه، التيارات- تدريجي. السبب الرئيسي لاضطرابات (موجات) السطح هو الرياح بسرعة تزيد عن 1 م / ث. الإثارة التي تسببها الريح تتلاشى بعمق. أقل من 200 متر، حتى الأمواج القوية لم تعد ملحوظة عند سرعة رياح تبلغ حوالي 0.25 م/ث. تموجعندما تشتد الرياح، لا يتعرض الماء للاحتكاك فحسب، بل يهب الهواء أيضًا. وتنمو الموجات في الارتفاع والطول، مما يزيد من فترة التذبذب والسرعة. تتحول التموجات إلى موجات جاذبية. يعتمد حجم الأمواج على سرعة الرياح وتسارعها. أقصى ارتفاع في خطوط العرض المعتدلة (يصل إلى 20 - 30 مترًا). أقل الموجات تكون في الحزام الاستوائي، نسبة الهدوء 20 - 33%.
نتيجة للزلازل تحت الماء والانفجارات البركانية تنشأ موجات زلزالية - تسونامي. ويبلغ طول هذه الأمواج 200-300 متر، وسرعتها 700-800 كم/ساعة. سيشيز(الموجات المستقرة) تنشأ نتيجة للتغيرات المفاجئة في الضغط على سطح الماء. السعة 1 - 1.5 متر. سمة البحار والخلجان المغلقة.
التيارات البحرية- وهي حركات أفقية للمياه على شكل جداول واسعة. التيارات السطحية ناتجة عن الرياح، بينما التيارات العميقة ناتجة عن كثافات مختلفة من الماء. يتم توجيه التيارات الدافئة (تيار الخليج، شمال المحيط الأطلسي) من خطوط العرض المنخفضة نحو خطوط العرض الأوسع، والتيارات الباردة (لابرودور، البيرو) - والعكس صحيح. وفي خطوط العرض الاستوائية قبالة السواحل الغربية للقارات، تدفع الرياح التجارية المياه الدافئة وتحملها غربًا. ويصعد الماء البارد من الأعماق مكانه. وتتشكل 5 تيارات باردة: تيارات الكناري، وكاليفورنيا، والبيرو، وأستراليا الغربية، وبنغيلا. وفي نصف الكرة الجنوبي تتدفق إليهم تيارات باردة من الرياح الغربية. تتشكل المياه الدافئة بالتحرك بالتوازي مع تيارات الرياح التجارية: الشمالية والجنوبية. في المحيط الهندي في نصف الكرة الشمالي هناك موسم الرياح الموسمية. على السواحل الشرقية للقارات تنقسم إلى أجزاء وتنحرف نحو الشمال والجنوب وتمتد على طول القارات: عند خط عرض 40 - 50 درجة شمالًا. وتحت تأثير الرياح الغربية تنحرف التيارات نحو الشرق وتشكل تيارات دافئة.
حركات المد والجزرتنشأ مياه المحيط تحت تأثير قوى الجاذبية للقمر والشمس. أعلى المد والجزر يحدث في خليج فندي (18 م). هناك مد وجزر نصف نهاري ونهاري ومختلط.
كما تتميز ديناميكيات المياه بالاختلاط الرأسي: في مناطق الالتقاء – هبوط المياه، في مناطق التباعد – صعود مياه القاع.
قاع المحيطات والبحار مغطى بالرواسب الرسوبية التي تسمى الرواسب البحرية والتربة والطمي. بناءً على تركيبها الميكانيكي، تصنف الرواسب القاعية إلى: صخور رسوبية خشنة أو psephites(الكتل والصخور والحصى والحصى) والصخور الرملية أو بساميتس(الرمال الخشنة والمتوسطة والناعمة) والصخور الغرينية أو الطمي(0.1 – 0.01 ملم) والصخور الطينية أو الكريات.
وفقًا لتركيب المواد، تتميز الرواسب السفلية بأنها كلسية ضعيفة (محتوى الجير 10-30٪)، كلسية (30-50٪)، كلسية عالية (أكثر من 50٪)، سيليسية ضعيفة (محتوى السيليكون 10-30٪)، رواسب سيليسية (30-50%) وعالية السيليسية (أكثر من 50%). وفقًا لنشأتها ، تتميز الرواسب الأرضية والبيولوجية والبركانية والمتعددة الجينات والأصلية.
رهيبيتم جلب هطول الأمطار من الأرض عن طريق الأنهار والرياح والأنهار الجليدية والأمواج والمد والجزر على شكل منتجات تدمير الصخور. بالقرب من الشاطئ يتم تمثيلهم بالصخور، ثم بالحصى والرمال، وأخيرا بالطمي والطين. وهي تغطي حوالي 25% من قاع المحيط العالمي وتقع بشكل رئيسي على الجرف والمنحدر القاري. هناك نوع خاص من الرواسب الجيرية هي رواسب الجبال الجليدية، والتي تتميز بمحتوى منخفض من الجير والكربون العضوي وسوء الفرز والتركيب الحبيبي المتنوع. وتتكون من مادة رسوبية تسقط في قاع المحيط عندما تذوب الجبال الجليدية. وهي الأكثر شيوعًا بالنسبة لمياه القطب الجنوبي في المحيط العالمي. هناك أيضًا رواسب هائلة في المحيط المتجمد الشمالي، تتشكل من المواد الرسوبية التي جلبتها الأنهار والجبال الجليدية والجليد النهري. العكارات، رواسب التدفقات العكرة، لها أيضًا تركيبة رائعة في الغالب. وهي نموذجية للمنحدر القاري والقدم القارية.
الرواسب الحيويةتتشكل مباشرة في المحيطات والبحار نتيجة لموت الكائنات البحرية المختلفة، وخاصة العوالق، وتساقط بقاياها غير القابلة للذوبان. بناءً على تركيبها المادي، تنقسم الرواسب الحيوية إلى سيليكية وكلسية.
الرواسب السيليكيةتتكون من بقايا الدياتومات والإشعاعات والإسفنج الصوان. تنتشر رواسب الدياتومات على نطاق واسع في الأجزاء الجنوبية من المحيط الهادئ والهندي والأطلسي على شكل حزام متواصل حول القارة القطبية الجنوبية؛ في الجزء الشمالي من المحيط الهادئ، في بحر بيرينغ وأوكوتسك، ولكن هنا تحتوي على خليط عالي من المواد المزعجة. تم العثور على بقع فردية من الرواسب الدياتومية على أعماق كبيرة (أكثر من 5000 متر) في المناطق الاستوائية بالمحيط الهادئ. تعد رواسب الدياتوم الإشعاعي أكثر شيوعًا في خطوط العرض الاستوائية للمحيطين الهادئ والهندي؛ وتوجد رواسب الإسفنج السيليسي على جرف القارة القطبية الجنوبية وبحر أوخوتسك.
رواسب الجير، مثل السيليكات، وتنقسم إلى عدد من الأنواع. والأكثر تطورًا على نطاق واسع هي النضحات المنخربية-المكورية والمنخريات، والتي تتوزع بشكل رئيسي في الأجزاء الاستوائية وشبه الاستوائية من المحيطات، وخاصة في المحيط الأطلسي. يحتوي طمي المنخربات النموذجي على ما يصل إلى 99% من الجير. يتكون جزء كبير من هذه الطمي من قذائف من المنخربات العوالق، وكذلك المكورات الحجرية - قذائف من الطحالب الجيرية العوالق. عندما يكون هناك مزيج كبير من قذائف الرخويات الزاحف الأرجل العوالق في الرواسب السفلية، تتشكل رواسب الزاحف المجنح-المنخربات. وتوجد مساحات كبيرة منها في المحيط الأطلسي الاستوائي، وكذلك في البحر الأبيض المتوسط، والبحر الكاريبي، وفي جزر البهاما، وفي غرب المحيط الهادئ ومناطق أخرى من المحيط العالمي.
تشغل رواسب الطحالب المرجانية المياه الضحلة الاستوائية والاستوائية غرب المحيط الهادئ، وتغطي قاع شمال المحيط الهندي والبحرين الأحمر والكاريبي، وتحتل رواسب الكربونات الصدفية المناطق الساحلية لبحار المناطق المعتدلة وشبه الاستوائية.
رواسب الحمم البركانية أو البركانيةتتشكل نتيجة دخول منتجات الانفجارات البركانية إلى المحيط العالمي. عادةً ما تكون هذه عبارة عن طفرات أو طفرات، وفي كثير من الأحيان - رمال غير متماسكة، وطمي، وفي كثير من الأحيان رواسب من مصادر عميقة وعالية الملوحة وعالية الحرارة تحت الماء. وهكذا تتشكل عند منافذها في البحر الأحمر رواسب شديدة الحديد تحتوي على نسبة عالية من الرصاص والمعادن الأخرى غير الحديدية.
ل الرواسب متعددة الجينات يوجد نوع واحد من الرواسب السفلية - الطين الأحمر في أعماق البحار - وهي رواسب ذات تركيبة بيليتية ذات لون بني أو بني-أحمر. يرجع هذا اللون إلى محتواه العالي من أكاسيد الحديد والمنغنيز. تنتشر الطين الأحمر في أعماق البحار في الأحواض السحيقة للمحيطات على أعماق تزيد عن 4500 متر، وهي تحتل أهم المناطق في المحيط الهادئ.
الرواسب الأصيلة أو الكيميائيةتتشكل نتيجة الترسيب الكيميائي أو الكيميائي الحيوي لأملاح معينة من مياه البحر. وتشمل هذه الرواسب الزيتية، والرمال والغرين، والعقيدات المنغنيزية.
أوليتس- كرات صغيرة من الجير، توجد في المياه الدافئة لبحر قزوين وآرال، والخليج الفارسي، وفي منطقة جزر البهاما.
رمال الجلوكونيت والطمي– رواسب ذات تركيبات مختلفة مع خليط ملحوظ من الجلوكونيت. وهي أكثر انتشارًا على الجرف والمنحدر القاري قبالة الساحل الأطلسي للولايات المتحدة الأمريكية والبرتغال والأرجنتين وعلى الحافة تحت الماء لأفريقيا وقبالة الساحل الجنوبي لأستراليا وفي بعض المناطق الأخرى.
عقيدات الحديد المنغنيز– تكاثف هيدروكسيدات الحديد والمنغنيز مع خليط من مركبات أخرى، وخاصة الكوبالت والنحاس والنيكل. تحدث على شكل شوائب في الطين الأحمر في أعماق البحار وفي أماكن، خاصة في المحيط الهادئ، تشكل تراكمات كبيرة.
أكثر من ثلث المساحة الإجمالية لقاع المحيط العالمي يشغلها الطين الأحمر في أعماق البحار، وتمتلك رواسب المنخربات نفس مساحة التوزيع تقريبًا. يتم تحديد معدل تراكم الرواسب من خلال سمك طبقة الرواسب المترسبة في القاع على مدى 1000 عام (في بعض المناطق 0.1-0.3 ملم لكل ألف سنة، في مصبات الأنهار والمناطق الانتقالية والخنادق - مئات المليمترات لكل ألف سنة) .
يكشف توزيع الرواسب السفلية في المحيط العالمي بوضوح عن قانون التقسيم الجغرافي لخطوط العرض. وهكذا، في المناطق الاستوائية والمعتدلة، يتم تغطية قاع المحيط على عمق 4500-5000 متر برواسب كلسية حيوية، وأعمق - بالطين الأحمر. الأحزمة تحت القطبية مشغولة بمواد حيوية سيليسية، والأحزمة القطبية مشغولة برواسب الجبال الجليدية. يتم التعبير عن تقسيم المناطق العمودي من خلال استبدال رواسب الكربونات على أعماق كبيرة بالطين الأحمر.
من المعروف منذ زمن طويل أن مياه المحيطات تغطي معظم سطح كوكبنا. وهي تشكل طبقة متواصلة من الماء، والتي تمثل أكثر من 70٪ من المستوى الجغرافي بأكمله. لكن قلة من الناس يعتقدون أن خصائص مياه المحيطات فريدة من نوعها. ولها تأثير كبير على الظروف المناخية والأنشطة الاقتصادية البشرية.
الخاصية 1. درجة الحرارة
مياه المحيط قادرة على تخزين الحرارة. (عمق حوالي 10 سم) يحتفظ بكمية كبيرة من الحرارة. التبريد، يقوم المحيط بتسخين الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، بحيث يكون متوسط درجة حرارة هواء الأرض +15 درجة مئوية. لو لم تكن هناك محيطات على كوكبنا، لكان متوسط درجة الحرارة بالكاد يصل إلى -21 درجة مئوية. اتضح أنه بفضل قدرة المحيط العالمي على تجميع الحرارة، لدينا كوكب مريح ودافئ.
تتغير خصائص درجة حرارة مياه المحيط بشكل مفاجئ. تمتزج الطبقة السطحية الساخنة تدريجياً مع المياه العميقة، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في درجة الحرارة على عمق عدة أمتار، ثم انخفاض سلس إلى القاع. تتمتع المياه العميقة في المحيط العالمي بنفس درجة الحرارة تقريبًا حيث تظهر القياسات التي تقل عن ثلاثة آلاف متر من +2 إلى 0 درجة مئوية.
أما المياه السطحية فتعتمد درجة حرارتها على خط العرض الجغرافي. يحدد الشكل الكروي للكوكب زاوية سقوط أشعة الشمس على السطح. وبالقرب من خط الاستواء، تبعث الشمس حرارة أكثر من القطبين. على سبيل المثال، تعتمد خصائص المياه المحيطية في المحيط الهادئ بشكل مباشر على متوسط مؤشرات درجة الحرارة. الطبقة السطحية لديها أعلى متوسط درجة حرارة، وهو أكثر من +19 درجة مئوية. وهذا لا يمكن إلا أن يؤثر على المناخ المحيط والنباتات والحيوانات تحت الماء. وتأتي بعد ذلك المياه السطحية، التي تصل درجة حرارتها في المتوسط إلى 17.3 درجة مئوية. ثم المحيط الأطلسي، حيث يبلغ هذا الرقم 16.6 درجة مئوية. وأدنى متوسط لدرجات الحرارة يقع في المحيط المتجمد الشمالي - حوالي +1 درجة مئوية.
الخاصية 2. الملوحة
ما هي الخصائص الأخرى لمياه المحيطات التي يدرسها العلماء المعاصرون؟ إنهم مهتمون بتكوين مياه البحر. مياه المحيط عبارة عن مزيج من عشرات العناصر الكيميائية، وتلعب الأملاح دورًا مهمًا فيه. يتم قياس ملوحة مياه المحيطات بوحدة جزء في المليون. يشار إليه بالرمز "‰". Permille يعني جزء من الألف من الرقم. وتشير التقديرات إلى أن معدل ملوحة لتر من مياه المحيط يبلغ 35‰.
عند دراسة المحيط العالمي، تساءل العلماء مرارا وتكرارا عن خصائص مياه المحيطات. هل هم نفس الشيء في كل مكان في المحيط؟ وتبين أن الملوحة، مثل متوسط درجة الحرارة، غير متجانسة. يتأثر المؤشر بعدة عوامل:
- كمية الأمطار - الأمطار والثلوج تقلل بشكل كبير من ملوحة المحيط بشكل عام؛
- تدفق الأنهار الكبيرة والصغيرة - تكون ملوحة المحيطات التي تغسل القارات بعدد كبير من الأنهار العميقة أقل؛
- تكوين الجليد - هذه العملية تزيد من الملوحة؛
- ذوبان الجليد - هذه العملية تقلل من ملوحة الماء؛
- تبخر الماء من سطح المحيط - فلا تتبخر الأملاح مع الماء، وتزداد ملوحته.
اتضح أن اختلاف ملوحة المحيطات يرجع إلى درجة حرارة المياه السطحية والظروف المناخية. تم العثور على أعلى متوسط للملوحة في المحيط الأطلسي. ومع ذلك، فإن النقطة الأكثر ملوحة، البحر الأحمر، تنتمي إلى البحر الهندي. المحيط المتجمد الشمالي لديه أدنى معدل. هذه الخصائص للمياه المحيطية في المحيط المتجمد الشمالي تكون محسوسة بقوة بالقرب من التقاء الأنهار العميقة في سيبيريا. هنا لا تتجاوز الملوحة 10‰.
حقيقة مثيرة للاهتمام. إجمالي كمية الملح في محيطات العالم
ولا يتفق العلماء على عدد العناصر الكيميائية الذائبة في مياه المحيطات. يفترض من 44 إلى 75 عنصرا. لكنهم حسبوا أن هناك في المجمل كمية فلكية من الأملاح الذائبة في المحيط العالمي، تبلغ حوالي 49 كوادريليون طن. فإذا تبخرت وجففت كل هذا الملح سيغطي سطح الأرض بطبقة يزيد سمكها عن 150م.
الخاصية 3. الكثافة
تمت دراسة مفهوم "الكثافة" لفترة طويلة. هذه هي نسبة كتلة المادة، في حالتنا المحيط العالمي، إلى الحجم المشغول. ومعرفة قيمة الكثافة ضرورية، على سبيل المثال، للحفاظ على طفو السفن.
تعد كل من درجة الحرارة والكثافة من الخصائص غير المتجانسة لمياه المحيط. متوسط قيمة الأخير هو 1.024 جم/سم3. تم قياس هذا المؤشر عند متوسط درجات الحرارة ومحتوى الملح. لكن في أجزاء مختلفة من المحيط العالمي تختلف الكثافة حسب عمق القياس ودرجة حرارة المنطقة وملوحتها.
دعونا نفكر، على سبيل المثال، في خصائص المياه المحيطية في المحيط الهندي، وتحديدًا التغير في كثافتها. وسيكون هذا الرقم هو الأعلى في منطقة السويس والخليج العربي. هنا يصل إلى 1.03 جم/سم3. وفي المياه الدافئة والمالحة في شمال غرب المحيط الهندي، ينخفض الرقم إلى 1.024 جم/سم3. وفي الجزء الشمالي الشرقي من المحيط المحلى وفي خليج البنغال، حيث تكثر الأمطار، يكون الرقم هو الأدنى - حوالي 1.018 جم/سم3.
كثافة المياه العذبة أقل، ولهذا السبب يكون البقاء واقفا على قدميه في الأنهار وغيرها من المسطحات المائية العذبة أكثر صعوبة إلى حد ما.
الخصائص 4 و 5. الشفافية واللون
إذا ملأت الجرة بماء البحر، فسوف تبدو شفافة. ومع ذلك، مع زيادة سمك طبقة الماء، فإنها تكتسب صبغة مزرقة أو خضراء. يرجع تغير اللون إلى امتصاص الضوء وتشتته. بالإضافة إلى ذلك، يتأثر لون مياه المحيطات بالمواد العالقة ذات التركيبات المختلفة.
اللون المزرق للمياه النقية هو نتيجة ضعف امتصاص الجزء الأحمر من الطيف المرئي. عندما يكون هناك تركيز عال من العوالق النباتية في مياه المحيط، فإنه يكتسب اللون الأزرق والأخضر أو الأخضر. يحدث هذا لأن العوالق النباتية تمتص الجزء الأحمر من الطيف وتعكس الجزء الأخضر.
تعتمد شفافية مياه المحيط بشكل غير مباشر على كمية الجزيئات العالقة فيها. في الظروف الميدانية، يتم تحديد الشفافية باستخدام قرص Secchi. يتم إنزال قرص مسطح لا يزيد قطره عن 40 سم في الماء. يعتبر العمق الذي تصبح فيه غير مرئية بمثابة مؤشر على الشفافية في تلك المنطقة.
الخصائص 6 و 7. انتشار الصوت والتوصيل الكهربائي
يمكن للموجات الصوتية أن تنتقل آلاف الكيلومترات تحت الماء. متوسط سرعة الانتشار هو 1500 م/ث. وهذا الرقم بالنسبة لمياه البحر أعلى منه بالنسبة للمياه العذبة. ينحرف الصوت دائمًا قليلاً عن الخط المستقيم.
لديها الموصلية الكهربائية أكثر أهمية من المياه العذبة. الفرق 4000 مرة. يعتمد ذلك على عدد الأيونات لكل وحدة حجم من الماء.
طبقة الكعكة في المحيط
في عام 1965، قام العالم الأمريكي هنري ستوميل والعالم السوفيتي كونستانتين فيدوروف باختبار أداة أمريكية جديدة لقياس درجة حرارة وملوحة مياه المحيطات. تم تنفيذ العمل في المحيط الهادئ بين جزر مينداناو (الفلبين) وتيمور. تم إنزال الجهاز على كابل في أعماق الماء.
وفي أحد الأيام، اكتشف الباحثون تسجيلًا غير عادي للقياسات على مسجل الجهاز. وعلى عمق 135 مترًا، حيث تنتهي الطبقة المختلطة من المحيط، يجب أن تبدأ درجة الحرارة، وفقًا للأفكار الموجودة، في الانخفاض بشكل موحد مع العمق. وسجل الجهاز زيادته بمقدار 0.5 درجة مئوية. كان سمك طبقة الماء ذات درجة الحرارة المرتفعة حوالي 10 أمتار ثم بدأت درجة الحرارة في الانخفاض.
إليكم ما كتبه دكتور في العلوم التقنية N. V. Vershinsky، رئيس مختبر أدوات القياس البحرية في معهد علم المحيطات التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، عن هذه الملاحظة الرائعة للعلماء: "لفهم مفاجأة الباحثين، يجب أن يكون قال إنه في أي دورة لعلم المحيطات في تلك السنوات حول التوزيع الرأسي لدرجة الحرارة في المحيط، يمكن للمرء أن يقرأ شيئًا مثل ما يلي. في البداية، الطبقة العليا المختلطة تتعمق من السطح. في هذه الطبقة، تبقى درجة حرارة الماء دون تغيير تقريبا. يبلغ سمك الطبقة المختلطة عادة 60-100 متر، وتخلط الرياح والأمواج والاضطراب والتيار الماء باستمرار في الطبقة السطحية، مما يجعل درجة حرارتها متساوية تقريبًا. لكن قدرات خلط القوى محدودة؛ في بعض العمق يتوقف عملها. أثناء الغوص أكثر، تنخفض درجة حرارة الماء بشكل حاد. خطوة!
هذه الطبقة الثانية تسمى طبقة القفز. وعادةً ما يكون صغيرًا ويبلغ ارتفاعه 10-20 مترًا فقط، وخلال هذه الأمتار القليلة تنخفض درجة حرارة الماء بعدة درجات. عادة ما يكون التدرج الحراري في طبقة الصدمة عدة أعشار الدرجة لكل متر. وتعتبر هذه الطبقة ظاهرة مذهلة ليس لها مثيل في الغلاف الجوي. ويلعب دورًا كبيرًا في الفيزياء البحرية وعلم الأحياء، وكذلك في الأنشطة البشرية المتعلقة بالبحر. بسبب التدرج الكبير للكثافة، تتجمع العديد من الجزيئات العالقة والكائنات العوالق وزريعة الأسماك في طبقة الصدمة. يمكن للغواصة أن تستلقي فيها كما لو كانت على الأرض. ولذلك يطلق عليها أحيانا طبقة "التربة السائلة".
طبقة القفز هي نوع من الشاشة: لا تمر إشارات الصدى والسونار عبرها بشكل جيد. بالمناسبة، لا يبقى دائما في مكان واحد. تتحرك الطبقة لأعلى أو لأسفل وأحيانًا بسرعة عالية جدًا. أسفل طبقة الصدمة توجد الطبقة الحرارية الرئيسية. في هذه الطبقة الثالثة، تستمر درجة حرارة الماء في الانخفاض، ولكن ليس بنفس السرعة كما هو الحال في الطبقة القفزية، ويبلغ التدرج في درجة الحرارة هنا عدة أجزاء من مئات من الدرجة لكل متر...
وعلى مدى يومين، كرر الباحثون قياساتهم عدة مرات. وكانت النتائج مماثلة. تشير السجلات بشكل لا يقبل الجدل إلى وجود طبقات رقيقة من المياه في المحيط يتراوح طولها بين 2 إلى 20 كيلومترًا، وتختلف درجة حرارتها وملوحتها بشكل حاد عن الطبقات المجاورة. ويتراوح سمك الطبقات من 2 إلى 40 مترًا، وكان المحيط في هذه المنطقة يشبه كعكة الطبقات.
وفي عام 1969، اكتشف العالم الإنجليزي وودز عناصر بنية مجهرية في البحر الأبيض المتوسط بالقرب من جزيرة مالطا. استخدم في البداية شريطًا بطول مترين للقياسات، حيث قام بتركيب عشرات من أجهزة استشعار درجة الحرارة شبه الموصلة. قام وودز بعد ذلك بتصميم مسبار سقوط مستقل ساعد بوضوح في التقاط البنية الطبقية لحقول درجة حرارة الماء وملوحته.
وفي عام 1971، تم اكتشاف هيكل متعدد الطبقات لأول مرة في بحر تيمور من قبل العلماء السوفييت على متن السفينة R/V Dmitry Mendeleev. ثم، خلال رحلة السفينة في المحيط الهندي، وجد العلماء عناصر من هذه البنية المجهرية في العديد من المناطق.
وهكذا، كما يحدث غالبًا في العلوم، أدى استخدام أدوات جديدة لقياس المعلمات الفيزيائية التي تم قياسها بشكل متكرر سابقًا إلى اكتشافات مثيرة جديدة.
في السابق، تم قياس درجة حرارة الطبقات العميقة للمحيطات باستخدام موازين الحرارة الزئبقية في نقاط منفصلة على أعماق مختلفة. ومن نفس النقاط، وباستخدام مقاييس الاستحمام، تم رفع عينات المياه من الأعماق لتحديد ملوحتها لاحقًا في مختبر السفينة. بعد ذلك، بناءً على نتائج القياسات في نقاط فردية، قام علماء المحيطات ببناء منحنيات سلسة ترسم التغيرات في بارامترات المياه بعمق أقل من طبقة القفز.
الآن أتاحت الأجهزة الجديدة - مجسات القصور الذاتي المنخفضة المزودة بأجهزة استشعار لأشباه الموصلات - قياس الاعتماد المستمر لدرجة الحرارة وملوحة الماء على عمق غمر المسبار. أتاح استخدامها اكتشاف تغييرات صغيرة جدًا في معلمات الكتل المائية عند تحريك المسبار عموديًا في حدود عشرات السنتيمترات وتسجيل تغيراتها بمرور الوقت في أجزاء من الثواني.
اتضح أنه في كل مكان في المحيط، تنقسم كتلة المياه بأكملها من السطح إلى أعماق كبيرة إلى طبقات متجانسة رقيقة. كان الفرق في درجة الحرارة بين الطبقات الأفقية المجاورة عدة أعشار الدرجة. يبلغ سمك الطبقات نفسها من عشرات السنتيمترات إلى عشرات الأمتار. الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه عند الانتقال من طبقة إلى أخرى، تغيرت درجة حرارة الماء وملوحته وكثافته بشكل حاد وفجائي، وكانت الطبقات نفسها موجودة بثبات، أحيانًا لعدة دقائق، وأحيانًا لعدة ساعات وحتى أيام. وفي الاتجاه الأفقي، تمتد هذه الطبقات ذات المعلمات المتجانسة على مسافة تصل إلى عشرات الكيلومترات.
لم يتم تلقي التقارير الأولى عن اكتشاف البنية الدقيقة للمحيطات بهدوء وإيجابية من قبل جميع علماء المحيطات. اعتبر العديد من العلماء نتائج القياس بمثابة حادث وسوء فهم.
وبالفعل كان هناك ما يدعو للدهشة. بعد كل شيء، كان الماء في جميع القرون رمزا للتنقل والتقلب والسيولة. علاوة على ذلك، فإن المياه في المحيط، حيث هيكلها متغير للغاية، والأمواج والتيارات السطحية وتحت الماء تخلط باستمرار الكتل المائية.
لماذا تستمر هذه الطبقات المستقرة؟ لا توجد إجابة واضحة على هذا السؤال حتى الآن. هناك شيء واحد واضح: كل هذه القياسات ليست لعبة صدفة، وليست وهمًا - لقد تم اكتشاف شيء مهم يلعب دورًا مهمًا في ديناميكيات المحيط. وفقا لطبيب العلوم الجغرافية A. A. Aksenov، فإن أسباب هذه الظاهرة ليست واضحة تماما. حتى الآن يشرحون ذلك بهذه الطريقة: لسبب أو لآخر، تظهر العديد من الحدود الواضحة إلى حد ما في عمود الماء، والتي تفصل بين الطبقات بكثافات مختلفة. عند حدود طبقتين كثافات مختلفة، تنشأ بسهولة موجات داخلية تخلط الماء. عندما يتم تدمير الموجات الداخلية، تظهر طبقات متجانسة جديدة وتتشكل حدود الطبقات على أعماق أخرى. تتكرر هذه العملية عدة مرات، يتغير عمق وسمك الطبقات ذات الحدود الحادة، لكن الطابع العام لعمود الماء يبقى دون تغيير.
استمر التعرف على هيكل الطبقة الرقيقة. اكتشف العلماء السوفييت A.S Monin، K.N Fedorov، V.P Shvetsov أن التيارات العميقة في المحيط المفتوح لها أيضًا بنية متعددة الطبقات. ويظل التدفق ثابتا داخل طبقة سمكها من 10 سم إلى 10 م، ثم تتغير سرعتها فجأة عند الانتقال إلى الطبقة التالية، وما إلى ذلك. ومن ثم اكتشف العلماء "الكعكة ذات الطبقات".
قدم علماء المحيطات لدينا مساهمة كبيرة في دراسة البنية الدقيقة للمحيطات، وذلك باستخدام المعدات العلمية لسفن الأبحاث المتخصصة الجديدة ذات الحمولة المتوسطة والتي تبلغ إزاحتها 2600 طن، والتي تم بناؤها في فنلندا.
هذه هي سفينة الأبحاث "أكاديميك بوريس بتروف"، المملوكة لمعهد الجيوكيمياء والكيمياء التحليلية الذي سمي على اسمه. فيرنادسكي من أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية "الأكاديمي نيكولاي ستراخوف" ، الذي يعمل وفقًا لخطط المعهد الجيولوجي التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، وينتمي إلى فرع الشرق الأقصى لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية "الأكاديمي إم إيه لافرينتييف" ، "الأكاديمي أوبارين".
تلقت هذه السفن أسماء علماء سوفيت بارزين. كان بطل العمل الاشتراكي الأكاديمي بوريس نيكولايفيتش بيتروف (1913-1980) عالمًا رئيسيًا في مجال مشاكل الإدارة، ومنظمًا موهوبًا لعلوم الفضاء والتعاون الدولي في هذا المجال.
ومن الطبيعي أيضًا أن يظهر اسم الأكاديمي نيكولاي ميخائيلوفيتش ستراخوف (1900 - .1978) على متن سفينة العلم. قدم الجيولوجي السوفيتي المتميز مساهمة كبيرة في دراسة الصخور الرسوبية في قاع المحيطات والبحار.
أصبح عالم الرياضيات والميكانيكا السوفيتي ميخائيل ألكسيفيتش لافرينتييف (1900-1979) معروفًا على نطاق واسع كمنظم رئيسي للعلوم في سيبيريا وشرق الاتحاد السوفييتي. كان هو الذي وقف في أصول إنشاء المدينة الأكاديمية الشهيرة في نوفوسيبيرسك. في العقود الأخيرة، اكتسبت الأبحاث في معاهد فرع سيبيريا لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية مثل هذا النطاق بحيث أصبح من المستحيل الآن تخيل الصورة العامة في أي مجال من مجالات العلوم تقريبًا دون مراعاة عمل العلماء السيبيريين.
من بين أربع مركبات R/V لهذه السلسلة، تم بناء ثلاثة (باستثناء R/V Akademik Oparin) للدراسات الهيدروفيزيائية للكتل المائية في المحيطات والبحار، ودراسات قاع المحيط وطبقات الغلاف الجوي المتاخمة لسطح المحيط. وبناءً على هذه المهام، تم تصميم مجمع الأبحاث المثبت على السفن.
جزء مهم من هذا المجمع هو المجسات الغاطسة. يوجد في الجزء الأمامي من السطح الرئيسي لسفن هذه السلسلة مختبرات هيدرولوجية وهيدروكيميائية، بالإضافة إلى ما يسمى بـ "المختبر الرطب". وتشمل المعدات العلمية الموجودة فيها وحدات تسجيل من المجسات الغاطسة مع أجهزة استشعار التوصيل الكهربائي ودرجة الحرارة والكثافة. علاوة على ذلك، فإن تصميم المسبار المائي ينص على وجود مجموعة من أجهزة قياس الزجاجات عليه لأخذ عينات المياه من مختلف الآفاق.
هذه السفن مجهزة ليس فقط بأجهزة صدى الأبحاث ذات الشعاع الضيق في أعماق البحار، ولكن أيضًا بأجهزة متعددة الحزم.
كما قال المستكشف الشهير للمحيط العالمي، دكتوراه في العلوم الجغرافية جليب بوريسوفيتش أودينتسيف، فإن ظهور هذه الأجهزة - أجهزة صدى متعددة الحزم - يجب تقييمها على أنها ثورة في دراسة قاع المحيط. ففي نهاية المطاف، كانت سفننا مجهزة لسنوات عديدة بأجهزة صدى تقيس الأعماق باستخدام شعاع واحد موجه عموديًا من السفينة. هذا جعل من الممكن الحصول على صورة ثنائية الأبعاد لتضاريس قاع المحيط، وملفها الشخصي على طول طريق السفينة. وباستخدام مجموعة كبيرة من البيانات التي تم جمعها باستخدام أجهزة صدى أحادية الحزمة، تم حتى الآن تجميع خرائط الإغاثة لقاع البحار والمحيطات.
ومع ذلك، فإن بناء الخرائط على أساس الملامح السفلية، والتي كان من الضروري وضع خطوط ذات أعماق متساوية - أيزوبات، يعتمد على قدرة رسام الخرائط - الجيومورفولوجي أو الهيدروغرافي على إنشاء صورة مكانية ثلاثية الأبعاد، بناءً على تركيب جميع المعلومات الجيولوجية والجيوفيزيائية المتاحة. من الواضح أن الخرائط البارزة لقاع المحيط، والتي كانت بعد ذلك بمثابة الأساس لجميع الخرائط الجيولوجية والجيوفيزيائية الأخرى، كانت تحتوي على الكثير من الأشياء الذاتية، والتي كانت واضحة بشكل خاص عند استخدامها لتطوير فرضيات حول أصل القاع من البحار والمحيطات.
لقد تغير الوضع بشكل كبير مع ظهور أجهزة صدى الصوت متعددة الحزم. إنها تسمح لك باستقبال الإشارات الصوتية المنعكسة من الأسفل، والتي يتم إرسالها بواسطة مسبار الصدى، على شكل مروحة للأشعة؛ يغطي شريطًا من السطح السفلي بعرض يساوي عمقين للمحيط عند نقطة القياس (يصل إلى عدة كيلومترات). ولا يؤدي هذا إلى زيادة إنتاجية البحث بشكل كبير فحسب، بل إنه أمر مهم بشكل خاص للجيولوجيا البحرية، فمن الممكن، باستخدام تكنولوجيا الحوسبة الإلكترونية، تمثيل صورة ثلاثية الأبعاد للتضاريس على الشاشة على الفور، وكذلك بيانيًا. وبالتالي، فإن مسبار الصدى متعدد الحزم يجعل من الممكن الحصول على خرائط تفصيلية لقياس الأعماق مع تغطية مستمرة لمنطقة القاع باستخدام مسوحات الأجهزة، مما يقلل من حصة التمثيلات الذاتية إلى الحد الأدنى.
أظهرت الرحلات الأولى لسفن الأبحاث السوفيتية المجهزة بأجهزة صدى متعددة الحزم على الفور مزايا الأجهزة الجديدة. أصبحت أهميتها واضحة ليس فقط لأداء العمل الأساسي في رسم خرائط قاع المحيط، ولكن أيضًا كوسيلة لإدارة العمل البحثي بشكل فعال كنوع من أجهزة الملاحة الصوتية. هذا جعل من الممكن اختيار مواقع المحطات الجيولوجية والجيوفيزيائية بشكل فعال وبأقل قدر ممكن من الوقت، والتحكم في حركة الأدوات المسحوبة فوق أو على طول القاع، والبحث عن الأجسام المورفولوجية في القاع، على سبيل المثال، الحد الأدنى من الأعماق فوق قمم الجبال البحرية، إلخ.
كانت رحلة R/V Akademik Nicolai Strakhov، التي أجريت في الفترة من 1 أبريل إلى 5 أغسطس 1988 في المحيط الأطلسي الاستوائي، فعالة بشكل خاص في تحقيق قدرات مسبار الصدى متعدد الحزم.
تم إجراء البحث باستخدام مجموعة كاملة من الأعمال الجيولوجية والجيوفيزيائية، ولكن الشيء الرئيسي كان سبر الصدى متعدد الحزم. تم اختيار الجزء الاستوائي من سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي في منطقة الجزيرة للبحث. ساو باولو. تميزت هذه المنطقة التي لم تتم دراستها كثيرًا بسبب غرابتها مقارنة بأجزاء أخرى من التلال: فقد تبين أن الصخور النارية والرسوبية التي تم اكتشافها هنا بشكل غير متوقع كانت قديمة بشكل غير عادي. كان من الضروري معرفة ما إذا كان هذا الجزء من التلال يختلف عن الآخرين في خصائصه الأخرى، وقبل كل شيء في ارتياحه. ولكن لحل هذه المشكلة، كان من الضروري الحصول على صورة مفصلة للغاية للتضاريس تحت الماء.
كانت هذه هي المهمة التي تم تحديدها قبل الرحلة الاستكشافية. لمدة أربعة أشهر، تم إجراء البحث بفواصل زمنية بين المسامير لا تزيد عن 5 أميال. وقد غطت مساحة واسعة من المحيط، يصل عرضها إلى 700 ميل من الشرق إلى الغرب، ويصل إلى 200 ميل من الشمال إلى الجنوب. ونتيجة للبحث، أصبح من الواضح أن الجزء الاستوائي من سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي، يقع بين صدوع 4 درجات في الشمال وحوالي. ساو باولو في الجنوب لديها بالفعل هيكل شاذ. تبين أن بنية التضاريس، وغياب الغطاء الرسوبي السميك، وخصائص المجال المغناطيسي للصخور، والتي تعتبر نموذجية بالنسبة للأجزاء المتبقية من التلال (شمال وجنوب منطقة الدراسة)، هي مميزة هنا فقط للجزء المحوري الضيق من الجزء، الذي لا يزيد عرضه عن 60-80 ميلاً، والذي كان يسمى نطاق بطرس وبولس.
وما كان يعتبر سابقًا منحدرات التلال تبين أنه هضاب شاسعة ذات طابع مختلف تمامًا من حيث التضاريس والمجال المغناطيسي، مع غطاء رسوبي سميك. لذا، يبدو أن أصل التضاريس والبنية الجيولوجية للهضبة يختلفان تمامًا عن أصل سلسلة جبال بطرس وبولس.
قد تكون أهمية النتائج التي تم الحصول عليها مهمة جدًا لتطوير أفكار عامة حول جيولوجية قاع المحيط الأطلسي. ومع ذلك، هناك الكثير مما يجب فهمه واختباره. وهذا يتطلب رحلات استكشافية جديدة وأبحاثًا جديدة.
تجدر الإشارة بشكل خاص إلى معدات دراسة الكتل المائية المثبتة على سفينة الأبحاث "أرنولد فايمر" بإزاحة 2140 طنًا. تم بناء سفينة الأبحاث المتخصصة هذه من قبل شركات بناء السفن الفنلندية لأكاديمية العلوم في ESSR في عام 1984 وتم تسميتها على اسم أ. رجل دولة وعالم بارز في ESSR، رئيس أكاديمية العلوم في ESSR في 1959-1973 ز. أرنولد فايمر.
تشمل مختبرات السفينة ثلاثة فيزياء بحرية (هيدروكيميائية، هيدروبيولوجية، بصريات بحرية)، مركز كمبيوتر وعدد من المختبرات الأخرى. لإجراء البحوث الفيزيائية المائية، تحتوي السفينة على مجموعة من أجهزة قياس التيار. يتم استقبال الإشارات منها بواسطة جهاز استقبال هيدروفوني مثبت على السفينة وينقلها إلى نظام تسجيل ومعالجة البيانات، ويتم تسجيلها أيضًا على شريط مغناطيسي.
وللغرض نفسه، يتم استخدام أجهزة كشف التيار الحر من شركة Bentos لتسجيل قيم المعلمات الحالية، والتي يتم استقبال الإشارات منها أيضًا بواسطة جهاز الاستقبال الخاص بالسفينة.
تم تجهيز السفينة بنظام آلي لأخذ العينات من آفاق مختلفة وقياس المعلمات الهيدروفيزيائية والهيدروكيميائية باستخدام مجسات بحثية مزودة بمقاييس التدفق الصوتي وأجهزة استشعار لمحتوى الأكسجين المذاب وتركيز أيون الهيدروجين (pH) والتوصيل الكهربائي.
تم تجهيز المختبر الهيدروكيميائي بمعدات عالية الدقة تسمح بتحليل عينات من مياه البحر والرواسب السفلية لمحتوى العناصر الدقيقة. تم تصميم أدوات معقدة ودقيقة لهذا الغرض: أجهزة قياس الطيف الضوئي لأنظمة مختلفة (بما في ذلك الامتصاص الذري)، وكروماتوجرافيا سائلة فلورسنت، ومحلل بولاروغرافي، ومحللين كيميائيين آليين، وما إلى ذلك.
يحتوي المختبر الهيدروكيميائي على عمود في مبيت بقياس 600 × 600 ملم. يمكنك منه أخذ مياه البحر من أسفل السفينة وخفض الأجهزة في الماء في ظل ظروف جوية غير مواتية لا تسمح باستخدام أجهزة السطح لهذه الأغراض.
يحتوي المختبر البصري على مقياسين للفلور، ومقياس طيفي مزدوج الشعاع، ومحلل بصري متعدد القنوات، ومحلل متعدد القنوات قابل للبرمجة. تتيح هذه المعدات للعلماء إجراء مجموعة واسعة من الدراسات المتعلقة بدراسة الخصائص البصرية لمياه البحر.
في المختبر الهيدروبيولوجي، بالإضافة إلى المجاهر القياسية، يوجد مجهر العوالق أوليمبوس، ومعدات خاصة لإجراء البحوث باستخدام النظائر المشعة: عداد التلألؤ ومحلل الجسيمات.
ومما يثير الاهتمام بشكل خاص النظام الآلي للسفينة لتسجيل ومعالجة البيانات العلمية المجمعة. يضم مركز الكمبيوتر جهاز كمبيوتر صغير مجري الصنع. هذا الكمبيوتر عبارة عن نظام ثنائي المعالج، أي أن حل المشكلات ومعالجة البيانات التجريبية يتم إجراؤه في الكمبيوتر بالتوازي باستخدام برنامجين.
ومن أجل التسجيل الآلي للبيانات التجريبية التي تم جمعها من العديد من الأدوات والأجهزة، تم تركيب نظامين للكابلات على السفينة. الأول هو شبكة كبلات شعاعية لنقل البيانات من المختبرات ومواقع القياس إلى لوحة المفاتيح الرئيسية.
على جهاز التحكم عن بعد، يمكنك توصيل خطوط القياس بأي جهة اتصال وإخراج الإشارات الواردة إلى كمبيوتر أي سفينة. يتم تركيب صناديق التوزيع لهذا الخط في جميع المختبرات وعلى منصات العمل القريبة من الروافع. شبكة الكابل الثانية هي شبكة احتياطية لتوصيل الأدوات والأجهزة الجديدة التي سيتم تركيبها على السفينة في المستقبل.
تم وضع نظام ممتاز، وهذا النظام القوي والواسع النطاق نسبيًا لجمع البيانات ومعالجتها باستخدام الكمبيوتر، بنجاح كبير على سفينة أبحاث صغيرة متوسطة الحمولة.
تعتبر R/V Arnold Weimer نموذجية لمركبة R/V متوسطة الحجم من حيث معداتها العلمية وقدراتها على إجراء أبحاث متعددة الأوجه. أثناء بنائها وتجهيزها، تم التفكير بعناية في تكوين المعدات العلمية من قبل علماء أكاديمية العلوم في ESSR، مما أدى إلى زيادة كبيرة في كفاءة العمل البحثي بعد تشغيل السفينة.
من كتاب دعم الحياة لأطقم الطائرات بعد الهبوط الاضطراري أو الهبوط (بدون رسوم توضيحية) مؤلف فولوفيتش فيتالي جورجيفيتش من كتاب دعم الحياة لأطقم الطائرات بعد الهبوط الاضطراري أو السقوط [مع الرسوم التوضيحية] مؤلف فولوفيتش فيتالي جورجيفيتش من كتاب أحدث كتاب للحقائق. المجلد 1. علم الفلك والفيزياء الفلكية. الجغرافيا وعلوم الأرض الأخرى. علم الأحياء والطب مؤلف كوندراشوف أناتولي بافلوفيتش من كتاب جزر غالاباغوس المسحورة مؤلف فون إيبل-إيبيسفيلدت إيرينيوس من كتاب المؤلفأين يوجد المزيد من البكتيريا - في المحيط أم في مجاري المدينة؟ وفقًا لعالم الأحياء الدقيقة الإنجليزي توماس كيرتس، يحتوي الملليلتر من مياه المحيط في المتوسط على 160 نوعًا من البكتيريا، وجرامًا من التربة - من 6400 إلى 38000 نوعًا، وملليلترًا من مياه الصرف الصحي من مجاري المدينة، بغض النظر عن كيفية استخدامها.
من كتاب المؤلفعدن في المحيط الهادئ تقرر إنشاء محطة بيولوجية في جزر غالاباغوس! تلقيت هذه الأخبار المبهجة في ربيع عام 1957، عندما كنت أستعد لرحلة استكشافية إلى منطقة الهند الماليزية. لقد دعاني الاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة واليونسكو للذهاب إلى هناك