Почему Тихий и Атлантический океаны не смешиваются

Почему Тихий и Атлантический океаны не смешиваются

Два наибольших океана нашей планеты — Атлантический и Тихий — составляют совместно 230 миллионов квадратных миллионов поверхности планеты. Несмотря на то, что мы не можем увидеть четкой разделяющей границы между этими двумя океанами, вода в каждом из них, даже на границе, обладает разными свойствами, в частности, разной соленостью и плотностью и не смешивается.

Причины скрываются в физике и химии, а именно в составе воды и формировании течений. Именно эти два фактора охраняют границы целостности океанов.

В Атлантическом океане самый высокий уровень солености, он составляет 35,4 промилле в среднем, в Тихом – 34,9. Даже такая, на первый взгляд, незначительная разница способствует появлению пикноклина — границы, словно стенки, разделяющей два больших бассейна.

Также вступает в действие сила поверхностного натяжения, которая не позволяет жидкостям смешиваться. Для пресной и соленой воды она разная. На земном шаре можно наблюдать множество примеров совершенно отчетливых, контрастных границ. Например, Карибское море и Атлантический океан. С одной стороны темно-синяя толща и прозрачные волны — с другой. Согласно законам физики, более плотная жидкость отличается большим весом и должна занимать более глубокие слои. Но разница между параметрами вод Тихого и Атлантического океанов обычно не настолько существенная, и граница проходит вертикально, словно стена.

В то время как течения Атлантического океана несут воды из холодных ледяных районов в высоких широтах и движутся от полюса к полюсу внутри узкого бассейна, циркуляция в Тихом океане происходит иначе, разделяясь по экватору на 2 круговорота: Северный и его зеркальное отражение — Южный круг. Эта асимметричная модель глобального перемешивания сохраняется в течение последних 2–3 миллионов лет, с доказательствами существования различных режимов переноса тепла в рамках океанического конвейера в далеком прошлом. Суть этого постоянного перемешивания заключается в циркуляции воды за счет перепада плотности из-за неоднородности распределения температуры и солености в океане. Холодная вода с севера движется к югу, опускаясь ближе ко дну в среднем на глубину 2-4 км и посредством течений дойдя примерно до 30-40° ю.ш., поворачивает на восток. Часть воды двигается в ответвлении на север, к Индийскому океану, остальная — продолжает свой путь на восток до Австралии, которую огибает с юга. На этом холодные воды почти заканчивают путешествие и поднимаются на поверхность у Алеутской гряды, на севере Тихого океана. Это явление было открыто совсем недавно, в 80х годах прошлого столетия и называется «петля Брокера» в честь американского ученого.

Более интересно как выходит, что в двух сообщающихся системах все же присутствует разница в характеристиках состава воды. Есть 2 определяющих фактора, влияющих на это явление. Первый — атмосферные процессы (баланс между испарением и осадками). Второй — физические океанические процессы (изменение солености за счет течений). Однако, в какой мере — этот вопрос остается открытым.

Уровень солености океана напрямую связан с гидрологическим циклом: преобладание испарения над осадками соответствует более высокому уровню на поверхности океана (SSS). Связь настолько значительная, что в некоторых исследованиях SSS использовали как «дождемер» поверхности морей.

В 2010 году было проведено исследование уровня солености за период с 1950-2008. К сожалению, глобальное потепление привнесло значительные изменения и в такую фундаментальную характеристику. В наши дни разрыв между этими показателями для двух океанов только усилился, что говорит о возможных изменения в глобальной системе течений.

Как же влияют течения? Значительная соленость в высоких широтах Северной Атлантики связана с перемешиванием и сложными процессами, связанными с сезонными таянием и образованием льда в Северных морях, а именно Гренландском и Лабрадорском морях. Возникает мощная меридиональная циркуляция, которая называется АМОС, работающая из-за разности температур, солености и плотности областей Атлантического океана. Гольфстрим, например, тоже является частью АМОС.

Ученые спорят, почему же именно в Атлантическом океане это явление настолько мощное и оказывает настолько сильное влияние на соленость воды и перенос тепла, и почему мы не говорим про Тихоокеанскую меридиональную циркуляцию, где перемешивание ограничивается верхними слоями и возникает за счет ветров.

Стоит добавить, что как явление АМОС начали изучать совершенно недавно и на многие вопросы нам только предстоит ответить. Но уже сейчас мы можем говорить о тревожных факторах, а именно снижающейся скорости и силе переноса водных масс, что может привести к изменению температуры не только над океаном, но и сушей.
Для объяснения асимметрии циркуляций в двух океанах выдвигались различные причины:

  • Различия в форме бассейнов океанов. Естественно, что больший по акватории Тихий океан медленно испаряется.
  • Строение океанических хребтов, влияющих на распределение и зонирование областей океанов.
  • Многочисленные модели баланса и движения водных масс с разным уровнем солености в толще океанов.
  • Муссонные ветра в Азии, приносящие более влажный воздух и опресняющие субполярную часть Тихого океана.

Современные системы моделирования океанических процессов позволяют создать научную базу для объяснения как влияния баланса между осадками и испарением, так и системой течений. Как будет развиваться атлантико-тихоокеанская асимметрия в условиях глобального потепления, еще предстоит определить. Текущие изменения могут стать важной отправной точкой для нашего понимания хрупкого климатического баланса климата Земли.

Автор: Наталья Шепель


Узнайте больше секретов Атлантического океана на канале Discovery в серии фильмов «На дне океана»: