Регулятор океану
Океани покривають 70% поверхні планети і утворюють величезний резервуар, який виконує роль дуже важливого регулятора. Тут ми обмежимося лише двома аспектами ролі великого регулятора, яким є океан: океан, що регулює атмосферні температури, і океан, що регулює власну солоність. Пізніше ми побачимо (розділ 3.4), що океан відіграє ключову роль у кількох основних біогеохімічних циклах, серед інших - у циклах кисню та вуглецю.
Океан регулює атмосферні температури
Існує чітка залежність між циркуляцією води в океані та атмосферними температурами. Поверхневі течії пов'язані з режимом вітру і допомагають регулювати атмосферні температури. У літній період океан поглинає сильне сонячне випромінювання, зберігає їх у вигляді тепла, а потім перерозподіляє останнє завдяки різним поверхневим океанічним течіям, які переміщують маси гарячої води до полярних широт, а водні маси - до екваторіальних і тропічні зони, куди вони приїжджають зігрітися.
Цей обмін північ-південь має сильний вплив на атмосферні температури. За підрахунками, якби не було цього регулятора, тепловий потік з південних широт у високі широти був би вдвічі меншим, внаслідок чого контрасти між кліматом були б ще більш помітними: на полюсах було б холодніше, а на екватор.
Глибокі течії безпосередньо не впливають на режим вітру, а скоріше регулюються зміною температури та солоності водних мас. Океанографи визнали важливий цикл циркуляції океану в масштабах усіх океанів і в масштабі часу близько тисячі років. Це тут циркуляція термогаліну.
Це петля, яка бере свій початок у Північній Атлантиці, де холодні води (охолоджувані холодними вітрами Канади), солоні, щільні та добре кисневі занурюються углиб, протікають на південь, на дні океану вздовж Атлантики, через Потім Індійський океан рухається на північ уздовж Тихого океану, щоб повернутися в північну частину Тихого океану, холодний і погано окислений. Ці води нагріваються і стають кисневими протягом усього поверхневого шляху від Тихого океану до Атлантичного океану і, знову охолоджуючись у Північній Атлантиці, занурюються, щоб знову розпочати цикл. Для подорожі в обидва кінці потрібно близько 1000 років. Це глобальний океан (за даними Broeker, 1995, Scientific American, т. 273).
Атмосфера і океан утворюють тісно пов’язану пару. Атмосферна циркуляція впливає на морські течії і навпаки. Найкращий приклад цих інтимних стосунків - відомий феномен Ель-Ніньо.
Океан регулює власну солоність
Хто не раз замислювався над тим, чому вода в морі солона, а в озерах і річках - ні? Морська вода справді містить відносно велику кількість розчинених «солей» (і не тільки солі, NaCl). Основними складовими морських солей є, в порядку важливості, іони хлору Cl - (18,98 г/кг), Na + Na + (10,56 г/кг), сульфат SO4 2- (2,65 г/кг), магній Mg 2+ ( 1,27 г/кг), кальцію Са 2+ (0,40 г/кг) та калію К + (0,38 г/кг). За винятком кальцію, кількість якого може варіюватися в різних місцях, частка між кожним з іонів є досить постійною у всіх океанах. З іншими іонами в менших кількостях ці основні іони складають в середньому в океанах 35 г/кг, що частіше виражається в тисячі, або 35 ‰, так званої нормальної солоності океану. У розділі 2 курсу ми побачили, що ці іони можуть зв’язуватися разом, утворюючи мінерали послідовності випаровування, кальцит (CaCO3), гіпс (CaSO4.nH2O), галіт (NaCL, кухонна сіль) та сильвіт (KCl).
Звідки беруться ці іони? Всі ці іони походять від поверхневого вивітрювання гірських порід, процес, який коротко обговорювався в розділі 2.2.2 і який більш детально обговорюється пізніше в контексті деяких основних біогеохімічних циклів (розділ 3.4). Вода, яка циркулює на гірських породах і в них, захоплює розчинні іони і транспортує їх до океану. За підрахунками, річки щороку приносять в океани від 2,5 до 4 мільярдів тон розчинених солей. Вода випаровується на поверхні океанів, залишаючи за собою солі. Частина цієї випарної води (чистої води, без солі) повертається на континенти, де вона тече, змінює гірські породи і приносить нові солі в океан. Постійно отримуючи іони таким чином, чи поступово океани ставатимуть все більш солоними?!
У це вірив ірландський учений (Джон Джолі) на початку 20 століття. Слід зазначити, що на той час радіоактивність, якою ми користуємося сьогодні на сьогоднішній день, не була відома (метод не був розроблений до середини 20 століття), і, отже, вік Землі не міг бути гіршим зрозумів; ми чіплялися за вік 100 млн. років, який лорд Кельвін "підрахував" у 1866 році. Тому цей ірландець сказав із старої ідеї британського астронома (сера Едмунда Галлея) з початку 18 століття, що якщо Океан почав "солитись" на початку історії Землі, мова йшла лише про розподіл загального обсягу солей в поточному океані на обсяг, який щороку приносять ріки, щоб з'ясувати, скільки років знадобилося ця сіль, отже, вік Землі. Його розрахунки привели до того, що він запропонував вік від 80 до 89 мільйонів років, досить "консервативний" вік порівняно з віком 4,55 мільярда років (4550 мільйонів років), ніж він визначався радіометричним методом. Насправді, якби ми повторили розрахунки Джолі зі значеннями обсягів, які ми сьогодні оцінюємо набагато краще, ми б досягли віку. 13 мільйонів років тому!
Ось два популярні та легко читаються популярні твори:
DUPLESSY, J.-C. та MOREL, P., 1990, Gros temps sur la Planète. Видання Оділа Джейкоб-Пойнта, Париж, 337с.
DUPLESSY, J.-C., 1996, Коли океан злиться, природна історія клімату. Видання Оділа Якова, Париж, 277с. Продовження попереднього; відмінний.