Вечное движение океана
Океанические течения
В океанах и морях в определенных направлениях на расстояния в тысячи километров перемещаются огромные массы воды шириной в десятки и сотни километров и глубиной в несколько сотен метров. Такие потоки – «реки в океанах» – называются морскими течениями. Движутся они со средней скоростью 1–3 километра в час, хотя у некоторых течений она может достигать и 9 километров в час.
Нордкапское течение с температурой воды 4–6 °C считается теплым
В зависимости от направления движения морские течения делятся на зональные – несущие свои воды на запад и на восток, и меридиональные – движущиеся на север или на юг.
В отдельную группу выделяют еще и противотечения, то есть течения, идущие навстречу соседним, более мощным и протяженным. Кроме того, есть и четвертая группа течений, называемых муссонными. К последним относятся течения, которые от сезона к сезону меняют свою силу – в зависимости от направления прибрежных ветров.
Важным моментом в характеристике течений является тот факт, что каждое из них занимает более или менее постоянное географическое положение. При этом в Северном полушарии движение воды происходит преимущественно по часовой стрелке, а в Южном – против часовой стрелки. Наиболее же сильные течения проходят вблизи восточных побережий материков.
Появление течений вызывается многими причинами: например, нагреванием и охлаждением поверхности воды, различиями в плотности водных слоев, осадками и испарением.
Однако основным фактором, способствующим возникновению мощных океанических течений, являются ветры. В частности, пассатные, которые в Атлантике и в Тихом океане не стихают круглый год.
Так, мощные потоки Северного и Южного пассатных (экваториальных) течений, циркулирующих по обе стороны экватора, нагоняют воду к западным окраинам обоих океанов. При этом одна часть этой воды возвращается обратно на восток в виде Экваториального противотечения, а другая, упираясь в барьер из материков и островов, поворачивает на север или на юг, а затем на восток, совершая круговое движение как в Северном, так и в Южном полушариях.
Особенно четко подобная система течений выражена в Тихом океане. В Индийском же океане круговые течения наблюдаются южнее экватора; к северу от него господствуют сезонные течения, вызываемые муссонными ветрами, которые летом дуют с океана на сушу, а зимой – в обратном направлении.
Помимо направления для характеристики течений используют и их температуру. И по этому признаку различают течения теплые и холодные. Правда, не всегда стоит понимать данное деление буквально. Например, хотя температура воды Бенгельского течения у мыса Доброй Надежды составляет 20 °C, тем не менее по сравнению с окружающей водой это течение считается холодным. В то же время Нордкапское течение (одна из северных ветвей Гольфстрима) с температурой воды 4–6 °C считается теплым – оно обогревает прилегающие берега.
Если же коснуться мощности океанических течений, то судить о ней можно хотя бы по такому сравнению: Гольфстрим у полуострова Флорида за год переносит в среднем 750 тысяч кубических километров воды, что в 20 раз больше годового стока всех рек земного шара, а на параллели 38° северной широты и вовсе превышает речной сток в 60 раз.
Вода некоторых мощных течений, например Куро-Сио и Гольфстрима, отличается от окружающих вод цветом, соленостью и температурой. Однако сплошного потока, как в реках, течения не образуют. Так, тот же Гольфстрим разбивается на отдельные струи, часть из которых отходит в сторону, образуя огромные завихрения, которые потом и вовсе отделяются от основного течения.
Следует особо отметить, что объем переносимой течениями воды меняется в очень широких пределах, и это заметно отражается как на погоде, так и на поведении морских организмов и в особенности рыб.
Не так давно считалось, что глубинные, и особенно придонные, океанские воды почти неподвижны. С усовершенствованием измерительной техники выяснилось, что даже у самого дна вода перемещается со скоростью нескольких миль (морская миля – 1852 метра) в сутки, а мощные подповерхностные течения мало чем отличаются от поверхностных. Так, в Тихом океане под пассатным течением обнаружено встречное течение, скорость которого достигает 70 миль в сутки.
В Атлантике советские океанологи открыли такое же подповерхностное течение восточного направления. Его назвали именем Ломоноcoвa. Ширина этого течения простирается до 200 миль, а скорость доходит до 56 миль в сутки. Направлено оно тоже против пассатного течения. Подобное течение обнаружено и в Индийском океане: мощное подповерхностное течение совершает там свой невидимый путь от Антильских островов к берегам Гвианы. Таким образом, было установлено, что вся толща воды в океане находится в непрерывном движении.
Вода в глубинах океана движется и в меридиональном направлении. Охлажденная в полярных областях, она становится более плотной, тяжелой, погружается в глубины и движется в сторону экватора.
Велико значение и вертикальных перемещений воды в океанах и морях, происходящих в результате изменения ее плотности, зависящей, в свою очередь, от температуры и солености. Скорость таких движений невелика. Вертикальная циркуляция происходит также у дна океана, где вода нагревается теплом, выделяющимся из мантии, подстилающей земную кору. Подогретая вода легче, и она поднимается вверх, перемешиваясь с вышележащими массами. Данный процесс может охватить слой толщиной до 4 тысяч метров, считая от дна океана.
Вода поднимается из глубин и в тех случаях, когда течение встречает на пути подводную возвышенность или когда береговой ветер сдувает теплый поверхностный слой воды в море, а на его место снизу поднимается холодный.
Знаменитый и загадочный Гольфстрим
«Есть в океане река, не мелеющая ни в какую засуху, не выходящая из берегов своих ни при каком наводнении. Берега у нее и дно состоят из холодной воды, между тем как ее собственные струи – теплые. Исток ее в Мексиканском заливе, а устье в полярных морях. Это – Гольфстрим.
Карта Гольфстрима, составленная Б. Франклином
На свете нет другого водного потока, который поспорил бы с ним в великолепии и громадности: он течет быстрее Миссисипи и Амазонки и в тысячу раз превосходит их своим объемом. Воды его от залива до берегов Каролины имеют цвет индиго. Пределы их обозначаются так отчетливо, что глазу легко проследить линию их соединения с обыкновенными водами моря. Случается даже видеть, как корабль одним своим боком плывет по синей воде Гольфстрима, а другим – по обыкновенным темно-зеленым волнам океана. Так резко определилась линия раздела, так незначительно сродство между обеими водными массами и так упорно противятся они взаимному смешению».
Эти строки, принадлежащие американскому океанографу Мэтью Мори, очень емко и точно характеризуют самое знаменитое течение Великого Океана. Впрочем, о «реке в океане» написано очень много, причем как в научно-популярной, так и в художественной литературе. И именно благодаря этому Гольфстрим сделался, наверное, самым известным широкой публике океаническим течением.
А первым его тайну разгадал испанский мореплаватель и лоцман Антонио де Аламинос. Его считали везунчиком. А почему бы и нет? Ведь ведомые им флотилии каравелл на недели, а то и на месяцы опережали все остальные суда, снующие из Европы в Америку и обратно.
На пути в Америку Аламинос пользовался «услугами» пассатов, а на обратном пути «запрягал» в Мексиканском заливе Гольфстрим – течение, которое даже при штиле несло суда со скоростью почти 6 километров в час. Разумеется, свой секрет Аламинос очень тщательно скрывал. И только спустя без малого 200 лет секрет испанского мореплавателя был раскрыт.
А вот первое научное исследование Гольфстрима провел в 1770 году американский ученый Бенджамин Франклин. Причем он не только составил примерную карту течения, но и дал ему всем известное теперь название.
Гольфстрим – течение очень сложное, и знакомиться с ним лучше всего, имея перед собой открытый атлас, чтобы воочию видеть все те проливы, заливы и прочие географические районы, с которыми оно во время своего движения вступает в контакт.
А вообще о Гольфстриме можно говорить в двух смыслах. В широком смысле Гольфстримом называется мощная система теплых течений, простирающаяся на 10 тысяч километров от берегов полуострова Флорида до островов Шпицберген и Новая Земля.
Гольфстрим в узком смысле – тот, с которым нас знакомят в курсе школьной географии, – начинается в южной части Флоридского пролива и несется до Большой Ньюфаундлендской банки.
Главную роль в появлении этого мощного течения играют пассатные ветры, которые через Юкатанский пролив нагоняют огромный объем воды в Мексиканский залив, в результате чего происходит значительный перепад уровней воды Мексиканского залива и прилегающей части Атлантического океана.
Избыток ее устремляется через Флоридский пролив в океан, давая начало Гольфстриму. При выходе в океан мощность течения составляет 25 миллионов кубических метров в секунду, или 2160 кубических километров в сутки, что в 20 раз превышает расход всех рек земного шара.
Весь этот объем вмещается в скрытой от глаз человека реке шириной 75 километров (а у мыса Хаттерас – даже 110–120 километров) и глубиной 700–800 метров, несущейся со скоростью более 6 километров в час.
В Атлантическом океане, соединившись с Антильским течением, Гольфстрим еще более наращивает свои мощь и силу: почти вдвое увеличивается его ширина и более чем в три раза – до 82 миллионов кубических метров в секунду – объем переносимой воды. А скорость возрастает уже до 10 километров в час!
Вырвавшись на просторы океана, Гольфстрим демонстрирует присущую только ему одному уникальную особенность. Дело в том, что, вопреки общей для всех течений Северного полушария закономерности, Гольфстрим по выходе в океан под влиянием силы вращения Земли отклоняется не вправо, а влево. Это связано с повышенным уровнем воды в субтропической части Атлантического океана и подпиткой выходящих из Мексиканского залива вод потоком Антильского течения.
Температура воды в Гольфстриме хотя и достаточно высокая, но не постоянная, и находится в тесной связи с колебаниями силы пассатных ветров, нагоняющих теплые тропические воды в Мексиканский залив. При этом наблюдается довольно четкая закономерность: при усилении северо-восточного пассата температура в Гольфстриме повышается через 3–6 месяцев, а юго-восточного – через 6–9 месяцев. Вслед за повышением температуры наступают периоды охлаждения, связанные с тем, что усиление пассатов ведет одновременно к охлаждению верхних слоев океана у берегов Африки.
Огромные океанические просторы Гольфстрим преодолевает в гордом одиночестве. Но по мере продвижения на север он все сильнее отклоняется на восток, в сторону Европы, пока у южной окраины Ньюфаундлендской банки не встретится с холодным Лабрадорским течением. Здесь поверхностные воды обоих течений перемешиваются и опускаются на дно.
Ну разве не похоже это на встречу двух любовников, которые после жарких объятий стремятся уединиться в укромном месте? Согласитесь, даже очень. Особенно если учесть, что у Большой Ньюфаундлендской банки Гольфстрим не исчезает, а просто разбивается на несколько ветвей, самая мощная из которых уходит к берегам Европы под именем Северо-Атлантического течения.
Кстати, в отсутствие тумана место встречи «парочки влюбленных» довольно легко определить по цвету воды: у теплого Гольфстрима она темно-синяя, у холодного Лабрадорского – светло-голубая.
В заключение следует отметить, что Северо-Атлантическое течение приносит к берегам Северной Европы огромное количество теплой воды, которая существенно влияет на климат прибрежных стран. Так, например, Норвегия, согласно некоторым расчетам, получает от этого течения столько тепла, сколько дало бы сжигание 100 тысяч тонн нефти в минуту! Поэтому неслучайно, видимо, это течение называют еще и «печкой Северной Европы».
Что «запустило» Гольфстрим?
Около 12 тысяч лет назад на Земле наступило похолодание, которое, в частности, привело к резкому замедлению и фактически к остановке течения Гольфстрим, несшего свои теплые воды в северную часть Атлантического океана. Этот «перерыв» продлился примерно 1300 лет. В результате в лишенные тепла районы Северной Европы и Северной Америки стали наступать ледники. Всего за 10 лет среднегодовая температура, например, в Англии опустилась на 5 ° С.
Прекратиться же этот процесс, по мнению климатологов, смог только с возрождением Гольфстрима. А «пусковым крючком» в данной ситуации послужило следующее событие…
Территория, на которой находилось озеро Агассис
В тот же период на территории современной западной Канады в результате таяния ледников у края отступавшего ледяного щита появилось озеро Агассис, названное в честь одного из создателей гляциологии, швейцарского ученого Ж.-Л. Агассиса. Даже по современным представлениям озеро представляло собою гигантский водоем. Согласно данным исследователей, длиной оно было в 1100 километров, шириной – в 400, средняя глубина его равнялась 200 метрам, а площадь – 450 тысячам квадратных километров.
Для сравнения: площадь современных Великих озер приравнивается к 245,2 тысячи квадратных километров, а водной глади Каспийского озера – к 371,0.
По геологическим меркам озеро просуществовало совсем недолго – около 10 веков. 12 тысяч лет назад оно внезапно вырвалось на свободу и по руслу реки Маккензи, вытекающей из Большого Невольничьего озера и впадающей в море Бофорта, устремилось в Северный Ледовитый океан.
По расчетам исследователей, поток изливавшейся из озера воды составлял тогда около 1,6 кубических километра в час, а сам процесс продолжался примерно в течение года.
По существу, это была катастрофа. Прежде озеро Агассис тоже неоднократно изливалось – то в восточном, то в южном направлении, но в какой-то момент его воды потекли на север. Скорее всего, все началось с того, что вода прорвала естественную дамбу, образованную оставленными ледником обломочными породами.
В свою очередь, замерзание в океане озерной воды сопровождалось выделением значительного количества тепловой энергии: примерно 13,5 миллиарда джоулей в час. Этого тепла оказалось достаточно, чтобы изменить характер атмосферной циркуляции в глобальных масштабах и спустя 2–3 года возобновить функционирование Гольфстрима.
«Младенец-мальчик»
Это течение, имя которому – Эль-Ниньо, в последние годы получило известность не меньшую, нежели знаменитый Гольфстрим. О нем теперь пишут не только в специальных изданиях, но и в научно-популярных журналах, в газетных статьях, немало времени уделяют ему и в телевизионных передачах.
Чем же вызвано столь пристальное внимание к Эль-Ниньо? Причина, скорее всего, одна: те многочисленные человеческие жертвы и колоссальные материальные потери, которым подвергает это течение все окружающее.
«Явление» Эль-Ниньо
Действительно, течение Эль-Ниньо, название которого в переводе с испанского языка означает «младенец-мальчик», приносит многим прибрежным странам воистину глобальные экономические катастрофы.
Например, появление Эль-Ниньо у побережий Эквадора и Перу сопровождается резким, на 7—12 градусов, повышением температуры воды, в результате чего исчезает рыба и гибнут птицы, а также начинаются затяжные проливные дожди.
Легенды о подобных «проделках» Эль-Ниньо сохранились у индейцев местных племен с тех давних времен, когда на их земли не ступала еще нога испанских завоевателей. Более того, перуанские археологи установили, что в глубокой древности местные жители, защищаясь от катастрофических ливневых дождей, строили дома не с плоскими, как сейчас, а с двускатными крышами.
Если же абстрагироваться от многочисленных деталей, характерных для любого природного процесса, то ничего особенного в появлении Эль-Ниньо вроде как и нет. Просто на востоке Тихого океана (в тропической и центральной частях) на площади порядка 10 000 000 квадратных километров вдруг резко, на 5–9 градусов, повышается температура поверхностного слоя воды. Именно этот температурный скачок и приводит в конечном итоге к тем катастрофическим последствиям, которые несет с собой Эль-Ниньо.
Хотя обычно считается, что Эль-Ниньо – производное лишь океанических явлений, на самом деле это явление достаточно тесно связано с метеорологическими процессами, которые получили название «Южное колебание» и представляют собой, образно говоря, атмосферные «качели» размером с океан.
Дело в том, что в восточной части Тихого океана имеется холодное Перуанское течение, которое, двигаясь на север, проходит вдоль побережий Эквадора и Перу. Добравшись до Галапагосских островов, оно поворачивает на запад и переходит в Южное экваториальное течение, которое в том же, западном направлении продолжает свой путь вдоль экватора. На границе его контакта с теплым межпассатным противотечением, наличествующем в этом же районе, образуется экваториальный фронт, препятствующий поступлению теплых вод к побережью Латинской Америки.
Благодаря такой системе циркуляции вдоль побережья Перу, в зоне Перуанского течения, формируется Перуанский апвеллинг – огромная область подъема относительно холодных глубинных вод, хорошо удобренных минеральными соединениями. Именно эти богатые удобрениями воды и обеспечивают высокий уровень биологической продуктивности в данном районе. Такая картина получила название «Ла-Нинья» (в переводе с испанского – «младенец-девочка»).
Эта «сестрица» Эль-Ниньо чаще вполне безобидна, но по неизвестным пока причинам с интервалом в 3–7 лет неожиданно перевоплощается в «братца». В это время пассаты ослабевают, и теплые воды западного бассейна устремляются на восток, создавая одно из самых сильных теплых течений в Мировом океане. На огромной площади в восточной части Тихого океана резко повышается температура поверхностного слоя. В тот же период холодное Перуанское течение, как это ни парадоксально, тоже практически останавливается, тем самым как бы «перекрывая» путь подъему глубинных холодных вод.
В результате температура поверхностных вод на огромной площади океана повышается до 21–23 градусов, а иногда и до 25–29. Контраст же температур на границе Южного экваториального течения и теплого межпассатного порой вообще исчезает. Экваториальный фронт размывается, и теплые воды Экваториального противотечения беспрепятственно распространяются в сторону побережья Латинской Америки.
Вот примерно в таком колебательном режиме и происходит периодическое появление Эль-Ниньо.
Кстати, еще в 1975 году были выдвинуты предположения, что пассаты могут создавать западную выпуклость теплых вод и что любое ослабление ветров позволяет теплым водам двигаться на восток. Однако эти гипотезы не подтвердились, ибо накануне событий 1982—83 годов никаких выпуклостей замечено не было.
Вообще же интенсивность, масштабы и продолжительность Эль-Ниньо в отдельные годы существенно разнятся.
«Так, например, в 1982–1983 годах, в период самого интенсивного за 130-летний срок наблюдений Эль-Ниньо, это явление началось в сентябре 1982-го и продолжалось до августа 1983 года. При этом максимальные значения температуры поверхности океана в прибрежных городах Перу от Талары до Кальяо превысили среднемноголетние для ноября – июля на 8—10 °C. В Таларе они достигали 29 °C, а в Кальяо – 24 °C. Даже в самых южных районах развития катастрофы (18 град. южной широты) аномалии прибрежных значений температуры поверхности океана составляли 6–7 °C, а общая площадь Тихого океана, охваченная Эль-Ниньо, равнялась 13 миллионам квадратных километров» (Д. Фащук. Коварное дитя трех стихий. Наука и жизнь, № 4, 2004).
Естественно, что при таких гигантских масштабах проявления Эль-Ниньо климатические аномалии распространились не только на тихоокеанский регион, но и достигли Северной Европы и Южной Африки.
Конечно же, Эль-Ниньо – феномен исключительно XX века. Хотя ученые полагают, что это явление существовало в далеком геологическом прошлом и могло продолжаться по 200 лет, приводя, помимо кратковременных аномалий климата, к продолжительным периодам потепления.
Более того, это грандиозное течение, причиняющее огромные разрушения, могло стать причиной гибели ряда высокоразвитых культур. «Загадочное исчезновение цивилизации индейцев майя в Центральной Америке могло быть вызвано сильными климатическими изменениями. К такому выводу пришла группа исследователей из Немецкого национального центра наук о земле», – пишет британская газета «The Times».
Ученые давно задались вопросом: почему на рубеже IX и X веков нашей эры на противоположных концах земли практически одновременно прекратили существование две крупнейшие цивилизации того времени – индейцы майя и китайская династия Тан? В итоге исследователи предположили, что к закату и гибели их привели засуха и последовавший за ней голод. Причиной подобных перемен в климате стало течение Эль-Ниньо, приведшее к крупномасштабным нарушениям циркуляции атмосферы. Результатом же стали засухи в традиционно влажных регионах и наводнения – в засушливых. К таким выводам ученые пришли после изучения характера относящихся к указанному периоду осадочных отложений в Китае и Мезоамерике.
Любопытно, что за последние 50 лет, как и в предыдущий полувековой период, в характере аномалий температуры поверхности океана в районе развития Эль-Ниньо выделен целый спектр циклов от 2 до 7 лет. Однако для прогноза явления все они оказались ненадежными.
Результаты исследования образцов кораллов показали, что раньше Эль-Ниньо не был столь интенсивен и агрессивен, как последние 100 лет. Вот годы, когда была зафиксирована его аномальная активность: 1864, 1871, 1877–1878, 1884, 1891, 1899, 1911–1912, 1925–1926, 1939–1941, 1957–1958, 1965–1966, 1972, 1976, 1982–1983, 1986–1987, 1992–1993, 1997–1998, 2002–2003.
Как видим, «явление» Эль-Ниньо происходит все чаще. Причем продолжается оно все дольше и неприятностей приносит все больше. Недаром самыми интенсивными считаются периоды с 1982 по 1983 год и с 1997 по 1998 год.
В стремлении раскрыть механизмы этого глобального явления уже несколько последних десятилетий изучением Эль-Ниньо занята целая научная армия. Причем в этом масштабном исследовании заняты и суда, и самолеты, и даже спутники. На множестве буев установлены приборы для измерения температуры воды от поверхности океана до 400-метровой его глубины.
Жестокий «мальчик»
Выше уже говорилось, что рождение гигантского «младенца» вызывает процессы, которые носят глобальный характер и оказывают немалое влияние не только на атмосферу Земли, но и на экономику многих стран.
Например, в Перу одним из самых значимых национальных богатств является… гуано – птичий помет. Дело в том, что на побережье государства обосновалось самое большое в мире сообщество птиц (до 30 миллионов особей), интенсивно производящих лучшее из естественных удобрений, содержащее 9 % соединений азота и 13 % фосфора.
Основными поставщиками этого богатства являются три вида птиц: перуанский баклан, пестрая олуша и пеликан. За многие века они произвели «сугробы» удобрений высотой до 50 метров. Чтобы добиться такой производительности, птицам приходится съедать по 2,5 миллиона тонн рыбы в год, или 20–25 % мирового улова анчоусовых рыб – основного пищевого объекта птиц.
В годы Ла-Нинья количество анчоуса у берегов Перу бывает столь велико, что пищи хватает не только птицам, но и людям. До недавнего времени уловы рыбаков этой относительно небольшой страны достигали 12,5 миллиона тонн в год: в два раза больше, чем добывают все остальные страны Северной и Центральной Америки. Неудивительно, что доход рыбной промышленности Перу составляет 1/3 валового внешнеторгового дохода страны.
Во время же Эль-Ниньо апвеллинг разрушается, продуктивность прибрежных вод резко падает и происходит массовая гибель анчоусов от голода и резкого потепления воды. В итоге кормовая база птиц – скопления анчоусов – прекращает свое существование. Численность пернатых производителей удобрений в эти периоды сокращается в 5–6 раз, а уловы рыбаков и вовсе становятся символическими.
Чилийская пустыня Атакама после необычных дождей
Что же касается других стран, то, например, по данным американских специалистов, в 1982–1983 годах экономический ущерб от «проделок» Эль-Ниньо только в США составил 13 миллиардов долларов. А по оценкам ведущей страховой компании мира «Munich Re», ущерб 1997–1998 годов исчислялся уже 34 миллиардами долларов.
Кроме того, Эль-Ниньо обычно сопутствуют экологические катастрофы – засухи и пожары либо ливневые дожди, вызывающие затопление огромных территорий густонаселенных районов. А это, в свою очередь, приводит к гибели людей и уничтожению скота и урожая в разных районах Земли. Так, во время пришествия «младенца» в 1997–1998 годах погибли 24 тысячи человек. Сначала пожары превратили в пепел тропические леса Индонезии, а потом забушевали на просторах Австралии и дошли до предместья Мельбурна. Пепел долетал даже до Новой Зеландии, преодолевая расстояние в 2000 километров.
Смерчи проносились там, где их никогда не было. Солнечная Калифорния подверглась атаке «Норы» – торнадо небывалых размеров, имевшему диаметр 142 километра. Он промчался над Лос-Анджелесом, едва не сорвав крыши с киностудий Голливуда. Две недели спустя другой смерч, «Паулине», обрушился на Мексику.
Знаменитый курорт Акапулько был атакован 10-метровыми океанскими волнами. При этом постройки были разрушены, а улицы – завалены их обломками, мусором и пляжной мебелью. Наводнения не пощадили и Южную Америку: сотни тысяч крестьян Перу спасались бегством от обрушившейся с неба воды, поля погибали, будучи затоплены грязью. На чилийскую пустыню Атакама, которая всегда отличалась такой необыкновенной сухостью, что сотрудники НАСА именно там проводили испытания марсианского вездехода, обрушились проливные дожди. Наблюдались катастрофические наводнения и в Африке.
А в Новой Гвинее – на одном из крупнейших островов планеты, главным образом в восточной его части – земля буквально растрескалась от жары и засухи. Тропическая зелень высохла, колодцы остались без воды, урожай погиб. Полтысячи человек умерли от голода. Появилась угроза эпидемии холеры.
Вот таков он, «младенец-мальчик» – жестокий и беспощадный.
«Петля брокера» и климат
В конце 80-х годов ХХ века американский ученый Уоллес Брокер впервые описал глобальный океанический круговорот, известный теперь как «конвейер Брокера», или «петля Брокера». Данное явление представляет собой мощнейший (примерно в 100 раз превышающий сток Амазонки) поток воды, движущийся по Атлантическому океану с юга на север на глубине около 800 метров. На широте Исландии этот поток поднимается к поверхности (дующие здесь ветры сгоняют поверхностную воду) и очень сильно охлаждается (в зимнее время – с 10° до 2° C). Именно отдаваемое им тепло определяет необычайную мягкость зим в северной части Европы.
Охлажденная и значительно «потяжелевшая» вследствие этого вода, которая и без того отличалась повышенной соленостью, а следовательно, и плотностью, опускается вниз почти до самого дна, откуда и начинает свой обратный путь на юг.
То же течение, но теперь уже холодное, пересекает экватор, огибает Африку, поворачивает на восток, дает в Индийском океане ответвление на север и поднимается к поверхности. А затем, обойдя с юга Австралию и Новую Зеландию, уже в Тихом океане направляется на север и доходит вплоть до Алеутской гряды, где его остатки поднимаются на поверхность.
Влияние «петли Брокера» на климат Земли весьма значительно: любые изменения в ее температурном режиме могут отозваться катастрофами глобального характера. А пусковым крючком для масштабных климатических изменений может послужить таяние ледниковой шубы планеты.
Американский ученый У. Брокер, описавший «петлю Брокера»
Например, в случае интенсивного таяния ледников Гренландии поступившая в море пресная вода разбавит ту массу соленой воды, которая двигалась с юга. В свою очередь эта вода, став менее плотной, перестанет «тонуть», и конвейер Брокера остановится. Последствия этого процесса выльются для Европы в сильнейшее похолодание на много лет. И только лишь когда Гренландия перестанет таять, конвейер возобновит свою работу.
Поскольку вода опускается фактически в одном месте – на севере Атлантики, а поднимается в нескольких, то и основные усилия исследователей долгое время были направлены на изучение сил, «тянущих» воду вниз, а не «толкающих» ее вверх.
Однако в ряде работ внимание ученых обращается как раз на механизмы, ответственные и за подъем воды к поверхности. В частности, еще в 1994 году была смоделирована глобальная система течений Мирового океана. Модель наглядно продемонстрировала, что на усиление ветрового перемешивания в Южном океане и соответствующую активизацию там подъемов вод Северная Атлантика будет реагировать более интенсивным погружением собственных вод.
Совершенно очевидно, что для обеспечения работы тянущего механизма необходимо проникновение в глубь более теплых поверхностных вод и нарушение резкого градиента плотности, изолирующего верхнюю, хорошо перемешиваемую зону, от основной глубинной массы.
Важную роль здесь могут играть сильные штормы, способные «размывать» верхнюю границу плотного нижнего слоя водной толщи подобно волнам, размывающим берег. Определенное значение для перемешивания могут иметь и мигрирующие животные: крупные ракообразные (криль), рыбы и киты.
Современные модели климата предсказывают, что таяние ледников Гренландии может понизить интенсивность погружения вод (то есть «толкающего» механизма) в Северной Атлантике примерно на 30 %.
Но те же модели предполагают резкое усиление ветров и более частые штормы в районе Южного океана. А это означает, что должен активизироваться «тянущий» механизм, ответственный за подъем глубинных вод к поверхности.
Ринги – гигантские водовороты
Еще в середине 70-х годов прошлого века район Тихого океана, соседствующий с японскими островами Огасавара, привлек внимание ученых из университета Киото. Оказывается, это место с давних пор пользовалось у моряков дурной славой. По крайней мере, сообщения о бесследно пропавших кораблях приходили отсюда почти столь же часто, как и из знаменитого Бермудского треугольника. Благо и расположен данный район в «проклятом» месте – на границе так называемого «моря Дьявола».
Ринги у берегов Хоккайдо. Вид из космоса
В результате проведенных исследований в 400 километрах от Огасавары и впрямь было обнаружено почти что «колдовское» место: гигантский водоворот радиусом около 100 километров. Высота же этого исполинского конусовидного образования достигает 5000 метров. Посреди 100-километрового раструба находится впадина, уровень воды в которой расположен на несколько десятков метров ниже уровня океана. Энергия же этой громадины, по подсчетам океанологов, в 10 раз превышает энергию обычного течения.
Казалось бы, ничего особенного: подобных водоворотов в океане немало. В частности, рожденных Гольфстримом.
И все-таки этому кольцевидному течению присуща одна очень характерная особенность: примерно раз в 100 дней данный водоворот меняет направление своего вращения. С чем связана эта странность и какие механизмы формируют периодическую смену направлений, ученые до сих пор объяснить не могут.
По правде говоря, первооткрывателями круговых течений являются вовсе не японские исследователи: мореплавателям и купцам они известны уже много столетий. А вот по-настоящему их стали изучать только в 1970-х годах. И начало этому положили советские океанологи, выполнившие серию исследований в тропической Атлантике. Они же и назвали их синоптическими вихрями, хотя, видимо, правильнее было бы назвать их морскими циклонами. А в зарубежной литературе их и вовсе именуют рингами (от англ. «ring» – кольцо).
Вообще же сами по себе водовороты – явление не такое уж и уникальное. Гигантские воронки обнаружены во многих областях океана: и в районе Бермудского треугольника, и вблизи Шри-Ланки, и даже у берегов Антарктиды. И в центре каждого такого водоворота имеется довольно глубокая впадина: например, возле Шри-Ланки ее глубина превышает 100 метров, а со спутников зафиксированы впадины, глубина которых достигает и 200 метров.
Очень богата круговыми течениями Атлантика: только в северной ее части обнаружено около 10 рингов. Их возникновение связано с Гольфстримом, который, как и всякое течение, образует по мере движения многочисленные петлеобразные излучины, или меандры.
Первые меандры появляются после мыса Хаттерас, от которого Гольфстрим течет узким потоком, а далее, увеличиваясь в размерах, они перемещаются вместе с течением или же отрываются от него и движутся самостоятельно. Если во время штиля в водоворот диаметром 150–300 километров попадает яхта, она может вернуться на прежнее место лишь спустя несколько суток.
Оторвавшиеся меандры образуют вихри. Слева от генерального потока вихри вращаются по часовой стрелке, справа – против часовой. Скорость течения в этих завихрениях составляет 0,3–2,0 узла. При этом внутри вихрей, проникающих в область теплого океана к югу от основной ветви течения, вода всегда холодная (циклонические вихри), а внутри вихрей, вторгающихся в холодную область к северу от течений, – теплая (антициклонические вихры).
Наблюдения последних лет показали, что в течение года Гольфстрим образует по 5–8 пар таких вихрей, то есть циклонов и антициклонов в год. При этом некоторые из циклонов имеют диаметр до 200 километров и проникают в глубину почти до самого ложа океана. Циклоны Гольфстрима дрейфуют со скоростью до 3 миль в сутки и в основном на юго-запад.
Живут отдельные циклоны по 2 года и более и могут удаляться от Гольфстрима на расстояние свыше 1000 километров. Как правило, исчезают они около восточного берега полуострова Флорида.
Кольца антициклонов, отделяющиеся от Гольфстрима с северной стороны, обычно также смещаются со скоростью 3 мили в сутки. Живут такие вихри около одного года и, добравшись до мыса Хаттерас, снова вливаются в Гольфстрим. Однако отдельные вихри движутся на юго-восток и, пересекая основную ветвь Гольфстрима, попадают в Саргассово море…
Аналогично рингам Гольфстрима выглядят и ринги Куросио. С тем лишь различием, что к северу они не являются одиночными вихрями, а образуют сложное вихревое поле из ветвей и меандров Куросио, Курильского и Северо-Тихоокеанского течений.
Вообще же появление синоптических вихрей в океане может быть связано не только с отсечением меандров, но и с атмосферными явлениями, с распределением в океане температуры и солености и с рельефом дна.
Наблюдения последних лет показали, что в океане существуют круговые течения с гораздо меньшим диаметром, нежели ринги. За характерный спиралеобразный вид их еще называют вихрями закручивания, или спиральными вихрями. На периферии таких вихрей развиваются вихри еще меньших размеров, причем это касается даже их так называемой «иерархии». Спиральные вихри способны образовывать цепочки вихрей.
Мелкомасштабные вихревые течения иначе называют водоворотами. Их диаметр колеблется от нескольких метров до нескольких километров, и образуются они чаще всего при обтекании течением неровностей дна или берегов.
Могучий Мальстрем
«Во время прилива течение между Лофотеном и Моске бурно устремляется к берегу, но оглушительный гул, с которым оно во время отлива несется обратно в море, едва ли может сравниться даже с шумом самых мощных водопадов. Гул этот слышен за несколько десятков километров, а глубина и размеры образующихся здесь ям и воронок таковы, что судно, попадающее в сферу их притяжения, неминуемо захватывается водоворотом, идет ко дну и там разбивается о камни. Когда же море утихает, обломки выносит на поверхность. Но это затишье наступает только в промежутке между приливом и отливом и продолжается всего четверть часа, после чего волнение снова постепенно нарастает.
Когда течение бушует и ярость его еще усиливается штормом, опасно приближаться к этому месту на расстояние норвежской мили. Шхуны, яхты, корабли, вовремя не заметившие опасности, погибают в пучине. Часто случается, что киты, очутившиеся слишком близко к этому котлу, становятся жертвой разъяренного потока. И невозможно описать их неистовый рев, когда они тщетно пытаются выплыть. Однажды медведя, который плыл от Лофотена к Моске, затянуло в воронку, и он так ревел, что рев его был слышен на берегу. Громадные стволы сосен и елей, поглощенные водоворотом, выносит обратно втаком растерзанном виде, что щепа из них торчит, как щетина…».
Мальстрем на Carta Marina XVI в.
Эти выразительные строки принадлежат неизвестному норвежскому ученому XVII века. А описанное со столь пугающим реализмом место находится в Европе, точнее, у северо-западного побережья Норвегии, между островами Ферё и Москенесёй. И называется оно – Мальстрем. Это, как легко понять из приведенного выше описания, водоворот. И возникает сия коварная водная карусель и впрямь с определенною периодичностью, напрямую связанной с приливами и отливами. Безумное же ее верчение обусловлено особенностями морфологии данного района Земли.
Дело в том, что самый крупный и самый широкий залив Норвегии – Вест-фьорд – с запада, со стороны Атлантики, окаймляется скалистой грядой Лофотенских островов. А с юга, вдоль побережья, несет свои воды Северо-Атлантическое течение, которое эта островная цепь, будто гигантский мол, разрезает на две части; одна-то из них и направляется вглубь Вест-Фьорда.
Форма самого залива смахивает на огромную 250-километровую воронку, узкий конец которой изогнут на восток и глубоко вдается в сушу. А его основная акватория вытянута с юго-запада на северо-восток, причем северный край ее почти полностью перекрыт островами, оставляя мощному течению для выхода лишь узкие проливы. Кстати, именно такую форму имеют и другие морские заливы, славящиеся особенно высокими приливами: например, канадский залив Фанди, где вода поднимается на 19 метров, Пенжинская губа в Охотском море, залив Ла-Плата.
И когда приливная волна входит в сужающееся горло залива Вест-фьорд, она непременно встречает на своем пути препятствия в виде скал, в том числе подводных. А так постоянно увеличивающийся объем воды не в состоянии проскочить сквозь узкое горло одномоментно, волна нарастает, достигая порой огромной высоты.
В это же время на несущееся через узкие меж островами проходы течение накладывается еще и исполинский вал приливной волны, рвущийся с запада на восток. В результате у Лофотенских островов и образуется гигантский водоворот, называемый Мальстремом. То же самое наблюдается и при отливах.
А так как приливно-отливные явления происходят дважды в сутки, то столько же раз между островами Лофотен и Москестром (или просто Моске) появляется и знаменитый и ужасный Мальстрем.
Конечно, столь удивительный и страшный феномен не могли обойти вниманием не только те, кто постоянно с ним сталкивался – рыбаки и матросы, но и писатели.
Так, Эдгар По посвятил гигантскому водовороту целый рассказ под названием «Низвержение в Мальстрем». А вот строки из дневника английского купца Дженкинсона, добиравшегося по торговым делам в Россию через северные моря: «Замечу, что между так называемыми островами Рост и Лофут находится водоворот под названием Мальстрем, который с середины отлива до середины прилива издает такой ужасный рев, что на десять миль в округе звонят дверные колокольчики на домах в рыбацких селениях. Если киты попадают в струю водоворота, они жалобно кричат. А если большие деревья затащит внутрь силой потока и потом с отливом выбросит наверх, то концы их и сучья бывают так размочалены, что похожи на истрепанные веревки».
Судя по приведенной записи, Мальстрем бывал не просто страшным и злым, но и ужасным и жестоким.
Согласно преданиям, особую свирепость Мальстрем проявил в вербное воскресенье 1645 года, когда мощь круговорота была усилена неистовым штормом, бушевавшим у побережья. Рев Мальстрема в тот день достиг такой силы, что в селениях на ближних островах рухнули каменные дома!
Безусловно, в преданиях и сообщениях средневековых ученых и рассказах писателей присутствует немало вымысла и сгущенных красок. И тем не менее даже современная лоция предостерегает капитанов и штурманов от попытки преодолеть 3-мильный пролив во время максимального прилива, особенно если штормовой ветер поднимает с запада крутую волну.
Подобное иногда случается в зимний период, когда водный поток несется со скоростью 11 километров в час. В такие часы в проливе образуются мощные завихрения и водовороты, превращающие Мальстрем в смертельно опасного монстра.
Между прочим, в 55 милях к югу от Лофотена существует еще один водоворот, менее известный, хотя и превосходящий Мальстрем по массе вовлеченной в движение воды. Его называют Сальстрауменом – по одноименному проливу, где он и наблюдается.
Однако по коварству и непредсказуемости Мальстрем все равно остается самым опасным водоворотом у норвежских берегов.