2 года назад
Нету коментариев

Прежде чем говорить о воде Черного моря, вспомним немного из того, что мы знаем о воде. Со школьной ска­мьи мы знаем, что более двух третей поверхности земли покрыты водой. В основной своей массе это вода соленая. Впрочем, надо сказать, что совершенно пресной, дистил­лированной воды в природе нет, она может быть получе­на только искусственно. Природные же воды содержат то или иное количество солей. Например, в дождевой во­де содержится 1 грамм соли на 30 килограммов воды. Конечно, такую воду мы называем пресной.

Лишь три процента воды на земном шаре — пресные. И распределены они по территории суши крайне нерав­номерно. Чтобы сохранить воду, прибегают к разным методам: закачивают в почву глинистые растворы, чтобы уменьшить фильтрацию в грунт, покрывают поверхность водоемов специальными синтетическими пленками и т. п. Между тем многие засушливые районы расположены вблизи воды, правда, соленой, морской. Например, безводный степной Крым окружен морем. Да и на южном берегу Крыма недостаточно воды.

Установки, опресняющие морскую воду, успешно ра­ботают в различных районах Советского Союза и за ру­бежом. В городе Шевченко на берегу Каспийского моря, например, такая установка дает 450 литров пресной во­ды в сутки на каждого человека. Опресняют здесь воду в основном выпариванием, но применяют и другие спо­собы, например, химический (поглощение солей ионооб­менными смолами) и электрохимический (собирание ионов солей электродами).

Отметим еще ряд общих особенностей воды, прежде чем переходить к рассказу о водах Черного моря. Изве­стно, например, что вода обладает большой теплоем­костью. При нагревании она поглощает большое коли­чество тепла, а при остывании излучает его. Поэтому прибрежные районы обычно теплее районов, располо­женных на той же географической широте, но удаленных от моря. Если же по берегам моря стоят еще высокие горы, которые не позволяют теплу распространяться далеко, то климат прибрежных районов будет еще теп­лее. Такие условия и существуют у нас на Черном море в районах советских субтропиков. Это самые северные субтропики на земном шаре. Сочи, например, располо­жен на широте Владивостока и Нью-Йорка, где климат, как известно, более суровый, чем в Сочи.

Еще одно свойство воды — на ее испарение требует­ся большое количество тепла. Какую роль играет это свойство? Если бы при испарении требовалось мало тепла, то многие реки и озера высыхали бы летом до дна.

Часто говорят, что вода — носитель жизни, океан — колыбель жизни. Действительно, первые организмы заро­дились в воде и до сих пор многие живут в этой пита­тельной среде. Перемещаясь из одного района в другой и сверху вниз, вода переносит органическое вещество и кислород для питания животных и растений. Там, где ослабляются такие перемещения, например в глубинах Черного моря, исчезает жизнь.

Черное море — самое теплое наше море. Температура воды на его поверхности в течение полугода выше 16°С, а летом более 25°С. Зимой поверхность основной части моря охлаждается до 6 — 8°С. Заливы в его северо-за­падной части, как правило, замерзают, ветры неодно­кратно ломают лед, образуя торосы до 3 метров высоты. В отдельные годы в районе Одессы применяют ледоколы для вывода судов в море.

Лед в этой части моря образуется по следующим при­чинам. Глубины здесь сравнительно небольшие — до 200 метров. При охлаждении вода перемешивается до дна. В тех районах моря, где глубины большие, глубинные воды служат источником тепла зимой. Малая соленость воды северо-западной части моря, вызванная притоком речных вод, также имеет свое значение. Низменные бе­рега в этом районе дают выход холодным массам воз­духа с севера и северо-востока. Все это способствует образованию льда.

Особенно суровые зимы здесь бывают тогда, когда над европейской частью СССР подолгу стоит область высокого давления — антициклон, вызывающий приток воздуха на море с севера. Мягкие зимы бывают из-за теплых ветров, вызывающих приток воздуха с Атлантики.

Площадь, занятая льдами, достигает в северо-запад­ной части моря от 1 до 20 тысяч квадратных километров. Лед здесь бывает толщиной 30 — 40 сантиметров, дер­жится 3 — 4 недели. В заливах и лиманах толщина до­стигает порой 50, а иногда даже 70 сантиметров, про­должительность стояния от одного до трех с половиной месяцев.

Резкие колебания температуры возникают при сгонно-нагонных ветрах. Сгон воды приводит к ее охлаждению, нагон — к распространению тепла вглубь. В Крыму од­нажды при сгонном ветре за несколько часов температу­ра воды упала на 12° С (с 23 до 11).

Исключительным постоянством отличается темпера­тура воды в глубине моря: начиная с 200 метров, до са­мого дна, и летом и зимой держится температура 8—9° тепла.

Чем морская вода отличается от речной? Всякий ска­жет: тем, что морская вода соленая. Соленость воды определяется количеством граммов солей, приходящихся на килограмм морской воды. Интересно сравнить соле­ность воды различных морей и Мирового океана:

Sh_001

Из этих данных видно, что соленость Черного моря в два раза ниже, чем океанских вод, но в два раза выше солености Азовского моря и в полтора раза Каспийского моря.

Многие считают Каспийское море очень соленым. Такое представление неправильно, сильно осолоненными являются лишь залив Кара-Богаз-Гол и ряд мелких за­ливов. Кстати, самое соленое из всех морей земного ша­ра Мертвое море, расположенное в Палестине, содержит до 300 граммов солей на 1 килограмм морской воды.

В это море впадает только река Иордан, и ни одна река из него не вытекает.

Вода в этом море настолько плотная, что нельзя утонуть. Можно не только лежать, но и сидеть на поверх­ности воды. Рассказывают, что римский император Тит велел сковать и бросить в Мертвое море непокорных ра­бов. Каково же было его изумление, когда он увидел, что они не тонут.

Мертвым море названо по другому признаку. Дело в том, что в воде такой солености нет жизни. В Черном море на глубинах тоже нет жизни, хотя соленость там невысокая. Но об этом мы поговорим позднее, а сейчас остановимся еще на одном важном свойстве морской воды.

С изменением солености меняются свойства и вкус воды, но есть нечто общее, что объединяет и опресненное Черное море, и осолоненное Красное, и Мировой океан. Дело в том, что, несмотря на разницу в солености, со­став солей, растворенных в морской воде, исключительно постоянен. Почему? Состав солей в море регулируется животными и растениями. Даже маленькая рыбка весом 100 граммов пропускает через себя 20 — 30 кубических сантиметров воды в минуту. А сколько воды пропускают огромные обитатели океана!

Известно, что, когда образовался первичный океан и не было еще животных организмов, состав солей этого океана был иным. Сейчас в морской воде основные соли содержатся в следующих количествах (в процентах):

Sh_002

В отдельных морях наблюдаются лишь небольшие ко­лебания состава солей, не превышающие одного процен­та. Так, в Черном море по сравнению с Мировым океа­ном содержится несколько больше углекислого кальция и хлористого калия, но меньше сернокислого кальция.

Незначительное изменение солевого состава несколь­ко приближает черноморскую воду к речной (не по со­лености, а по составу солей).

Интересно сравнить состав солей (в процентах) мор­ской и речной воды.

Sh_003

Таким образом, в морской воде преобладают хлориды, а в речной — карбонаты. Кроме того, в морской воде го­раздо меньше органических соединений, чем в речной, так как эти соединения поглощаются многочисленными жителями моря.

Соленый вкус придает морской воде хлористый нат­рий (поваренная соль), а горький привкус — хлористый магний и сернокислый магний (или английская соль). В настоящее время в ее составе открыто 60 различных эле­ментов, но предполагают, что в ней содержатся все эле­менты, имеющиеся на Земле, только некоторые из них до сих пор не открыты.

В виде заряженных частичек — ионов в морской воде есть железо, медь, олово, цинк, свинец. Есть здесь и зо­лото, и серебро, и радий, и радон, и бром, и йод, но мно­гие из них имеются в очень малых количествах. На­пример, на тонну морской воды приходится 1 миллиграмм серебра, а золота и того меньше.

Морская вода представляет собой сложное химичес­кое соединение. Она образовывалась на протяжении мил­лионов лет.

Морская вода обладает рядом целебных свойств. Ис­ключительно благотворное влияние она оказывает на ор­ганизм человека. При купании мы ощущаем прохладу, особенно приятную в жаркий день. Вода уменьшает вес человека (помните закон Архимеда?). Самые полные лю­ди чувствуют себя в море легко и свободно. Находясь в море, мы всегда совершаем какие-то движения, это при­водит к усилению дыхания, обмена веществ, к улучше­нию аппетита и пищеварения. Не удивляйтесь, если вы загорите при купании, хотя совсем не лежали на пляже: это произошло потому, что поверхностный слой моря прекрасно пропускает ультрафиолетовые лучи, вызыва­ющие загар тела. Исключительно полезен для человека морской воздух, насыщенный кислородом, солями хлори­стого натрия, кальция, магния, йода, брома, мельчайшими долями радиоактивных веществ. Медицина практикует в настоящее время даже особый способ лечения заболева­ний легочных путей: больных помещают у специальных фонтанов, распыляющих вокруг влагу. Называется этот способ гидроаэронизацией. Море — это естественный гидроаэронизатор. Больные гипертонией, бронхиальной астмой чувствуют у моря облегчение дыхания, потому что у моря много озона и ионов кислорода. Присутстви­ем озона объясняют и то, что в морском воздухе нет микробов, озон убивает их.

Благотворно воздействие моря на нервную систему че­ловека. Успокаивающе действует мерный плеск волн и шорох гальки, прохлада воды при купании. Даже цвет моря и прибрежной растительности оказывает влияние на наше самочувствие.

Однако море и солнце, при чрезмерном употреблении этих сильнодействующих средств, могут превратиться из ваших друзей во врагов. Нельзя купаться до появления озноба, или «гусиной кожи». Людям, страдающим одыш­кой, нельзя быстро плавать. И, конечно, только вред мо­жет принести человеку многочасовое «дежурство» на пля­же в погоне за бронзовым цветом кожи.

Целебные свойства морской воды издавна использо­вались человеком. В воде быстро затягиваются мелкие ранки (конечно, с большой кровоточащей раной входить в воду не следует во избежание инфекции).

В настоящее время морскую воду употребляют в ка­честве одной из составных частей при изготовлении ряда лекарств, например, для лечения некоторых глазных и ушных болезней.

Можно ли пить морскую воду? На этот вопрос долгое время отвечали отрицательно. Дело в том, что организм человека не приспособлен к выведению избытка солей, которые поступали бы с морской водой. У морских рыб и птиц есть специальные железы, через которые выделяют­ся капли рассола. Между прочим, раньше, когда этого не знали, не могли содержать в зоопарке, например, альба­тросов. Оказывается, воду для них надо солить, потому что специальные железы все время работают, а если аль­батрос будет пить пресную воду, он погибнет от недос­татка солей.

В инструкциях экипажам морских судов издавна су­ществовал пункт о том, что в случае отсутствия пресной воды пить морскую воду нельзя. Однако за последнее время мнение о морской воде несколько изменилось. Ста­ли известны факты о людях, которые пили морскую воду слабой концентрации и оставались живы. Так, на­пример, во время Великой Отечественной войны одного солдата отнесло в шлюпке далеко от берега в Азовском море. У него не было ни продуктов, ни рации, ни прес­ной воды. Более месяца дрейфовал он по морю, пил соленую воду, ел сырую рыбу и остался жив.

В морях с небольшой соленостью ее можно пить в слу­чае необходимости. На судах иногда даже стали добав­лять ее в пищу для профилактики заболеваний в тропи­ках. Врачи рекомендуют принимать внутрь морскую воду при некоторых желудочных заболеваниях (конечно, не всем и в определенных дозах).

Интересным, хотя и на первый взгляд странным, об­стоятельством является почти точное совпадение про­центного состава солей морской воды с составом крови человека. Однако если вспомнить, что первичные формы жизни зародились сотни миллионов лет тому назад в океане, а от них произошли впоследствии высокооргани­зованные существа, то такое сходство не будет казаться удивительным.

По своему гидрологическому режиму Черное море резко отличается от других морей. У него сильно опрес­ненный и, следовательно, более легкий поверхностный слой (летом он теплый) лежит на более плотном, соле­ном нижнем слое. Наличие двух слоев постоянно поддер­живается выносом пресных вод из рек и опресненных вод из Азовского моря, а также глубинных (плотных) — из Мраморного. Обмен вод между этими слоями очень слаб. Для чего же нужен этот водообмен? Прежде всего и в основном для распространения кислорода в глубину, для так называемой аэрации глубин. Кислород образу­ется в поверхностных слоях моря. Вглубь он распростра­няется путем вертикального водообмена. Там, где нет вертикального движения вод, нет и кислорода в глубин­ных слоях. Такой случай мы и наблюдаем в Черном море.

Значительный летний перегрев массы воды способ­ствует накоплению тепла на зиму. Большой теплозапас моря, как и любое явление, следует рассматривать многосторонне. Положительно то, что море не замерзает в основной своей части и что оно обогревает зимой бе­рега (климатообразующий фактор). Отрицательным следствием является то, что поверхностные, сильно про­гретые воды не могут в значительной степени охлаждать­ся за период короткой черноморской зимы. Слабое зим­нее охлаждение при условии относительно небольшой солености приводит к очень небольшому увеличению плотности и, следовательно, к незначительному опус­канию поверхностных вод (не более 200 метров). В ниж­них слоях образуется застой воды, туда не проникает кислород с поверхности моря, поэтому там отсутствует жизнь.

Правда, нельзя сказать, что в Черном море совершен­но отсутствует обмен поверхностных вод с глубинными. Гипотеза о таком водообмене была выдвинута профес­сором В. А. Водяницким и подтверждена другими уче­ными. Косвенным доказательством наличия вертикально­го водообменаявляется то, что с течением времени по­верхностные слои моря не опресняются, а, глубинные, не осолоняются. Советскими учеными были найдены так­же и прямые доказательства наличия водообмена между слоями. Основные причины его — так называемые попе­речные глубинные течения, захватывающие слои до 1000 метров в глубину, а также термическое перемешивание, возникающее вследствие воздействия тепла земной коры и в результате гнилостных процессов у дна. Правда, вер­тикальные движения в Черном море очень слабы. Под­считано, что частице воды требуется от 80 до 130 лет, чтобы пройти путь от самых больших глубин до поверх­ности. Хотя это срок и немалый, но здесь важен сам факт наличия вертикального движения. Поэтому советские ученые, конечно, не могли согласиться с предложением ряда зарубежных ученых сбрасывать остатки атомных производств в Черное море.

Кроме солей, в морской воде растворено значительное количество газов: кислород, углекислота, сероводо­род, азот и другие. Чем ниже температура и соленость воды, тем больше газов растворено.

О роли кислорода, растворенного в морской воде, мы уже говорили. Обычно в поверхностных слоях моря со­держится 5—10 кубических сантиметров кислорода на литр воды.

Источником сероводорода является разложение остат­ков водных организмов. Как было установлено полвека тому назад выдающимся русским химиком Н. Д. Зелин­ским, сероводород в Черном море имеет биохимическое происхождение. Ученый показал, что обитающие в боль­шом количестве в глубинах моря особые бактерии, живу­щие в бескислородной среде, разлагают трупы живот­ных и растений на ряд более простых химических сое­динений, которые вступают во взаимодействие с солями морской воды. В результате этой реакции и образуется свободный сероводород.

В Черном море, где водообмен практически происхо­дит до глубины 150 — 200 метров, а на дно постоянно идет «дождь трупов» растительных и животных орга­низмов, содержание сероводорода достигает 7,5 кубичес­кого сантиметра на литр воды, а общее количество сероводорода в Черном море составляет миллиард тонн. В течение последних 1 — 2 тысяч лет это количество со­храняется примерно постоянным. Хотя все время про­исходит образование сероводорода в глубинах моря, но параллельно с ним идет процесс окисления сероводорода другими бактериями, обитающими на дне и в глубинах Черного моря. Бактерии называют великими тружени­ками. Их многовековая работа может создать целые острова, например, Багамские острова состоят из угле­кислого кальция, осаждаемого бактериями. Есть бакте­рии, поедающие нефть. Нефть давно бы покрыла плен­кой все моря и океаны, если бы не эти бактерии. В Чер­ном море железобактерии, образно говоря, создали Кер­ченский полуостров. В течение тысячи лет реки выносили закисное железо, бактерии превращали его в окись же­леза, которое теперь лежит 20-метровой толщей руд на Керченском полуострове. Есть даже бактерии, которые поедают асфальт. Это уже не труженики, а разрушители.

Серобактерии, такие же, как в Черном море, окис­ляли сероводород в древних озерах и болотах, превраща­ли его в чистую серу. Впоследствии на местах этих озер и образовались залежи серы. Сейчас потребность в сере все возрастает. Развивающаяся химия требует все боль­ше серы для изготовления пластмасс, красок, стекла, удоб­рений. Со временем запасы серы могут истощиться, поэ­тому ученые уже сейчас работают над заселением таки­ми бактериями современных болот, чтобы здесь со вре­менем образовались запасы серы.

Будет разработан также метод использования и чер­номорского сероводорода. Кроме того, условия, сущест­вующие на дне Черного моря, очень напоминают условия в древних водоемах, где происходило образование нефти при разложении остатков животных без доступа кисло­рода. Поэтому если на дне Черного моря в настоящее время идет процесс образования нефти, то в будущем можно будет ее использовать.

Сероводород в Черном море не является единствен­ным исключением на земном шаре. Сероводород содер­жится в значительных количествах в некоторых норвеж­ских фиордах, в глубоководных частях Каспийского моря и в других районах, где затруднен вертикальный водообмен. В других морях по той или иной причине переме­шивание вод происходит гораздо глубже, часто до дна. Такими причинами могут быть либо осенне-зимнее ох­лаждение воды, либо льдообразование, либо летнее ис­парение в соленых водах. Там, где нет больших вертикальных движений воды, происходит ее застой, а разложение органических остатков приводит к образо­ванию сероводорода.

Глубина залегания сероводородного слоя в Черном море не везде одинакова. У берегов Крыма верхняя гра­ница этого слоя лежит на глубине 150 метров, у берегов Кавказа — 200 метров, а в центральной части моря — 80—100 метров. Поверхность сероводородного слоя в море поднимается к центру в виде купола и опускается у берегов. Такое положение поверхности сероводородно­го слоя — следствие большого перемешивания вод в прибрежной части.

Нередко от отдыхающих в Сочи можно слышать во­прос: связаны ли мацестинские воды с сероводородом Черного моря? К сожалению, в настоящее время это еще не выяснено. Есть среди исследователей сторонники как положительного, так и отрицательного ответа на этот вопрос. Относительно происхождения мацестинских вод имеется несколько гипотез: одни ученые предполагают, что воды из глубинных слоев Черного моря поступают по трещинам под Кавказские горы, при соприкосновении с горными породами состав вод несколько меняется; другие считают, чтомацестинские воды поступают в скважины из недр земли и не связаны с водами Черного моря; третьи объясняют происхождение мацестинских источников проникновением по трещинам обычных дож­девых вод, которые при движении в горных породах на­сытились солями и газами; наконец, четвертые считают, что мацестинские воды — это погребенные в недра Зем­ли древние морские воды.

Установлено, что возраст вод Черного моря примерно 8 тысяч лет, а мацестинских вод — гораздо больше: от 10 до 30 миллионов лет.

Кроме сероводорода, в морской воде содержится углекислота, которая проникает туда из воздуха и при дыхании организмов. Расходуется углекислота растения­ми в процессе фотосинтеза.

Содержится в морской воде и азот, это инертный газ, но сохраняется в свободном состоянии, не вступая в реакцию с другими веществами.

Теперь поговорим о цвете воды и распространении света в глубину. Почему море синее? Кстати, Черное море — не «самое синее в мире». Как это ни парадоксаль­но звучит, но цвет воды в Красном море более синий, чем в Черной, а самыми синими являются Саргассово море и некоторые районы Индийского океана, хотя Черное море тоже синее.

От чего зависит цвет воды в море?

Некоторые думают, что от цвета неба. Это не совсем так. Над Азовским морем летом сверкает яркое южное солнце, а цвет воды в море — зеленовато-бурый. Значит, дело не в цвете неба.

Цвет воды зависит от рассеивания лучей солнечного спектра частицами воды и примесей. Лучи разных цве­тов имеют разную длину волн. Красные лучи — длинно­волновые, синие — коротковолновые. Длинные световые волны больше поглощаются в поверхностном слое воды, чем короткие. Напротив, коротковолновые, синие лучи, многократно отражаются в поверхностном слое и попа­дают в глаз человека. Вблизи берега, где много приме­сей более крупных, чем молекулы воды, происходит от­ражение не только голубых, но и зеленых, и желтых лучей. Поэтому вода так изменяет цвет.

Кроме того, цвет воды определяется еще и количест­вом взвешенных частиц. В Черном море этих частиц меньше, чем, например, в Азовском, поэтому в Азовском море вода зеленовато-бурая, в Черном — зеленовато-си­няя, а у берегов — зеленая и желтовато-зеленая.

Глаз человека с удовольствием останавливается на безбрежной ярко-синей глади. Однако с точки зрения рыболовства лучшими являются отнюдь не синие воды. Рыбаки знают, что синий цвет — это цвет водной пус­тыни, там мало органических веществ, мало пищи для рыб. Поэтому редко встречаются и сами рыбы.

Прозрачность воды определяется путем опускания на глубину стандартного белого диска диаметром 30 санти­метров; глубина, на которой этот диск скрывается из виду, и называется прозрачностью воды. Наибольшая прозрачность в Черном море наблюдается в восточной части летом (27 метров), наименьшая — в северо-запад­ной части весной (2 — 3 метра).

Количество света, проникающего в воду, быстро убы­вает с глубиной. Освещенность на глубине 25 метров со­ставляет всего 1—4 процента от освещенности на по­верхности.

Известно, что чем выше мы находимся над поверх­ностью земли, тем больше видим солнце в течение дня. В долине день короче, чем на соседней горе. Чем глубже мы опускаемся в море, тем короче для нас становится день. Если на земле продолжительность дня равна 15 ча­сам, то на глубине 40 метров она может быть всего 15 минут.

В глубинах моря царит вечный мрак. Однако если включить там прожектор, то оказывается, что обитаю­щие организмы имеют ярко-красный цвет. Например, да­же в Черном море, где нет высших форм жизни на глу­бинах, обитатели глубин 40 и более метров (омары, кре­ветки) имеют красный цвет. Зачем животным яркие крас­ки, если там ничего не видно? На глубинах, куда проникают только синие лучи света, животные, имеющие красный цвет (дополнительный к синему), выглядят се­рыми и поэтому малозаметны для врагов. Вероятно, учи­тывая эти лучи, животные и приобретают покровительст­венную красную окраску.

Мы познакомились со многими свойствами черномор­ских вод — их температурой, соленостью, цветом, с газа­ми, растворенными в морской воде. В заключение ска­жем несколько слов о ее плотности. Плотность пресной воды, как известно, принимается за единицу. Плотность морской воды отличается от плотности пресной на сотые и тысячные доли. В зависимости от солености и температуры воды имеют различную плотность, хотя эти разли­чия и лежат в незначительных пределах. Например, раз­ница в плотности поверхностной и глубинной вод пролива Босфор составляет 0,007. В старину думали, что плот­ность морской воды настолько увеличивается с глубиной, что затонувшие суда не опускаются на дно, а висят в тол­ще воды. На самом деле плотность морской воды не на­столько велика, чтобы выдержать вес судна.

comments powered by HyperComments