Течения морские

Течения морские, поступательное движение морских вод, в отличие от колебательных движений, или волн (см.). Течения  определяются направлением (румбом, куда идет течение; например, северо-западное течение значит — течение, идущее на северо-запад) и  скоростью. Различают течения: 1) постоянные, направление и скорость коих более или менее постоянны, 2) периодические, или муссонные, изменяющие по сезонам года свое направление на противоположное, 3) переменные. Далее, по температуре: 1) теплые течения, если воды их теплее окружающих вод, и 2) холодные течения, если холоднее. Наконец, по глубине уровня течений: 1) поверхностные, захватывающие только поверхностные слои, и 2) глубинные, не  обнаруживающиеся на поверхности.

Способы наблюдения течений. О больших  океанских течениях узнали, прежде всего, потому, что они вызывают смещение курса судна. Местоположение судна в море определяют, во-первых, счислением, или навигационным путем, т. е. прокладывая курсы корабля по карте и откладывая переплытые расстояния, во-вторых — астрономическими наблюдениями широты и долготы (см. судовождение). Если оба определения, навигационное и астрономическое, дают заметную разницу, то, стало быть, курс судна был изменен течением. Массовые наблюдения подобного рода дают возможность составить приблизительные, схематические карты течений. Но т. к. и навигационные и астрономические определения сопряжены с ошибками, т. к., далее, даже постоянные течения более или менее изменяют свое направление и скорость по времени года и т. к. не для всех мест моря есть подобные определения, то приходится прибегать и к другим методам. Если имеется возможность стать на якорь, то определяют направление и скорость течений прямо посредством поплавков (например, Митчеля) или вертушек (например, Экмана). Можно, далее, определять течения при помощи свободно плавающих предметов: так, громадные бобы вест-индского мотылькового растения  Entada gigalobium находят на Шпицбергене, на севере Новой Земли. Стволы деревьев Сибири, вынесенные Обью, Енисеем, Леной и другими реками, заносятся течениями на Новую Землю, Шпицберген, Исландию и даже Гренландию. Задолго до Колумба у берегов Западной Европы находили произведения природы, а иногда и человека, выброшенные течениями и происходившие, очевидно, из Центральной Америки. Полезные указания дают остатки погибших судов (английский wreck), а также плавучие льды. Для изучения течений специально бросают в море бутылки, заключающие в себе записки с указанием места и времени, где и когда они брошены. Так, в 1885—88 гг. принц Альберт Монакский для исследования Гольфстрима бросил 1 675 бутылок, из коих было найдено 226. Наконец, весьма важные указания на течения дает распределение в океанах температур воды и соленостей ее; особенно полезны эти данные там, где соприкасаются теплые и холодные течения. В последнее время стали также подмечать связь между течениями и распределением планктона (см.).

Распределение течений. Схема течений в океанах такова. По обе стороны экватора, с востока на запад, направляются два экваториальных течения, между которыми вдоль экватора идет экваториальное противотечение в обратном направлении, с запада на восток. Между 10—15° и 50° северной и южной широты каждое экваториальное течение образует круговорот: подойдя к западному берегу, оно заворачивает вдоль берега к северу в северном полушарии, к югу — в южном, а затем под приблизительно 50-й параллелью поворачивает на восток, пересекает океан и вдоль восточных его берегов спускается к экватору, сливаясь здесь с экваториальным течением. К северу от 50° северной широты имеется другое кольцо течений, но в обратном направлении. Такова схема, от которой в деталях много отступлений. См. Атлантический океан, IV, 229/30; Гольфстрим; Великий океан, VIII, 172/73; Индийский океан, XXI, 622.

Кроме поверхностных течений, имеются еще и глубинные. Из них мы упомянем о придонных течениях, идущих от полярных морей в тропические области. Эти очень медленные течения, несущие холодные воды, являются причиной того обстоятельства, что даже в тропиках на дне океанов мы встречаем температуры, всего на немного градусов поднимающиеся над 0°. Между тем в морях, куда эти холодные течения не проникают, на глубинах наблюдаются температуры, соответствующие температуре самого холодного месяца, например в Средиземном море около 13°.

Причины течений. Еще в 1775 г. В. Франклин высказал положение, что все вообще течения возникают под влиянием ветров. Это мнение разделяли многие авторитеты; однако, другие указывали, что влияние ветров ограничивается лишь поверхностными слоями воды, и приписывали течения различиям в уровнях различных частей океанов, возникающим от различия температур и соленостей или от разностей барометрического давления и т. п. Только в 1878 г. К. Цепприц (Zöppritz) обосновал ветровую теорию течений; он показал, что движение поверхностных слоев воды должно с течением времени передаваться и более глубоким слоям. Приняв для морской воды коэффициент трения в 0,0144 и допустив, что на поверхности течение имеет скорость v, Цепприц нашел, что, при условии постоянного ветра, на глубине в 100 м через 41 год скорость будет равна 1/10 v, а через. 239 лет — ½ v. Если ветры, например пассаты, продолжали дуть в одном направлении достаточно долгое время, то течение распространится до самых больших глубин. Против этой теории возражали, что она не принимает во  внимание потерю энергии при образовании водоворотов, которые должны, возникать при движении одного слоя воды над другим. Нансен (1902) и В. Экман (1905) обратили внимание на отклонение, какое испытывают течения, как поверхностные, так и глубинные, под влиянием вращения земли около оси: в северном полушарии каждый более глубокий слой будет отклоняться вправо по сравнению с вышележащим; таким образом, на известной глубине течение окажется прямо противоположным поверхностному. Сообразно с этим, Экман значительно усовершенствовал теорию Цепприца. По теории Экмана, при передаче движения с поверхности на глубины скорость уменьшается в геометрической прогрессии, направление же глубинного течения уклоняется от направления вызывающего его ветра для всех широт на 45°; этот поворот совершается непрерывно, при каждой передаче движения от одного слоя к другому, В результате, на глубине очень быстро уменьшается скорость, и меняется направление течений; глубина, на которую проникает ветровое течение, зависит от широты и от внутреннего (не молекулярного, как у Цепприца) трения воды. Глубину, на которой течение поворачивает на 180° и где скорость его равна 1/23 скорости у поверхности, называют глубиной трения (D), D равна π√k:(σ.ω.sin φ), где k — коэффициент трения, σ — плотность воды, ω — угловая скорость вращения земли, а φ — широта. Если глубину трения на полюсе принять равной 100, то под 60° она равна 107, под 30° — 141, под 5° — 339, под 1° - 757, под 0° - ∞. Крюммель наблюдал в Атлантическом океане под 8° северной широты глубину трения приблизительно на 150 м. По наблюдениям адмирала Макарова, южное экваториальное течение Тихого океана простирается на глубину всего около 200 м. Эти данные показывают, что мощность ветровых течений (глубина трения), вопреки теории Цепприца, очень невелика. Кроме того, для своего полного развития (т. е. для достижения предельной глубины) ветровое течение требует всего нескольких месяцев. Затем нужно еще отметить, что теория Экмана принимает во внимание также влияние берегов на ветровые течения. Под влиянием берегов даже в открытом океане должно существовать, помимо неглубокого поверхностного течения, еще промежуточное течение значительной мощности и, наконец, еще придонное течение такой же мощности, что и поверхностное.

Ветер, несомненно, одна из важнейших причин образования течений, но не исключительная. Следует еще иметь ввиду, в качестве причины, различие в плотности воды, вызванное различиями в температурах и соленостях. На эту причину особенно указывали Мон, Нансен, Бьеркнес, Сандстрём и др. Так, в Атлантическом океане, между 10° и 20° северной широты, существует такая разность плотностей, которая в состоянии вызвать течение со скоростью менее 0,5 км в час; между тем, наблюдаемые здесь течения обладают скоростью втрое большей. Наконец, известное, хотя и весьма малое влияние оказывают разности атмосферного давления.

Следует еще иметь ввиду, что, помимо вышеописанных течений, существуют еще компенсационные, или обменные, вызываемые тем, что всякое перемещение водных масс влечет за собой движение соседних  масс. Так, сгон и нагон воды ветрами всегда вызывает соответствующие компенсационные течения на глубинах; например, при устьях рек образуются в море обратные течения по дну, подносящие соленую воду иногда к самому берегу.

Литература. Весьма подробное описание течений и изложение теорий дано во 2-м томе Крюммеля: О. Krümmel, «Handbuch der Ozeanographie», Bd. IX, Stuttgart, 1911. Из русских авторов ом. Ю. Шокальский, «Океанография», П., 1917. — Течения Атлантического океана см. у О. Schott, «Geographiе des Atlant. Ozeans», Hamburg, 1912. Подробности о течениях см. также в «Segelliandbuсh für den Atl. Oz.», то же для Индийского и Тихого океанов. Теории течений (кроме руководств Крюммеля и Шокальского) см. Zöppritz, «Annalen d. Physik», Bd. 3, 1878; «Ann. d. Hydrogr.», 1878; W. Ekman, «Ann. d. hydrogr.», 1906; V. Bjerknes, «Dynamic meteorology and hydrology», Washington, 1910—11 (Carnegie Inst.).

Л. Берг.