Дело в том, что буквально недавно было сделано еще одно неожиданное открытие: весь океан сверху донизу состоит из своеобразных неоднородностей, вызываемых множеством различных причин. Океан точно сшит из отдельных лоскутов — разных слоев воды, резко отличных друг от друга по своей «фактуре» — температуре, солености, плотности, скорости течения, прохождению звука и электропроводности. Причем подобная «пестрота» существует как по вертикали, так и по горизонтали. Эти «лоскуты» могут быть весьма разнообразными по форме и размерам. Ширина их колеблется от 100 метров до 100 километров, но иногда она не занимает площадь от берега до берега. Они не «пришиты» к какому-то одному месту, а как бы «скользят» горизонтально и наклонно в разных направлениях. Такая тонкая структура была обнаружена на всех глубинах, и не будь ее, многие процессы и явления в океане протекали бы совершенно по-иному.
Ученые установили в последние годы, что внутренние волны буквально пронизывают всю морскую толщу. Найдены доказательства, что в них, к примеру, океан закладывает «остатки» неиспользованной энергии, которую в огромных дозах каждые сутки закачивают в него приливообразующие силы, создаваемые совместным притяжением Луны и Солнца. Но внутренние волны образуются и по другим причинам, в частности, и из-за океанических фронтов.
Конечно же, внутренние волны важны для мореплавания. Кстати, теперь ученые предполагают, что катастрофа с американской подводной лодкой «Трешер» могла быть вызвана встречей ее с одной из таких внутренних волн-гигантов. По их мнению могло произойти следующее: внутренняя волна бросила «Трешер» на сверхпредельную для подводной лодки глубину. Не надо забывать, что внутренние волны искажают подводные акустические колебания, что также вызывает нежелательные для людей последствия.
Природа глубинных волн очень сложна и пока еще до конца не раскрыта. Ученые объясняют ее гидродинамическим эффектом приливно-отливных течений, наталкивающихся на своем пути на горные цепи, протянувшиеся по дну океана. Удалось, например, установить, что волны полусуточного периода вызывают в основном приливы. Но ведь волны такого диапазона — лишь незначительная часть внутренних волн. А что вызывает образование всех остальных — и сейчас неизвестно. Как-то влияют ветры, как-то течения, но что играет главную роль, а что — второстепенную, и сегодня еще не совсем до конца ясно.
Эти невидимые, скрытые от наших глаз волны обладают всеми свойствами обычных волн, которые мы привыкли видеть на поверхности моря. Они также растут, а потом, как обычные волны прибоя, обрушиваются, вызывая при этом турбулентность — вихревые потоки. Но и турбулентность, в свою очередь, может вызвать внутренние волны. Видимо, не последнюю роль играют в данном случае и мощные циклоны, вздымающие и раскачивающие миллионнотонные массы воды.
Явление крупномасштабных вихревых образований впервые было обнаружено советскими учеными во время осуществления программы «ПОЛИГОН-70» в тропической зоне Северной Атлантики. Здесь, вдали от берегов, в открытом океане, вдоль линий, образующих крест, ученые поставили 17 автоматических буйковых станций, которые измеряли параметры течений. Измерения проводились шесть месяцев, а характеристики течений регистрировались каждые полчаса. Когда были обработаны результаты измерений, то оказалось, что здесь было открыто удивительное явление природы — синоптические вихри с горизонтальными размерами от 100–150 до 300–400 километров.
Эти вихри обладают огромными запасами кинетической энергии, которая в сотни раз превышает энергию течений более крупных масштабов. Наряду с этим они заметно влияют на энергетический баланс Мирового океана, поскольку в них заключено до 90 процентов его кинетической энергии. Сами же течения, как было выяснено в результате проведенных исследований, — это сложная совокупность разномасштабных вихрей в океане с некоторым общим направлением перемещения. Помимо этого, было выяснено, что океанические течения проявляются не только на поверхности океана, но они существуют и в виде, например, подводных течений, порой противоположного направления.
Удалось установить, что существуют вихри с циклоническим (против часовой стрелки) и антициклоническим вращением воды. Оказалось, например, что в северном полушарии изотермические поверхности поднимаются в ядрах «циклонов» и опускаются в ядрах «антициклонов». Амплитуда этих смещений составляет 100–150 метров. Из-за подъема вод циклонические вихри имеют в центре отрицательную температуру, а анти-циклонические — положительную, поэтому их соответственно называют холодными и теплыми. Оба типа этих вихрей, естественно, создают особые, труднопрогнозируемые условия для теплового и влажного обмена с воздушной атмосферой Земли.