Экваториальный и тропические пояса океана, составляющие 33 % поверхности нашей планеты, — главный аккумулятор солнечной энергии на Земле. Здесь поглощается примерно 80 % энергии солнца, поступающей на Землю. Отсюда потоки тепла переносятся в более высокие широты. Наибольшее количество тепла несут океанские течения. Другой путь переноса — ветры с составляющей от экватора к полюсам.
С гидрохимической точки зрения низкие широты — зона органогенного осаждения карбонатов, выведения их из океанских вод и превращения в толщи известняков, мела и других отложений; в биологическом отношении — это область максимальной интенсивности биологических и биохимических процессов, максимального разнообразия форм жизни.
Таковы основные физико-географические различия в природе океана в планетарном масштабе, обусловленные в первую очередь неравномерностью распределения солнечного тепла в меридиональном направлении.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИРОДНЫХ ПОЯСОВ
В океане наблюдается тесная взаимосвязь природных поясов. Происходит обмен энергией и веществами: в низких широтах нагревание поверхностного слоя, перенос нагретых вод через умеренные широты в высокие с постепенной отдачей тепла в окружающие воды и в атмосферу; в высоких широтах — охлаждение больших масс воды, их погружение и медленное движение на больших глубинах в сторону экватора и дальше за экватор в другое полушарие. Осолонение и погружение вод наблюдается в субтропических и тропических широтах. Этот процесс особенно интенсивен в некоторых бассейнах аридных районов. Здесь формируются очень плотные воды и распространяются в другие пояса. Углекислый кальций поступает из рек в океан во всех поясах, но осаждение его идет почти исключительно в низких широтах.
С сезонными миграциями живых организмов связаны в основном возвратно-поступательные передвижения огромных масс органического вещества из пояса в пояс. Но в общем из низких широт в высокие движутся тощие животные (рыбы, киты), откармливаются в высоких и затем направляются в теплые воды низких широт на нерест, размножение.
Наиболее разнообразны природные условия в океане при движении по меридиану. Но в пределах многих поясов имеются очень существенные различия между их западными и восточными частями даже на одной и той же широте. Особенно велики они близ берегов континентов. Это объясняется субмеридиональными потоками теплых и холодных вод, разнонаправленными движениями воздуха — с континента или на континент. Эти факторы создают вертикальные движения вод — подъем или погружение. Выше уже говорилось о районах устойчивых подъемов вод у восточных окраин океанов в низких широтах. По другую сторону океана обычно преобладает погружение вод.
В умеренных и высоких широтах различия в природных условиях с Востока на запад зависят от свойств вод в течениях и от направления преобладающих ветров. Апвеллинг здесь не имеет большого значения, так как происходит зимняя вертикальная циркуляция и различия в температуре по вертикали не столь велики, как в тропиках. В умеренных и высоких широтах восточные окраины океанов теплее западных, ибо именно у восточных берегов океанов проходят теплые течения: Северо-Атлантическое, Норвежское, Мурманское, Аляскинское. Наоборот, в западных частях океанов на этих же широтах холодные течения (Лабрадорское, Кабота, Курильское, Фолклендское) несут воды умеренных и субполярных широт до субтропиков. В связи с этим термина востока и запада существенно различна. Изотермы резко отклоняются от обычного широтного направления.
Поверхностные теплые течения у западных окраин океанов в низких широтах благоприятствуют развитию тропических циклонов. Над прохладными водами восточных окраин циклоны не развиваются, даже штормы крайне редки. У западных окраин океанов берега и прилегающие районы очень теплые, обильно орошаемые дождями, с мощной растительностью. У восточных окраин дождей мало. В некоторых местах заметный дождь выпадает лишь раз в несколько лет (Перу, Северное Чили, Юго-Западная и Северо-Западная Африка, Нижняя Калифорния). Но здесь часты туманы.
В умеренных и субполярных широтах теплые течения восточных окраин океанов (Северо-Атлантическое, Норвежское» Аляскинское) существенно согревают прилегающие западные берега материков и значительные пространства суши, особенно если рельеф благоприятствует этому, как в Европе. Противоположный берег на значительном протяжении в глубь суши оказывается значительно холоднее, это — Лабрадор, Ньюфаундленд, а также Камчатка, Курильские острова.
Океану свойственна изменчивость условий во времени. Изменяются скорость и мощность течений, их ширина и частично географическое положение. Вдоль течений вместе с переносимыми ими водными массами движутся температурные и соленостные аномалии. Меняются циркуляция атмосферы над океаном, сила ветрового перемешивания, количество осадков, величина речного стока, интенсивность гидрохимических, биологических и геологических процессов. Эти изменения накладываются на общий фон пространственного распределения условий в океане и имеют различную природу и интенсивность. Обычно изменения носят характер колебаний. Колеблется температура воды на поверхности и на глубинах, теплозапас вод и их соленость. Эти колебания имеют разную периодичность и амплитуду. Полный цикл изменений совершается в промежутке времени от нескольких минут до ряда лет (3, 5, 11 и больше). Особенно большое значение для погоды, климата и рыбного хозяйства имеют годовые и многолетние колебания термики и циркуляции вод.
Годовые колебания температуры очень невелики в низких широтах, где вода близ поверхности всегда теплая, и в приполярных, где она всегда холодная. Наибольшая годовая амплитуда до 15 °C и выше (под амплитудой здесь понимается величина изменений от наименьшего значения до наибольшего) наблюдается в умеренной зоне, на 40–60° северной и южной широт. С увеличением глубины сезонные колебания температуры уменьшаются и обычно затухают на 200–500 м. Годовые колебания температуры обусловлены изменением не только радиационных условий на протяжении года, но и адвекции теплых и холодных вод в горизонтальном и вертикальном направлениях. Летом в некоторых районах океана (например, в северо-западных частях Атлантического и Тихого океанов) усиливается поступление теплых вод и расширяется область их господства, зимой, наоборот, преобладают холодные потоки. В результате существенно увеличивается амплитуда годовых колебаний температуры. В некоторых районах в низких широтах (например, у западных берегов Африки) зимнее усиление пассата вызывает сгон теплых поверхностных вод и подъем холодных вод с глубины. Несмотря на низкие широты, годовая амплитуда температуры поверхностных слоев очень велика (у Дакара в Западной Африке около 12 °C). Существенные изменения океанографических условий происходят у Западной Индии, Сомали, океанского берега Аравии.
Годовые колебания температуры в общих чертах изучены, их нетрудно прогнозировать. Сложнее обстоит дело с многолетними (межгодовыми) колебаниями океанографических условий. Установлено, например, что в одном и том же районе, в частности в северной части Атлантического океана с прилегающими морями, в один ряд лет преобладали изменения 5-летней периодичности, в другой — 3- и 12—20-летней. С течением времени изменяется амплитуда колебаний. В результате межгодовые изменения условий в целом могут иметь очень сложный характер. Синусоиды разной периодичности и амплитуды, находящиеся в разных фазах, накладываются друг на друга. Основу этих колебаний составляют изменения большого периода, в несколько десятилетий и столетий. Известно, что в 20—30-х годах нашего столетия наблюдалось значительное потепление Северной Атлантики, Арктики и северных морей. В послевоенное время в этих районах похолодало. В последующие годы произошел перелом в изменении условий среды — началась восходящая ветвь многолетней синусоиды.