Северный ледовитый океан и антарктические воды

Самые северные и самые южные окраины Мирового океана — наиболее суровые и наименее освоенные пространства, хотя они издавна привлекают внимание человечества. Полярные воды и льды в течение многих столетий были непреодолимы для мореплавания. Лишь в XX в., и особенно в его второй половине, в результате научно-технической революции были достигнуты значительные успехи в изучении богатств северных и южных полярных районов Мирового океана и прилегающей к ним суши. В настоящее время здесь продолжаются интенсивные научно-прикладные исследования, и развивается активная хозяйственная деятельность разных стран.

Северный Ледовитый океан расположен вокруг Северного полюса и ограничен берегами Евразии и Северной Америки. Площадь его — 14,75 млн. км², средняя глубина — 1225 м, максимальная — 5527 м, объем воды — 18,07 млн. км³ (по некоторым данным — 16,7 млн. км³). Первое название на западноевропейских картах XVII в. — Гиперборейский океан (от имени Борея — греческого бога северного ветра). Русские мореплаватели называли океан по-разному: Студеное море, Ледовитое море, Северный океан и т. д. Свое современное название океан получил в начале XIX в. Северным Ледовитым океаном его назвал адмирал Ф. П. Литке — известный мореплаватель и исследователь Арктики. В 1845 г. это название утвердило Лондонское королевское географическое общество.

Северный Ледовитый океан отличается от других океанов целым рядом специфических свойств: своеобразием географического положения в околополюсном регионе; отрицательным радиационным балансом в зимнее полугодие; суммарным годовым потоком тепла с отрицательным знаком, в результате чего температура на поверхности ниже, чем на глубине; наличием ледяного покрова; небольшой годовой суммой осадков над океаном, которая, однако, превышает испарение; наличием значительной площади шельфа, климатическим единством и т. д.

Специфической особенностью Ледовитого океана является его большая обособленность. На значительном протяжении он окружен сушей и имеет ограниченную связь с Мировым океаном. Только на западе Ледовитый океан соединяется с Атлантическим. Но и между ними на дне есть поднятия — пороги, которые препятствуют глубинному водообмену между океанами.

На востоке узкий (82 км) и мелкий (глубина 40-50 м) Берингов пролив еще больше затрудняет водообмен с Тихим океаном. По наиболее распространенной точке зрения, Северный Ледовитый океан можно разделить по хребту Ломоносова на две части — Евроазиатскую (восточный сектор) и Амеразийскую (западный сектор).

Океан имеет 10 морей, большая часть которых расположена в восточном секторе — у берегов Евразии. В акватории океана много крупных островов и архипелагов: Гренландия, Канадский Арктический архипелаг, Новая Земля, Северная Земля, Шпицберген, Новосибирские, Земля Франца Иосифа и др.

Особенности экономико-географического положения

Арктические и антарктические водные пространства находятся в северных и южных полярных и субполярных природных поясах нашей планеты. Центральную часть Арктической области Земли занимает Северный Ледовитый океан, почти повсюду обрамленный сушей.

В центре Южной полярной области земного шара лежит континент Антарктида, размеры которого почти равны площади Северного Ледовитого океана. Антарктическая суша окружена сплошным кольцом океанских вод. В последнее время их стали выделять в самостоятельную часть Мирового океана — Южный океан. Это объясняется тем, что южные части Атлантического, Тихого и Индийского океанов обладают определенным сходством циркуляции вод и атмосферы над ними. Северную границу этого океана обычно проводят по зоне антарктической конвергенции (52 — 55° ю.ш.). Иногда северные пределы Южного океана условно ограничивают линиями, соединяющими южные оконечности Южной Америки, Африки и Австралии.

Для рельефа дна Северного Ледовитого океана характерен обширный шельф, ширина которого достигает порой 1300-1500 км, тогда как шельфовая зона Антарктиды почти повсюду, за исключением моря Росса, очень узка. Материковый склон в Северном Ледовитом и Южном океанах крут и расчленен, а ложе занимают котловины и разделяющие их подводные поднятия. В Северном Ледовитом океане наиболее значительны котловины: Макарова, Нансена, Канадская; хребты: Ломоносова, Гаккеля, Менделеева и Чукотское поднятие. В Южном океане выделяются Атлантико-Индо-Антарктическая, Восточно-Индо-Антарктическая и Тихоокеанско-Антарктическая котловина и хребты: Южно-Оркнейский, Южно-Сандвичев, Кергелен-Гауссберг, Тихоокеанско-Антарктический и др.

В субполярных районах (европейские и азиатские моря Северного Ледовитого океана и северная часть Южного океана) климат менее суров, температура воздуха несколько выше, чем в полярных районах этих водных пространств.

Сложны и разнообразны гидрологические условия в этих океанах. Им свойственна очень низкая поверхностная температура воды, которая большую часть года близка к температуре замерзания воды данной солености. Лишь в течение короткого лета она повышается особенно заметно (до 5-8°) в субполярных районах. Наиболее теплая часть Субарктики — ее атлантический сектор (Норвежское и Баренцево моря), согреваемый струями теплых вод, заходящих сюда из Атлантики. В субантарктических широтах самые теплые воды распространены на северной границе этого пояса. Из-за большого объема материкового стока в Северный Ледовитый океан поверхностные воды его заметно опреснены. Несколько понижена соленость на поверхности Южного океана, что связано с таянием льдов.

Вертикальное распределение температуры и солености по акватории арктических и антарктических вод различно. Для Северного Ледовитого океана в пределах 200-600 метров глубины характерна прослойка теплых и соленых вод, проникающих из Атлантики.

Атмосферная циркуляция над Арктикой и Антарктикой создает характерные для вод каждой из этих областей поверхностные течения. В Северном Ледовитом океане заметно выражено Трансарктическое течение, направленное с востока на запад, примерно из района севернее Берингова пролива к Гренландии. Вдоль берегов Евразии поверхностные воды движутся в обратном направлении. В арктических морях образуются местные циклонические и антициклональные круговороты.

В Южном океане господствующие западные ветры, возбуждая перенос вод с запада на восток, формируют Антарктическое циркум-полярное течение, или Западный дрейф, которое блокирует поступление теплых вод с севера.

В полярных океанах и сопредельных морях из-за сильного охлаждения и льдообразования развито (до нескольких сот метров, а кое-где — до дна) конвективное перемешивание водных масс. Опускающиеся слои воды обогащают нижележащие кислородом, и поднимающиеся с глубин доставляют к поверхности необходимые для развития жизни биогенные вещества. В областях схождения холодных арктических и теплых атлантических поверхностных вод возникают вертикальные потоки, направленные ко дну.

В зоне конвергенции Южного океана антарктические воды встречаются с водами умеренных широт южного полушария, что также вызывает активную вертикальную циркуляцию вод. Интенсивное перемешивание способствует «удобрению» вод и тем самым делает их продуктивными.

Географическая удаленность и суровые природные условия арктических и антарктических вод сказываются на возможностях их освоения, на которые вместе с тем существенно влияют особенности ЭГП.

Южный океан омывает побережье Антарктиды, где нет постоянного населения. Сравнительно близко от северных пределов антарктических вод находятся южные окраины Австралии, Африки, Южной Америки, Новой Зеландии и несколько малонаселенных островов. Расположенные здесь государства используют некоторые океанские районы для своих хозяйственных нужд. В целом хинтерланд арктических и антарктических вод образуют всего несколько государств, при этом с океанами соседствуют суровые малообжитые районы их территорий, что затрудняет освоение океанов.

Котловина Северного Ледовитого океана

Котловина Северного Ледовитого океана имеет переходный характер между материком и зрелым океаном, поэтому здесь присутствуют как типично материковые, так и типично океанические формы. На островах, глубоко выдвинутых в океан, находятся участки древних платформенных и более молодых фанерозойских складчатых структур. Океанические структуры представлены глубоководными котловинами, рифтовыми зонами, материковые — огромной по площади шельфовой зоной.

Подводные окраины материков

В Северном Ледовитом океане эти морфоструктуры занимают значительные площади (около 3/4 котловины). Из всех океанов здесь наиболее обширный шельф.

В западной (Баренцево-Карской) части Евроазиатского сектора шельф гляциальный, сильно расчлененный. Здесь расположены блоки островов (Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Медвежий). В подводной части возвышенности (Центральная Баренцева, Центрально-Карская) разделены желобами (Западным, Виктории, Святой Анны), обработанными ледниками. Восточный сектор отличается мелководным слабо расчлененным шельфом нормального типа. На материковой отмели у берегов Северной Америки расположены острова Канадского Арктического архипелага. Подводная часть шельфа здесь не широка, прослеживается в море Бофорта и в проливах на юге архипелага, которые представляют собой желоба — фьорды с глубинами 300—500 м.

Континентальный склон Арктического бассейна представляет собой почти замкнутое кольцо, которое прерывается лишь между Гренландией и Шпицбергеном. Весь склон имеет ступенчатое строение с глыбовыми формами блоковой структуры, наиболее значительные из которых — плато Ермака и Чукотское поднятие. К выступам континентального склона примыкают хребты Ломоносова и Менделеева.

Своеобразно море Баффина: это прогиб — впадина между северной Гренландией и морем Бофорта с гляциальным шельфом и ступенчато-глыбовым континентальным склоном. Море имеет глубину до 2200 м. Предполагают, что это реликт океанического дна, отделившийся от основной части океана при сближении Канадского и Гренландского континентальных блоков.

Севернее Исландии, в Норвежско-Гренландском бассейне, вдоль континентального склона простирается Гренландско-Исландский желоб с глубинами до 1700 м. Он отделяет хребет Кольбейнсей от Исландского плато, западная часть которого — огромные конусы выноса со склона (например, конус Персея).

Срединно-океанические хребты

Большая часть океана — область развития спрединга. Осевая зона океана — срединно-океанические хребты, служащие продолжением хребтов Северной Атлантики.

Хребет Гаккеля вдоль осевой зоны имеет несколько рифтовых долин с глубинами до 4000 м. Хребет рассечен поперечными трансформными разломами. В Норвежско-Гренландском бассейне расположены хребты Книповича, Мона, Исландский (Кольбейнсей). В хребте Книповича имеется 550-километровая рифтовая зона с глубинами до 3500 м, а в хребте Мона — целая система рифтовых ложбин. Исландский хребет характеризуется активным современным вулканизмом, наличием гидротерм. В районе о-ва Ян-Майен находится ступенчатое плато с разломом.

Ложе океана

Морфоструктуры ложа представлены несколькими котловинами (Нансена, Амундсена, Макарова, Бофорта), разделенными подводными океаническими хребтами. Это талассо платформы. По сравнению с другими котловинами они имеют небольшие размеры. В их пределах преобладают пологие абиссальные равнины на осадочном чехле большой мощности (1-2,5 км).

Севернее Новосибирских островов от 80° с. ш. и 140° в. д. начинается гигантский подводный хребет Ломоносова (открыт в 1957 г.), имеющий структурные связи с системой Верхоянского хребта в Азии. Он самый крупный (длина — 1800 км), имеет много отрогов (средняя относительная высота — 3000 м); через Северный полюс он продолжается к Северной Америке, к о-ву Элсмира. Хребет Менделеева, отделенный от хребта Ломоносова котловиной Подводников, простирается от центральной части океана по 180° в. д. к материковому склону Чукотки, его средняя высота 1000 м. Считают, что оба хребта образовались в нижнем палеозое (каледонский орогенез).

Западнее хребта Ломоносова расположена котловина Амундсена — одна из самых глубоких частей океана с максимальной глубиной 4490 м. Она имеет неоднородное строение дна: западная часть холмистая, центральная и восточная — почти ровные. В пределах этой котловины находится Северный полюс. Юго-западнее котловины Амундсена расположена котловина Нансена, самая глубокая, со средними отметками глубин более 4000 м и с максимальной глубиной 5449 м. По материалам, собранным советскими и американскими полярниками, была оконтурена крупнейшая котловина — Канадская (Бофорта) с глубинами более 3800 м. Между хребтами Менделеева и Ломоносова находится котловина Макарова с очень сложным расчлененным рельефом, представляющая подводную межгорную котловину.

В конце 50-х гг. американские исследователи открыли подводные возвышенности близ берегов Канады: поднятия Бофорта и Альфа — сложное сооружение с крутыми склонами, которое считают продолжением хребта Менделеева. Кроме того, американские исследователи обнаружили ущелья Чарли (между хребтами Ломоносова и Менделеева в котловине Подводников) и Арлис между Чукотским поднятием и хребтом Менделеева.

Возраст котловин Северного Ледовитого океана до настоящего времени не установлен, так как до сих пор нет нужного для этой цели материала глубоководного бурения. Обычно его впадина рассматривается как самая молодая из океанических структур Земли.

Физико-географическое районирование Северного Ледовитого океана

Природа Северного Ледовитого океана, несмотря на относительно большую однородность климатических, гидрологических, гляциологических и гидробиологических характеристик, имеет целый ряд региональных различий, что дает право выделить в нем несколько природных таксонов, в определенной мере соответствующих таксонам на суше.

Значительная часть океана относится к арктическому климатическому поясу, и только часть Норвежского моря — к субарктическому. Однако особенности рельефа дна, динамики вод и своеобразие органического мира дают возможность выделить более мелкие единицы, соответствующие на суше физико-географическим странам, областям и даже районам. Существует несколько схем физико-географического районирования Северного Ледовитого океана.

В 1940 г. Н. Н. Зубовым и А. В. Эверлингом было предложено деление океана на 3 крупных региона. Они выделили Североевропейскую часть (или Североевропейский бассейн), в состав которого входят Гренландское, Норвежское, Баренцево и Белое моря, Арктический бассейн — околополюсную абиссальную зону, ограниченную материковым склоном, и моря материковой отмели (Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское, Бофорта, заливы и проливы, разделяющие о-ва Канадского Арктического архипелага, а также Гудзонов залив и Гудзонов пролив). Это деление расчленило океан на почти одинаковые по площади части, различные по природным условиям. Районирование учитывало разделение на мелководную и глубоководную части, нарастание суровости климата к северу, осложнение ледовой обстановки в этом же направлении.

Районирование Д. В. Богданова (1991), которое использовано в этом пособии, мало чем отличается от районирования Н. Н. Зубова и А. В. Эверлинга. Выделяется 2 бассейна: Арктический, границы которого почти совпадают с границами указанных выше авторов, и Норвежско-Гренландский, включающий все окраинные моря у северных берегов Евразии и Северной Америки, а также заливы и проливы Канадского Арктического архипелага и Гудзонов залив (т. е. объединяющий Североевропейский бассейн и моря материковой отмели предыдущей схемы районирования).

Арктический бассейн

Он занимает центральную часть океана вокруг полюса. Площадь региона составляет примерно 5 млн км2. Характеризуется довольно сложным рельефом дна, самыми суровыми климатическими условиями, особым распределением температур и солености вод, бедностью органического мира. Для рельефа дна характерны линейные и ареальные структуры.

К линейным относятся хребты с глубинными разломами: Ломоносова, Гаккеля, батиальные плато-глыбы: хребет Менделеева и плато Альфа. К ареальным структурам относятся неотектонические унаследованные погружения с осадочной аккумуляцией. Это абиссальные впадины: Лофотенская, Подводников, Макарова, большая часть Канадской котловины.

Своеобразие климата Арктического бассейна заключается в том, что здесь практически постоянно располагается область повышенного давления. В зимнее время полностью отсутствует приходная часть баланса солнечной радиации, приток тепла осуществляется из более южных регионов.

Глубинные арктические воды имеют температуру —0,5°С, соленость составляет 34,9%_о. Продолжительность полярного дня у Северного полюса — 189 суток, полярной ночи — 175. Регион характеризуется также постоянным ледяным покровом, гигантскими ледяными полями из пакового льда, которые используют исследователи для организации научных станций типа «СП». Как правило, льды центральной части океана обновляются раз в 5—11 лет.

Норвежско-Гренландский бассейн

Этот регион охватывает всю шельфовую зону океана и часть глубоководных участков в Норвежском, Баренцевом море и море Бофорта. Площадь бассейна — менее 10 млн. км². Моря в гигантском Норвежско-Гренландском бассейне довольно четко можно объединить в три группы: Приатлантический (Североевропейский), Сибирско-Аляскинский и Канадско-Западногренландский регионы.

Приатлантический регион

Сюда входят Гренландское, Норвежское, Баренцево и Белое моря. Характеризуются они разнообразием рельефа дна, большой изрезанностью береговой линии и преобладанием шельфа гляциального типа. В регионе аномально теплые зимы из-за адвекции тепла из Северной Атлантики. Наличие теплого Норвежского течения и его ветвей способствует тому, что моря (за исключением Белого) не имеют постоянного ледяного покрова даже зимой.

Температура на поверхности воды Норвежского моря — +3°С, соленость — примерно 35%_о. В Гренландском море зимняя температура — +1°С, летняя — 6°С, соленость — 32—34%_о. Преобладает циклональный характер погоды. В зимнее время погоду определяют циклоны Исландского минимума, в теплом секторе которых в регион приходит атлантический воздух. Большей частью господствуют слоисто-дождевые облака. Во время полярной ночи над акваторией морей плотные и низкие облака не всегда дают возможность определить их структуру и форму. В целом зима, хотя и не холодная, но продолжительная, ветреная, пасмурная, с частыми снегопадами, туманами и плохой видимостью. Регион имеет относительно богатую флору и фауну. Здесь растет несколько видов водорослей, много рыбы. Основными видами промыслового значения являются сельдь, треска, макрель, палтус и мойва. Ведется небольшой промысел гренландского тюленя и беломорской нерпы. Баренцево море славится своими животными-долгожителями. Ученые называют ее «фауной стариков» (Л. А. Зенкевич, 1963). В достаточно холодной воде при обилии кислорода жизненные процессы протекают медленно. Большинство организмов достигает зрелости много позже, чем в южных морях (например, мидии Баренцева моря живут до 25 лет, в то время как черноморские — всего 6 лет). Продолжительность жизни трески — до 20 лет, а палтуса — до 40 лет.

Сибирско-Аляскинский регион

Моря этого региона отличаются более простым рельефом дна, суровостью климата, повышенной ледовитостью. В него входят Карское море, море Лаптевых, Чукотское море и море Бофорта. Моря отделены от влияния Атлантического океана Новой Землей. Влияние Тихого океана тоже очень мало — оно сказывается только в Чукотском море. В зимнее время ощущается влияние Сибирского отрога Центрально-Азиатского максимума.

Среднемесячные температуры воздуха —25°…—30°С, а на берегу моря Лаптевых опускаются до —50°С. Ледовый покров может держаться до 8—10 месяцев. Вдоль берега образуется широкий припай, севернее которого находится Сибирская полынья. Лето короткое, холодное (около 0°С). Часты туманы, штормы, нередко выпадает снег. В сибирские моря впадает много крупных рек (Обь, Енисей, Лена, Индигирка, Колыма и др.), некоторые из них входят в десятку крупнейших рек мира. Реки несут в моря относительно теплую пресную воду, они опресняют прибрежные районы океана, способствуют повышению температуры и более быстрому разрушению льда в приустьевых участках. На мелководьях и в устьях рек температура 4-5°С, а иногда 8-10°С. Море Бофорта — окраина Арктического бассейна у берегов Североамериканского континента. Здесь значительные глубины начинаются близко от берега, шельф узкий — не более 150 км. Климат суровый, только на западе несколько смягчается под воздействием Тихого океана. Ледовые условия сложны. Даже летом в Аляскинском заливе масса дрейфующих льдов, а от мыса Барроу до устья р. Маккензи дрейфующие паковые льды часто закрывают акваторию полностью. Другой крупный массив льда располагается у о. Банкс. Навигация в море длится 1—2 месяца в году.

Развитие органической жизни в сибирско-американских морях происходит в сложных условиях: постоянно низкие температуры, устойчивая стратификация вод, ледовый покров большую часть года и малое количество солнечной радиации. Биопродуктивность морей низкая. Нет промысловых рыб европейских морей. Несколько более разнообразна ихтиофауна в устьях рек и в южной — прибрежной части морей. Из млекопитающих здесь обитают тюлени, и в Чукотском море есть лежбище моржей.

В 60-е гг. XX в. у берегов Аляски и северных берегов Канады были обнаружены крупные месторождения нефти. Перспективен на нефть и природный газ шельф Карского моря.

В заливе Прадхо достоверны запасы нефти более 4 млрд. тонн, а район устья р. Маккензи содержит 1,3 млрд. тонн нефти и 1,4 трл. м³ газа.

Канадско-Западногренландский регион

Он значительно отличается от других полярных регионов своеобразием тектонического строения: сочетанием затопленных материковых участков и чисто океанических структур.

В проливах Канадского Арктического архипелага происходит перегиб рельефа, глубины достигают 500 м, а материковый склон очерчен изобатами 1000-1200 м. Климат, несмотря на островное положение, резко континентальный, зимой во внутренних районах температура —30°…—35°С, абсолютный минимум —52,8°С. Большая часть проливов в течение почти всего года забита льдом. В восточной части Баффинова моря летом образуются многочисленные айсберги, а само море доступно для плавания всего два месяца — в августе-сентябре. Соленость вод проливов — в среднем 32%_о. Гудзонов залив — обширное мелководье (средняя глубина — 112 м). Это внутриматериковое море, занимающее синеклизу, образовавшуюся в пределах Канадского кристаллического щита. В заливе существует сложный обмен вод — по поверхности вода поступает с севера, а вдоль дна — из мелководий залива Фокс. Воды залива резко стратифицированы по солености, а летом и по температуре. Избыток опресненных вод летом стекает через Гудзонов пролив в Атлантический океан и вливается в Лабрадорское течение. Залив около 8 месяцев покрыт льдом, он оказывает большое охлаждающее влияние на прилежащие равнины Северной Америки.

Органический мир Северного Ледовитого океана всей области достаточно беден, ихтиофауна представлена треской, пикшей, палтусом, камбалой, из морских зверей водится белуха.