Morze - Sea

Fale rozbijające się o brzeg
Fale przybrzeżne w Rezerwacie Narodowym Paracas , Ica, Peru

Morze , połączony za oceanem świata lub po prostu ocean , to ciało od słonej wody , która obejmuje około 71 procent ziemskiej powierzchni „s. Słowo morze jest również używane do oznaczenia odcinków morza drugiego rzędu , takich jak Morze Śródziemne , a także niektórych dużych, całkowicie śródlądowych, słonowodnych jezior , takich jak Morze Kaspijskie .

Umiarkowanych morskie Ziemi klimat i ma ważną rolę w obiegu wody , obieg węgla i cykl azotowy . Ludzie wykorzystujący i badający morze są odnotowywane od czasów starożytnych i dobrze udokumentowane w prehistorii , podczas gdy współczesne badania naukowe nazywają się oceanografią . Najliczniejszym ciałem stałym rozpuszczonym w wodzie morskiej jest chlorek sodu . Woda zawiera również sole z magnezu , wapnia , potasu i rtęci , wśród wielu innych elementów, niektóre w niewielkich stężeniach. Zasolenie jest bardzo zróżnicowane, jest mniejsze przy powierzchni i ujściach dużych rzek, a wyższe w głębinach oceanu; jednak względne proporcje rozpuszczonych soli różnią się nieznacznie w oceanach. Wiatry wiejące nad powierzchnią morza wytwarzają fale , które załamują się po wejściu do płytkiej wody. Wiatry tworzą również prądy powierzchniowe poprzez tarcie, powodując powolne, ale stabilne krążenie wody w oceanach. O kierunkach cyrkulacji decydują czynniki, w tym kształty kontynentów i ruch obrotowy Ziemi ( efekt Coriolisa ). Prądy głębinowe, znane jako globalny przenośnik taśmowy , przenoszą zimną wodę z okolic biegunów do każdego oceanu. Pływy , zazwyczaj dwa razy dziennie podnoszenie się i obniżanie poziomu mórz , spowodowane są obrotem Ziemi i oddziaływaniem grawitacyjnym orbitującego Księżyca i, w mniejszym stopniu, Słońca . Pływy mogą mieć bardzo duży zasięg w zatokach lub ujściach rzek . Trzęsienia ziemi podwodnej wynikające z ruchów płyt tektonicznych pod oceanami mogą prowadzić do niszczycielskiego tsunami , podobnie jak wulkany, ogromne osuwiska czy uderzenia dużych meteorytów .

W morzu żyje szeroka gama organizmów , w tym bakterie , protisty , glony , rośliny, grzyby i zwierzęta, które oferują szeroką gamę siedlisk i ekosystemów morskich , począwszy od nasłonecznionej powierzchni i linii brzegowej po duże głębokości i ciśnienia zimnej, ciemnej strefy głębinowej , a na szerokości geograficznej od zimnych wód pod polarnymi czapami lodowymi po barwną różnorodność raf koralowych w regionach tropikalnych . Wiele głównych grup organizmów wyewoluowało w morzu i tam mogło powstać życie .

Morze zapewnia znaczne zasoby żywności dla ludzi, głównie ryb , ale także skorupiaków , ssaków i wodorostów , czy to złowionych przez rybaków, czy hodowanych pod wodą. Inne sposoby wykorzystania morza przez człowieka obejmują handel , podróże, wydobycie minerałów , wytwarzanie energii , działania wojenne oraz zajęcia rekreacyjne, takie jak pływanie , żeglarstwo i nurkowanie . Wiele z tych działań powoduje zanieczyszczenie mórz . Morze było więc dla ludzi integralnym elementem historii i kultury.

Definicja

Animowana mapa przedstawiająca wody oceaniczne świata . Nieprzerwany zbiornik wodny otaczający Ziemię , Ocean Światowy jest podzielony na kilka głównych obszarów o stosunkowo nieskrępowanej wymianie między nimi. Zwykle definiuje się pięć dywizji oceanicznych: Pacyficzny , Atlantycki , Indyjski , Arktyczny i Południowy ; ostatnie dwa wymienione są czasami konsolidowane w pierwszych trzech.
Morza marginalne zgodnie z definicją Międzynarodowej Organizacji Morskiej

Morze jest połączonym systemem wszystkich wód oceanicznych Ziemi, w tym Oceanu Atlantyckiego , Pacyfiku , Indyjskiego , Południowego i Arktycznego . Jednak słowo „morze” może być również używane w odniesieniu do wielu konkretnych, znacznie mniejszych akwenów wód morskich, takich jak Morze Północne czy Morze Czerwone . Nie ma wyraźnego rozróżnienia między morzami i oceanami , chociaż generalnie morza są mniejsze i często są częściowo (jako morza marginalne lub szczególnie jako morza śródziemne ) lub całkowicie (jako morza śródlądowe ) graniczące z lądem. Jednak Morze Sargassowe nie ma linii brzegowej i leży w nurcie okrężnym zwanym Wirem Północnoatlantyckim . Morza są zazwyczaj większe niż jeziora i zawierają słoną wodę, ale Jezioro Galilejskie jest jeziorem słodkowodnym . Konwencja Narodów Zjednoczonych o prawie morza stanowi, że wszystkie oceanu to „morze”.

Nauka fizyczna

Złożone obrazy Ziemi stworzone przez NASA w 2001 r.

Ziemia jest jedyną znaną planetą, na której powierzchni znajdują się morza wody w stanie ciekłym, chociaż Mars posiada czapy lodowe, a podobne planety w innych układach słonecznych mogą mieć oceany. 1 335 000 000 kilometrów sześciennych (320 000 000 mil sześciennych) morza zawiera około 97,2 procent znanej wody i pokrywa około 71 procent jej powierzchni. Kolejne 2,15% wody na Ziemi jest zamrożone w lodzie morskim pokrywającym Ocean Arktyczny , pokrywie lodowej pokrywającej Antarktydę i jej przyległe morza oraz w różnych lodowcach i osadach powierzchniowych na całym świecie. Pozostała część (około 0,65% całości) tworzy podziemne zbiorniki lub różne etapy obiegu wody , zawierające słodką wodę spotykaną i wykorzystywaną przez większość ziemskiego życia : parę w powietrzu , chmury, które powoli formuje, pada z nich deszcz oraz z jezior i rzek spontanicznie utworzony jako jej wody płyną ponownie i ponownie do morza.

Badania naukowe z wody i ziemi w obiegu wody jest hydrologia ; hydrodynamika bada fizykę wody w ruchu. Najnowszym badaniem morza jest w szczególności oceanografia . Zaczęło się to od badania kształtu prądów oceanicznych, ale od tego czasu rozszerzyło się na dużą i multidyscyplinarną dziedzinę: bada właściwości wody morskiej ; bada fale , pływy i prądy ; wykresy wybrzeży i odwzorowuje dna morskiego ; i bada życie morskie . Podpole zajmujące się ruchem morza, jego siłami i siłami działającymi na nie jest znane jako oceanografia fizyczna . Biologia morska (oceanografia biologiczna) zajmuje się badaniem roślin , zwierząt i innych organizmów zamieszkujących ekosystemy morskie . Oba są informowani przez oceanografii chemicznej , która bada zachowania elementów i cząsteczek w oceanach: szczególnie w momencie, ocean za rolę w obiegu węgla i dwutlenek węgla jest rola w rosnącej zakwaszenia wody morskiej. Geografia morska i morska przedstawia kształt i kształt morza, podczas gdy geologia morska (oceanografia geologiczna) dostarczyła dowodów na dryf kontynentalny oraz skład i strukturę Ziemi , wyjaśniła proces sedymentacji i pomogła w badaniach nad wulkanizmem i trzęsieniami ziemi .

Woda morska

Globalna mapa zasolenia
Mapa zasolenia zaczerpnięta ze statku kosmicznego Aquarius. Kolory tęczy reprezentują poziomy zasolenia: czerwony = 40 , fioletowy = 30 ‰

Zasolenie

Cechą charakterystyczną wody morskiej jest to, że jest słona. Zasolenie jest zwykle mierzone w częściach na tysiąc ( lub na milę), a otwarty ocean zawiera około 35 gramów (1,2 uncji) ciał stałych na litr, zasolenie 35 ‰. Morze Śródziemne jest nieco wyższe i wynosi 38 ‰, podczas gdy zasolenie północnego Morza Czerwonego może sięgać 41 . W przeciwieństwie do tego, niektóre śródlądowe hipersłone jeziora mają znacznie wyższe zasolenie, na przykład Morze Martwe zawiera 300 gramów (11 uncji) rozpuszczonych substancji stałych na litr (300 ‰).

Podczas gdy składniki soli kuchennej, sodu i chlorku, stanowią około 85 procent substancji stałych w roztworze, istnieją również inne jony metali, takie jak magnez i wapń oraz jony ujemne, w tym siarczan , węglan i bromek . Pomimo różnic w poziomach zasolenia w różnych morzach, względny skład rozpuszczonych soli jest stabilny w oceanach na całym świecie. Woda morska jest zbyt słona, aby ludzie mogli ją bezpiecznie pić, ponieważ nerki nie mogą wydalać moczu tak słonego jak woda morska.

Główne substancje rozpuszczone w wodzie morskiej (3,5% zasolenie)
Solute Koncentracja (‰) % wszystkich soli
Chlorek 19,3 55
Sód 10,8 30,6
Siarczan 2,7 7,7
Magnez 1,3 3,7
Wapń 0,41 1.2
Potas 0,40 1,1
Dwuwęglan 0,10 0,4
Bromek 0,07 0,2
Węglan 0,01 0,05
Stront 0,01 0,04
boran 0,01 0,01
Fluorek 0,001 <0,01
Wszystkie inne rozwiązania <0,001 <0,01

Chociaż ilość soli w oceanie pozostaje względnie stała w skali milionów lat, różne czynniki wpływają na zasolenie akwenu. Parowanie i produkt uboczny tworzenia się lodu (znane jako „odrzucanie solanki”) zwiększają zasolenie, podczas gdy opady , topnienie lodu morskiego i spływanie z lądu zmniejszają je. Na przykład do Bałtyku wpływa wiele rzek, a zatem morze można uznać za słonawe . Tymczasem Morze Czerwone jest bardzo słone ze względu na wysokie tempo parowania.

Temperatura

Temperatura morza zależy od ilości promieniowania słonecznego padającego na jego powierzchnię. W tropikach, gdzie słońce znajduje się prawie nad głową, temperatura warstw powierzchniowych może wzrosnąć do ponad 30 ° C (86 ° F), podczas gdy w pobliżu biegunów temperatura w równowadze z lodem morskim wynosi około -2 ° C (28 ° F). ). W oceanach istnieje ciągła cyrkulacja wody. Ciepłe prądy powierzchniowe ochładzają się, gdy oddalają się od tropików, a woda staje się gęstsza i opada. Zimna woda cofa się w kierunku równika jako prąd głębinowy, napędzany zmianami temperatury i gęstości wody, zanim w końcu ponownie wypłynie na powierzchnię. Głęboka woda morska ma temperaturę od -2 ° C (28 ° F) do 5 ° C (41 ° F) we wszystkich częściach świata.

Woda morska o typowym zasoleniu 35 ‰ ma temperaturę zamarzania około -1,8 ° C (28,8 ° F). Gdy jego temperatura jest wystarczająco niska, na powierzchni tworzą się kryształki lodu . Rozpadają się na małe kawałki i łączą się w płaskie krążki, które tworzą gęstą zawiesinę znaną jako śryż . W spokojnych warunkach zamarza w cienki płaski arkusz znany jako nilas , który gęstnieje, gdy na jego spodzie tworzy się nowy lód. W bardziej wzburzonych morzach kryształy śryżu łączą się w płaskie dyski zwane naleśnikami. Te wsuwają się pod siebie i łączą się, tworząc kry . Podczas zamrażania słona woda i powietrze zostają uwięzione między kryształkami lodu. Nilas może mieć zasolenie 12–15 ‰, ale zanim lód morski ma rok, spada do 4–6 ‰.

Stężenie tlenu

Ilość tlenu znajdującego się w wodzie morskiej zależy przede wszystkim od rosnących w niej roślin. Są to głównie glony, w tym fitoplankton , a także niektóre rośliny naczyniowe, takie jak trawy morskie . W świetle dziennym aktywność fotosyntetyczna tych roślin wytwarza tlen, który rozpuszcza się w wodzie morskiej i jest wykorzystywany przez zwierzęta morskie. W nocy fotosynteza ustaje, a ilość rozpuszczonego tlenu spada. W głębinach morskich, gdzie nie dociera zbyt mało światła, aby rośliny mogły rosnąć, jest bardzo mało rozpuszczonego tlenu. W przypadku jego braku materiał organiczny jest rozkładany przez bakterie beztlenowe wytwarzające siarkowodór .

Zmiana klimatu prawdopodobnie zmniejszy poziom tlenu w wodach powierzchniowych, ponieważ rozpuszczalność tlenu w wodzie spada w wyższych temperaturach. Przewiduje się, że odtlenienie oceanów zwiększy niedotlenienie o 10%, a trzykrotnie wody podtlenowe (stężenie tlenu o 98% mniejsze niż średnie stężenia na powierzchni) na każdy 1 °C ocieplenia górnych warstw oceanu.

Lekki

Ilość światła przenikającego do morza zależy od kąta padania słońca, warunków pogodowych i mętności wody. Dużo światła odbija się od powierzchni, a czerwone światło zostaje pochłonięte przez kilka górnych metrów. Żółte i zielone światło dociera do większych głębokości, a niebieskie i fioletowe może wnikać na głębokość nawet 1000 metrów (3300 stóp). Nie ma wystarczającej ilości światła do fotosyntezy i wzrostu roślin powyżej głębokości około 200 metrów (660 stóp).

Poziom morza

Przez większość czasu geologicznego poziom morza był wyższy niż obecnie. Głównym czynnikiem wpływającym na poziom morza w czasie są zmiany w skorupie oceanicznej, przy czym oczekuje się, że tendencja spadkowa utrzyma się w bardzo długim okresie. W ostatnim maksimum lodowcowym , około 20 000 lat temu, poziom morza był o około 125 metrów niższy niż w czasach obecnych (2012).

Od co najmniej 100 lat poziom morza podnosi się w średnim tempie około 1,8 milimetra (0,071 cala) rocznie. Większość tego wzrostu można przypisać wzrostowi temperatury morza z powodu zmiany klimatu i wynikającej z tego niewielkiej rozszerzalności termicznej górnych 500 metrów (1600 stóp) wody. Dodatkowy wkład, aż jedna czwarta całości, pochodzi ze źródeł wody na lądzie, takich jak topnienie śniegu i lodowce oraz wydobywanie wód gruntowych do nawadniania i innych potrzeb rolniczych i ludzkich.

Fale

Ruch cząsteczek podczas przechodzenia fal
Schemat przedstawiający falę zbliżającą się do brzegu
Gdy fala wchodzi do płytkiej wody, zwalnia, a jej amplituda (wysokość) wzrasta.

Wiatr wiejący nad powierzchnią akwenu tworzy fale prostopadłe do kierunku wiatru. Tarcie między powietrzem a wodą spowodowane delikatnym wiatrem o stawie powoduje powstawanie zmarszczek . Silne uderzenie nad oceanem powoduje większe fale, gdy poruszające się powietrze napiera na podniesione grzbiety wody. Fale osiągają maksymalną wysokość, gdy prędkość, z jaką poruszają się, jest zbliżona do prędkości wiatru. Na otwartych wodach, gdy wiatr wieje nieprzerwanie, jak to ma miejsce na półkuli południowej w latach czterdziestych , po oceanie przetaczają się długie, zorganizowane masy wody zwane falami . Jeśli wiatr ucichnie, formacja fal jest zmniejszona, ale już uformowane fale kontynuują podróż w swoim pierwotnym kierunku, aż napotkają ląd. Wielkość fali zależy od pobrania , odległość, wiatr dmuchane na wodę oraz wytrzymałość i czas trwania tego wiatru. Kiedy fale spotykają się z innymi, pochodzącymi z różnych kierunków, interferencja między nimi może powodować przerywane, nieregularne morza. Konstruktywne zakłócenia mogą powodować pojedyncze (nieoczekiwane) fale nieuczciwe znacznie wyższe niż normalnie. Większość fal ma mniej niż 3 m (10 stóp) wysokości i nie jest niczym niezwykłym, że silne sztormy podwajają lub potroją tę wysokość; Konstrukcje offshore, takie jak farmy wiatrowe i platformy wiertnicze, wykorzystują statystyki metoceanowe z pomiarów do obliczania sił falowych (np. ze względu na falę stuletnią ), przeciwko którym są projektowane. Jednak fale zbójeckie zostały udokumentowane na wysokości powyżej 25 metrów (82 ft).

Szczyt fali jest znany jako grzbiet, najniższy punkt między falami to dolina, a odległość między grzbietami to długość fali. Fala jest popychana przez wiatr po powierzchni morza, ale jest to transfer energii, a nie poziomy ruch wody. Gdy fale zbliżają się do lądu i wchodzą w płytką wodę , zmieniają swoje zachowanie. Przy zbliżaniu się pod kątem fale mogą się uginać ( załamanie ) lub owijać skały i uwrocia ( dyfrakcja ). Kiedy fala osiąga punkt, w którym najgłębsze oscylacje wody stykają się z dnem morskim , zaczynają zwalniać. To przyciąga grzbiety do siebie i zwiększa wysokość fal , co nazywa się falowaniem . Gdy stosunek wysokości fali do głębokości wody przekroczy pewną granicę, fala „ załamuje się ”, przewracając się w masie pieniącej się wody. Ten pędzi w prześcieradle w górę plaży, zanim pod wpływem grawitacji wycofuje się do morza.

Tsunami

Tsunami w Tajlandii
Tsunami 2004 w Tajlandii

Tsunami to niezwykła forma fali wywołana rzadkim, silnym wydarzeniem, takim jak podwodne trzęsienie ziemi lub osuwisko, uderzenie meteorytu, erupcja wulkanu lub zapadnięcie się lądu w morze. Zdarzenia te mogą tymczasowo podnieść lub obniżyć powierzchnię morza w dotkniętym obszarze, zwykle o kilka stóp. Energia potencjalna przemieszczonej wody morskiej zamienia się w energię kinetyczną, tworząc płytką falę, tsunami, promieniującą na zewnątrz z prędkością proporcjonalną do pierwiastka kwadratowego głębokości wody, a zatem przemieszcza się znacznie szybciej na otwartym oceanie niż na szelf kontynentalny. Na głębokim, otwartym morzu fale tsunami wynoszą około 80 do 300 mil (130 do 480 km), poruszają się z prędkością ponad 600 mil na godzinę (970 km/h) i zwykle mają wysokość mniejszą niż trzy stopy, więc często przechodzą niezauważone na tym etapie. W przeciwieństwie do tego, fale powierzchniowe oceanu wywołane przez wiatry mają długość kilkuset stóp, poruszają się z prędkością do 105 km/h i osiągają wysokość do 45 stóp (14 metrów).

Gdy tsunami przemieszcza się do płytszej wody, jego prędkość maleje, długość fali skraca się, a amplituda ogromnie wzrasta, zachowując się w taki sam sposób jak fala generowana przez wiatr na płytkiej wodzie, ale na znacznie większą skalę. Albo koryto, albo grzbiet tsunami może najpierw dotrzeć do wybrzeża. W pierwszym przypadku morze cofa się i odsłania obszary przypływowe blisko brzegu, co stanowi użyteczne ostrzeżenie dla ludzi na lądzie. Kiedy pojawia się grzebień, zwykle nie pęka, ale wdziera się w głąb lądu, zalewając wszystko na swojej drodze. Wiele zniszczeń może być spowodowanych przez wodę powodziową spływającą z powrotem do morza po uderzeniu tsunami, ciągnącą za sobą gruz i ludzi. Często kilka tsunami jest spowodowanych pojedynczym zdarzeniem geologicznym i pojawia się w odstępach od ośmiu minut do dwóch godzin. Pierwsza fala, która dotrze na brzeg, może nie być największa ani najbardziej destrukcyjna.

Prądy

Mapa pokazująca prądy powierzchniowe
Prądy powierzchniowe: czerwono-ciepłe, niebiesko-zimne

Wiatr wiejący nad powierzchnią morza powoduje tarcie na styku powietrza i morza. Powoduje to nie tylko tworzenie się fal, ale także ruch powierzchniowej wody morskiej w tym samym kierunku co wiatr. Chociaż wiatry są zmienne, w każdym miejscu przeważnie wieją z jednego kierunku, dzięki czemu może powstać prąd powierzchniowy. Wiatry zachodnie są najczęstsze na średnich szerokościach geograficznych, podczas gdy wschodnie dominują w tropikach. Kiedy woda porusza się w ten sposób, inna woda wpływa, aby wypełnić lukę i powstaje okrężny ruch prądów powierzchniowych, znany jako wir . Na oceanach świata jest pięć głównych wirów: dwa na Pacyfiku, dwa na Atlantyku i jeden na Oceanie Indyjskim. Inne mniejsze wiry można znaleźć w mniejszych morzach, a pojedynczy wir opływa Antarktydę . Wiry te od tysiącleci podążają tymi samymi trasami, kierując się topografią terenu, kierunkiem wiatru i efektem Coriolisa . Prądy powierzchniowe płyną zgodnie z ruchem wskazówek zegara na półkuli północnej i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara na półkuli południowej. Woda oddalająca się od równika jest ciepła, a płynąca w odwrotnym kierunku straciła większość swojego ciepła. Prądy te mają tendencję do łagodzenia klimatu Ziemi, ochładzając region równikowy i ocieplając regiony na wyższych szerokościach geograficznych. Globalne prognozy klimatu i pogody są pod silnym wpływem oceanu światowego, dlatego modelowanie globalnego klimatu wykorzystuje modele cyrkulacji oceanicznej, a także modele innych głównych komponentów, takich jak atmosfera , powierzchnie lądowe, aerozole i lód morski. Modele oceanów wykorzystują gałąź fizyki, geofizyczną dynamikę płynów , która opisuje wielkoskalowy przepływ płynów, takich jak woda morska.

Mapa pokazująca globalny przenośnik taśmowy
Globalny przenośnik taśmowy pokazany na niebiesko z cieplejszymi prądami powierzchniowymi na czerwono

Prądy powierzchniowe wpływają tylko na kilkaset metrów górnego brzegu morza, ale w głębinach oceanicznych występują również przepływy na dużą skalę spowodowane ruchem mas głębinowych. Główny prąd głębinowy przepływa przez wszystkie oceany świata i jest znany jako cyrkulacja termohalinowa lub globalny przenośnik taśmowy. Ruch ten jest powolny i wynika z różnic w gęstości wody spowodowanych zmianami zasolenia i temperatury. Na dużych szerokościach geograficznych woda jest schładzana przez niską temperaturę atmosferyczną i staje się bardziej słona, gdy krystalizuje lód morski. Oba te czynniki sprawiają, że jest gęstsza, a woda tonie. Z głębin morskich w pobliżu Grenlandii taka woda płynie na południe między lądami kontynentalnymi po obu stronach Atlantyku. Gdy dociera do Antarktyki, dołączają do niej kolejne masy zimnej, opadającej wody i płynie na wschód. Następnie dzieli się na dwa strumienie, które przesuwają się na północ do Oceanu Indyjskiego i Pacyfiku. Tutaj stopniowo się ociepla, staje się mniej gęsty, unosi się ku powierzchni i zapętla się z powrotem. Ukończenie tego schematu obiegu zajmuje tysiąc lat.

Oprócz wirów istnieją tymczasowe prądy powierzchniowe, które występują w określonych warunkach. Kiedy fale stykają się z brzegiem pod kątem, powstaje prąd przybrzeżny, gdy woda jest popychana równolegle do linii brzegowej. Woda wiruje w górę na plażę pod kątem prostym do zbliżających się fal, ale pod wpływem grawitacji spływa prosto w dół zbocza. Im większe załamujące się fale, im dłuższa plaża i im bardziej skośne podejście do fali, tym silniejszy prąd przybrzeżny. Prądy te mogą przenosić duże ilości piasku lub kamyków, tworzyć mierzeje i sprawiać, że plaże znikają, a kanały wodne zamulają się. Rip prąd może wystąpić, gdy woda pali się blisko brzegu z falami nacierających i funneled do morza przez kanał w dnie morskim. Może wystąpić w szczelinie w mierzei lub w pobliżu konstrukcji stworzonej przez człowieka, takiej jak ostrogi . Te silne prądy mogą mieć prędkość 3 stóp (0,9 m) na sekundę, mogą tworzyć się w różnych miejscach na różnych etapach przypływu i mogą unosić nieostrożnych kąpiących się. Chwilowe prądy upwellingowe występują, gdy wiatr wypycha wodę z lądu, a głębsza woda podnosi się, aby ją zastąpić. Ta zimna woda jest często bogata w składniki odżywcze i powoduje zakwity fitoplanktonu oraz duży wzrost produktywności morza.

pływy

Schemat pokazujący, jak słońce i księżyc powodują przypływy
Przypływy (niebieskie) w najbliższych i najdalszych punktach Ziemi od Księżyca

Pływy to regularne wzrosty i spadki poziomu wody doświadczane przez morza i oceany w odpowiedzi na wpływy grawitacyjne Księżyca i Słońca oraz skutki rotacji Ziemi. Podczas każdego cyklu pływów, w dowolnym miejscu, woda wznosi się do maksymalnej wysokości znanej jako „przypływ”, po czym ponownie odpływa do minimalnego poziomu „odpływu”. W miarę cofania się wody odsłania coraz więcej przybrzeża , znanego również jako strefa pływów. Różnica wysokości między przypływem a odpływem jest znana jako zakres pływów lub amplituda pływów.

W większości miejsc każdego dnia występują dwa przypływy, pojawiające się w odstępach około 12 godzin i 25 minut. To połowa 24-godzinnego i 50-minutowego okresu potrzebnego Ziemi na wykonanie pełnego obrotu i powrót Księżyca do jego poprzedniej pozycji względem obserwatora. Masa Księżyca jest około 27 milionów razy mniejsza od Słońca, ale znajduje się 400 razy bliżej Ziemi. Siła pływowa lub siła przypływu maleje gwałtownie wraz z odległością, więc Księżyc ma ponad dwa razy większy wpływ na pływy niż Słońce. W miejscu, gdzie Ziemia znajduje się najbliżej Księżyca, w oceanie tworzy się wybrzuszenie, ponieważ tam również silniejsze jest oddziaływanie grawitacji Księżyca. Po przeciwnej stronie Ziemi siła Księżyca jest najsłabsza, co powoduje powstanie kolejnego wybrzuszenia. Gdy Księżyc obraca się wokół Ziemi, wybrzuszenia oceanu poruszają się wokół Ziemi. Przyciąganie grawitacyjne Słońca działa również na morzach, ale jego wpływ na pływy jest słabszy niż Księżyca, a gdy Słońce, Księżyc i Ziemia są wyrównane (księżyc w pełni i księżyc w nowiu), łączny efekt daje w wysokich „wiosennych przypływach”. W przeciwieństwie do tego, gdy Słońce znajduje się pod kątem 90 ° od Księżyca, patrząc z Ziemi, łączny wpływ grawitacyjny na pływy w mniejszym stopniu powoduje niższe „pływy bliskie”.

Fala sztormowa może wystąpić, gdy silne wiatry piętrzyć wodę przeciwko wybrzeżu w strefie płytkiej i to, w połączeniu z układem niskiego ciśnienia, może zwiększyć powierzchnię morza podczas przypływu dramatycznie.

Baseny oceaniczne

Trzy rodzaje granic płyt

Ziemia składa się z magnetycznego jądra centralnego , w większości płynnego płaszcza i twardej sztywnej zewnętrznej powłoki (lub litosfery ), która składa się ze skalistej skorupy ziemskiej i głębszej, w większości stałej, zewnętrznej warstwy płaszcza. Na lądzie skorupa jest znana jako skorupa kontynentalna, podczas gdy pod wodą znana jest jako skorupa oceaniczna . Ten ostatni składa się ze stosunkowo gęstego bazaltu i ma grubość od pięciu do dziesięciu kilometrów (od trzech do sześciu mil). Stosunkowo cienka litosfera unosi się na słabszym i gorętszym płaszczu poniżej i jest rozbita na szereg płyt tektonicznych . W środkowej części oceanu magma jest stale przepychana przez dno morskie między sąsiednimi płytami, tworząc grzbiety śródoceaniczne, a tutaj prądy konwekcyjne w płaszczu mają tendencję do rozsuwania dwóch płyt. Równolegle do tych grzbietów i bliżej wybrzeży, jedna płyta oceaniczna może przesunąć się pod inną płytą oceaniczną w procesie znanym jako subdukcja . Powstają tu głębokie rowy , a procesowi temu towarzyszy tarcie podczas ścierania się płyt. Ruch przebiega w szarpnięciach, które powodują trzęsienia ziemi, wytwarzane jest ciepło i wypychana jest magma , tworząc podwodne góry, z których niektóre mogą tworzyć łańcuchy wysp wulkanicznych w pobliżu głębokich rowów. W pobliżu niektórych granic między lądem a morzem nieco gęstsze płyty oceaniczne przesuwają się pod płytami kontynentalnymi i tworzą się kolejne rowy subdukcji. Gdy się ze sobą ścierają, płyty kontynentalne ulegają deformacji i wyboczeniu, powodując budowę gór i aktywność sejsmiczną.

Najgłębszym rowem na Ziemi jest Rów Mariański, który rozciąga się na około 2500 kilometrów (1600 mil) w poprzek dna morskiego. Znajduje się w pobliżu Marianów , archipelagu wulkanicznego na zachodnim Pacyfiku. Jego najgłębszy punkt znajduje się 10,994 km (prawie 7 mil) pod powierzchnią morza.

Wybrzeża

Bałtyk w archipelagu Turku , Finlandia

Strefa, w której ląd styka się z morzem, nazywana jest wybrzeżem, a część pomiędzy najniższymi wiosennymi przypływami a górną granicą osiąganą przez rozpryskiwane fale to brzeg . Plaża jest nagromadzenie piasku lub żwiru na brzegu. Cypel jest punktem ziemi wystające do morza i większy cypel znany jest jako peleryna . Wcięcie linii brzegowej, zwłaszcza między dwoma cyplami, to zatoka , mała zatoka z wąskim wlotem to zatoka , a duża zatoka może być nazywana zatoką . Na linie brzegowe wpływa szereg czynników, w tym siła fal docierających do brzegu, nachylenie krawędzi terenu, skład i twardość skały przybrzeżnej, nachylenie zbocza przybrzeżnego oraz zmiany poziomu grunt z powodu lokalnego wypiętrzenia lub zanurzenia. Zwykle fale toczą się w kierunku brzegu z szybkością od sześciu do ośmiu na minutę i są znane jako fale konstruktywne, ponieważ mają tendencję do przesuwania materiału w górę plaży i mają niewielki efekt erozji. Sztormowe fale dotrzeć na brzeg w krótkim odstępie czasu i są znane jako niszczycielskich fal jak swash materialnych porusza się w kierunku morza plaży. Pod ich wpływem piasek i żwir na plaży są zeszlifowane i starte. W czasie przypływu siła fali sztormowej uderzającej w podnóże klifu ma wstrząsający efekt, ponieważ powietrze w pęknięciach i szczelinach jest sprężane, a następnie gwałtownie rozszerza się wraz z uwolnieniem ciśnienia. Jednocześnie piasek i kamyki mają działanie erozyjne, gdy są rzucane na skały. Ma to tendencję do podcinania klifu i następują normalne procesy wietrzenia , takie jak działanie mrozu, powodując dalsze zniszczenia. Stopniowo u podnóża klifu rozwija się wycinana falami platforma, która ma działanie ochronne, zmniejszając dalszą erozję fal.

Materiał noszony na obrzeżach lądu ostatecznie trafia do morza. Tutaj ulega ścieraniu, ponieważ prądy płynące równolegle do wybrzeża wymywają kanały i przenoszą piasek i kamyki z dala od miejsca ich pochodzenia. Osad niesiony do morza przez rzeki osadza się na dnie morskim, powodując tworzenie się delt w ujściach rzek. Wszystkie te materiały poruszają się tam iz powrotem pod wpływem fal, pływów i prądów. Pogłębianie usuwa materiał i pogłębia kanały, ale może mieć nieoczekiwane skutki w innych częściach wybrzeża. Rządy dołożyć starań, aby zapobiec zalaniu terenu przy budynku falochrony , wały nadmorskie , grobli i wałów przeciwpowodziowych i innych umocnień morskich. Na przykład bariera Thames Barrier ma chronić Londyn przed falą sztormową, a awaria wałów i wałów wokół Nowego Orleanu podczas huraganu Katrina spowodowała kryzys humanitarny w Stanach Zjednoczonych.

Rower wodny

Morze odgrywa rolę w cyklu wodnym lub hydrologicznym , w którym woda wyparowuje z oceanu, przemieszcza się w atmosferze jako para, kondensuje , opada jako deszcz lub śnieg , podtrzymując w ten sposób życie na lądzie i w dużej mierze powraca do morza. Nawet na pustyni Atakama , gdzie pada niewiele deszczu, gęste chmury mgły znane jako camanchaca napływają znad morza i wspierają życie roślin.

W Azji Środkowej i innych dużych masach lądowych istnieją baseny endorheiczne, które nie mają ujścia do morza, oddzielone od oceanu górami lub innymi naturalnymi cechami geologicznymi, które uniemożliwiają odpływ wody. Morze Kaspijskie jest największym z nich. Jej główny dopływ pochodzi z rzeki Wołgi , nie ma odpływu, a parowanie wody powoduje, że jest zasolona, ​​ponieważ gromadzą się rozpuszczone minerały. Morze Aralskie w Kazachstanie i Uzbekistanie, a Pyramid Lake w zachodniej części Stanów Zjednoczonych są dalsze przykłady dużych wodach słonych do wód bez drenażu. Niektóre jeziora endoryczne są mniej słone, ale wszystkie są wrażliwe na zmiany jakości napływającej wody.

Obieg węgla

Oceany zawierają największą ilość węgla podlegającego aktywnemu obiegowi na świecie i ustępują jedynie litosferze pod względem ilości dwutlenku węgla, który przechowują. Warstwa powierzchniowa oceanów zawiera duże ilości rozpuszczonego węgla organicznego, który jest szybko wymieniany z atmosferą. Stężenie rozpuszczonego węgla nieorganicznego w warstwie głębokiej jest o około 15 procent wyższe niż w warstwie powierzchniowej i pozostaje tam znacznie dłużej. Cyrkulacja termohalinowa wymienia węgiel między tymi dwiema warstwami.

Węgiel dostaje się do oceanu, gdy atmosferyczny dwutlenek węgla rozpuszcza się w warstwach powierzchniowych i przekształca się w kwas węglowy , węglan i wodorowęglan :

CO 2 (gaz) ⇌ CO 2 (aq)
CO 2 (roztwór wodny) + H 2 O ⇌ H 2 CO 3
H 2 CO 3 ⇌ HCO 3 + H +
HCO 3 ⇌ CO 3 2− + H +

Może również przedostawać się przez rzeki jako rozpuszczony węgiel organiczny i jest przekształcany przez organizmy fotosyntetyczne w węgiel organiczny. Może on być wymieniany w całym łańcuchu pokarmowym lub wytrącany w głębszych, bardziej bogatych w węgiel warstwach jako martwa tkanka miękka lub w skorupach i kościach jako węglan wapnia . Krąży w tej warstwie przez długi czas, zanim zostanie osadzony jako osad lub zawrócony do wód powierzchniowych przez cyrkulację termohalinową.

Życie w morzu

Rafy koralowe należą do najbardziej bioróżnorodnych siedlisk na świecie.

Oceany są domem dla różnorodnej kolekcji form życia, które wykorzystują je jako siedlisko. Ponieważ światło słoneczne oświetla tylko górne warstwy, większa część oceanu jest pogrążona w ciągłej ciemności. Ponieważ różne strefy głębokości i temperatury zapewniają siedliska dla unikalnego zestawu gatunków, środowisko morskie jako całość obejmuje ogromną różnorodność życia. Siedlisk morskich wahają się od powierzchni wody do najgłębszych rowów oceanicznych , w tym raf koralowych, las wodorostów , łąk trawy morskiej , tidepools , Błotnisty, piaszczystych i kamienistych obszarach dna morskiego i otwartej pelagicznych strefy. Organizmy żyjące w morzu wahają się od wielorybów o długości 30 metrów (100 stóp) do mikroskopijnego fitoplanktonu i zooplanktonu , grzybów i bakterii. Życie morskie odgrywa ważną rolę w cyklu węglowym, ponieważ organizmy fotosyntetyczne przekształcają rozpuszczony dwutlenek węgla w węgiel organiczny, a dostarczanie ryb jako pokarmu jest ekonomicznie ważne dla ludzi .

Życie mogło mieć swój początek w morzu i są tam reprezentowane wszystkie główne grupy zwierząt. Naukowcy różnią się co do tego, gdzie dokładnie powstało życie morskie: eksperymenty Millera-Ureya sugerowały rozcieńczoną chemiczną „zupę” w otwartej wodzie, ale nowsze sugestie obejmują gorące źródła wulkaniczne, drobnoziarniste osady gliny lub głębinowy „ czarny palacz”. " otwory wentylacyjne, z których wszystkie zapewniałyby ochronę przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym, które nie było blokowane przez wczesną atmosferę Ziemi.

Siedliska morskie

Siedliska morskie można podzielić poziomo na siedliska przybrzeżne i na otwartych oceanach. Siedliska przybrzeżne rozciągają się od linii brzegowej do krawędzi szelfu kontynentalnego . Większość życia morskiego występuje w siedliskach przybrzeżnych, mimo że obszar szelfowy zajmuje tylko 7 procent całkowitej powierzchni oceanu. Siedliska na otwartym oceanie znajdują się w głębinach oceanicznych poza krawędzią szelfu kontynentalnego. Alternatywnie, siedliska morskie można podzielić pionowo na siedliska pelagiczne (otwarte wody), przydenne (tuż nad dnem morskim) i bentosowe (dno morskie). Trzeci podział to szerokości geograficzne : od mórz polarnych z szelfami lodowymi, lodem morskim i górami lodowymi, po wody umiarkowane i tropikalne.

Rafy koralowe, tak zwane „morskie lasy deszczowe”, zajmują mniej niż 0,1% powierzchni oceanów na świecie, a ich ekosystemy obejmują 25% wszystkich gatunków morskich. Najbardziej znane są tropikalne rafy koralowe, takie jak Wielka Rafa Koralowa w Australii , ale rafy zimnowodne zamieszkują szeroką gamę gatunków, w tym koralowce (tylko sześć z nich przyczynia się do powstawania raf).

Glony i rośliny

Morscy producenci pierwotni — rośliny i mikroskopijne organizmy w planktonie — są szeroko rozpowszechnieni i bardzo niezbędni dla ekosystemu. Szacuje się, że fitoplankton wytwarza połowę tlenu na świecie. Około 45 procent podstawowej produkcji żywego materiału w morzu stanowią okrzemki . Dużo większe glony, powszechnie znane jako wodorosty morskie , są ważne lokalnie; Sargassum tworzy pływające zaspy, a wodorosty tworzą lasy dna morskiego. Rośliny kwitnące w postaci traw morskich rosną na „ łąkach ” na piaszczystych płyciznach, namorzyny pokrywają wybrzeża w regionach tropikalnych i subtropikalnych, a rośliny tolerujące sól rozwijają się w regularnie zalewanych słonych bagnach . Wszystkie te siedliska są w stanie sekwestrować duże ilości węgla i wspierać różnorodność biologiczną większych i mniejszych organizmów zwierzęcych.

Światło jest w stanie przebić się tylko przez górne 200 metrów (660 stóp), więc jest to jedyna część morza, w której mogą rosnąć rośliny. Warstwy powierzchniowe są często ubogie w biologicznie czynne związki azotu. Morski cykl azotowy składa się ze złożonych przemian mikrobiologicznych obejmujących wiązanie azotu , jego asymilację, nitryfikację , anammoks i denitryfikację. Niektóre z tych procesów zachodzą w głębokich wodach, tak więc tam, gdzie występuje wypływ zimnych wód, a także w pobliżu ujść rzek, gdzie występują składniki odżywcze pochodzące z lądu, wzrost roślin jest wyższy. Oznacza to, że najbardziej produktywne obszary, bogate w plankton, a zatem również w ryby, to głównie obszary przybrzeżne.

Zwierzęta i inne życie morskie

W morzu występuje szersze spektrum wyższych taksonów zwierząt niż na lądzie, wiele gatunków morskich nie zostało jeszcze odkrytych, a liczba znana nauce rośnie z roku na rok. Niektóre kręgowce, takie jak ptaki morskie , foki i żółwie morskie, powracają na ląd, by się rozmnażać, ale ryby, walenie i węże morskie prowadzą całkowicie wodny tryb życia, a wiele typów bezkręgowców jest całkowicie morskich. W rzeczywistości oceany tętnią życiem i zapewniają wiele różnych mikrosiedlisk. Jednym z nich jest błona powierzchniowa, która, mimo że poruszana przez fale, stanowi bogate środowisko i jest domem dla bakterii, grzybów , mikroalg , pierwotniaków , ikry rybiej i różnych larw.

Strefa pelagiczna zawiera makro- i mikrofaunę oraz niezliczoną ilość zooplanktonu, który dryfuje wraz z prądami. Większość najmniejszych organizmów to larwy ryb i bezkręgowców morskich, które w ogromnych ilościach uwalniają jaja, ponieważ szansa na dotrwanie jednego zarodka do dojrzałości jest tak niewielka. Zooplankton żywi się fitoplanktonem i sobą nawzajem i stanowi podstawową część złożonego łańcucha pokarmowego, który rozciąga się od ryb różnej wielkości i innych organizmów nektonicznych do dużych kałamarnic , rekinów , morświnów , delfinów i wielorybów . Niektóre stworzenia morskie przeprowadzają duże migracje, sezonowo do innych regionów oceanu lub codzienne migracje pionowe, często wspinając się na pokład w nocy i schodząc w bezpieczne miejsce za dnia. Statki mogą wprowadzać lub rozprzestrzeniać gatunki inwazyjne poprzez zrzucanie wód balastowych lub transport organizmów, które nagromadziły się na kadłubach statków jako część zbiorowiska porostów.

W strefie przydennej przebywa wiele zwierząt, które żywią się organizmami przydennymi lub szukają ochrony przed drapieżnikami, a dno morskie zapewnia szereg siedlisk na lub pod powierzchnią podłoża, które są wykorzystywane przez stworzenia przystosowane do tych warunków. Strefa pływów, w której okresowo narażona jest na odwadniające powietrze, jest domem dla pąkli , mięczaków i skorupiaków . W strefie nerytycznej jest wiele organizmów, które potrzebują światła, aby się rozwijać. Tutaj, wśród skał pokrytych glonami, żyją gąbki , szkarłupnie , wieloszczety , ukwiały i inne bezkręgowce. Koralowce często zawierają fotosyntetyczne symbionty i żyją w płytkich wodach, przez które przenika światło. Rozległe szkielety wapienne, które wyciskają, tworzą rafy koralowe, które są ważną cechą dna morskiego. Stanowią one bioróżnorodne siedlisko dla organizmów żyjących na rafie. Na dnie głębszych mórz jest mniej życia morskiego, ale życie morskie kwitnie również wokół gór podwodnych, które wynurzają się z głębin, gdzie ryby i inne zwierzęta gromadzą się, by odradzać się i żerować. W pobliżu dna morskiego żyją ryby denne, które żywią się głównie organizmami pelagicznymi lub bezkręgowcami bentosowymi . Eksploracja głębin morskich za pomocą łodzi podwodnych ujawniła nowy świat stworzeń żyjących na dnie morskim, o których istnieniu naukowcy wcześniej nie wiedzieli. Niektórzy, jak detrivores, polegają na materiale organicznym spadającym na dno oceanu. Inne skupiają się wokół głębinowych kominów hydrotermalnych, gdzie z dna morskiego wypływa woda bogata w minerały, wspierając społeczności, których głównymi producentami są utleniające siarczki bakterie chemoautotroficzne , a których konsumentami są wyspecjalizowane małże, ukwiały, pąkle, kraby, robaki i ryby, często nie znaleziono nigdzie indziej. Martwy wieloryb tonący na dnie oceanu dostarcza pożywienia zbiorowi organizmów, które podobnie w dużej mierze opierają się na działaniu bakterii redukujących siarkę. Takie miejsca wspierają unikalne biomy, w których odkryto wiele nowych drobnoustrojów i innych form życia.

Ludzie i morze

Historia nawigacji i eksploracji

Mapa pokazująca migrację drogą morską i ekspansję Austronezyjczyków począwszy od około 3000 rpne

Ludzie podróżowali po morzach, odkąd zbudowali pierwsze statki morskie. Mezopotamczycy używali bitumu do uszczelniania swoich łodzi trzcinowych , a nieco później żagli masztowych . Do ok. 3000 pne Austronezyjczycy na Tajwanie zaczęli rozprzestrzeniać się na morską Azję Południowo-Wschodnią . Następnie ludy austronezyjskie „ Lapitadokonały wielkich wyczynów żeglugowych, sięgając od Archipelagu Bismarcka aż po Fidżi , Tonga i Samoa . Ich potomkowie nadal podróżowali tysiące mil między maleńkimi wysepkami na kajakach z podporami iw tym czasie znaleźli wiele nowych wysp, w tym Hawaje , Wyspę Wielkanocną (Rapa Nui) i Nową Zelandię .

Starożytni Egipcjanie i Fenicjanie zbadaliśmy Śródziemne Morze i czerwony z egipskiego Hannu osiągnięciu Półwysep Arabski a wybrzeże afrykańskie około 2750 pne. W I tysiącleciu pne Fenicjanie i Grecy założyli kolonie na całym Morzu Śródziemnym i Czarnym . Około 500 pne, żeglarz z Kartaginy Hanno zostawił szczegółowy peryplus podróży przez Atlantyk, która dotarła przynajmniej do Senegalu i prawdopodobnie do Góry Kamerun . W początkowym okresie Średniowiecza , gdy Wikingowie przekroczył północny Atlantyk , a nawet dotarł do północno-wschodnie obrzeża Ameryce Północnej . Nowogrodzcy również żeglowali po Morzu Białym od XIII wieku lub wcześniej. Tymczasem morza wzdłuż wschodniego i południowego wybrzeża Azji były wykorzystywane przez kupców arabskich i chińskich. Chińska dynastia Ming miała na początku XV wieku flotę 317 statków z 37 000 ludzi pod dowództwem Zheng He , żeglujących po Oceanie Indyjskim i Pacyfiku. Pod koniec XV wieku marynarze zachodnioeuropejscy rozpoczęli dłuższe wyprawy poszukiwawcze w poszukiwaniu handlu. Bartolomeu Dias okrążył Przylądek Dobrej Nadziei w 1487 r., a Vasco da Gama dotarł przez Przylądek do Indii w 1498 r. Krzysztof Kolumb wypłynął z Kadyksu w 1492 r., usiłując dotrzeć do wschodnich ziem Indii i Japonii nowatorskim sposobem podróżowania na zachód. Zamiast tego wylądował na wyspie na Morzu Karaibskim, a kilka lat później wenecki nawigator John Cabot dotarł do Nowej Fundlandii . Włoski Amerigo Vespucci , od którego imienia pochodzi nazwa Ameryki, badał południowoamerykańskie wybrzeże podczas rejsów odbytych między 1497 a 1502 r., odkrywając ujście Amazonki . W 1519 roku portugalski nawigator Ferdynand Magellan poprowadził hiszpańską wyprawę Magellan-Elcano, która jako pierwsza opłynęła świat.

Mapa świata Mercatora
Mapa świata Gerardusa Mercatora z 1569 roku. Linia brzegowa starego świata jest dość dokładnie przedstawiona, w przeciwieństwie do obu Ameryk. Regiony na dużych szerokościach geograficznych (Arktyka, Antarktyka) są na tej projekcji znacznie powiększone .

Jeśli chodzi o historię przyrządu nawigacyjnego , kompas był po raz pierwszy używany przez starożytnych Greków i Chińczyków, aby pokazać, gdzie leży północ i kierunek, w którym zmierza statek. Szerokość geograficzną (kąt od 0° na równiku do 90° na biegunach) wyznaczono mierząc kąt pomiędzy Słońcem, Księżycem lub konkretną gwiazdą a horyzontem za pomocą astrolabium , laski Jacoba lub sekstantu . Długość geograficzna (linia na kuli ziemskiej łącząca dwa bieguny) mogła być obliczona tylko za pomocą dokładnego chronometru, aby pokazać dokładną różnicę czasu między statkiem a stałym punktem, takim jak południk Greenwich . W 1759 roku John Harrison , zegarmistrz, zaprojektował taki instrument, a James Cook wykorzystał go w swoich wyprawach badawczych. Obecnie globalny system pozycjonowania (GPS) wykorzystujący ponad trzydzieści satelitów umożliwia dokładną nawigację na całym świecie.

Jeśli chodzi o mapy niezbędne do nawigacji, w II wieku Ptolemeusz stworzył mapę całego znanego świata od „Fortunatae Insulae”, Wysp Zielonego Przylądka czy Wysp Kanaryjskich , na wschód do Zatoki Tajlandzkiej . Mapa ta została użyta w 1492 roku, kiedy Krzysztof Kolumb wyruszył w swoje podróże odkrywcze. Następnie Gerardus Mercator wykonał praktyczną mapę świata w 1538 r., A jego rzut mapy wygodnie tworzył proste loksodromy . Do XVIII wieku stworzono lepsze mapy, a jednym z celów Jamesa Cooka podczas jego podróży było dalsze mapowanie oceanu. Badania naukowe kontynuowano dzięki zapisom głębokości Tuscarory , oceanicznym badaniom rejsów Challenger (1872-1876), pracom skandynawskich marynarzy Roalda Amundsena i Fridtjofa Nansena , ekspedycji Michaela Sarsa w 1910 r., niemieckiej wyprawie meteorowej z 1925 r. , praca badawcza Antarktyki Discovery II w 1932 r. i inne od tego czasu. Ponadto w 1921 r. utworzono Międzynarodową Organizację Hydrograficzną (IHO), która jest światowym autorytetem w dziedzinie pomiarów hydrograficznych i map morskich. Projekt czwartej edycji został opublikowany w 1986 roku, ale do tej pory kilka sporów dotyczących nazewnictwa (takich jak ten nad Morzem Japońskim ) uniemożliwiło jego ratyfikację.

Historia oceanografii i eksploracji głębin morskich

Oceanografia naukowa rozpoczęła się od wypraw kapitana Jamesa Cooka w latach 1768-1779, opisujących Pacyfik z niespotykaną dotąd precyzją od 71 stopni na południe do 71 stopni na północ. Chronometry Johna Harrisona wspierały dokładną nawigację Cooka i sporządzanie map podczas dwóch z tych podróży, stale poprawiając standard osiągalny dla późniejszej pracy. W XIX wieku nastąpiły kolejne ekspedycje z Rosji, Francji, Holandii i Stanów Zjednoczonych oraz Wielkiej Brytanii. Na HMS Beagle , który dostarczył Charlesowi Darwinowi pomysłów i materiałów do jego książki O powstawaniu gatunków z 1859 roku , kapitan statku, Robert FitzRoy , sporządził mapy mórz i wybrzeży oraz opublikował swój czterotomowy raport z trzech rejsów statku w 1839 roku. Edward Książka Forbesa z 1854 roku, Distribution of Marine Life, twierdziła, że ​​żadne życie nie może istnieć poniżej 600 metrów (2000 stóp). To udowodnili brytyjscy biolodzy WB Carpenter i C. Wyville Thomson , którzy w 1868 odkryli życie w głębokich wodach poprzez pogłębianie. Wyville Thompson został głównym naukowcem ekspedycji Challenger w latach 1872-1876, która skutecznie stworzyła naukę o oceanografii.

Podczas swojej 68 890 mil morskich (127 580 km) podróży dookoła globu HMS Challenger odkrył około 4700 nowych gatunków morskich i wykonał 492 sondowania głębinowe, 133 pogłębiarki denne, 151 otwartych włoków i 263 seryjne obserwacje temperatury wody. Na południowym Atlantyku w latach 1898/1899 Carl Chun na rzece Valdivia wydobył na powierzchnię wiele nowych form życia z głębokości ponad 4000 metrów (13 000 stóp). Pierwsze obserwacje zwierząt głębinowych w ich naturalnym środowisku zostały wykonane w 1930 roku przez Williama Beebe i Otisa Bartona, którzy zeszli na 434 metry (1424 stóp) w kulistej stalowej Batysferze . Został on obniżony przez kabel, ale w 1960 roku samonapędzająca się łódź podwodna, Triest, opracowana przez Jacquesa Piccarda , zabrała Piccarda i Dona Walsha do najgłębszej części oceanów Ziemi , Rowu Mariańskiego na Pacyfiku, osiągając rekordową głębokość około 10 915 metrów (35 810 stóp), wyczyn ten nie powtórzył się aż do 2012 roku, kiedy James Cameron pilotował Deepsea Challenger na podobne głębokości. Atmosferyczny kombinezon do nurkowania może być noszony na operacjach głębinowych, z nowy rekord świata ustawiany w 2006 roku, kiedy nurek zszedł US Navy do 2000 stóp (610 m) w jednym z tych przegubowych, kombinezonów ciśnieniowych.

Na dużych głębokościach żadne światło nie przenika przez warstwy wody z góry, a ciśnienie jest ekstremalne. Do eksploracji głębinowych konieczne jest wykorzystanie specjalistycznych pojazdów, zarówno zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych ze światłami i kamerami, jak i załogowych łodzi podwodnych . Baterie podwodne Mir mają trzyosobową załogę i mogą zejść do 20 000 stóp (6 000 m). Mają porty widokowe, 5000-watowe światła, sprzęt wideo i ramiona manipulatora do zbierania próbek, umieszczania sond lub pchania pojazdu po dnie morza, gdy silniki strumieniowe wzburzałyby nadmierny osad.

Batymetria to mapowanie i badanie topografii dna oceanicznego. Metody stosowane do pomiaru głębokości morza obejmują echosondy jedno- lub wielowiązkowe , laserowe sondy głębokościowe w powietrzu oraz obliczanie głębokości na podstawie danych teledetekcji satelitarnej. Informacje te są wykorzystywane do określania tras kabli i rurociągów podmorskich, do wyboru odpowiednich lokalizacji do lokalizacji platform wiertniczych i morskich turbin wiatrowych oraz do identyfikacji ewentualnych nowych łowisk.

Bieżące badania oceanograficzne obejmują morskie formy życia, ochronę, środowisko morskie, chemię oceanów, badanie i modelowanie dynamiki klimatu, granicę powietrzno-morską, wzorce pogodowe, zasoby oceaniczne, energię odnawialną, fale i prądy oraz projektowanie i opracowanie nowych narzędzi i technologii do badania głębin. Podczas gdy w latach 60. i 70. badania mogły koncentrować się na taksonomii i podstawowej biologii, w 2010 r. uwaga przeniosła się na większe tematy, takie jak zmiany klimatyczne. Naukowcy wykorzystują teledetekcję satelitarną wód powierzchniowych, wykorzystując statki badawcze, zacumowane obserwatoria i autonomiczne pojazdy podwodne do badania i monitorowania wszystkich części morza.

Prawo

„Wolność mórz” to zasada prawa międzynarodowego z XVII wieku. Podkreśla swobodę poruszania się po oceanach i wyraża dezaprobatę dla wojny toczonej na wodach międzynarodowych . Obecnie koncepcja ta jest zapisana w Konwencja Narodów Zjednoczonych o prawie morza (UNCLOS), trzecia wersja, która weszła w życie w roku 1994. Artykuł 87 (1) stanowi: „na pełnym morzu jest otwarte dla wszystkich państw , czy przybrzeżne lub śródlądowe ”. Artykuł 87 ust. 1 lit. a)–f) zawiera niewyczerpujący wykaz swobód obejmujących nawigację, przeloty, układanie kabli podmorskich , budowę sztucznych wysp, rybołówstwo i badania naukowe. Bezpieczeństwo żeglugi reguluje Międzynarodowa Organizacja Morska . Jej cele obejmują opracowanie i utrzymanie ram regulacyjnych dla żeglugi, bezpieczeństwa morskiego, kwestii środowiskowych, kwestii prawnych, współpracy technicznej i ochrony morskiej.

UNCLOS definiuje różne obszary wody. „Wody wewnętrzne” znajdują się po lądowej stronie linii podstawowej, a obce statki nie mają prawa przepłynięcia przez nie. „Wody terytorialne” rozciągają się do 12 mil morskich (22 km; 14 mil) od linii brzegowej i na tych wodach państwo nadbrzeżne może swobodnie ustanawiać prawa, regulować użytkowanie i eksploatować wszelkie zasoby. „Strefa przyległa” rozciągająca się na kolejne 12 mil morskich pozwala na pościg za statkami podejrzanymi o naruszenie prawa w czterech określonych obszarach: cła, podatki, imigracja i zanieczyszczenie. „Wyłączna strefa ekonomiczna” rozciąga się na 200 mil morskich (370 km; 230 mil) od linii bazowej. Na tym obszarze naród przybrzeżny ma wyłączne prawa do eksploatacji wszystkich zasobów naturalnych. „szelf kontynentalny” to naturalne przedłużenie terytorium lądowego do zewnętrznej krawędzi obrzeża kontynentalnego lub 200 mil morskich od linii bazowej stanu nadbrzeżnego, w zależności od tego, która z tych wartości jest większa. Tutaj naród przybrzeżny ma wyłączne prawo do pozyskiwania minerałów, a także żywych zasobów „przywiązanych” do dna morskiego.

Wojna

Bitwa pod Gibraltarem
Wojna morska: Wybuch hiszpańskiego okrętu flagowego podczas bitwy o Gibraltar, 25 kwietnia 1607 przez Cornelisa Claesza van Wieringena , dawniej przypisywany Hendrikowi Corneliszowi Vroomowi

Kontrola morza jest ważna dla bezpieczeństwa morskiego narodu, a morską blokadę portu można wykorzystać do odcięcia żywności i zaopatrzenia w czasie wojny. Bitwy toczono na morzu od ponad 3000 lat. Około 1210 pne, Suppiluliuma II , król Hetytów , pokonał i spalił flotę z Alashiya (współczesny Cypr ). W decydującej bitwie pod Salaminą w 480 rpne , grecki generał Temistokles uwięził znacznie większą flotę perskiego króla Kserksesa w wąskim kanale i zaatakował energicznie, niszcząc 200 perskich statków, tracąc 40 statków greckich. Pod koniec epoki żagli brytyjska marynarka wojenna pod dowództwem Horatio Nelsona złamała potęgę połączonych flot francusko-hiszpańskich w bitwie pod Trafalgarem w 1805 roku .

Wraz z parą i przemysłową produkcją blachy stalowej nastąpiła znacznie zwiększona siła ognia w postaci pancerników drednotów uzbrojonych w działa dalekiego zasięgu. W 1905 roku japońska flota zdecydowanie pokonał flotę rosyjską, który przebył ponad 18.000 mil morskich (33.000 km), w bitwie pod Cuszimą . Pancerniki walczył wątpliwie w pierwszej wojnie światowej w 1916 bitwy Jutlandii między Królewski Navy „s Grand Fleet , a Imperial German Navy ” s Hochseeflotte . W II wojnie światowej brytyjskie zwycięstwo w bitwie o Taranto w 1940 r. pokazało, że siła lotnicza marynarki była wystarczająca do pokonania największych okrętów wojennych, zapowiadając decydujące bitwy morskie wojny na Pacyfiku, w tym bitwy na Morzu Koralowym , Midway , Filipiny Morze i kulminacyjna bitwa w zatoce Leyte , w której dominującymi statkami były lotniskowce .

Okręty podwodne stały się ważne w wojnie morskiej podczas I wojny światowej, kiedy niemieckie okręty podwodne, znane jako U-booty , zatopiły prawie 5000 alianckich statków handlowych, w tym RMS Lusitania , które pomogły wciągnąć Stany Zjednoczone do wojny. Podczas II wojny światowej prawie 3000 okrętów alianckich zostało zatopionych przez U-booty próbujące zablokować dopływ zaopatrzenia do Wielkiej Brytanii, ale alianci przełamali blokadę w trwającej przez całą wojnę bitwie o Atlantyk , zatapiając 783 U. -łodzi. Od 1960 r. kilka krajów utrzymywało floty okrętów podwodnych z pociskami balistycznymi o napędzie jądrowym , statków wyposażonych do wystrzeliwania rakiet balistycznych z głowicami nuklearnymi spod morza. Niektóre z nich są stale patrolowane.

Podróż

Żaglowce lub paczki przewoziły pocztę za granicę, jedną z najwcześniejszych była holenderska usługa do Batawii w latach siedemdziesiątych XVII wieku. Te dodano zakwaterowanie dla pasażerów, ale w ciasnych warunkach. Później oferowano regularne usługi, ale czas podróży zależał w dużej mierze od pogody. Kiedy statki parowe zastąpiły żaglowce, zadanie przewożenia ludzi przejęły liniowce oceaniczne . Na początku XX wieku przeprawa przez Atlantyk trwała około pięciu dni, a firmy żeglugowe rywalizowały o posiadanie największych i najszybszych statków. Błękitna Wstęga Atlantyku była nieoficjalna wyróżnienie podane do najszybszych wkładką przepłynąć Atlantyk w regularnej eksploatacji. Mauretania nosił tytuł z 26.06 węzłów (48,26 km / h) dla dwudziestu lat od 1909. Hales Trophy , nagrody dla innego skrzyżowania najszybciej handlowej Atlantyku wygrała Stanach Zjednoczonych w 1952 roku na skrzyżowaniu, które miały trzy dni , dziesięć godzin i czterdzieści minut.

Świetne liniowce były wygodne, ale drogie pod względem paliwa i personelu. Epoka liniowców transatlantyckich zmalała, gdy pojawiły się tanie loty międzykontynentalne. W 1958 r. regularne regularne połączenia lotnicze między Nowym Jorkiem a Paryżem, trwające siedem godzin, skazały prom na Atlantyk na zapomnienie. Jeden po drugim statki zostały złożone, niektóre zostały złomowane, inne stały się statkami wycieczkowymi dla przemysłu rekreacyjnego, a jeszcze inne pływającymi hotelami.

Handel

Mapa pokazująca trasy wysyłki
Trasy wysyłkowe, pokazujące względną gęstość żeglugi handlowej na całym świecie

Handel morski istnieje od tysiącleci. Ptolemaic dynastii rozwinął handel z Indiami za pomocą portów Morza Czerwonego oraz w pierwszym tysiącleciu pne Arabowie , Fenicjanie, Izraelitów i Indian w obrocie towarami luksusowymi, takie jak przyprawy, złota i kamieni szlachetnych. Fenicjanie byli znanymi handlarzami morskimi, a pod rządami Greków i Rzymian handel nadal kwitł. Wraz z upadkiem Cesarstwa Rzymskiego handel europejski osłabł, ale nadal kwitł między królestwami Afryki, Bliskiego Wschodu, Indii, Chin i południowo-wschodniej Azji. Od XVI do XIX wieku w ciągu 400 lat około 12-13 milionów Afrykanów zostało wysłanych przez Atlantyk, aby sprzedać ich jako niewolników do obu Ameryk w ramach atlantyckiego handlu niewolnikami .

Duże ilości towarów przewożone są drogą morską, zwłaszcza przez Atlantyk i wokół Pacyfiku. Główny szlak handlowy przechodzi przez Słupy Herkulesa , przez Morze Śródziemne i Kanał Sueski do Oceanu Indyjskiego i przez Cieśninę Malakka ; znaczna część handlu odbywa się również przez kanał La Manche . Szlaki żeglugowe to trasy na otwartym morzu wykorzystywane przez statki towarowe, tradycyjnie wykorzystujące pasaty i prądy. Ponad 60 procent światowego ruchu kontenerowego odbywa się na dwudziestu największych szlakach handlowych. Zwiększone topnienie lodu arktycznego od 2007 r. umożliwia statkom podróżowanie przez Przejście Północno-Zachodnie przez kilka tygodni w okresie letnim, unikając dłuższych tras przez Kanał Sueski lub Kanał Panamski . Spedycję uzupełnia fracht lotniczy , droższy proces stosowany głównie w przypadku szczególnie cennych lub łatwo psujących się ładunków. Handel morski dostarcza każdego roku towary o wartości ponad 4 biliony dolarów. Ładunków masowych w postaci cieczy, proszku lub cząstek, są prowadzone luźno w posiada od masowców obejmują ropy naftowej , ziarna , węgla , rud , złom , piasku i żwiru . Pozostałe ładunki, takie jak towary produkowane, są zwykle przewożone w standardowych, zamykanych kontenerach , ładowanych na specjalnie wybudowane kontenerowce w dedykowanych terminalach . Przed powstaniem konteneryzacji w latach 60. towary te były ładowane, transportowane i rozładowywane w kawałkach jako ładunek drobnicowy . Konteneryzacja znacznie zwiększyła wydajność i obniżyła koszty transportu towarów drogą morską i była głównym czynnikiem prowadzącym do wzrostu globalizacji i wykładniczego wzrostu handlu międzynarodowego w połowie XX wieku.

Żywność

Statek fabryczny
Niemiecki statek fabryczny o długości 92 m (302 stóp)

Ryby i inne produkty rybne należą do najczęściej spożywanych źródeł białka i innych niezbędnych składników odżywczych. W 2009 r. 16,6% światowego spożycia białka zwierzęcego i 6,5% całego spożywanego białka pochodziło z ryb. W celu zaspokojenia tej potrzeby kraje nadbrzeżne eksploatują zasoby morskie w swojej wyłącznej strefie ekonomicznej , chociaż statki rybackie coraz częściej zapuszczają się w dalszą eksploatację zasobów na wodach międzynarodowych. W 2011 r. całkowita światowa produkcja ryb, w tym akwakultury , oszacowano na 154 mln ton, z czego większość przeznaczona była do spożycia przez ludzi. Połowy dzikich ryb wyniosły 90,4 mln ton, podczas gdy corocznie rosnąca akwakultura przyczynia się do reszty. Północno-zachodni Pacyfik jest zdecydowanie najbardziej produktywnym obszarem z 20,9 mln ton (27 procent światowych połowów morskich) w 2010 r. Ponadto liczba statków rybackich w 2010 r. osiągnęła 4,36 mln, podczas gdy liczba osób zatrudnionych w sektor produkcji ryb w tym samym roku wyniósł 54,8 mln.

Nowoczesne statki rybackie to trawlery rybackie z małą załogą, trawlery rufowe, sejnery, taklowce-przetwórnie oraz duże statki-przetwórnie, które są przeznaczone do przebywania na morzu tygodniami, przetwarzając i zamrażając duże ilości ryb. Sprzęt używany do połowu ryb to okrężnice , inne niewody , włoki , dragi , sieci skrzelowe i sznury haczykowe , a najczęściej poławianymi gatunkami ryb są śledź , dorsz , sardele , tuńczyk , flądra , barwena , kałamarnica i łosoś . Nadmierna eksploatacja stała się poważnym problemem; powoduje to nie tylko uszczuplenie zasobów rybnych, ale także znaczne zmniejszenie liczebności populacji ryb drapieżnych. Oszacowano, że „uprzemysłowione rybołówstwo zazwyczaj zmniejszało biomasę społeczności o 80% w ciągu 15 lat eksploatacji”. Aby uniknąć nadmiernej eksploatacji, wiele krajów wprowadziło kwoty na swoich wodach. Jednak wysiłki naprawcze często pociągają za sobą znaczne koszty dla lokalnych gospodarek lub zaopatrzenia w żywność.

Łódź rybacka
Łódź rybacka na Sri Lance

Metody połowu rzemieślniczego obejmują wędkę i linkę, harpuny, nurkowanie ze skórą, pułapki, sieci do rzutów i sieci holownicze. Tradycyjne łodzie rybackie są napędzane silnikami wiosłowymi, wiatrowymi lub zaburtowymi i pływają na wodach przybrzeżnych. Organizacja ds . Wyżywienia i Rolnictwa zachęca do rozwoju lokalnego rybołówstwa, aby zapewnić bezpieczeństwo żywnościowe społecznościom przybrzeżnym i pomóc w walce z ubóstwem.

Akwakultura

W 2010 r. akwakultura wyprodukowała około 79 milionów ton (78 mln długich ton; 87 mln krótkich ton) produktów spożywczych i nieżywnościowych, co jest rekordowym wynikiem. Wyhodowano około sześciuset gatunków roślin i zwierząt, niektóre z nich do wysiewu dzikich populacji. Do zwierząt hodowanych zawarte połowy ryb , wodnych gadów , skorupiaków, mięczaków, ogórków morskich , jeżowców , strzykw i meduzy. Zintegrowana marikultura ma tę zaletę, że w oceanie jest łatwo dostępna podaż żywności planktonowej, a odpady są usuwane w sposób naturalny. Stosowane są różne metody. Siatkowe ogrodzenia dla ryb można zawiesić na otwartym morzu, klatki można używać w bardziej osłoniętych wodach, a stawy można odświeżać wodą przy każdym przypływie. Krewetki można hodować w płytkich stawach połączonych z otwartym morzem. Liny można zawiesić w wodzie, aby hodować glony, ostrygi i małże. Ostrygi można hodować na tacach lub w rurkach siatkowych. Na dnie morza można hodować ogórki morskie. Programy hodowli w niewoli wyhodowały larwy homarów w celu wypuszczenia młodych osobników na wolność, co doprowadziło do zwiększonych zbiorów homarów w stanie Maine . Co najmniej 145 gatunków wodorostów – czerwonych, zielonych i brunatnych – jest spożywanych na całym świecie, a niektóre z nich są od dawna hodowane w Japonii i innych krajach azjatyckich; istnieje duży potencjał dla dodatkowej hodowli alg . Niewiele morskich roślin kwiatowych jest powszechnie stosowanych jako żywność, ale jednym z przykładów jest samfir błotny, który jest spożywany zarówno na surowo, jak i po ugotowaniu. Główną trudnością akwakultury jest tendencja do monokultury i związane z tym ryzyko rozprzestrzenienia się choroby . Akwakultura wiąże się również z zagrożeniami środowiskowymi; na przykład hodowla krewetek spowodowała zniszczenie ważnych lasów namorzynowych w całej południowo-wschodniej Azji .

Wypoczynek

Wykorzystywanie morza do wypoczynku rozwinęło się w XIX wieku, aw XX wieku stało się znaczącym przemysłem. Zajęcia rekreacyjne na morzu są zróżnicowane i obejmują samodzielne rejsy wycieczkowe , żeglarstwo , wyścigi łodzi motorowych i wędkarstwo ; rejsy zorganizowane na zasadach komercyjnych na statkach wycieczkowych ; oraz wycieczki na mniejszych statkach dla ekoturystyki, takie jak obserwowanie wielorybów i przybrzeżne obserwowanie ptaków .

Nurek
Płetwonurek z maską na twarz, płetwami i podwodnym aparatem oddechowym

Kąpiele morskie stały się modne w Europie w XVIII wieku po tym, jak dr William Buchan zalecał tę praktykę ze względów zdrowotnych. Surfing to sport, w którym surfer pokonuje falę, z deską surfingową lub bez . Inne morskie sporty wodne obejmują kitesurfing , gdzie latawiec napędzany napędza załogową deskę po wodzie, windsurfing , gdzie moc jest zapewniana przez stały, zwrotny żagiel i narty wodne , gdzie motorówka jest używana do ciągnięcia narciarza.

Pod powierzchnią freediving jest z konieczności ograniczony do płytkich zjazdów. Poławiacze pereł mogą nurkować do 40 stóp (12 m) z koszami do zbierania ostryg . Ludzkie oczy nie są przystosowane do użytku pod wodą, ale widzenie można poprawić, nosząc maskę do nurkowania . Inne przydatne wyposażenie to płetwy i fajki , a sprzęt do nurkowania umożliwia oddychanie pod wodą, dzięki czemu można spędzić dłuższy czas pod powierzchnią. Głębokości, na które nurkowie mogą dotrzeć, oraz czas, przez jaki mogą przebywać pod wodą, są ograniczone wzrostem ciśnienia, jakiego doświadczają podczas schodzenia oraz koniecznością zapobiegania chorobie dekompresyjnej po powrocie na powierzchnię. Nurkowie rekreacyjni ograniczają się do głębokości 100 stóp (30 m), powyżej których wzrasta niebezpieczeństwo narkozy azotowej . Nurkowania głębsze można wykonywać przy użyciu specjalistycznego sprzętu i szkolenia.

Przemysł

Wytwarzanie energii

Morze oferuje bardzo duże zasoby energii niesionej przez fale oceaniczne , pływy , różnice zasolenia i różnice temperatur, które można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej . Formy zrównoważonej energii morskiej obejmują energię pływów , energię termiczną oceanów i energię fal . Elektryczność Elektrownie są często zlokalizowane na wybrzeżu albo obok ujścia rzeki tak, że morze może być stosowany jako radiator. Chłodniejszy radiator umożliwia bardziej wydajne wytwarzanie energii, co jest szczególnie ważne w przypadku drogich elektrowni jądrowych .

Ostrzał dla siły pływowej
Energia pływowa: 1-kilometrowa elektrownia pływowa Rance w Bretanii generuje 0,5 GW.

Energia pływowa wykorzystuje generatory do wytwarzania energii elektrycznej z przepływów pływowych, czasami za pomocą tamy do przechowywania, a następnie uwalniania wody morskiej. Zapora Rance , 1 kilometr (0,62 mil) długości, w pobliżu St Malo w Bretanii otwarty w 1967 roku; generuje około 0,5 GW, ale nastąpiło kilka podobnych schematów.

Duża i wysoce zmienna energia fal daje im ogromną zdolność niszczącą, co sprawia, że ​​opracowanie niedrogich i niezawodnych maszyn falowych jest problematyczne. Mała komercyjna elektrownia falowa o mocy 2 MW „Osprey” została zbudowana w północnej Szkocji w 1995 roku około 300 metrów (1000 stóp) od brzegu. Wkrótce został uszkodzony przez fale, a następnie zniszczony przez burzę.

Morska energia wiatrowa jest przechwytywana przez turbiny wiatrowe umieszczone na morzu; ma tę zaletę, że prędkość wiatru jest wyższa niż na lądzie, chociaż budowa farm wiatrowych na morzu jest bardziej kosztowna. Pierwsza morska farma wiatrowa została zainstalowana w Danii w 1991 roku, a moc zainstalowana światowych morskich farm wiatrowych osiągnęła w 2020 roku 34 GW, głównie w Europie.

Przemysły wydobywcze

Dno morskie zawiera duże rezerwy minerałów, które można eksploatować poprzez pogłębianie. Ma to przewagę nad górnictwem lądowym, ponieważ sprzęt może być budowany w wyspecjalizowanych stoczniach, a koszty infrastruktury są niższe. Wady to problemy powodowane przez fale i pływy, skłonność do zamulania wykopów i wymywania hałd . Istnieje ryzyko erozji wybrzeży i szkód w środowisku.

Minerały z komina hydrotermalnego
Minerały wytrącone w pobliżu komina hydrotermalnego

Ogromne złoża siarczków na dnie morskim są potencjalnymi źródłami srebra , złota , miedzi , ołowiu i cynku oraz metali śladowych od czasu ich odkrycia w latach 60. XX wieku. Powstają, gdy geotermalnie podgrzana woda jest emitowana z głębinowych kominów hydrotermalnych, znanych jako „czarni palacze”. Rudy są wysokiej jakości, ale ich wydobycie jest zaporowo kosztowne.

W skałach pod dnem morskim znajdują się duże złoża ropy naftowej i gazu ziemnego . Platformy morskie i platformy wiertnicze wydobywają ropę lub gaz i przechowują je do transportu na ląd. Wydobycie ropy i gazu na morzu może być trudne ze względu na odległe, trudne warunki. Wiercenie ropy naftowej w morzu ma wpływ na środowisko. Fale sejsmiczne wykorzystywane do lokalizowania osadów mogą zdezorientować zwierzęta i trwa debata, czy powoduje to wyrzucanie wielorybów na brzeg . Mogą być uwalniane substancje toksyczne, takie jak rtęć , ołów i arsen . Infrastruktura może spowodować uszkodzenia, a olej może się rozlać.

Na dnie morskim iw osadach oceanicznych występują duże ilości klatratu metanu , stanowiącego potencjalne źródło energii. Również na dnie morskim znajdują się guzki manganu utworzone z warstw żelaza , manganu i innych wodorotlenków wokół rdzenia. Na Pacyfiku mogą one pokrywać do 30 procent dna oceanicznego. Minerały wytrącają się z wody morskiej i rosną bardzo powoli. Ich komercyjne wydobycie niklu zostało zbadane w latach 70. XX wieku, ale porzucono je na rzecz dogodniejszych źródeł. W odpowiednich miejscach diamenty są zbierane z dna morskiego za pomocą węży ssących, aby wynieść żwir na brzeg. Na głębszych wodach wykorzystywane są ruchome gąsienice dna morskiego, a osady są pompowane do znajdującego się powyżej statku. W Namibii ze źródeł morskich zbiera się obecnie więcej diamentów niż konwencjonalnymi metodami na lądzie.

Morze zawiera duże ilości cennych rozpuszczonych minerałów. Najważniejsza, sól do użytku stołowego i przemysłowego była pozyskiwana przez odparowanie słoneczne z płytkich stawów od czasów prehistorycznych. Brom , nagromadzony po wypłukaniu z lądu, jest ekonomicznie odzyskiwany z Morza Martwego, gdzie występuje w ilości 55 000 części na milion (ppm).

Produkcja świeżej wody

Odsalanie to technika usuwania soli z wody morskiej w celu pozostawienia świeżej wody nadającej się do picia lub nawadniania. Dwie główne metody przetwarzania, destylacja próżniowa i odwrócona osmoza , zużywają duże ilości energii. Odsalanie jest zwykle przeprowadzane tylko wtedy, gdy brakuje świeżej wody z innych źródeł lub jest dużo energii, jak w przypadku nadmiaru ciepła wytwarzanego przez elektrownie. Solanka wytwarzana jako produkt uboczny zawiera pewne substancje toksyczne i wraca do morza.

Rdzenne ludy morskie

Kilka rdzennych grup koczowniczych w Morskiej Azji Południowo-Wschodniej żyje na łodziach i prawie wszystko, czego potrzebują, czerpie z morza. W moken ludzie żyją na wybrzeżach Tajlandii i Birmy i wysp na Morzu Andamańskim . W Bajau ludzie są pierwotnie z Archipelag Sulu , Mindanao i północnym Borneo . Niektórzy Cyganie morscy są znakomitymi nurkami na świeżym powietrzu , potrafią zejść na głębokość 30 metrów (98 stóp), chociaż wielu przyjmuje bardziej osiadły, lądowy sposób życia.

Rdzenni mieszkańcy Arktyki, tacy jak Czukczowie , Eskimosi , Inuvialuit i Yup'iit polują na ssaki morskie, w tym foki i wieloryby, a australijscy wyspiarze z Cieśniny Torresa zaliczają do swojej własności Wielką Rafę Koralową. Żyją na wyspach tradycyjnym życiem, obejmującym polowanie, rybołówstwo, ogrodnictwo i handel z sąsiednimi ludami w Papui i australijskimi aborygenami na kontynencie .

W kulturze

Morze pojawia się w ludzkiej kulturze na różne sposoby, zarówno potężne, ale spokojne, jak i piękne, ale niebezpieczne. Ma swoje miejsce w literaturze, sztuce, poezji, filmie, teatrze, muzyce klasycznej, mitologii i interpretacji snów. The Ancients uosobieniem go, wierząc, że jest pod kontrolą samopoczucia który potrzebował być zaspokojony, i symbolicznie, został on postrzegany jako środowisko wrogie zaludnionej przez fantastycznych stworzeń; Leviathan z Biblii , Scylla w mitologii greckiej , Isonade w japońskiej mitologii i Kraken późnego mitologii nordyckiej .

Obraz Ludolfa Bakhuizena
Holenderski obraz złotego wieku : Y w Amsterdamie, widziany z Mosselsteiger (molo małży) autorstwa Ludolfa Bakhuizena , 1673

Morze i statki zostały przedstawione w sztuce , od prostych rysunków na ścianach chat w Lamu po pejzaże morskie autorstwa Josepha Turnera . W holenderskim malarstwie Złotego Wieku artyści tacy jak Jan Porcellis , Hendrick Dubbels , Willem van de Velde Starszy i jego syn oraz Ludolf Bakhuizen sławili morze i holenderską marynarkę wojenną u szczytu jej zdolności militarnych. Japońska artystka Katsushika Hokusai stworzyła kolorowe odbitki nastrojów morskich, w tym Wielkiej Fali z Kanagawy .

Muzyka również została zainspirowana oceanem, czasami przez kompozytorów, którzy mieszkali lub pracowali w pobliżu wybrzeża i widzieli jego wiele różnych aspektów. Szanty , pieśni śpiewane przez marynarzy do wykonywania żmudnych zadań, zostały wplecione w kompozycje, a w muzyce powstały wrażenia ze spokojnych wód, rozbijających się fal i sztormów na morzu.

Jako symbol morze od wieków odgrywało rolę w literaturze , poezji i snach . Czasami jest tam tylko jako łagodne tło, ale często wprowadza takie motywy jak burza, wrak statku, bitwa, trudy, katastrofa, rozwianie nadziei i śmierć. W swoim poemacie Odyssey , napisany w 8 wieku pne, Homer opisuje dziesięcioletnią podróż greckiego bohatera Odyseusza , który usiłuje wrócić do domu po wielu niebezpieczeństw mórz po wojnie opisanej w Iliadzie . Morze jest powracającym tematem w wierszach Haiku japońskiego poety okresu Edo Matsuo Bashō (松尾 芭蕉) (1644–1694). W pracach psychiatry Carla Junga morze symbolizuje osobistą i zbiorową nieświadomość w interpretacji snów , głębiny morskie symbolizują głębiny nieświadomego umysłu .

Kwestie ochrony środowiska

Działalność człowieka wpływa na życie morskie i siedlisk morskich poprzez przełowienia , utraty siedlisk , wprowadzenie gatunków inwazyjnych , zanieczyszczenia ocean , ocean zakwaszenia i ocean ocieplenie . Te wpływ na ekosystemy morskie i łańcuchy pokarmowe i może skutkować konsekwencjami dotychczas nierozpoznane dla różnorodności biologicznej i kontynuacji morskich form życia.

Zakwaszenie

Woda morska jest lekko zasadowa i miała średnie pH około 8,2 w ciągu ostatnich 300 milionów lat. Ostatnio zmiany klimatyczne spowodowały wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze; około 30-40% dodanego CO 2 jest pochłaniane przez oceany, tworząc kwas węglowy i obniżając pH (obecnie poniżej 8,1) w procesie zwanym zakwaszeniem oceanów . Oczekuje się, że pH osiągnie 7,7 (co oznacza 3-krotny wzrost stężenia jonów wodorowych) do roku 2100, co jest znaczącą zmianą w ciągu stulecia.

Jednym z ważnych pierwiastków do tworzenia materiału szkieletowego u zwierząt morskich jest wapń , ale węglan wapnia staje się bardziej rozpuszczalny pod wpływem ciśnienia, więc muszle i szkielety węglanowe rozpuszczają się poniżej jego głębokości kompensacyjnej . Węglan wapnia staje się również bardziej rozpuszczalny przy niższym pH, więc zakwaszenie oceanów prawdopodobnie będzie miało głęboki wpływ na organizmy morskie z muszlami wapiennymi, takie jak ostrygi, małże, jeżowce i koralowce, ponieważ ich zdolność do tworzenia muszli zostanie zmniejszona, a Głębokość kompensacji węglanu wzrośnie bliżej powierzchni morza. Dotknięte organizmy planktonowe obejmą ślimakopodobne mięczaki znane jako pteropody oraz jednokomórkowe glony zwane kokolitoforydami i otwornicami . Wszystkie te elementy są ważnymi elementami łańcucha pokarmowego, a zmniejszenie ich liczby będzie miało poważne konsekwencje. W regionach tropikalnych koralowce prawdopodobnie zostaną poważnie dotknięte, ponieważ trudniej jest zbudować szkielety z węglanu wapnia, co z kolei negatywnie wpływa na innych mieszkańców rafy .

Obecne tempo zmian składu chemicznego oceanów wydaje się być bezprecedensowe w historii geologicznej Ziemi, co sprawia, że ​​nie jest jasne, jak dobrze ekosystemy morskie będą w stanie przystosować się do zmieniających się warunków w najbliższej przyszłości. Szczególnie niepokojący jest sposób, w jaki połączenie zakwaszenia z oczekiwanymi dodatkowymi stresorami w postaci wyższych temperatur i niższych poziomów tlenu wpłynie na morza.

zanieczyszczenie morza

Wiele substancji przedostaje się do morza w wyniku działalności człowieka. Produkty spalania są transportowane w powietrzu i odprowadzane do morza wraz z opadami atmosferycznymi. Odpływy przemysłowe i ścieki dostarczają metale ciężkie , pestycydy , PCB , środki dezynfekujące , domowe środki czyszczące i inne syntetyczne chemikalia . Koncentrują się one w filmie powierzchniowym iw osadach morskich, zwłaszcza w mule przyujściowym. Skutki całego tego skażenia są w dużej mierze nieznane ze względu na dużą liczbę zaangażowanych substancji i brak informacji o ich skutkach biologicznych. Metale ciężkie budzące największe obawy to miedź, ołów, rtęć, kadm i cynk, które mogą być bioakumulowane przez organizmy morskie i przekazywane w górę łańcucha pokarmowego.

Wiele pływających plastikowych śmieci nie ulega biodegradacji , zamiast tego rozpada się z czasem i ostatecznie rozpada się do poziomu molekularnego. Sztywne tworzywa sztuczne mogą pływać przez lata. W centrum wiru Pacyfiku stale nagromadziły się pływające głównie odpady z tworzyw sztucznych, a na Atlantyku znajduje się podobna plama śmieci . Żerujące ptaki morskie, takie jak albatros i petrel, mogą mylić szczątki z pożywieniem i gromadzić niestrawny plastik w swoich układach trawiennych. Żółwie i wieloryby zostały znalezione z plastikowymi torbami i żyłką w żołądku. Mikrodrobiny plastiku mogą zatonąć, zagrażając filtratorom na dnie morskim.

Większość zanieczyszczeń ropą w morzu pochodzi z miast i przemysłu. Olej jest niebezpieczny dla zwierząt morskich. Może zatykać pióra ptaków morskich, zmniejszając ich działanie izolacyjne i pływalność ptaków, a także może zostać połknięty, gdy się drapią, próbując usunąć zanieczyszczenie. Ssaki morskie są mniej poważnie dotknięte, ale mogą zostać ochłodzone przez usunięcie izolacji, oślepione, odwodnione lub zatrute. Bezkręgowce bentosowe są zalewane, gdy olej tonie, ryby są zatrute, a łańcuch pokarmowy zostaje przerwany. W perspektywie krótkoterminowej wycieki ropy naftowej powodują zmniejszenie i brak równowagi populacji dzikiej fauny i flory, wpływają na rekreację oraz dewastują źródła utrzymania ludzi zależnych od morza. Środowisko morskie ma właściwości samooczyszczające, a naturalnie występujące bakterie będą z czasem usuwać olej z morza. W Zatoce Meksykańskiej , gdzie bakterie żywiące się ropą są już obecne, potrzebują tylko kilku dni, aby skonsumować rozlany olej.

Na niektórych obszarach głównym źródłem zanieczyszczenia jest spływ nawozów z gruntów rolnych, podobnie jak odprowadzanie ścieków surowych . Dodatkowe składniki odżywcze dostarczane przez te źródła mogą powodować nadmierny wzrost roślin . Azot jest często czynnikiem ograniczającym w systemach morskich, a po dodaniu azotu zakwity glonów i czerwone przypływy mogą obniżyć poziom tlenu w wodzie i zabić zwierzęta morskie. Takie wydarzenia stworzyły martwe strefy na Morzu Bałtyckim i Zatoce Meksykańskiej. Niektóre zakwity glonów są spowodowane przez cyjanobakterie, które sprawiają, że skorupiaki, które filtrują, żywią się nimi, są toksyczne, szkodząc zwierzętom, takim jak wydry morskie . Również obiekty jądrowe mogą powodować zanieczyszczenie. Morze Irlandzkie zostało skażone radioaktywnym cezem-137 z dawnej elektrowni jądrowej Sellafield, a wypadki jądrowe mogą również spowodować przedostawanie się materiałów radioaktywnych do morza, podobnie jak katastrofa w elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi w 2011 roku.

Wyrzucanie odpadów (w tym ropy, szkodliwych płynów, ścieków i śmieci) do morza podlega prawu międzynarodowemu. Konwencja Londyn (1972) jest ONZ porozumienie do sterowania oceanie dumpingu, który został ratyfikowany przez 89 krajów przez 8 czerwca 2012. MARPOL 73/78 jest konwencja w celu zminimalizowania zanieczyszczenia mórz przez statki. Do maja 2013 r. konwencję MARPOL ratyfikowały 152 państwa morskie.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki