Течения
Одним из видов движения воды считаются течения. Под ними подразумевается горизонтальное движение воды, характеризующееся определенным направлением.
Основная причина возникновения течений считается ветер. Соприкасаясь с водой, он увлекает ее за собой. Помимо этого причиной возникновения течений в океане может быть неодинаковая плотность воды. Тогда происходит движение наиболее плотных вод к наименее плотным. Препятствием на пути течений является суша, тогда происходит изменение направления.
Течения различаются по нескольким признакам – температуре, глубине, продолжительности действия. Познакомимся с видами течений на схеме.
По продолжительности течения могут быть постоянными, например, Северное и Южное пассатное. Периодические, а также временные течения возникают либо по сезонам года, либо эпизодически.
По температуре водных масс выделяют два вида течений. Теплые имеют температуру воды выше, чем окружающая вода, холодные – наоборот. Самым крупным теплым течением считается Гольфстрим. К холодным относится течение Западных ветров, Перуанское и другие. Познакомимся с ними на карте.
Какое значение имеют течения для климата и природы Земли? Например, течения способствуют перераспределению тепла и холода между отдельными участками. Теплые течения приносят тепло и способствуют выпадению осадков. Холодные течения, наоборот, уменьшают возможность появления осадков. Вследствие этого течения определяют климат территории.
Значение течений также заключается в перемещении веществ с одного участка в другой. Тогда живые организмы обеспечиваются необходимыми веществами.
Можно выделить положительное и отрицательное значение океанических течений для судоходства. Например, положительным является экономия топлива и сокращение времени пути. Если плыть по течению, то не нужно тратить топливо, вода и так будет перемещать судно.
Грузовое морское судно
Отрицательным может быть влияние течения на курс судна, особенно временные течения, которые не были учтены, могут изменить его. Поэтому необходимо учитывать направление и скорость течения.
Выталкивающая сила
На тело, погруженное в жидкость, как известно, действует выталкивающая сила. Эта сила является равнодействующей сил давления жидкости на тело. Найдем, например, выталкивающую силу, действующую на кубик с ребром a целиком погруженный в жидкость плотностью ρ. Сила давления со стороны жидкости на верхнюю грань кубика равна
где h – расстояние от этой грани до поверхности жидкости (для простоты мы считаем, что плоскость верхней грани кубика параллельна поверхности жидкости). На нижнюю грань кубика действует сила
Силы давления на боковые грани кубика уравновешивают друг друга. Равнодействующая сил давлении, т.е. выталкивающая сила, равна
и направлена вертикально вверх. Мы получили закон Архимеда: выталкивающая сила равна силе тяжести, действующей на вытесненную телом жидкость.
В общем случае закон Архимеда можно доказать с помощью принципа отвердевания. Мысленно заменим погруженное тело жидкостью. Очевидно, что эта жидкость будет находиться в равновесии. Следовательно, сила тяжести, действующая на нее, уравновешена силами давления со стороны окружающей жидкости. Если теперь представить себе, что выделенная нами часть отвердела, то равновесие оставшейся части не нарушится, и поэтому не изменятся силы давления на отвердевшую жидкость. Равнодействующая этих сил будет по-прежнему равна силе тяжести.
При доказательстве мы считали, что тело целиком погружено в жидкость. Однако аналогичные рассуждения легко провести и в случае, когда только часть тела находится в жидкости (проделайте это сами). И мы опять получим, что выталкивающая сила равна силе тяжести, действующей на вытесненную телом жидкость:
где ρ – плотность жидкости, V – объем погруженной в жидкость части тела, g –ускорение свободного падения.
Задача 5. На дне водоема установлена П – образная конструкция из трех одинаковых балок, соединенных между собой (рис. 6). Как зависит сила давления этой конструкции на дно от уровня воды в водоеме? Рассмотрите два случая: 1) вода подтекает под опоры; 2) опоры плотно соприкасаются с дном. Балки имеют квадратное сечение со стороной a, длина балки l = 2a. Плотность материала балок ρ. плотность воды ρ.
а
б
в
Рис. 6
Сила давления Fд на дно определяется разностью силы тяжести конструкции и выталкивающей силы F. В первом случае, когда вода подтекает под опоры (например, если дно водоема покрыто галькой – рисунок 6, а), справедлив закон Архимеда. Зависимость выталкивающей силы от высоты уровня воды h дается формулами:
Соответствующий график для силы Fд изображен на рисунке 6, в – он обозначен цифрой 1.
Во втором случае отсутствует давление воды на опоры снизу (рис.6, б), и пользоваться законом Архимеда уже нельзя. Для определения силы F необходимо найти равнодействующую сил давления:
F = 0 при h ≤ a,
Последнее выражение обращается в нуль при и при больших h становится отрицательным. Это означает, что при силы давления не выталкивают конструкцию из воды, а наоборот, прижимают ее ко дну. Зависимость силы давления на дно от высоты уровня воды показана на втором графике рисунка 6, в.
Задача 6. Пробковый кубик с ребром a = 0,1 м погрузили в воду на глубину h = 0,2 м с помощью тонкостенной трубки диаметром d = 0,05 м (рис. 7). Определите, какой груз надо положить в трубку, чтобы кубик от нее оторвался. Плотность пробки ρ = 200 кг/м3, плотность воды ρ = 103 кг/м3.
Рис. 7
Вес груза равен разности выталкивающей силы F действующей на кубик, и силы тяжести кубика . Если бы кубик был окружен со всех сторон водой, то на него по закону Архимеда действовала бы выталкивающая сила . В нашем случае выталкивающая сила будет большей, так как на часть поверхности верхней грани кубика, «заключенную» в трубку, не действует давление воды:
где – площадь сечения трубки. Таким образом, сила тяжести грузика
Масса грузика т = 1,2 кг.
Выталкивающую силу, действующую на кубик, можно найти и другим способом. Рассмотрим кубик с трубкой как единое тело, вытесняющее объем воды
Тогда по закону Архимеда на кубик с трубкой действует выталкивающая сила
которая равна выталкивающей силе, действующей на кубик, так как равнодействующая сил давления воды на трубку равна нулю.
Регистрация нейтрино посредством черенковского излучения
Но конструирование инструмента, способного уловить такие «неуловимые» частицы как нейтрино – совершенно непростая задача. Ведь как уже было сказано ранее – эти частицы практически не взаимодействуют с окружением.
Моисей Марков — родоначальник изучения нейтрино
Моисей Марков – советский физик-теоретик, который провел немало работ в области физики нейтрино, обосновал возможность наблюдения нейтрино в подземных обсерваториях. В 1960-м году Моисей Александрович предложил регистрировать нейтрино в озерах и океанах – глубоко под водой. Это возможно посредством так называемого черенковского излучения. Дело в том, что скорость света при прохождении сквозь воду несколько падает в силу взаимодействия фотонов с водой. В это же время нейтрино в результате малых взаимодействий с водой порождает множество заряженных частиц, которые имеют высокую энергию и движутся сквозь воду быстрее, чем фотоны – то есть чем свет, который движется в воде.
В случае, когда заряженная частица движется сквозь прозрачную среду со скоростью больше скорости света в этой среде – она излучает большое количество фотонов, которые можно зарегистрировать. Это явление и получило название — эффект Вавилова — Черенкова.
Таким образом, пролетающие сквозь воду нейтрино, при взаимодействии со средой выделяют заряженные частицы вроде мюонов (в 100-200 раз тяжелее электрона) или целые каскады частиц, состоящих из электронов и позитронов. Эти заряженные частицы движутся в воде со скоростью больше скорости света в воде, а потому выделяют огромное количество фотонов, которые и улавливаются нейтринными телескопами.
В силу «экзотических» особенностей регистрации нейтрино, нейтринные телескопы совсем не похожи на оптические или радио, а скорее напоминают какие-то установки, используемые в физике элементарных частиц. Регистрация производится посредством фотодетекторов, улавливающих то самое черенковское излучение. Для усиления данного излучения в детекторы также должны входить фотоэлектронные умножители – приборы, усиливающие поток фотонов в 10 000 раз.
Температура замерзания
Температура замерзания — температура, при которой жидкость переходит твёрдое состояние. Формирование льда в океане начинается с образования небольших кристаллов, которые смерзаются друг с другом.
К 6 классу ученики уже знают, что чистая вода, в которой нет соли, замерзает при 0 °С. Морская вода, в отличие от пресной, замерзает при минусовой температуре. При этом, чем выше её солёность, тем более низкой будет температура замерзания.
Льды покрывают около 15 % всей площади Мирового океана. При этом недвижимый лёд находится только у берега, остальной — дрейфует.
Рис. 3. Полярные льды.
Отличие от пресных вод
Температура замерзания соленой воды в среднем на 2 градуса Цельсия ниже пресной. Плотность ее тоже выше, 1 литр морской жидкости на 25 граммов тяжелее пресной. Благодаря этому в ней легче держаться на плаву, вода как бы выталкивает тело вверх. В океане водные массы богаче по составу, в них содержится до 60 химических соединений.
Морская вода испаряется дольше, чем пресная. Молекулам жидкости необходимо сначала отделиться от солевого окружения. После этого вода сможет перейти в газообразное состояние. На процесс разделения требуется определенное количество времени.
Условия существования обитателей рек и морей отличаются, имеют свои особенности. Не все океанские организмы смогут выжить в пресноводных реках и озерах.
Людям нельзя пить соленую морскую жидкость в больших количествах, так как в организме может нарушиться водно-солевой баланс и осмотическое давление (избыточное гидростатическое воздействие, при котором прекращается проникновение растворителя через клеточную мембрану).
Угрозы для морской жизни
Несмотря на относительно малое представление об океане и его обитателях, человеческая деятельность нанесла этой хрупкой экосистеме колоссальный вред. Мы постоянно видим по телевидению и в газетах, что очередной морской вид оказался под угрозой исчезновения. Проблема может казаться удручающей, но есть надежда и много вещей, которые каждый из нас может сделать, чтобы спасти океан.
Угрозы представленные ниже не имеют какой-либо определенный порядок, поскольку в одних регионах они более актуальны, чем в других, а некоторые обитатели океанов сталкиваются с многочисленными угрозами:
Окисление океанов – если у вас когда-либо был аквариум, вы знаете, что правильный рН воды является важной частью поддержания здоровья ваших рыбок. Изменение климата – мы постоянно слышим о глобальном потеплении, и не зря – оно негативно влияет, как на морскую, так и на наземную жизнь
Перелов – это всемирная проблема, которая истощила множество важных промысловых видов рыбы.
Браконьерство и нелегальная торговля – несмотря на законы принятые для защиты морских обитателей, незаконный вылов процветает по сей день.
Сети – морские виды от мелких беспозвоночных до крупных китов могут запутаться и погибнуть в заброшенных рыболовных сетях.
Мусор и загрязнения – различные животные могут запутаться в мусоре, как и в сетях, а разливы нефти наносят огромный ущерб большинству морских обитателей.
Потеря среды обитания – по мере роста населения мира увеличивается антропогенная нагрузка на береговую линию, водно-болотные угодья, леса водорослей, мангровые заросли, пляжи, скалистые берега и коралловые рифы, которые служат домом для тысяч видов.
Инвазивные виды – виды введенные в новую экосистему способны нанести серьезный вред родным обитателям, так как из-за отсутствия естественных хищников у них может произойти демографический взрыв.
Морские суда – корабли могут нанести смертельные повреждения крупным морским млекопитающим, а также создают много шума, переносят на себе инвазивные виды, уничтожают якорями коралловые рифы, приводят к выбросу химических веществ в океан и атмосферу.
Океанский шум – в океане много естественных шумов являющихся неотъемлемой частью этой экосистемы, но искусственные шумы способны нарушить ритм жизни многих морских обитателей.
Мне нравится1Не нравится
Задачи по гидростатике с решениями
Задача №1 на гидростатику
Условие
B кувшине с водой плавает кусок льда. Как изменится уровень воды в сосуде, когда лед растает?
Решение
По условию плавания тел:
V – объем погруженной в воду части льда. После таяния льда образуется объем воды:
Как видим, объемы совпадают. Это значит, что при таянии льда его объем будет заменен таким же объемом воды.
Ответ: уровень не изменится.
Задача №2 на гидростатику
Условие
Кочан капусты массой 8 кг и объемом 10 л опускают в воду. Какой объем кочана окажется над водой?
Решение
Кочан плавает на поверхности, на него действуют сила Архимеда и сила тяжести:
Здесь V – объем кочана, погруженный в воду. Чтобы узнать объем кочана над водой, нужно из общего объема вычесть погруженный:
В одном кубическом метре – тысяча литров.
Ответ: 2 литра.
Задача №3 на гидростатику
Условие
Каково давление на дне озера глубиной 5 м? Атмосферное давление принять равным 100 кПа.
Решение
Вспоминаем основное уравнение гидростатики и записываем:
Ответ: 150 кПа.
Задача №4 на гидростатику
Условие
Вес тела в вакууме 2,6Н, в воде 1,6Н. Плотность воды 1000кг/м3. Определите плотность тела.
Решение
Вес – сила, с которой тело действует на опору. В воде вес меньше, так как на тело действует сила Архимеда, которая стремиться «поднять» его. В вакууме вес тела равен силе тяжести.
Ответ: 2600 кг/м3.
Задача №5 на гидростатику
Условие
Гидростатическое давление жидкости увеличилось в 5 раз. Как при этом изменилась высота столба жидкости в сосуде?
Решение
Формула для гидростатического давления:
Так как плотность жидкости и ускорение свободного падения остаются неизменными, можно сделать вывод, что высота столба жидкости увеличилась в пять раз.
Ответ: высота увеличилась в 5 раз.
Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.
Исследования: самая глубокая точка Мирового океана
Ученые сходятся во мнениях, что мировой океан изучен только на 2–7%.
Первое кругосветное плавание (морская экспедиция) была совершена 20 сентября 1519 года и завершилась 6 сентября 1522 года под командованием Фернана Магеллана.
Экспедиция доказала наличие единого Мирового океана и представила практическое свидетельство о шарообразности Земли.
С изобретением эхолота в начале ХХ века появилась возможность более плотного исследования океанского дна, определения морского рельефа и глубин. Основным препятствием к изучению и освоению пространства Мирового океана для человека стала невозможность длительное время находиться под водой.
В 1960-м году исследователям удалось опуститься на дно самой глубокой точки Мирового океана – Марианской впадины. Её глубина составляет почти 11 тысяч метров, а давление воды на дне сминает обычный корабль буквально в лепёшку.
Тем не менее, опустившись на эту глубину, люди с удивлением обнаружили, что на дне кипит жизнь. Морские рачки, моллюски и даже рыбы сумели приспособиться к огромному давлению, почти полному отсутствию кислорода и солнечного света.
Условия плавания тел
Рассмотрим ситуацию: мы полностью погружаем в жидкость тело и отпускаем его. Теперь на него действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и архимедова сила. Возможны три случая (рисунок 1).
Рисунок 1. Условия плавания тел
При каком условии тело, находящееся в жидкости, тонет; плавает; всплывает?
Первый случай:если сила тяжести $F_{тяж}$ больше архимедовой силы $F_A$, то тело будет двигаться ко дну — тонуть.
Второй случай:если сила тяжести $F_{тяж}$ равна архимедовой силе $F_A$, то тело будет находиться в равновесии в любом месте жидкости.
Третий случай:если сила тяжести $F_{тяж}$ меньше архимедовой силы $F_A$, то тело будет двигать вверх в жидкости — всплывать.
{"questions":,"explanations":,"answer":}}}]}
Ответы на распространенные вопросы
Мировой океан часто путают с гидросферой Земли. По этой причине необходимо заметить, что оба термина имеют существенные отличия. Гидросферу можно считать общим понятием, а мировой океан — это огромная и “видная” его часть.
Гидросфера – единая водная оболочка Земли. В неё входят не только океаны и моря, а также воды суши, ледники, реки, озёра, болота, подземные воды, искусственные водоёмы.
Сколько всего океанов?
Пять: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый и Южный.
Где больше всего воды?
На первый взгляд ответ кажется очевидным: в Мировом океане. Однако в мантии Земли воды содержится в 10-12 раз больше чем в Мировом океане.
Почему возникают приливы и отливы?
На их возникновение влияет сила притяжения Луны на земную поверхность. Два раза в сутки вода поднимается, покрывая часть суши и два раза отступает, обнажая прибрежное дно.
Подводные нейтринные телескопы первого поколения
Схема DUMAND
С момента предложения указанной концепции инструмента, регистрирующего нейтрино, в США началась разработка подобного телескопа. В 1970-х обсуждалась целесообразность такого проекта, а в 1980-х был разработан проект DUMAND. Согласно плану, устройство должно было иметь около 20 000 умножителей, равномерно расположенных в кубическом километре в океане, около берегов Гавайи. Подводные структуры таких грандиозных масштабов ранее не создавались и по этой причине реализация американского нейтринного телескопа происходила довольно медленно. В 1988-м году количество фотоумножителей телескопа было уменьшено до 216-ти, которые должны были располагаться на девяти лентах, похожих на гирлянды. Первая из этих гирлянд была установлена в 1993-м году, однако конструкция пропустила воду и коннектор, связывающий телескоп с берегом претерпел короткое замыкание и вышел из строя. Долгая реализация проекта, а также неудача при первой установке вынудила власти США прекратить финансирование данных исследований.
НТ-200
Схема работы НТ-200
Параллельно с этими событиями происходила разработка нейтринного телескопа в СССР. В 1980 для этих целей было решено использовать озеро Байкал, который имеет достаточную глубину, а также очень прозрачную воду. Для решения поставленной задачи была создана коллаборация под названием «Байкал», в которую вошло несколько институтов, в том числе Институт ядерных исследований РАН (тогда просто Академии наук). В 1994-м году развертка НТ-200 на дне Байкала была окончена. Нейтринный телескоп содержал почти 200 оптических модулей (196), и в том уже году смог зарегистрировать первые нейтрино.
AMANDA
Схема AMANDA
Несколько позже американцы совершили вторую попытку создания нейтринного телескопа, на этот раз во льдах Антарктиды, так как лед также является прозрачной средой. Бурение скважины происходило с использованием горячей воды, далее в скважину опускались фотоумножители. На проведение указанной операции у ученых было всего 48 часов, после чего скважина вновь замерзала. Данный детектор представлял собой 677 оптических модулей, которые располагались на 19-ти отдельных кабелях, помещенных на глубину 1500-1900 метров и образующих кольцо диаметром 200 метров. Проект был назван AMANDA (Antarctic Muon And Neutrino Detector Array) и был реализован в течение пяти лет (1995-2000 гг.).
НТ-200 и AMANDA стали нейтринными телескопами первого поколения.
В 2008-м году евразийской коллаборацией (в т.ч. МГУ) была разработана еще одна подводная установка для регистрации нейтрино описанным способом – ANTARES. Она продолжает работу и сегодня – в Тулонской бухте вблизи Франции. Данная установка состоит из 12-ти 30-тиметровых вертикальных гирлянд, крепящихся ко дну одним концом и к бую – другим, и имеющих на себе по 75 оптических модулей. Гирлянды располагаются на расстоянии 70-ти метров друг от друга.
Распределение жизни морей и океанов
От береговой линии до самого глубокого морского дна океан кишит жизнью. Сотни тысяч морских видов варьируются от микроскопических водорослей до самого крупного существа, которое когда-либо жило на Земле, синего кита.
Океан имеет пять основных зон жизни, каждая с уникальными приспособлениями организмов к своей конкретной морской экосистеме.
Эвфотическая зона
Эвфотическая зона является освещенным солнцем верхним слоем океана, приблизительно до 200 метров в глубину. Эвфотическая зона также известна как фотическая и может присутствовать как в озерах с морями, так и в океане.
Солнечный свет в фотической зоне позволяет осуществлять процесс фотосинтеза. Фотосинтез – это процесс, посредством которого некоторые организмы преобразуют солнечную энергию и углекислый газ из атмосферы в питательные вещества (белки, жиры, углеводы и т.д.), и кислород. В океане фотосинтез осуществляется за счет растений и водорослей. Морские водоросли похожи на наземные растения: у них есть корни, стебли и листья.
Фитопланктон – микроскопические организмы, которые включают в себя растения, водоросли и бактерии, также обитают в эвфотической зоне. Миллиарды микроорганизмов образовывают огромные зеленые или синие пятна в океане, которые являются фундаментом пищевой цепи океанов и морей. Благодаря фотосинтезу, фитопланктон ответственен за выработку почти половины кислорода, выброшенного в атмосферу Земли. Мелкие животные, такие как криль (тип креветок), рыбы и микроорганизмы, называемые зоопланктоном, все питаются фитопланктоном. В свою очередь, этих животных едят киты, крупная рыба, морские птицы и люди.
Мезопелагическая зона
Следующая зона, простирающаяся до глубины около 1000 метров, называется мезопелагической зоной. Эта зона также известна как сумеречная зона, так как свет в ее пределах очень тусклый. Отсутствие солнечного света означает, что в мезопелагической зоне практически нет растений, но крупные рыбы и киты ныряют туда, чтобы охотиться. Рыба в этой зоне мелкая и светящаяся.
Батипелагическая зона
Иногда животные из мезопелагической зоны (такие как кашалоты и кальмары) ныряют в батипелагическую зону, которая достигает глубины около 4000 метров. Батипелагическая зона также известна как полуночная зона, потому что свет не достигает ее.
Животные, обитающие в батипелагической зоне, небольшие, но у них часто бывают огромные рты, острые зубы и расширяющиеся желудки, которые позволяют им есть любую пищу, которая попадает в пасть. Большая часть этой пищи поступает из остатков растений и животных, спускающихся с верхних пелагических зон. У многих батипелагических животных нет глаз, потому что они не нужны в темноте. Поскольку давление настолько велико, что трудно найти питательные вещества. Рыбы в батипелагической зоне движутся медленно и имеют сильные жабры для извлечения кислорода из воды.
Абиссопелагическая зона
Вода на дне океана, в абиссопелагической зоне, очень соленая и холодная (2 градуса Цельсия или 35 градусов по Фаренгейту). На глубине до 6000 метров давление очень сильно – 11 000 фунтов на квадратный дюйм. Это делает невозможной жизнь для большинства животных. Фауна этой зоны, чтобы справиться с суровыми условиями экосистемы, выработала причудливые адаптивные особенности.
Многие животные этой зоны, включая кальмаров и рыб, являются биолюминесцентными, то есть производят свет через химические реакции в своих телах. Например, рыба удильщик имеет яркий отросток, расположенный перед его огромным зубастым ртом. Когда свет приманивает мелкую рыбешку, удильщик просто щелкает своими челюстями, чтобы съесть свою добычу.
Ультраабиссаль
Самая глубокая зона океана, найденная в разломах и каньонах, называется ультраабиссаль. Здесь живут немногие организмы, например, изоподы – тип ракообразных, родственный с крабами и креветками.
Беспозвоночные, такие как губки и морские огурцы, процветают в зонах абиссопелагия и ультраабиссаль. Как и многие морские звезды и медузы, эти животные почти полностью зависят от оседающих останков отмерших растений и животных, называемых морским детритом.
Однако не все донные обитатели зависят от морского детрита. В 1977 году океанографы обнаружили сообщество существ на дне океана, питающихся бактериями вокруг отверстий, называемых гидротермальными жерлами. Эти жерла отводят горячую воду, обогащенную минералами из недр Земли. Минералы питают уникальные бактерии, которые, в свою очередь, питают животных, таких как крабы, моллюски и трубчатые черви.
География
§ 47. Распространение жизни в океане
Вспомните
Как в зависимости от географической широты изменяется температура и соленость поверхностных вод океана? От чего зависит количество растворенного в воде кислорода? Что такое шельф?
Распространение организмов в зависимости от глубины. С глубиной уменьшается количество солнечного света, растворенного в воде кислорода, нарастает давление. Верхний слой воды до глубины 100 м хорошо освещен и содержит много кислорода. Поэтому в этом слое находятся почти все растения и весь планктон океана.
До глубины 1000 м простирается средний слой воды с сумеречным освещением. Еще глубже — до самого дна — располагается нижний слой, совсем не получающий света. В этом слое нет растений, здесь царство животных и бактерий. Насыщенность организмами здесь в несколько тысяч раз меньше, чем в верхнем слое. Из-за полного мрака у глубоководных животных развились специальные приспособления — органы свечения. Их используют для привлечения добычи, маскировки или введения в заблуждение жертвы или охотника.
Обитатели глубин испытывают на себе давление воды. Чем больше глубина, тем выше давление. Люди, например, не могут находиться на глубине без специального оборудования. У глубоководных животных давление воды уравновешивается давлением жидкости внутри их организмов. Жизнь в толщах воды с разным давлением часто отражается на форме тела рыб (рис. 164).
Распространение организмов в зависимости от климата. Благодаря изменению климата от экватора к полюсам в том же направлении изменяются свойства воды, а следовательно, и особенности органического мира.
В арктическом и антарктическом поясах жизнь очень бедна. Здесь мало как видов живых организмов, так и самих особей. Планктон развивается только в короткий летний период и лишь в местах, освобождающихся ото льда. Вслед за планктоном появляются рыбы и питающиеся ими моржи и тюлени.
Рис. 164. Рыбы из разных слоев водной толщи
Сельди, живущие в верхних слоях океана, имеют сжатое с боков тело. У акул и тунцов, обитающих на глубине, тело и сверху вниз, и с боков сжато почти одинаково. У донных скатов и камбалы тело плоское, сжатое сверху вниз.
В умеренных поясах температура воды весь год выше 0°С. Обилие растворенного в воде кислорода приводит к бурному развитию жизни. В умеренных поясах не очень велико разнообразие организмов, зато много особей каждого вида. Умеренные широты богаты рыбой, и здесь ведется ее активный промысел (сельдь, хек, треска, сайра, лососевые).
В тропических поясах весь год высокая температура воды и повышенная соленость. В воде мало растворенного кислорода и питательных веществ. Из-за этого меньше, чем в умеренных поясах, планктона, а следовательно, и рыбы. Однако в жарких поясах огромное разнообразие теплолюбивых рыб и донных организмов (кораллов, моллюсков, иглокожих, ракообразных).
В экваториальном поясе температура воды весь год высокая. Бурное развитие жизни наблюдается вблизи устьев крупных рек, выносящих в океан питательные вещества. На дне океанов много коралловых построек. В экваториальных водах ведут отлов морских черепах, моллюсков, тунца, сардин, макрели.
Распространение организмов в зависимости от удаленности берегов. Наиболее благоприятные условия как для растений, так и животных находятся в зонах мелководий. Это шельфы морей и океанов. На их мелководьях много света, тепла, питательных веществ. Благодаря активному перемешиванию вода обогащается кислородом. По направлению к открытому океану насыщенность жизнью уменьшается в сотни раз.
Богатый мир донных животных обнаружен на участках дна океанов, где имеются выходы горячих подземных вод и газов. Здесь живут крупные моллюски, вестиментиферы —диковинные существа, похожие на больших (до 1 м длиной) червей. Эти и другие животные питаются особыми бактериями, которые создают органическое вещество не путем фотосинтеза, а за счет химических реакций.
Шельф составляет около 9% площади всего Мирового океана. Однако здесь сосредоточено 99% всех донных организмов и вылавливается более 90% всей морской рыбы.
Вопросы и задания
- От каких причин зависит разнообразие и количество организмов в разных частях океана?
- Как изменяется органический мир океанов с глубиной?
- Почему в прибрежных частях больше живых организмов, чем в открытом океане?
- В каком климатическом поясе больше всего морских организмов и почему?
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2 На тело, которое будет находиться в жидкости действуют две силы. Сила
тяжести и сила Архимеда. Они действуют в различных направлениях, сила тяжести вертикально вниз, сила Архимеда вертикально вверх.Если плотность тела будет больше плотности жидкости, то тело в этой жидкости будет тонуть. Если плотность тела будет меньше плотности жидкости, то тело будет всплывать в этой жидкости. Если плотности тела и жидкости будут равны, то тело останется в равновесии внутри жидкости. Например, если кусок железа опустить в воду, то он потонет. А если этот же самый кусок опустить в ртуть, то он всплывет.
Плавание судов
Слайд 4Судна, которые плавают по озерам, реками, морям и океанам, построены из
различных материалов., каждый из которых будет иметь свою плотность.Например, корпусы больших судов чаще всего изготавливают из стальных листов. Крепления тоже изготавливаются из метала. В постройке одного корабля используются множество различных материалов как большей, так и меньшей плотности, чем плотность воды.Разберемся, как же судна остаются на плову, когда они изготовлены из таких предметов.Тело, которое погружают в воду, вытесняет своей погруженной в воду часть столько воды, что её вес будет равен весу тела в воздухе. Это справедливо для любого тела, аи судна кораблей не являются исключением.Вес воды, которая вытесняется подводной частью судна, будет равен весу судна в воздухе.Для глубины, на которую погружается судно в воду, придумали специальный термин – осадка. Для каждого судна существует свое максимально допустимое значение осадки. Это значение отмечают на корпусе корабля красной линией. Её еще называют ватерлиния.
Как плавают суда?
(в отличие от авиации, использующей летательные аппараты тяжелее воздуха).
Слайд 8Чтобы найти архимедову силу, действующую на тело в воздухе, надо рассчитать
ее по формуле, умножив ускорение свободного падения на плотность воздуха и на объем тела. Fа = g pVт Если эта сила окажется больше силы тяжести, действующей на тело, то тело взлетит. На этом основано воздухоплавание.Чтобы воздушный шар поднимался выше, его надо наполнить газом, плотность которого меньше, чем у воздуха. Это может быть водород, гелий или нагретый воздух. Для того чтобы определить, какой груз может поднять воздушный шар, надо знать его подъемную силу. Подъемная сила воздушного шара равна разности между архимедовой силой и действующей на шар силой тяжести.Fпод = Fа — (Fт оболочки + Fт газа внутри + Fт груза) Чем меньше плотность газа, заполняющего воздушный шар данного объема, тем меньше действующая на него сила тяжести и потому тем больше возникающая подъемная сила. При нагревании воздуха от 0 до 100 градусов Цельсия его плотность уменьшается
только в 1,37 раз. Поэтому подъемная сила шаров, заполненных теплым воздухом, оказывается небольшой. Плотность же водорода в 14 раз меньше плотности воздуха, и подъемная сила шара, наполненного водородом более чем в три раза превышает подъемную силу нагретого воздуха того же объема. Водород, однако, горит и образует с воздухом легко воспламеняющуюся смесь. Негорючим и одновременно легким газом является гелий.
Слайд 9Плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Поэтому по
мере поднятия воздушного шара действующая на него архимедова сила становится меньше.
После того, как архимедова сила достигнет значения, равного силе тяжести, подъем воздушного шара прекратится. Чтобы подняться еще выше, с шара сбрасывают балласт. При этом сила тяжести уменьшается, и выталкивающая сила опять оказывается вновь большей. Для того, чтобы опуститься на землю, выталкивающую силу надо уменьшить. Для этого можно уменьшить объем шара. В верхей части оболочки шара имеется специальный выпускной клапан, через который можно выпустить часть газа. После этого шар начнет опускаться вниз.
газовой горелки, установленной под оболочкой. Увеличивая пламя горелки, можно заставить воздушный шар подниматься выше и наоборот. Если подобрать такую температуру, при которой сила тяжести, действующая на шар с корзиной окажется равной силе архимеда,
то шар » повиснет» в воздухе.
