Поверхностный слой черноморской воды — до глубины примерно 100 метров — преимущественно речного происхождения. В то же время, в глубины моря поступает более солёная (тяжелее пресной) вода из Мраморного моря — она притекает по дну Босфорского пролива (нижнебосфорское течение) и опускается вглубь. Поэтому соленость придонных слоёв выше.
Образовывается две массы воды поверхностная с меньшим содержанием соли — более лёгкая и близкая по температуре к воздуху (летом она теплее глубинных вод, а зимой — холоднее), и глубинная — более солёная и тяжелая, с постоянной температурой.
Изменение свойств воды с глубиной — не плавное. С поверхности до 50-100 метров солёность меняется быстро, а до дна — увеличивается равномерно. В соответствии с соленостью изменяется и плотность воды.
Сероводород — одно из самых загадочных свойств в Чёрного моря . На глубине примерно от 150 до 200 метров — в черноморской воде нет кислорода — ни животные, ни растения жить там не могут. На глубинах от 200 метров до самого дна Чёрного моря — живут только бактерии, выделяющие сероводород.
Температура на поверхности моря всегда определяется температурой воздуха. А температура глубоких вод Чёрного моря — круглый год +7+8 градусов Цельсия.
Слой воды от 50 до 100 метров называется пограничным — это граница между двумя массами черноморской воды, граница, препятствующая перемешиванию, всегда холоднее глубинных вод, так как, охлаждаясь зимой до +5+6 градусов Цельсия, не успевает прогреться за лето.
Расслоение — стратификация черноморской воды по солености, плотности и температуре — препятствует вертикальному перемешиванию моря и обогащению глубин кислородом.
Чем дальше от поверхности моря — тем меньше остается в воде кислорода. В афотической зоне море (там, куда не проникает солнечный свет), под холодным промежуточным слоем — ниже 100-метровой глубины, кислород уже не образуется, только потребляется.
Кислорода для жизни животных и растений достаточно только в верхних 150 метрах Чёрного моря . Его концентрация падает с глубиной, основная масса живого в море сосредоточена выше 100 метровой глубины.
Ниже 200 метров — кислорода нет, там живут только анаэробные бактерии, разлогая останки живого, погружающегося из верхнего слоя моря.
90% водной массы Чёрного моря
— почти безжизненны, но и в любом другом море или океане вся жизнь сосредоточена в верхнем, 100-200-метровом слое воды.
Летом, особенно вблизи берега, образуется изменчивый летний термоклин — граница между прогретой солнцем поверхностной водой, в которой купаются люди, и холодной глубинной водой. Термоклин опускается по мере прогрева воды летом, достигая иногда глубины более 40 метров в августе.
Летний термоклин — тонкий слой воды, толщиной от нескольких сантиметров до нескольких метров; часто — он хорошо виден под водой, и очень хорошо чувствуется ныряльщиками — пронырнув несколько метров в направлении дна, можно попасть из 20-градусной — в 12-градусную воду. Термоклин легко разрушается штормом или сильным сгонным ветром с берега.
Рельеф дна Чёрного моря
Чёрное море – глубокое, центральную часть его дна занимает илистая абиссальная (глубинная) равнина, лежащая на двухкилометровой глубине, а склоны черноморской впадины круты. Максимальная глубина Черного моря — 2210 м.
Шельф Чёрного моря — пологий подводный склон, продолжение берега под водой до глубины 100-150м — у гористых берегов (Кавказ, Крым, Анатолия) — не более нескольких километров от береговой линии. Дальше — следует очень крутой (20-30 градусов) континентальный склон — обрыв до глубин более 1000 метров. Исключением является мелководная Северо-Западная часть Чёрного моря — она вся относится к шельфовой зоне, и, фактически, не является частью черноморской впадины.
Такой рельеф дна мало способствует интенсивному обмену водой между глубинами моря и его поверхностью, так как поверхность моря оказывается небольшой относительно его объёма. Чем меньше поверхность моря при данном объёме, тем меньше кислорода на единицу объёма моря попадает в море из воздуха и создаётся водорослями в освещенном слое воды. Поэтому — и форма впадины Чёрного моря не благоприятствует обогащению его глубин кислородом.
Донные осадки Чёрного моря : какими бы ни были берега и пляжи — песчаные, галечные, или скальные — начиная с глубины 25-50 метров, на дне Чёрного моря — песок или гравий. С увеличением глубины, поверхность укрывается обломками створок мидий, а ещё глубже — модиол Modiolus phaseolinus, которые формируют фазеолиновый ил шельфа. Толщина накопленных осадков на абиссальной равнине — от 20 до 80 сантиметров в разных участках дна.
Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?
Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик , уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Конечно, исследователи рассматривали возможность добычи сероводорода для использования его в качестве топлива. Но сероводород нужно добывать в больших количествах, чтобы со временем очистить Черное море.
Черное море – единственное море, где гигантская масса воды насыщена сероводородом. При сравнительно небольшой площади, Черное море имеет большую глубину. Подводные склоны его берегов круты. Водный обмен между глубинными и поверхностными водами недостаточен. Кислород попросту не проникает вглубь моря. Это значит, что Черное море плохо перемешивается. В нем мало вертикальных течений и требуются сотни лет, для того, что бы вода с поверхности достигла дна.
Вся флора и фауна Черного моря сосредоточены до глубины 100 метров. Далее, на глубине свыше 2000 метров встречаются лишь несколько видов бактерий. Они живут в толще воды и на дне, разлагают останки, падающие с поверхности, и выделяют сероводород. Он создается серосодержащими аминокислотами, входящими в состав белков. Источником серы служат и сульфаты морской воды, которые бактерии используют для окисления органики вместо кислорода.
На глубинах Черного моря свыше 2000 метров разложение мертвых организмов преобладает над процессами создания кислорода планктонными водорослями при фотосинтезе. Гниение выделяет сероводород. Верхний пресный слой воды почти не смешивается с нижним, более соленым. Ядовитый газ по этой причине накапливается на дне Чёрного моря в огромных количествах. Концентрация кислорода в Черном море падает с глубиной стремительно. Получается, что 90% водной массы этого моря – почти безжизненны. При этом иногда сероводород поднимется на поверхность в виде единичных пузырей, убивая на своем пути все живое. Такие пузыри возникают при легком сдвиге земной коры и работе ударной волны от нее, который растрясывает слой сероводорода.
По сути, Черное море представляет собой глубокий резервуар с сероводородом и тонким слоем воды, где обитают все живые организмы. Если этот слой исчезнет, то море может стать взрывоопасным. В прошлом веке слой сероводородной воды поднимался до уровня в 75 метров. Сегодня уровень сероводорода продолжает повышаться и можно ожидать его выбросов в атмосферу при крупных катаклизмах.
Конечно, исследователи рассматривали возможность добычи сероводорода для использования его в качестве топлива. Но сероводород нужно добывать в больших количествах, чтобы со временем очистить Черное море. Примерно 6000 лет назад оно было чистым, и никакого сероводорода в нем не было. Геологи и океанологи считают, что повышение уровня сероводорода – это временное явление. Последние несколько лет количество осадков, выпадавших над акваторией Черного моря уменьшилось, а пресноводный сток снизился. Зато повысился уровень сероводорода. Однако, если осадков будет выпадать больше, пресных стоков в море станет больше, а пресноводный слой увеличится, уровень сероводорода вновь понизится. При этом в Черном море существует так называемый «запирающий слой», который мешает проникновению сероводорода на поверхность. Учёные полагают, что он создан давлением верхних слоёв воды. Если бы эта вода внезапно исчезла, Чёрное море вскипело бы от выделяющегося в виде газа сероводорода.
Глядя на лазурную поверхность Черного моря, трудно себе даже вообразить, что в его водах, начиная с глубины 200 метров и до самого дна, находится толща сероводорода, смертельно опасного для всего живого. И если в верхних слоях моря обитают дельфины, рыбы и другие морские организмы, то оставшиеся 90% воды почти безжизненны. Лишь некоторые виды бактерий способны существовать в таких невыносимых условиях.
Черное море отличается очень интересной структурой. Дело в том, что толща воды в нем делится на несколько слоев, которые не перемешиваются между собой. Тонкий поверхностный слой моря более пресный, он богат кислородом и органическими веществами. Именно здесь сосредоточено все разнообразие черноморской фауны. Но, начиная с глубины 100 метров, происходит снижение количества растворенного кислорода, и примерно с глубины 200 метров Черное море представляет собой токсичную сероводородную среду.
Котловина моря имеет вид чаши глубиной до 2000 метров, вся водная масса которой сообщается со Средиземным морем посредством узкого и мелководного Босфорского пролива. Питанием моря служат атмосферные осадки и пресная вода впадающих в него притоков. Не так давно учеными была обнаружена подводная река, которая несет свои воды со скоростью около 6,5 км/с из Мраморного моря в центральные части черноморской котловины и увеличивает соленость придонного слоя до 30‰. При этом в поверхностной части существует водоток, уносящий воды из Черного моря в Средиземное и далее в Атлантику. Но и этого водообмена, как оказалось, недостаточно для того, чтобы понизить концентрацию сероводорода в большей части моря.
Содержание сероводорода увеличивается с глубиной и достигает максимума на отметке в 2000 метров - 9,6 мг/л воды. Далее на самом дне, постепенно понижаясь до 5,7 мг/л. По подсчетам специалистов, этого едкого газа с запахом тухлых яиц в Черном море около 3 миллиардов тонн, больше, чем в любом другом море на планете. Скопления сероводорода встречаются и в океанических впадинах, но нигде нет такого большого количества людей, населяющих берега водоема, как в случае с черноморским побережьем.
Некоторые исследования указывают на то, что Черное море помимо сероводорода содержит еще и большое количество метана. По причине замедленного водообмена эти газы редко выходят на поверхность, хотя случаи отравления морских обитателей иногда отмечают в мелководной части моря. Но достоверно зафиксирован по крайней мере один масштабный случай, когда случился выход смертоносных газов на поверхность. Это произошло в 1927 году во время Крымского землетрясения, когда из-за колебаний земной поверхности было нарушено равновесие между слоями и газовое облако вырвалось наружу. Очевидцы чувствовали сильный запах сероводорода, а также наблюдали огромное пламя над поверхностью моря. Дело в том, что во время землетрясения здесь была гроза, от которой, по всей вероятности, и загорелись поднявшиеся на поверхность газы. Но смесь сероводорода с воздухом сама по себе является взрывоопасной, к тому же присутствие метана могло сыграть свою роль в этом возгорании.
Но откуда в воде Черного моря взялось столько сероводорода? На этот счет есть несколько теорий, и все они имеют право на существование.
По одной из версий, сероводород образуется на дне при гниении органических остатков. И по причине плохой циркуляции воды накапливается там в больших количествах. Причем источником органики в данном случае выступает не столько животный мир Черного моря, сколько антропогенная нагрузка на водоем. По оценкам специалистов, поступающая с водами Дуная, Днепра и других притоков органика оказывает существенное негативное влияние на экологическое состояние водоема.
По другой версии, сероводород выделяется из разломов земной коры на дне моря. А третья версия сводится к тому, что виновником такой высокой концентрации опасного газа стали анаэробные сульфатредуцирующие бактерии, которые преобразуют сульфаты из органических остатков в сероводород.
Сегодня специалисты, занимающиеся проблемой сероводорода и метана в Черном море, обеспокоены участившимися случаями выхода этих газов на поверхность. Подобные явления могут представлять опасность не только для черноморской фауны, но и для жителей побережья, если событие примет угрожающие масштабы, как это было в 1927 году.
Интересно, что в качестве одного из решений сероводородной проблемы Черного моря предлагается способ использования этого газа в качестве источника электроэнергии.
Это, пожалуй, самый известный факт о Черном море. В поверхностном, 100-метровом слое Черного моря сосредоточена почти вся его жизнь. Глубже – до глубин свыше 2-х километров, встречаются лишь несколько видов бактерий; ни животных, ни растений там нет, потому что в воде нет кислорода. Эти бактерии, живущие в толще воды и на дне, разлагая останки, падающие с поверхности (есть даже такой термин – трупный дождь), выделяют сероводород. Его источник – серосодержащие аминокислоты, входящие в состав белков.
Источником серы служат (в меньшей степени) и сульфаты морской воды, используемые некоторыми видами бактерий для окисления органики вместо кислорода. Сероводород является ядом для животных и растений – парализует клеточное дыхание в митохондриях.
Сероводород находят в мягких осадках на дне всех морей – туда очень медленно проникает кислород из воды, а процессы бактериального гниения и хемосинтеза с выделением сероводорода идут интенсивно, поэтому сероводород и накапливается в грунте. Нырните глубже, туда, где волны не ворошат грунт, копните дно ладонью, и вы увидите, что желтый песок, разноцветный ракушечник или серый ил уже в нескольких сантиметрах от поверхности имеют одинаковый черный цвет.
Мы наблюдали это, спустившись глубже 40 метров – там, где морской петух прошелся по дну своими «лапками» и обнажил черный ил под серой поверхностью (глава «Жизнь на подводных скалах»). Черный – цвет сульфидов – солей, которые сероводород, как слабая кислота, образует с металлами. Поэтому ракушки в сероводороде чернеют, чернеет и любой металлический предмет. С этим связана одна из легенд о происхождении названия «Черное море»: говорят, людям оно пришло в голову, когда они опустили в море металлический груз на веревке – для измерения глубины. Его подняли на поверхность – он стал совсем черным. Возможно, так все было. Но гипотеза о том, что название «Черное» отражает впечатление средиземноморских путешественников о нашем море во время зимнего шторма, кажется более правдоподобной.
Часто сероводород присутствует и в слабоперемешиваемом придонном слое воды в других морях, особенно в глубоких закрытых бухтах, но Черное море – единственное, где такая гигантская масса воды насыщена этим веществом. Причина здесь в том, что, при сравнительно небольшой площади, Черное море имеет большую глубину; подводные склоны берегов круты – в результате водообмен между глубинными и поверхностными водами недостаточен – кислород не проникает вглубь моря. Иными словами, Черное море плохо перемешивается.
Кислород проникает в воду через поверхность моря – из воздуха; и еще – образуется в верхнем освещенном слое воды (фотическая зона) при фотосинтезе водорослей планктона. Для того, чтобы кислород попал в глубины, море должно перемешиваться – за счет волн и вертикальных течений. А вЧерном море – вода перемешивается очень слабо; нужны сотни лет, чтобы вода с поверхности достигла дна.
Поверхностный слой черноморской воды – до глубины примерно 100 метров – преимущественно речного происхождения. В то же время, в глубины моря поступает более соленая (а значит – и более тяжелая) вода из Мраморного моря – она притекает по дну Босфорского пролива (нижнебосфорское течение) и опускается вглубь. Поэтому соленость придонных слоев черноморской воды достигает 30‰ (грамм соли в литре воды).
Изменение свойств воды с глубиной – не плавное: с поверхности до 50-100 метров соленость меняется быстро – от 17 до 21‰, а уже далее – до дна – увеличивается равномерно. В соответствии с соленостью изменяется и плотность воды.
Температура на поверхности моря всегда определяется температурой воздуха. А температура глубоких вод Черного моря - круглый год 8-9 о С. От поверхности до глубины 50-100 метров температура, как и соленость, меняется быстро – а дальше остается постоянной до самого дна.
Это и есть две массы черноморской воды: поверхностная – опресненная, более легкая и близкая по температуре к воздуху (летом она теплее глубинных вод, а зимой – холоднее); и глубинная – более соленая и тяжелая, с постоянной температурой.
Слой воды от 50 до 100 метров называется пограничным – это граница между двумя массами черноморской воды, граница, препятствующая перемешиванию. Более точное его название – холодный пограничный слой: он всегда холоднее глубинных вод, так как, охлаждаясь зимой до 5-6 о С, не успевает прогреться за лето. Слой воды, в котором резко меняется ее температура, называется термоклином; слой быстрого изменения солености – галоклин, плотности воды – пикноклин. Все эти резкие изменения свойств воды в Черном море сосредоточены в области пограничного слоя.
Расслоение (стратификация) черноморской воды по солености, плотности и температуре – препятствует вертикальному перемешиванию моря и обогащению глубин кислородом. К тому же, вся бурно развивающаяся черноморская жизнь дышит – дышат планктонные ракообразные, медузы, крабы, рыбы, дельфины, даже сами водоросли дышат – потребляют кислород.
Когда живые организмы умирают, их останки становятся пищей для бактерий-сапротрофов. При бактериальном разложении мертвого органического вещества (гниении) используется кислород. С глубиной, разложение начинает преобладать над процессами создания живого вещества планктонными водорослями, а потребление кислорода при дыхании и гниении становится более интенсивным, чем его производство при фотосинтезе. Поэтому чем дальше от поверхности моря – тем меньше остается в воде кислорода. В афотической зоне море (там, куда не проникает солнечный свет), под холодным промежуточным слоем – ниже 100-метровой глубины, кислород уже не производится, а только потребляется; не проникает он сюда и за счет перемешивания – этому препятствует стратификация вод.
В результате, кислорода для жизни животных и растений достаточно только в верхних 150 метрах Черного моря. Его концентрация падает с глубиной, и основная масса живого в море – биомасса Черного моря – сосредоточена выше 100-метровой глубины. Вот так и получается, что 90% водной массы Черного моря – почти безжизненны. Но ведь и в любом другом море или океане почти вся жизнь сосредоточена в верхнем, 100-200-метровом слое воды. Правда, из-за недостатка кислорода и наличия сероводорода в воде, в Черном море отсутствуетглубоководная фауна, это снижает его биоразнообразие еще больше, вдобавок к влиянию низкой солености. Например, нет хищных рыб глубин с огромными зубастыми пастями, перед которыми вывешены светящиеся приманки.
Иногда говорят о том, что сероводород появился в Черном море вследствие его загрязнения, о том, что сероводорода становится все больше, что море на – грани катастрофы... Действительно, переудобрение (эвтрофикация) Черного моря стоком с сельскохозяйственных полей в 1970-80-е годы вызвало бурный рост «сорной» морской растительности – некоторых видов фитопланктона, нитчатых водорослей – «тины», стало образовываться больше органических останков, из которых при гниении образуется сероводород. Но значительных изменений в сложившееся за тысячелетия равновесие этот «лишний» сероводород не внес. И уж точно нет никакой опасности взрыва сероводорода – чтобы образовался пузырь газа, концентрация молекул этого вещества в воде должна быть на порядки больше реальной (8-10 мг/л на глубинах 1000-2000 м, то есть, на 1 молекулу сероводорода там приходится не менее 200 000 молекул воды) – это легко проверить, используя формулы из школьных курсов химии и физики.