Oceanul Planetar
Terra este supranumita si"planeta albastra", datorita predominarii suprafetei ocupate de apele marine. Proportia dintre apa si uscat este net favorabila apei: din suprafata totala a Pamantului, evaluata la 510,10 mil. km2, apa Oceanului Planetar ocupa 361,07 mil. km2, adica 70,8%. Pe aceste intinderi albastre, continentele par a fi uriase insule risipite intre cei doi poli.
Apele Oceanului Planetar insumeaza 1.362 mil. km3, deci aproximativ 97,3% din volumul total al hidrosferei de 1.454 mil. km3, cu o adancime medie a apelor oceanice de 3.800 m si maxima de 11.516 m. S-a calculat ca, daca s-ar nivela intreaga suprafata a planetei, atunci apele ar acoperi Pamantul cu un strat de circa 400 m grosime.
In comparatie cu uscatul continental, cu aspect insular, apele Oceanului Planetar prezinta continuitate, deoarece din oricare punct aflat pe suprafata oceanului se poate ajunge in oricare alt punct al acestuia, fara a traversa uscatul. 27555rsl34hlv9o
Oceanul Planetar este alcatuit din patru bazine oceanice, care, la randul lor, se compun dintr-un bazin oceanic propriu-zis si o serie de bazine maritime aflate, in cele mai multe cazuri, in apropierea tarmurilor continentale, sau intre diferite insule din arhipelaguri. Bazinele oceanice sunt: Pacific, Atlantic, Indian si Oceanul Inghetat de Nord.
Oceanul este o intindere de apa mai mare decat un continent, care comunica cu oceanele vecine si care influenteaza climatul uscatului.
Pe fundul oceanului, in axele dorsalelor, bazaltul urca si se solidifica, provocand alunecarea placilor, de unde deriva si deformarea continentelor. Pentru ca toate oceanele comunica intre ele, nivelul suprafetei lor este acelasi peste tot. Este nivelul zero, cel in care valurile si mareele scalda tarmurile. Altitudinea medie a acestui nivel este instabila, variind pe lungi durate. De exemplu, acum 30000 de ani, era cu in jur de 90 m mai joasa ca astazi. Asadar, continentele erau mai inaltate din mare, erau deci mai vaste, si malurile se situau in fata celor pe care le cunosteam azi. De unde aceste fluctuatii ale nivelului zero? Trebuie sa cautam explicatia in schimbarile de clima.
Cand este multa vreme rece, ghetarii se intind, retin multa apa, iar nivelul apei lichide scade. Astazi, el pare sa urce, sa castige parti din maluri, caci iernile se indulcesc, dureaza mai putin timp, ghetarii pierd mai multa apa, topind vara mai mult decat au castigat din zapezile iernii. Pe uscat, eroziunea pare sa se incetineasca usor: inaltarea nivelului zero corespunde, intr-adevar, unei diminuari a altitudinii pamanturilor, si deci a puterii de sapare a apelor curgatoare. sl555r7234hllv
Oceanele |
Suprafata (mln km2) |
Punctul cel mai jos (metri) |
Adincime medie |
Pacific |
167 |
Groapa Marianelor –11033 |
4880 |
Atlantic |
86 |
Groapa Puerto – Rico – 3900 |
3900 |
Indian |
73 |
Groapa Java – 3800 |
3800 |
Arctica |
13 |
Bazinul eurasian - 5450 |
1500 |
Tabelul 1. Caracteristici ale celor 4 oceane
Oceanul - sursa de energie inepuizabila
Apele Oceanului Planetar detin un imens potential energetic care poate fi valorificat pentru producerea de energie electrica. Principalele surse de energie luate in considerare, cel putin la nivelul tehnicii actuale, se refera la: maree, curenti, valuri, diferentele de temperatura ale structurilor de apa marina si hidrogenul.
Mareele se produc cu regularitate in anumite zone de litoral de pe glob, cu amplitudini care pot ajunge uneori la 14-18 m, determinand oscilatii lente de nivel ale apelor marine. Principiul de utilizare a energiei mareelor in centrale mareomotrice, de altfel singura sursa folosita in prezent din cele enumerate mai sus, consta in amenajarea unor bazine indiguite care sa faca posibila captarea energiei apei, declansata de aceste oscilatii, atat la umplere (la flux), cat si la golire (la reflux).
Mareele sunt cauzate de fortele de atractie exercitate de Luna si de Soare.
Aceste forte au un efect putin vizibil asupra obiectelor solide de pe Pamant.
Apele marine sunt atrase de Luna si se deplaseaza spre exterior, pe acea parte a Pamantului care este opusa Lunii. Deoarece Pamantul se roteste fata de Luna la fiecare 24 de ore si 50 de minute, in cele mai multe locuri apar maree inalte la fiecare 12 ore si 25 de minute.
Influienta Soarelui asupra mareelor este mai mica decat cea a Lunii din cauza distantei de aproape 400 de ori mai mare de Pamant. Soarele este insa de 8800 de ori mai mare decat Luna, ceea ce face ca atractia exercitata de el sa fie aproximativ 46% din cea a Lunii. La fiecare 28 de zile atractia Soarelui si a Lunii se suprapun. Asa iau nastere mareele inalte, cand diferenta dintre flux si reflux este maxima. Cand fortele de atractie sunt opuse una fata de cealalta, au loc mareele joase, cand diferenta dintre flux si reflux este minima.
Cea mai mare diferenta intre nivelul apelor la flux si reflux se intalneste in Golful Fundy, intre noua Scotie si coasta nordica a statului Maine, in SUA. In medie, diferenta dintre flux si reflux este de aproximativ 10 metri.
Spre deosebire de aceasta zona, cateva mari interioare, cum ar fi Mare Baltica sau Mare Mediterana nu au maree. Lipsa curentilor provocati de maree fac ca aceste zone sa fie foarte vulnerabile la poluarea de coasta. In alte locuri, mareele ajuta la deplasarea salandelor si curatirea plajelor.
Curentii marini sunt purtatorii unor energii cinetice deosebit de mari. Astfel, s-a calculat ca un curent oceanic cu o la time de circa 100 m, 10 m adancime si o viteza de 1 m/s, pe timp de un an ar putea oferi o energie cinetica de circa 2 mil. kwh. Energia curentilor oceanici este utilizata intr-o uzina de 80 MW din Florida (SUA), la Miami, prin folosirea curentului Floridei.
Masele de apa oceanica se incalzesc si se racesc mai incet decat uscatul. Consecintele sunt foarte importante. Vanturile care vin dinspre ocean sunt racoroase, atunci cand e cald, si blande, atunci cand se face rece. Mediul marin asigura astfel o reglare a temperaturilor locale, dar si o reglare termica a intregii planete. Curenti puternici aduc la suprafata apele calde de la altitudinile joase (ecuator si tropice) catre regiunile reci de altitudini inalte, in schimb, apele reci se scurg in adancime catre regiunile calde, unde temperatura lor va creste. Gulf stream-ul, de pilda este un curent de 80 km largime si 500 m adancime, care deplaseaza 4 miliarde de tone de apa pe minut. El antreneaza ape calde din Golful Mexic spre regiunile reci din nordul Scandinaviei, a carei clima o imblanzeste prin trecerea lui.
Fara aceste mari schimburi de energie in sanul oceanelor, clima terestra ar fi si mai contrastanta dupa latitudine si anotimpuri. Vanturi violente, viscole si taifunuri ar rascoli atmosfera. Dar ele n-ar putea regla la fel de bine atmosfera pe cat o fac oceanele si curentii lor.
Apele oceanelor nu se deplaseaza doar sub forma valurilor si a mareelor, ci si sub forma de curenti oceanici. Curentii de suprafata sunt influentati de curentii atmosferici si de rotatia Pamantului.
Vanturile dominante sunt responsabile de deplasarea apelor de suprafata.
Pe langa influienta asupra directiei vanturilor, rotatia Pamantului afecteaza si curentii oceanici. Rotatia Pamantului face ca orice mase de apa care nu se deplaseaza paralel cu Ecuatorul sa se roteasca spre dreapta in Emisfera Nordica si spre stanga in Emisfera Sudica.
Forta care produce aceste efecte este asanumita forta Coriolis. Aceasta forta ia nastere din cauza ca suprafata Pamantului se roteste cu o viteza mai mare in apropierea Ecuatorului decat la poli.
Curentii oceanici de adancime sunt rezultatul variatiilor de temperatura si de salinitate ale apelor oceanice. Apa calda are o miscare ascendenta, iar apa rece una descendenta. Apa cu o salinitate mai mare are o densitate mare fata de cea cu mai putina salina.
Valurile reprezinta o forma de stocare a energiei transmise de vant, energie calculabila si demna de luat in consideratie. Calculele au evidentiat ca valurile cu inaltimea de 1 m, lungimea de 40 m si perioada de 5 s, au o putere disponibila de aproximativ 5 KW pe un front de 1 m latime.
Un val nu implica neaparat miscarea apei dintr-un loc intr-altul, in ciuda faptului ca totusi cateva particule de apa pot sa se deplaseze inainte si inapoi. Valurile reprezinta mai degraba o miscare in sus si in jos a apei de suprafata.
Majoritatea valurilor se produc prin frecarea dintre vant si apa, atunci cand vantul bate deasupra suprafetei unui ocean. Frecarea pune in miscare apa de la suprafata. Cu cat mai intens va bate vantul, cu atat mai inalta va fi miscarea in sus si in jos a valurilor.
Distanta strabatuta de un val se numeste „cale” si poate fi departe de locul de formare. Energia valului descreste cu indepartarea lui de origine. In final, valul devine o miscare lina, domoala, in sus si in jos, numita hula.
Hula poate sa apara departe de originea valului. Un val care a pornit din Antarctica a fost identificat si s-a transformat in hula pe coastele Alaskai, la o distanta mai mare de 10000 de kilometri de origine.
Daca valurile sunt generate de o furtuna, rafalele de vant pot cauza spargerea crestei valurilor, formand o serie de valuri care se misca pe directii diferite. Valurile pot atinge inaltimi de 10-20 de metri. Valurile se sparg atunci cand ating apele mai putin adanci, din preajma coastelor. In apropierea tarmului apa matura fundul marii, valurile devenind mai scurte si mai inalte. Varful valului se deplaseaza mai repede ca restul valului si se sparge.
Sunt in studiu si unele proiecte ce urmaresc valorificarea energiei marii prin utilizarea diferentei de temperatura dintre diferitele straturi ale apei Oceanului Planetar. In mod frecvent, in apele marilor calde, sunt diferente mari de temperatura intre straturile de la suprafata si cele de adancime, diferente care ar permite functionarea unor instalatii energetice pe baza folosirii a doua surse de caldura cu temperaturi diferite.
Hidrogenul poate fi obtinut din apele marii in cantitati, practic, inepuizabile, prin procedeul, cunoscut in chimie, de oxidare-reducere. Hidrogenul obtinut in acest mod poate fi lichefiat si stocat sau transportat prin conducte. El reprezinta un excelent combustibil sau carburant, usor de depozitat, de transportat la mari distante si, ceea ce trebuie subliniat, reinnoibil - prin arderea lui, apa reintra in circuit fara sa polueze. Hidrogenul se foloseste deja in SUA si Japonia.
Resursele de apa si minerale din mari si oceane
Resurse mari |
Apele hidrosferei in ansamblu |
Apele dulci |
Volumul |
Volumul |
|
Oceanul Planetar |
1340 |
97,1 |
|
|
Ghetari |
24 |
1,7 |
24 |
60,0 |
Apa subterana |
16 |
1,19 |
16 |
40,0 |
Apa de suprafata |
0,176 |
0,01 |
0,090 |
0,2 |
Apa atmosferica |
0,013 |
0,001 |
0,013 |
0,03 |
Apa biologica |
0,00112 |
0,0001 |
0,00112 |
0,003 |
Total |
1380 |
100 |
40 |
100 |
Apele subterane indicate aici se raporteaza numai la cele din apropierea nemijlocita a suprafetei terestre, la ape freatice. |
Tabelul 2. Resusele de apa a Terrei
Ideea obtinerii apei dulci din apa marii este foarte veche, dar primele uzine producatoare au aparut abia dupa anii '60. Problema cu care se confrunta acestea este legata de forma de energie pe care o utilizeaza, de la hidrocarburi (indeosebi tarile din Orientul Mijlociu), la energia solara, geotermica si energie atomica (SUA, CSI, China, Israel, Japonia, Marea Britanie, Franta).
Cele mai eficiente s-au dovedit a fi cele care folosesc energia atomica, ele fiind in acelasi timp producatoare de apa potabila si de energie electrica. Rentabilizarea acestor uzine pentru obtinerea apei potabile in cantitati mari, la preturi reduse, este posibila prin construirea uzinelor multifunctionale: obtinerea apei dulci, a energiei electrice, extragerea unor elemente chimice si minerale din apa oceanului.
Oceanul Planetar constituie un imens depozit ce contine toate substantele minerale utile care sunt exploatate in regiunile continentale. Aici exista mari cantitati de minerale, atat pe fundul marii, cat si dizolvate in apa. Insa, adeseori, costul recuperarii lor depaseste cu mult valoarea acestora. In masa sedimentelor marine sau pe suprafata lor se gasesc numeroase substante minerale de interes economic.
In substratul platformelor continentale s-au descoperit o serie de minerale cu importanta economica: saruri de potasiu, in Marea Baltica (Polonia) si Golful Mexic (SUA), zacaminte de sulf, descoperite cu prilejul forajelor marine in cautare de petrol, exploatate la Caminada Pass (Golful Mexic) de catre SUA; minereu de fier - a fost descoperit si se afla in exploatare prin galerii submarine in Golful Finic, langa Insula Jussaro apartinand Finlandei, tot minereu de fier a descoperit si Canada, in Newfoundland (Terra Nova), minereu aflat pe insula si care se prelungeste in zona submarina in mod deosebit (rezerve de cateva miliarde tone), exploatat in galerii.
Depozitele detritice reprezinta rezultatul eroziunii rocilor preexistente, materialul rezultat fiind transportat de rauri in ocean. Un astfel de depozit detritic il constituie mineralele grele, mai frecvente fiind: magnetitul, ilmenitul, titanitul, zirconiul, columbitul si in cantitati mai mici: casiteritul, wolframitul, diamantul, cromitul, aurul, monazitul etc. Dintre minerale grele unele pot fi gasite in preajma uscatului, aproape de sursa lor initiala, altele se afla in componenta unor vechi plaje, aflate acum sub apele marii. In afara de mineralele grele, pe platforma continentala se gasesc si alte substante minerale utile, fosforit, glauconit. Cea mai abundenta rezerva de material detritic o formeaza nisipul si pietrisul, incluzand si fragmente de cochilii, utilizate ca materiale de constructii.
Nodulii polimetalici prezinta cel mai mare interes economic. Ei au fost descoperiti la sfarsitul secolului al XIX-ea, de catre expeditia engleza a navei "Challenger". Nodulii polimetalici sunt concretiuni minerale care tapiseaza fundul oceanului la adancimi mari ale apei, de 4.000-6.000 m, avand in general diametrul de cativa centimetri (au fost gasite si aglomeratii care cantareau peste 300 kg), alcatuiti din diferite elemente (au fost identificate 42), intre care domina: nichelul, cobaltul, fierul, manganul sau cuprul.
Incepand cu anii '70, aceste "pepite" ale marii au facut obiectul unor cercetari sistematice. Tarile industrializate (SUA, Japonia, Canada, Germania, Franta si CSI) participa la operatiuni de prospectare a nodulilor si sunt deja angajate in amenajarea unor statii submarine.
Aceste resurse constituie, la randul lor, bogatii imense. Calculele au demonstrat ca, la volumul Oceanului Planetar, de 1.362 mil. km3 (care contin in medie 3,45% elemente in solutie), substantele solide dizolvate ar fi de ordinul a 500 x 1014 tone. In apa marina au fost identificate peste 60 de elemente. Fiecare l km3 de apa contine circa 40 mil. t substante dizolvate, 12 dintre ele fiind in proportie de 1/1.000.000, iar o tona de apa de mare poate contine aproximativ: 19 kg clor, 10,7 kg sodiu, 1,3 kg magneziu, 0,9 kg sulf, 0,4 kg calciu, 0,4 kg potasiu si cantitati mai reduse de: brom, fluor, carbune, zinc, cositor, cupru, aur, argint, uraniu, nichel.
Aceste cantitati si marea diversitate de substante dizolvate ar putea duce la concluzia ca ele sunt exploatate foarte intens; dar, in realitate, numai cativa compusi sunt recuperati actualmente din ocean: clorura de sodiu, magneziul, bromul, unii compusi metalici si apa potabila. Procesele de recuperare a elementelor din apa de mare sunt inca foarte costisitoare, constituind in multe cazuri investitii nerentabile.
Resursele biologice ale mediului marin
Apele oceanice sunt populate de o mare diversitate de organisme vegetale si animale. Incercarile de cuantificare a acestora, ca de altfel si productivitatea globala a mediului marin, au dus la evaluari foarte diferite, cifrele rezultate fiind adesea contradictorii. Potentialul biologic exploatabil economic al Oceanului Planetar a fost estimat de catre F.A.O. la 117,6 mil. t/an; alte estimari apreciaza acest potential la 130-140 mil. t/an, la 200 mil. t/an si chiar la 660 mil. t/an, in conditiile in care resursele exploatabile ale Oceanului Planetar sunt valorificate numai 15-20%. Adeseori se considera ca problemele alimentare cu care se confrunta multe regiuni de pe Terra ar putea fi rezolvate printr-o valorificare adecvata a resurselor biologice ale oceanului. "Fructele marii" nu pot fi insa culese cu usurinta.
Aceste resurse, reprezentate indeosebi prin fitoplancton (plante plutitoare), constituie cele mai importante forme de viata din domeniul marin, ele transformand, prin fotosinteza, apa si bioxidul de carbon in material organic ce formeaza baza lantului trofic (de hranire) a organismelor din ocean.
Dintre vegetale cele mai intrebuintate sunt algele: algele verzi apar in zonele de amestec intre apele dulci si sarate, in zone putin adanci. Un exemplu il constituie alga Ulva sau salata de mare. Algele brune formeaza adevarate "covoare", fiind cele mai evoluate dintre talofite. Cele mai cunoscute sunt Sargassum si Nereocystis, foarte bogate in iod si potasiu. Algele rosii se extind in largul marii mai mult decat alte forme, fiind distribuite in tot spatiul oceanic, dar cu precadere in apele calde.
Aceste resurse sunt si mai bogate si mai diverse, oceanul reprezentand zone in care acestea ating cea mai mare dezvoltare ca numar de specii si chiar dimensiuni, uscatul rezervand acest privilegiu pentru plante.
Principalul mijloc de valorificare a resurselor alimentare din ocean il reprezinta pescuitul (pesti - peste 25.000 de specii, moluste, crustacei), vanarea mamiferelor marine (balene, delfini, foci etc.), a reptilelor marine (broaste testoase) etc.
Biologii au estimat la circa 18 miliarde tone pestele existent in mediul marin. In prezent, 14% din necesarul mondial de proteine animale este asigurat din rezervele piscicole. Cantitatea de peste extrasa a crescut mereu: de la 20 mil. t in 1948, la 70,3 mil. t in 1974, la 80 mil. t in 1980 si la aproximativ 85 mil. t in prezent. Din intreaga cantitate pescuita circa 85-90% s-a recoltat de pe 10% din suprafata Oceanului Planetar. Au inceput sa dispara specii de pesti foarte numeroase altadata (cod, hering, sturioni), iar tot mai multe tari si-au extins apele teritoriale la 200 mile marine, ca masura de protectie.
