Các cơn gió trên khắp những vùng nào đó của đại dương, như các vùng biển phía nam quanh Nam Cực, có thời gian tồn tại đặc biệt dài.. Những cơn gió tây tại phía bắc Thái Bình Dương và Đại
Trang 1Các dòng chảy của
Đại dương
Như đã đề cập trước đây, các chuyên gia không hoàn toàn đồng ý với nhau về tình trạng đại dương của Đại Dương Bắc Cực
Tuy nhiên không có một thắc mắc nào về việc biển Bắc Cực gần như chưa được khám phá và tìm hiểu điều này có thể thay đổi trong những năm tới đây, khi các nhà khoa học nhận thức được tầm quan trọng cực kỳ của Đại Dương Bắc Cực
Hiện nay xem ra các khối nước lạnh chảy ra ngoài Bắc Cực phần lớn có ảnh hưởng đến khí hậu trên khắp thế giới Với mối đe dọa từ sự ấm lên toàn cầu, các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến bất cứ sự tan chảy nào của vỏ băng trên Đại Dương Bắc Cực
Một sự tan chảy như vậy có thể gây ra sự thay đổi khí hậu thậm chí còn lớn hơn qua việc làm biến đổi các dòng chảy lạnh, khiến chúng chảy ra khỏi Bắc Cực và bằng cách làm tăng lượng ánh sáng mặt trời phản chiếu ra khỏi các chỏm băng
Về kích thước vật lý, Đại Dương Bắc Cực chỉ rộng 14 triệu km2; so với Ấn Độ Dương thì nó nhỏ hơn gấp 6 lần Các khối nước của Bắc Cực trung bình chỉ sâu từ
900 đến 1.200m Tuy nhiên, đáy của Đại Dương Bắc Cực khá phức tạp, nó được chia thành hai lưu vực sâu, bị các rặng núi, hay dãy núi ngầm cắt chéo qua
Trang 2Gần 1/3 Bắc Cực nằm trên thềm lục địa Vùng thềm này đặc biệt rộng và cạn - một
sự mở rộng của các bờ biển phía bắc của Bắc Mỹ Greenland, và Eurasia, bao quanh Đại Dương Bắc Cực trên tất cả các mặt
Các dòng chảy của Đại Dương Bắc Cực không được tìm hiểu nhiều và chắc chắn
là phức tạp, cho đại dương một vị trí độc nhất là nằm tại đỉnh của địa cầu Nói chung, các khối nước của nó lưu thông quanh cực theo chiều kim đồng hồ Một số đảo băng trôi của Bắc Cực di chuyển xung quanh thành một vòng tròn hoàn chỉnh
cứ mỗi 10 năm hoặc khoảng đó
Trên tọa độ 75 độ vĩ bắc, Đại Dương Bắc Cực bị băng bao phủ quanh năm Giữa tọa độ 60 và 75 độ vĩ bắc, băng biển tách ra thành những tảng băng thường trôi về hướng nam vào mùa hè Băng biển mới hiếm khi hình thành trong đại dương bao
la dưới tọa độ 60 độ vĩ bắc
Các Đại Dương của ngày mai
Vào năm 1971, nhà khám phá biển vĩ đại Thor Heyerdahl tránh không nhúng cây bàn chải đánh răng của mình vào giữa Đại Tây Dương - do nước biển bị ô nhiễm
rõ ràng Từ đó cứ mỗi năm, hàng triệu tấn chất thải, thuốc trừ sâu và các loại chất hóa học khác được đổ ra đại dương
Các luật định bảo vệ đại dương được ban hành kể từ năm 1899, khi chính phủ Hoa
Kỳ coi việc thải chất độc hại trong ngành công nghiệp ra biển là bất hợp pháp Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng đại dương và các sinh vật sống của nó vẫn còn bị
đe doạ do sự ô nhiễm liên tục, khai thác quá mức, và do những thay đổi của thời tiết
Hoa Kỳ và các tổ chức quốc tế khác tiếp tục chú trọng đến những vấn đề này bằng cách khuyến khích các quốc gia riêng biệt hành động một cách có trách nhiệm Một số tin rằng có sự tiến triển, rằng ít nhất thì sự ô nhiễm ở mức có thể nhìn thấy
Trang 3đã giảm đi Nhưng mức độ độc hại tiềm tàng của các kim loại nặng và những chất độc hại khác vẫn có thể được tìm thấy trong cá biển khi nằm trên bàn ăn của chúng
ta
Ngoài các luật bảo vệ ra, các chuyên gia còn đồng ý rằng cần phải nghiên cứu kỹ càng hơn về việc các đại dương “đương đầu” với sự xâm lấn của con người và những thay đổi như thế nào Chắc chắn là các đại dương đều có khả năng tự làm sạch Nhưng vẫn không rõ là hàng đống rác thải và chất gây ô nhiễm đi đâu
Trang 4Điều gì tiếp sức mạnh cho các dòng chảy của Đại dương?
Bất cứ nơi đâu và bất cứ khi nào có gió thổi ngang qua bề mặt đại dương, thì nó cũng đều ảnh hưởng đến nước Nếu gió mạnh và ổn định, thì nước bắt đầu chuyển động, đầu tiên là chầm chậm
Màng nước trên bề mặt là màng đầu tiên bị thay thế Độ sâu của dòng chảy phu thuộc vào sức gió và thời gian mà nó thổi theo một hướng Khi đó, gió là một trong những thế lực tự nhiên chính làm các dòng chảy chuyển động
Các cơn gió trên khắp những vùng nào đó của đại dương, như các vùng biển phía nam quanh Nam Cực, có thời gian tồn tại đặc biệt dài Các thủy thủ cũng có thể phụ thuộc vào các dòng chảy do những cơn gió mậu dịch thổi bên trên và bên dưới đường xích đạo cấp lực Những cơn gió tây tại phía bắc Thái Bình Dương và Đại Tây Dương lúc đó là một đai đáng tin cậy khác của những dòng chảy được gió điều khiển
Hệ gió sinh ra một sự vận động chung của nước tại bề mặt hướng về phía tây gần đường xích đạo, và hướng về phía đông giữa đường xích đạo và các cực Tại những nơi này, các dòng chảy rộng nhiều dặm, nhưng ít khi sâu hơn 92m Do lực gió khác nhau theo mùa, nên tốc độ của dòng chảy thay đổi theo tháng
Một nhóm những dòng chảy quan trọng do gió điều khiển khác xuất hiện gần phía nam và đông châu Á Ở đó những cơn gió mạnh gọi là gió mùa thổi theo một hướng trong nửa năm, và theo một hướng ngược lại trong nửa năm sau Vào mùa đông, áp khí cao trên đất liền hướng những cơn gió ra ngoài khơi
Trang 5Vào mùa hè, khi đất làm ấm bầu không khí bên trên nó, áp suất giảm xuống, và những cơn gió chuyển hướng thổi vào đất liền Những dòng chảy hình thành trong đại dương từ những cơn gió này gọi là những dòng chảy chậm theo gió mùa Nổi tiếng nhất là những dòng chảy tại phía bắc Ấn Độ Dương
Những dòng chảy chậm theo gió khác có thời gian tồn tại ít nhiều đều đặn được hình thành từ những thay đổi của những cơn gió biển trong vùng Vào ban ngày, đất trở nên ấm hơn vùng đại dương tiếp giáp Không khí ấm bay lên và bị thay thế bởi không khí lạnh hơn thổi vào từ biển Vào ban đêm, đất nhanh chóng lạnh đi, nhưng đại dương vẫn giữ lại phần lớn lượng nhiệt của nó
Không khí ấm hơn trên đại dương dâng lên và bị thay thế bởi không khí lạnh hơn thổi ra từ đất liền Do đó những cơn gió tại bề mặt thổi từ biển vào đất liền vào ban ngày, và thổi từ đất liền ra biển vào ban đêm Những cơn gió breeze này tác động đến các dòng chảy ngoài biển
Những cơn gió biển, kết hợp với những tác động của những thay đổi định kỳ về nhiệt độ nước, có thể ảnh hưởng đáng kể đến thủy triều Thực ra, chính những dòng chảy này đôi khi được nhắc đến như thủy triều do đặc tính tuần hoàn của chúng Chúng được gọi là triều khí tượng, trái với triều thiên văn do lực hút của mặt trời và mặt trăng
Tương tác giữa gió và nước có thể tạo ra một số tác động thú vị Tại các vùng ven biển, gió thổi song song với bờ biển có thể khiến cho những tầng nước gần bờ bên trên bị thổi ra biển Sự thiếu hụt này sau đó được bù đắp bởi các tầng nước ở đáy
di chuyển lên trên
Các dòng dềnh lên này đưa các chất dinh dưỡng bị phân hủy lên trên và có xu hướng tích cực về mặt sinh học Một ví dụ về vùng dềnh lên như vậy là vùng ngoài khơi Peru Những khối nước giàu dinh dưỡng này nuôi dưỡng một lượng
Trang 6lớn cá trồng Mặt khác, nếu gió khiến cho nước mặt chất chồng gần bờ thì một sự rút xuống có thể xảy ra
Hiệu ứng Coriolis
Gió không phải là lực lượng duy nhất cung cấp năng lượng cho các dòng chảy đại dương Thực vậy, các thủy thủ từ lâu đã biết rằng các dòng chảy thường chảy theo nhiều hướng hoàn toàn trái ngược với những cơn gió thịnh hành
Thuật ngữ hiệu ứng Coriolis mô tả độ lệch toàn cầu do vận động của chính Trái đất gây ra Nó được gọi như vậy sau khi nhà toán học người Pháp Gaspard
Coriolis vào thế kỷ 19 đã tính được con đường của một thể vận động trên bề mặt xoay tròn uốn quanh bất cứ thể bất động nào trên cùng một bề mặt như thế nào Trong trường hợp này, bề mặt xoay tròn chính là Trái đất, quay theo trục của nó; thể vận động là bất cứ dòng chảy đại dương ổn định nào
Độ lệch là khoảng 45 độ tại mặt nước, và tăng lên theo độ sâu Tại bán cầu Bắc, hiệu ứng Coriolis làm lệch dòng chảy hướng về bên phải của hướng gió thịnh hành Tại Bán Cầu Nam, độ lệch là về bên trái của những cơn gió thịnh hành Kết quả là, các dòng chảy có xu hướng chảy theo chiều kim đồng hồ tại Bán Cầu Bắc và
ngược chiều kim đồng hồ tại Bán Cầu Nam
Hướng của một dòng chảy do gió điều khiển cũng bị ảnh hưởng bởi độ sâu của nước Một dòng chảy chảy trực tiếp trước cơn gió tại vùng nước cạn Tại vùng nước sâu hơn, các tầng nước lạnh hơn và nặng hơn nằm bên dưới có thể gây ra sự hòa lẫn và xáo trộn ngăn cản dòng chảy trên bề mặt Hướng chảy cũng bị ảnh hưởng bởi những vật cản như một bờ biển hay sự va chạm, dòng chảy khác
Những vận động do nhiệt độ
Trang 7Nhiệt độ và độ mặn ảnh hưởng đến tỷ trọng, hay “độ nặng” của bất cứ khối nước nào Nước càng lạnh và mặn hơn thì nó càng nặng hơn Nhằm tìm hiểu những khác biệt về tỷ trọng có thể di chuyển nước như thế nào, hãy tưởng tượng một một
bể nước có một phần nước lạnh bị tách biệt với phần nước ấm bởi một vách ngăn Dời bỏ vách ngăn, thì nước lạnh, nặng hơn sẽ chìm xuống và trải rộng ra khắp đáy
bể Nước ấm hơn và nhẹ hơn sẽ chảy ra khắp bề mặt, hình thành tầng bên trên
Nước biển sẽ chìm xuống khá nhanh trong một vùng nhỏ nơi đại dương cực lạnh
Nó dâng lên nhanh hơn qua một vùng rộng lớn tại những vùng nước ấm hơn của đại dương Sự dâng lên và hạ xuống do nhiệt độ này có xu hướng di chuyển nước đại dương của thế giới chảy vòng từ các cực đến đáy và ngang qua đường xích đạo
Từ đường xích đạo, nước có xu hướng chảy lên bề mặt và sau đó quay trở lại các cực, lặp lại chu trình này
Những khác biệt về tỷ trọng nước có lẽ là nhân tố quan trọng nhất cấp lực cho các dòng chảy sâu bên dưới bề mặt của đại dương Trong khi những dòng chảy này nhìn chung là những sự vận động nhẹ, thì chúng có thể mạnh lên tại nhiều nơi
Bằng chứng là những nhà thám hiểm biển sâu đã tìm thấy những biểu hiện gợn sóng và những trường hợp xảy ra xói mòn trên đáy đại dương Những dòng chảy nhanh bất thường tại đáy này đôi khi được gọi là những dòng chảy viền, vì chúng dường như bị ảnh hưởng bởi địa hình, hay dạng đất, của đáy đại dương
Các dòng chảy xoáy
Một loại dòng chảy khác vận động bởi ảnh hưởng của những con sóng vỗ bờ Khi những con sóng vỗ bờ đem nước đến bờ, nước phải bằng cách nào đó quay trở lại biển Nước do sóng vỗ dâng lên trước tiên chảy dọc theo bờ biển, rồi sau đó quay trở lại biển qua những con sóng dưới một dạng được gọi là dòng chảy xoáy Nước chảy ngược ra biển theo những “đường” riêng biệt nơi có áp suất của sóng thấp nhất do địa hình không đều tại bờ biển
Trang 8Các dòng chảy xoáy, còn được gọi là “dòng triều xoáy”, hay “dòng đối lưu đáy”,
có thể rất nguy hiểm Chúng có thể nhanh chóng cuốn theo những tay bơi không khỏe lắm xuống vùng nước sâu Cách an toàn nhất để thoát khỏi một dòng chảy xoáy là tránh đương đầu với nó, nên bơi gần song song với bờ biển đến khi có thể thoát ra khỏi lực kéo ra ngoài của dòng chảy xoáy
Trang 9Những dòng chảy đại dương chính
Bất cứ nơi đâu và bất cứ khi nào có gió thổi ngang qua bề mặt đại dương, thì nó cũng đều ảnh hưởng đến nước Nếu gió mạnh và ổn định, thì nước bắt đầu chuyển động, đầu tiên là chầm chậm
Màng nước trên bề mặt là màng đầu tiên bị thay thế Độ sâu của dòng chảy phu thuộc vào sức gió và thời gian mà nó thổi theo một hướng Khi đó, gió là một trong những thế lực tự nhiên chính làm các dòng chảy chuyển động
Các cơn gió trên khắp những vùng nào đó của đại dương, như các vùng biển phía nam quanh Nam Cực, có thời gian tồn tại đặc biệt dài Các thủy thủ cũng có thể phụ thuộc vào các dòng chảy do những cơn gió mậu dịch thổi bên trên và bên dưới đường xích đạo cấp lực Những cơn gió tây tại phía bắc Thái Bình Dương và Đại Tây Dương lúc đó là một đai đáng tin cậy khác của những dòng chảy được gió điều khiển
Hệ gió sinh ra một sự vận động chung của nước tại bề mặt hướng về phía tây gần đường xích đạo, và hướng về phía đông giữa đường xích đạo và các cực Tại những nơi này, các dòng chảy rộng nhiều dặm, nhưng ít khi sâu hơn 92m Do lực gió khác nhau theo mùa, nên tốc độ của dòng chảy thay đổi theo tháng
Một nhóm những dòng chảy quan trọng do gió điều khiển khác xuất hiện gần phía nam và đông châu Á Ở đó những cơn gió mạnh gọi là gió mùa thổi theo một
Trang 10hướng trong nửa năm, và theo một hướng ngược lại trong nửa năm sau Vào mùa đông, áp khí cao trên đất liền hướng những cơn gió ra ngoài khơi
Vào mùa hè, khi đất làm ấm bầu không khí bên trên nó, áp suất giảm xuống, và những cơn gió chuyển hướng thổi vào đất liền Những dòng chảy hình thành trong đại dương từ những cơn gió này gọi là những dòng chảy chậm theo gió mùa Nổi tiếng nhất là những dòng chảy tại phía bắc Ấn Độ Dương
Những dòng chảy chậm theo gió khác có thời gian tồn tại ít nhiều đều đặn được hình thành từ những thay đổi của những cơn gió biển trong vùng Vào ban ngày, đất trở nên ấm hơn vùng đại dương tiếp giáp Không khí ấm bay lên và bị thay thế bởi không khí lạnh hơn thổi vào từ biển Vào ban đêm, đất nhanh chóng lạnh đi, nhưng đại dương vẫn giữ lại phần lớn lượng nhiệt của nó
Không khí ấm hơn trên đại dương dâng lên và bị thay thế bởi không khí lạnh hơn thổi ra từ đất liền Do đó những cơn gió tại bề mặt thổi từ biển vào đất liền vào ban ngày, và thổi từ đất liền ra biển vào ban đêm Những cơn gió breeze này tác động đến các dòng chảy ngoài biển
Những cơn gió biển, kết hợp với những tác động của những thay đổi định kỳ về nhiệt độ nước, có thể ảnh hưởng đáng kể đến thủy triều Thực ra, chính những dòng chảy này đôi khi được nhắc đến như thủy triều do đặc tính tuần hoàn của chúng Chúng được gọi là triều khí tượng, trái với triều thiên văn do lực hút của mặt trời và mặt trăng
Tương tác giữa gió và nước có thể tạo ra một số tác động thú vị Tại các vùng ven biển, gió thổi song song với bờ biển có thể khiến cho những tầng nước gần bờ bên trên bị thổi ra biển Sự thiếu hụt này sau đó được bù đắp bởi các tầng nước ở đáy
di chuyển lên trên
Trang 11Các dòng dềnh lên này đưa các chất dinh dưỡng bị phân hủy lên trên và có xu hướng tích cực về mặt sinh học Một ví dụ về vùng dềnh lên như vậy là vùng
ngoài khơi Peru Những khối nước giàu dinh dưỡng này nuôi dưỡng một lượng lớn cá trồng Mặt khác, nếu gió khiến cho nước mặt chất chồng gần bờ thì một sự rút xuống có thể xảy ra
Hiệu ứng Coriolis
Gió không phải là lực lượng duy nhất cung cấp năng lượng cho các dòng chảy đại dương Thực vậy, các thủy thủ từ lâu đã biết rằng các dòng chảy thường chảy theo nhiều hướng hoàn toàn trái ngược với những cơn gió thịnh hành
Thuật ngữ hiệu ứng Coriolis mô tả độ lệch toàn cầu do vận động của chính Trái đất gây ra Nó được gọi như vậy sau khi nhà toán học người Pháp Gaspard
Coriolis vào thế kỷ 19 đã tính được con đường của một thể vận động trên bề mặt xoay tròn uốn quanh bất cứ thể bất động nào trên cùng một bề mặt như thế nào Trong trường hợp này, bề mặt xoay tròn chính là Trái đất, quay theo trục của nó; thể vận động là bất cứ dòng chảy đại dương ổn định nào
Độ lệch là khoảng 45 độ tại mặt nước, và tăng lên theo độ sâu Tại bán cầu Bắc, hiệu ứng Coriolis làm lệch dòng chảy hướng về bên phải của hướng gió thịnh hành Tại Bán Cầu Nam, độ lệch là về bên trái của những cơn gió thịnh hành Kết quả là, các dòng chảy có xu hướng chảy theo chiều kim đồng hồ tại Bán Cầu Bắc và
ngược chiều kim đồng hồ tại Bán Cầu Nam
Hướng của một dòng chảy do gió điều khiển cũng bị ảnh hưởng bởi độ sâu của nước Một dòng chảy chảy trực tiếp trước cơn gió tại vùng nước cạn Tại vùng nước sâu hơn, các tầng nước lạnh hơn và nặng hơn nằm bên dưới có thể gây ra sự hòa lẫn và xáo trộn ngăn cản dòng chảy trên bề mặt Hướng chảy cũng bị ảnh hưởng bởi những vật cản như một bờ biển hay sự va chạm, dòng chảy khác