الوحدة الرابعة: المحيطات // الدرس الأول : خصائص مياه المحيطات

المحيطات ( الكوكب الأزرق )  هي الجزء الأكبر والأعظم من الغلاف المائي الكبير الذي يطوق الكرة الأرضية وهذه المياه تحتل حوالي 71% من مساحة سطح الكرة الأرضية، او المسطح الشاسع من المياه المالحة.
يُعرّف المحيط بأنّه الجسم الكبير من المياه التي تُحيط بالقارة، وهو أكبر المسطحات المائية، وتُغطّي المحيطات ما يُقارب ثلثي سطح الأرض،[٣] وتُقسم المحيطات إلى خمسة أحواض جغرافية؛ وهي المحيط الهادئ، والمحيط الأطلسي، والمحيط الهندي، والقطبي الشمالي، والقطبي الجنوبي، وتحتوي المحيطات على ما يُقارب 1.34 مليار كيلومتراً مكعباً من الماء، أيّ ما يُقارب 97% من إمدادات الماء على سطح الأرض


يتألف اصطلاح (علم البحار والمحيطات ـ الاقيانوجرافيا) من مقطعين مشتقين من اللغة اليونانية هما Ocean وتعني البحر الذي يحيط بالأرض أو البحر المحيط، ويطلق عليه باليونانية Okeano. أمّا كلمة Graphy فتعني وصف الأرض. على ذلك فإن تعبير اقيانوجرافيا يقصد به الوصف العام للبحار والمحيطات. وقد يعبر عنها بجغرافية البحار والمحيطات.

وتهتم جغرافيا البحار والمحيطات بدراسة الخصائص الطبيعية لمياه البحار (حرارة المياه وحركة الأمواج والمد والجزر والتيارات البحرية)، وخصائصها الكيميائية (الملوحة والكثافة)، والخصائص البيولوجية (الكائنات الحية التي تعيش في المياه).
تغطي المحيطات 361 مليون كم2، من سطح الأرض، البالغ 510 ملايين كم2. وتصل نسبة ما تغطيه المحيطات، إلى ما يقارب 70.8%. ومقارنة بنصف قطر الكرة الأرضية، فإن معدل عمق المحيطات، البالغ 3.73كم، لا يعد شيئاً. وتحوي المحيطات 97% من المياه على كوكب الأرض، باستثناء المياه الجوفية.

أحواض المحيطات، وكتل القارات، ليست موزعة توزيعاً متوازناً، على سطح الأرض. فكل قارة، يقابلها محيط، على الجهة الأخرى من الكرة الأرضية. ومعظم اليابسة، أو بالتحديد 67% منها، تقع في النصف الشمالي للكرة الأرضية، بينما معظم النصف الجنوبي، تغطيه المياه.

في الواقع، هناك قطاع واحد من المياه، يحيط بالكرة الأرضية، ويتصل بعضه ببعض؛ ويطلق عليه المحيط العالمي. وقد اقترح الجغرافي الهولندي، فارينوسي، عام 1650، تقسيم المحيط العالمي إلى خمسة محيطات، هي: المحيط الهادي، والمحيط الهندي، والمحيط الأطلسي، والمحيط المتجمد الشمالي والمحيط المتجمد الجنوبي.
يعد المحيط الهادي أكبر المحيطات مساحة ؛ حيث تساوي مساحته وحدة تقريبا نصف مساحة المحيطات جميعها . ثم المحيط الأطلسي فالمحيط الهندي.
[2] يُقدر حجم مياه البحار والمحيطات بنحو 1.3 مليار كيلو متر مكعب.

أصل المحيطات

المحيطات من الظاهرات القديمة على سطح الأرض. وقد اندثرت، عبر الزمن، شواهد نشأتها. فنتيجة للتسرب التدريجي للماء في الطبقات الصخرية إلى سطح الأرض من خلال الأنشطة البركانية، تجمع الماء، الذي كان محصوراً بين الصخور، على سطح الأرض. وقد بدأت هذه العملية منذ 4 بلايين سنة مضت. بعض الصخور القديمة، التي يقدر عمرها بنحو 3.8 بلايين سنة، تحتوي على آثار فقاعات مائية، وظواهر أخرى، تدل على أنها أرسبت في ماء. ويحتوي بعض هذه الصخور، التي يعود عمرها إلى 3.4 بلايين سنة، على كائنات عضوية، شبه بكتيرية، بدائية جداّ، لا يمكن رؤيتها إلا من خلال مِجْهر إلكتروني. وقد بدأت عمليات التمثيل الضوئي Photosynthesis للنبات المائي البدائي، وأنتجت الأكسجين، منذ قرابة ثلاثة بلايين سنة مضت، ذلك الغاز الحيوي لبقاء الأحياء على الأرض.

مكونات مياه المحيطات:
مياه المحيطات

يشغل الماء حجماً أكبر من حجم أي مركب كيماوي آخر، على سطح الأرض. لذا، تسمى الأرض كوكب الماء، أو الكوكب الأزرق؛ وذلك لسيادة المسطحات المائية فيها. فالماء يغطي ما نسبته 70.8% من سطح الأرض، في حين يشغل اليابس منه 29.2% فقط. وتقدر كمية المياه، في الغلاف المائي للأرض، بنحو بليون ونصف بليون كيلومتر مكعب، أو ما يساوي 15 ألف مليون بليون لتر. وتشكل مياه البحار 97% من إجمالي المياه على الأرض. ويشكل الماء 85% من كتلة المخلوقات البحرية، وهو الوسط، الذي تجري فيه التفاعلات الكيماوية الحيوية لبقاء الأحياء البحرية. وخواص ماء المحيطات، هي خواص المياه العذبة نفسها، زائداً ما طرأ عليها من تعديل، نتيجة للعاملين التاليين:

(1) تفاعل المياه مع صخور القشرة الأرضية، المكونة للأحواض المحيطية؛ والمكونة للقارات، من خلال الدورة الهيدرولوجية.

(2) تفاعل المياه مع الأحياء البحرية.

الماء عبارة عن سائلٍ شفافٍ يتكون من اتحاد ذرّة من الأكسجين وذرتين من الهيدروجين، وصيغته الكيمائية تكتب على شكل (H2O)، ويوجد على الأرض بنسبة 71% موزعة بين المُحيطات، والبحار، والبحيرات، والأنهار، والأمطار، والآبار الجوفيّة، والبرك، والجليد، والبخار، ويُعتبر أساس الحياة على كوكب الأرض، ويوجد بثلاثة أشكال، هي: الحالة الصلبة كالجليد، والحالة الغازية كبخار الماء، والحالة السائلة كمياه المحيطات.

خصائص الماء
الخصائص الفيزيائية للماء:

ليس له رائحة أو طعم، ولونه شفاف.
يوجد بالحالة السائلة والصلبة والغازية.
يزداد حجم الماء وتقلُّ كثافته عندما يتجمّد.
يتخذ شكلاً كروياً في الهواء، ويحمل الأجسام الفلزيّة الخفيفة.
مكونات مياه المحيطات
تتكون مياه المحيطات من مواد ذائبة ومواد غير دائبة، تشتمل المواد الذائبةعلى أيونات العناصر المكونة للأملاح، وبخاصة عناصر الكلور والصوديوم والمغنيسيوم ، وعلى غازات ومنها الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، وعلى مواد عضوية مثل بعض الأحماض الأمينية.
أما المواد غير الذائبة فتشمل المواد الصلبة ، وتختلف كميات هذه المواد من منطقة الى اخرى في المحيطات؛ اعتمادا على : الحركة الرأسية للمياه ، وحركة الأمواج ، نشاط الكائنات الحية.



خصائص مياه المحيطات


إن مياه البحار والمحيطات تمتلك خصائص متعددة حيث تكون متغيرة؛ وذلك بسبب المعادن والأملاح المذابة بها.
1) درجة الحرارة: إن درجة الحرارة في البحار والمحيطات تختلف اختلافاً واضحاً بين مختلف الأعماق؛ وذلك بسبب اختراق الأشعة الشمسية للمياه حتى 200 متر، تحت مستوى سطح البحر، لذلك فإن النظام الحراري للماء له علاقة مباشرة مع الاشعة الشمسية ومدة احتفاظ الماء بالحرارة. فسطح الماء يُسجّل انخفاض تدريجي في درجات الحرارة من خط الاستواء 30 درجة مئوية، باتجاه الأقطاب (صفر مئوي)؛ وذلك بسبب اختلاف الأقاليم المناخة وتغيير الفُصول والمدى الحراري اليومي لدرجة حرارة الهواء، كذلك توزيع القارات، شكل السواحل والتيارات البحرية. حيث يعتمد التوزيع العمودي لدرجات الحرارة للماء في البحر على اتصالها بالمحيطات، موقعها الجغرافي، أيضاً اختلاف درجة التملّح العامودي
تختلف درجة حرارة مياه المحيطات اعتماد على موقعها بالنسبة الى خطوط العرض ، وتتراوح درجات حرارة سطح المحيط من -2 درجة سيلسيوس في المناطقة القطبية الى حوالي 30 درجة سيلسيوس في المناطق الاستوائية ، ويبلغ متوسط درجة حرارة مياه المحيط حوالي 15 درجة سيليوس.

- يؤثر العمق في درجة حرارة مياه المحيط فتقل درجة حرارة المياه مع العمق، ولهذا فإن مياه في أعماق المحيطات دائما باردة حتى في المناطق الاستوائية.

- درجة الحرارة بالقرب من خط الاستواء في فصل الصيف تكون بشكل عام مرتفعة نسبيا في طبقة المياه السطحية التي تصل الى حوالي 200 م ، ثم تتناقص بشكل كبير حتى عمق 1000 م. أما المنطقة القطبية فتكون درجة الحرارة منخفضة وثابنة نسبيا وتتراوح بين 1 الى -1 سيلسيوس.
2)  الملوحة: تعرف الملوحة بأنها مجموع كميات المواد الصلبة الذائبة في الماء ، ويعبر علماء المحيطات عن الملوحة بأنها النسبة بين كتلة المواد الذائبة مقيسة بالغرام الى كتلة 1 كيلو غرام من الماء ، وتقاس بوحدة (g/kg). وقد يعبر عنها بوحدات قياس مختلفة منهاء جزء من الألف أو نسبة مئوية.

يساوي متوسط الملوحة لمياه المحيط 3.5%. حيث يتراوح معدل الملوحة في مياه البحار والمحيطات ما بين (33-37) في الألف. ومصدر الأملاح صخور القشرة الأرضية التي تنتج بفعل عمليات الإذابة؛ بسبب مياه الأمطار الساقطة عليها، خاصة أملاح الكلور، الصوديوم، المغنيسيوم، الكالسيوم، الكبريت وغيرها. ولكن ملوحة مياه البحار والمحيطات تختلف من موقع إلى اَخر ومن بحر لاَخر؛ وذلك للأسباب التالية:
أ)  درجة عرض المكان: كلَّما كانت درجة الأرض قليلة، كلّما زادت نسبة الملوحة. وكلّما زادت درجات العرض كلّما انخفضت نسبة الملوحة. الوضع الطبوغرافي للبحار: ذلك من حيث أنها مفتوحة على المحيطات، مضائق ضيقة أو مضائق واسعة، أو كونها مغلقة مثل البحر الميت، التي ترتفع فيه نسبة الملوحة إلى أكثر من 270 بالألف.
ب)  تواجد المصبات النهرية: حيث تقلّ نسبة الملوحة في مياه البحار والمحيطات، حيث تكون في المناطق التي تصبّ فيها مياه الأنهار، خاصة الأنهارالكبيرة؛ مثل مصب نهر الأمازون، الكونغو، المسسبي، النيل وغيرها.
جـ )  الظروف المناخية: حيث تؤدي كميات الأمطار التي تسقط على مياه البحار والمحيطات، أيضاً انخفاض في درجات الحرارة و معدلات التبخّر في المناطق المعتدلة من (40 – 60) درجة مئوية شمالاً وجنوباً وانخفاض في نسبة الملوحة.
3) نفاذية الضوء: إن الأشعة الشمسية تنفذ في الطبقة السطحية للماء بشكل خاص، حيث تتكوّن في المنطقة المرئية، كما أن هذه المنطقة تدخلها عدة أنواع من الأشعة الشمسية؛ منها الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة الحمراء، الأشعة الضوئية. وتتأثر الأشعة الضوئية بالإضافة إلى نوعها، بشفافية الماء وموقعها بالنسبة لدرجات العرض، كما تخترق الأشعة الشمسية حتى عمق 200 متر تحت سطح الماء


تتصف مياه المحيطات بعدد من الخصائص ، بعضها خصائص كيميائية ، مثل : الملوحة ، وبعضها خصائص فيزيائية ، مثل : درجة الحرارة والكثافة.


مصادر أملاح مياه المحيطات

يوجد مصدران أساسيان للمواد الذائبة في مياه المحيطات ، أحدهما البراكين الموجودة تحت الماء ، حيث تنبعث من البراكين مواد محددة وخاصة ثاني أكسيد الكبريت وغاز الكلور اللذين يذوبان في المياه مكونين أيونات الكبريتات وأيونات الكلور.

أما المصدر الآخر فهوالتجوية الكيميائية لمعادن صخور القشرة الأرضية ، ومنها معدن الفلسبار حيث تصل معظم الأيونات الذائبة في مياه المحيط، ومنها : الصوديوم والكالسيوم الى المحيط بواسطة مياه الانهار والجداول.
ينتج الملح بعد تآكل الأرض ومكوناتها، ويبدأ بالظهور عندما تسقط الأمطار التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون المذاب، على الأرض.

ومع تآكل الصخور، يتم جرف المعادن ومعظمها من الكلوريد والصوديوم، عن طريق الأنهار والجداول، ويتم نقلها إلى المحيطات، وفقا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.
وعلى الرغم من أن كلوريد الصوديوم يشكل غالبية الملح في الماء، إلا أن المعادن الأخرى مثل الماغنيسيوم والكالسيوم والبوتاسيوم تذوب أيضا في المياه المالحة.

يحتوي كل محيط على مستوى مختلف من الملح، حتى أن المحيط الواحد فيه مستويات متباينة من الملوحة في مناطقه المختلفة.

العمليات المؤثرة في الملوحة

تؤثر في الملوحة عمليات مختلفة ، منها : الهطل والتبخر وانصهار الجليد وتشكله.
في عملية الهطل تضاف كميات كبيرة من المياه العذبة الى مياه المحيطات ؛ مما يؤدي الى تقليل الملوحة . كما يحدث في المناطق الاستوائية. وتقل الملوحة ايضا في فصل الصيف في المناطق القطبية بسبب انصهار الجليد.

وتزداد الملوحة بسبب عملية التبخر كما في المناطق شبه المدارية التي يتجاوز فيها معدل التبخر معدل الهطل، كذلك تزداد الملوحة بسبب تشكل الجليد في الشتاء في المناطق القطبية ؛ فعندما تتجمد مياه المحيط السطيحة تتبقى الأملاح ، وتزداد ملوحة المياه المتبقية.


كثافة مياه المحيطات
تعد الكثافة احدى الخصائص الفيزيائية المهمة لمياخ المحيطات ، وتؤدي الى حركة المياه ونشوء تيارات محيطية مختلفة.
تعتمد الكثافة على عاملين ، هما : الملوحة ، ودرجة الحرارة.

تزداد الكثافة بزيادة الملوحة ، وكلما زادت الملوحة زادت الكثافة .
تؤثر درجة الحرارة في الكثافة ؛ فالمياه الباردة أكثر كثافة من المياه الدافئة ؛ لذلك تتحرك المياه الباردة الى اسفل المياه الدافئة لأن كثافتها أكبر.

طبقات المحيط:

للمحيط طبقات خمس و لمعرفتها شاهدوا الفيديو التالي إضافة الى الموجود في الكتاب صفحة ( 32 - 33 ) .