2.2. A világóceán és a három óceáni medence geomorfológiai és geofizikai jellemzői

Az óceánokról és azok súlyáról a földi alrendszerek között már számos adatot közöltünk az előbbiekben. Most ezt részletezzük a modern oceanográfia elemzési módszerének megfelelően. Említettük, hogy jelenleg a Föld felszínének 70%-át borítja óceán (2.2. ábra). Ez azonban minden időskálán, még naponta is (apály-dagály) erősen változó érték. Tudjuk, hogy pl. az antropogén globális felmelegedés is jelentős változást idézhet elő ebben az arányban évtizedes-évszázados időskálán. Milyen változások voltak és milyen változások valószínűsíthetők?

Földünk a „kék bolygó” nevet viseli, mert felszínét 70%-ban víz borítja, ezt mutatja az ábrán lévő műholdfelvétel is

2.2. ábra. A „kék bolygó”, melynek felszínét 70%-ban víz borítja (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1c/BlueMarble-2001-2002.jpg)

Mindenesetre ahhoz, hogy ezt a kérdést korrektebben kezelhessük, a Föld és az óceánok geológiájának és geofizikájának módszereit kell segítségül hívnunk. A Wegener-féle lemeztektonikai elmélet megjelenése (1915) óta tudjuk, hogy a földfelszínt óceáni és kontinentális lemezek borítják, valamint, hogy az utóbbiak – kisebb fajsúlyuk miatt – mintegy úsznak az óceáni lemezeken. Néhol a kontinentális lemezek szélei, valamint szinte mindenütt a kontinensek partjainál az óceáni lemezekre lerakódott hatalmas üledékmezők azonban – a mindenkori tengerszintnek megfelelően – tengervízzel borítottak. Ezeket a területeket nevezzük kontinentális talapzatoknak, vagy kontinentális selfeknek (continental shelves). Ezek területe olyan nagy, hogy ha a kontinensekhez számítjuk őket, akkor a földi óceán-kontinens arány 65–35%-ra módosul. Jól látható ez a szilárd földfelszín, azaz a földkéreg külső határa magasság-eloszlási, latin szóval hipszografikus görbéjén (2.3. ábra).

A földkéreg magasság-eloszlási görbéje a Mount Everesttől egészen a Mariana-árokig 10%-os egységenként.

2.3. ábra. A földkéreg magasság-eloszlási (hipszografikus) görbéje. (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Earth_elevation_histogram_2.svg; http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/95/EarthHypso.png)

A 2.3. ábráról az is leolvasható, hogy a földkéreg felszínének mintegy 30%-a a tengerszint felett 1000 m-től a tengerszint alatt 1000 m-ig terjedő tartományba esik (kontinentális síkságok és talapzatok), míg a felszín mintegy 54%-a a mélyóceán 3000 m – 6000 m mélységű zónáját alkotja. Ez a két domináns tartomány a Föld topográfiájában. A mélyóceán tartományában négy különböző övezetet különíthetünk el, ezek: a kontinentális lejtők (continental slopes), a mélytengeri aljazatok (deep ocean floors) v. óceánfenék síkságok, az óceánközépi hátságok (mid-oceanic ridges), valamint a mélytengeri árkok (deep ocean trenches). Ez utóbbiak egyértelműen tektonikai, tehát geofizikai folyamatok által létrehozott képződmények. Az óceánközépi hátságok mindhárom nagy óceánmedencében (Atlanti-óceán, Csendes-óceán, Indiai-óceán) megtalálhatók és összefüggő, mintegy 70 000 km hosszúságú rendszert alkotnak. A szeszélyesen kígyózó, de az óceán középvonalát többé-kevésbé követő hátság-rendszer (2.4. ábra) talán az Atlanti-óceán topográfiájában vehető legjobban észre; ennek az az oka, hogy ez az óceáni medence napjainkban erőteljes tágulásban van. A tágulást lehetővé tevő törésvonal éppen az óceánközépi hátság, ahol a földkéreg mélyéből folyamatosan hatalmas mennyiségű anyag áramlik ki a kéreg felszínére, azaz az óceánfenékre. Ez az ún. hasadék-vulkanizmus jelensége (2.5., 2.6. ábra), mely köznapi szemléletünkkel ellentétben a kontinenseken található pontszerű vulkanizmusnál sokkal jelentősebb szerepet játszott és játszik a földfelszín formálásában, mint azt korábban gondoltuk. A másik két óceáni medencében a hátság nem annyira szembetűnő topográfiai alakzat, ez – mint az előbbiekből már sejthető – azzal van összefüggésben, hogy e medencék jelenleg nem tágulnak, hanem összehúzódnak. Az összehúzódás, melynek színterei a kontinentális és óceáni lemezek találkozásánál fekvő alábukási, vagy szubdukciós zónák, különösen szembeötlő a Csendes-óceánon, melynek mind a nyugati (délkelet-ázsiai) mind pedig a keleti (dél-amerikai) partvidékén állandók a nagy erejű szubdukciós földrengések. (A szubdukciós zónákban, illetve törésvonalak mentén az óceáni lemezek a kontinentális lemezek alá buknak, majd lefelé tartó mozgásukat folytatva darabjaik letöredeznek és beleolvadnak a köpeny anyagába.) A szubdukciós zónák boltozatának óceánfenéken látható részei a mélytengeri árkok. A Csendes-óceán összehúzódási folyamatát szemléletesen mutatja az is, hogy (valaha volt) óceánközépi hátsága az amerikai kontinens közvetlen közelébe mozdult el, sőt ennek egy darabja, a hírhedt Szent András törésvonal Észak-Amerika kaliforniai része alá tolódott (2.6. ábra).

A világóceán tengermélység alapján készített térképe

2.4. ábra. A világóceán batimetrikus (domborzati) térképe (Forrás: http://www.ualberta.ca/~dumberry/geoph110/PlateTectonics_files/ocean_bathymetry.png)

Az óceáni kéreglemezek mozgását bemutató ábra. (Tartalmát a képaláírás részletesen taglalja).

2.5. ábra. Az óceáni kéreglemezek dinamikájának sematikus ábrája. Az óceánközépi hátságok középponti hasadékából állandóan kiáramló magma növeli a lemezek kiterjedését, míg a kontinentális lemezek határán a mélyóceáni árkokban kezdődő állandó alábukás (szubdukció) darabokat tör le és olvaszt be a köpeny magmájába e lemezekből, így csökkentvén területüket. (Forrás: http://geophysics.ou.edu/geol1114/notes/plate_tectonics/mantle_convection.gif)

A világóceánban lévő óceánközépi hátságok 70 000 km hosszúságú rendszere, és a hasadék-vulkanizmus sematikus ábrája. Az ábrán a hátság középponti völgyében egy ún. fekete kürtő vagy gejzír-kilövellés is látható.

2.6. ábra. Az óceánközépi hátságok 70 000 km hosszúságú rendszere a világóceánban, és a hasadék-vulkanizmus sematikus ábrája a hátság középponti völgyében (látható egy ún. fekete kürtő v. gejzír sematikus képe is) (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/69/World_Distribution_of_Mid-Oceanic_Ridges.gif; http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Ridge_render.jpg)

Az óceáni árkok felfedezése sokkal korábban történt, mint pl. az óceánközépi hátságok felfedezése, és ez annak volt köszönhető, hogy az elmúlt 150–200 évben az ember szinte mániákus versenyfutást rendezett az óceánok legmélyebb pontjának (2.7. ábra, 2.2. táblázat) megtalálásáért (akárcsak a legmagasabb hegycsúcs esetében). A romantikus történetet briliáns módon foglalja össze Czelnai Rudolf „A világóceán” c. művében, melyet némiképpen rövidítve vettünk át jelen jegyzetünkbe. Ugyancsak tőle idézzük az óceánközépi hátságok felfedezésének rövid leírását.

A térképen a Mariana-árok, más néven Challenger-mélység, amely a világóceán legmélyebb pontja

2.7. ábra. A Mariana-árok és a világóceán legmélyebb pontja, melyet Challenger-mélységnek neveznek (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Marianatrenchmap.png/300px-Marianatrenchmap.png)

 

Név

Hely

Mélység (m)

1

Mariana-árok

Csendes-óceán

11 033

2

Tonga-árok

Csendes-óceán

10 882

3

Fülöp-szigeti-árok

Csendes-óceán

10 540

4

Kuril-Kamcsatkai-árok

Csendes-óceán

10 500

5

Kermadec-árok

Csendes-óceán

10 047

6

Izu-Ogasawara-árok

Csendes-óceán

9 780

7

Japán-árok

Csendes-óceán

9 000

8

Puerto Rico-árok

Atlanti-óceán

8 605

9

Yap-árok

Csendes-óceán

8 527

10

South Sandwich-árok

Atlanti-óceán

8 428

11

Peru-Chile-árok

Csendes-óceán

8 065

12

Diamantina-árok

Indiai-óceán

8 047

13

Romanche-árok

Atlanti-óceán

7 760

14

Cayman teknő

Karib-tenger

7 686

15

Aleuti-árok

Csendes-óceán

7 679

16

Jáva-árok

Indiai-óceán

7 455

17

Közép-amerikai-árok

Csendes-óceán

6 669

18

Puysegur-árok

Csendes-óceán

6 300

19

Eurázsiai mélyedés*

Északi-Jeges-tenger

5 450

20

Manila-árok

Dél-kínai-tenger

5 400

* Nem mélytengeri árok

2.2. táblázat. A világóceán legnagyobb mélységei

Hol van a világóceán legmélyebb pontja? (Czelnai Rudolf nyomán)Ezt a kérdést egyesek hajlamosak túlzott pedantériával kezelni, mintha biztosan tudhatnánk, hogy birtokunkban van a végső válasz. Ezzel szemben egyáltalán nem biztos, hogy megtaláltuk az óceánok legmélyebb pontját. Azt már biztosan meg tudjuk mondani, hogy hol vannak azok az óceáni árkok, melyekben a legmélyebb pontok előfordulnak. Így tehát az a korrektebb eljárás, ha arról beszélünk, hogy hol, mikor és ki milyen mérést végzett és milyen eredményt kapott. James Ross 1839–1843 között végzett eléggé pontatlan méréseit követően az első érdekes adatot az amerikai Tuscarora-expedíció szolgáltatta. Belknap kapitány parancsnoksága alatt 1873–1874 folyamán Japán és Kalifornia között végeztek mélységméréseket, hogy előkészítsék egy távírókábel lefektetését. A szenzációs eredmény 1874-ben a Kurili-árok (akkori nevén Tuscarora-árok) keleti oldalán született, ahol 8513 m mélységet mértek. Húsz éven át ez volt a rekord. Ezt 1895-ben az angol Penguin-expedíció döntötte meg, amikor a Tonga szigetek mellett 9427 m mély pontot találtak. Nem sokkal később, 1899-ben az amerikai Nero-expedíció a Mariana-árokban, Guam közelében 9636 m-es mélységet mért. További 30 éven át ez volt a rekord, s a 2550 km hosszú, átlagosan 65 km széles Mariana-árok szolgáltatta a ma számon tartott legnagyobb mélységet is. 1957-ben a nemzetközi Geofizikai Év keretében a szovjet Vityaz kutatóhajó az árok egy pontján 11 034 m mélységet mért. Tudománytörténeti jelentőségű tény még, hogy 1960. január 23-án Jacques Picard kapitány, a világhírű óceánkutató Trieste nevű merülő-hajójának (batiszkaf) fedélzetén Guam és a Yap-sziget között 10 850 m mélységbe ereszkedett. Ez jelenleg az ember mélységi rekordja a Földön[a].

[a] A rekordot 2012. március 26-án James Cameron döntötte meg: ő a Deepsea Challenger mini-tengeralattjáróval 10 898 méter mélyre ereszkedett le a Mariana-árokban. „Semmit sem változott azóta, hogy lent jártál.” - mondta Cameron Walshnak (Picard társának), miután kimászott a tengeralattjáróból.

Czelnai Rudolf idézett szkeptikus megjegyzését ékesszólóan bizonyítja az alábbi, 2.3. táblázat, amely jól mutatja azt a nagy bizonytalanságot, amely még jelenleg is uralkodik a világóceán legmélyebb pontjával kapcsolatban.

Az óceán legmélyebb pontjának mélysége

The Physics Factbook™, szerkesztette Glenn Elert

Irodalomjegyzék

Eredmény (magyarázó szöveggel)

Szabványos eredmények

"The Heath Earth Science Program". Evanston, IL: Houghton Mifflin, 1999.

„Ennek az ároknak a legmélyebb pontja 11 km-re van a tengerszint alatt, ez a világóceán legmélyebb pontja.”

11 000 m

"The Ocean". Encyclopedia Americana. Kiadás 2000. év Danbury, CT: Grolier, 2000.

„A legnagyobb ismert mélység a Mariana-árokban (Csendes-óceán Ny-i része) helyezkedik el, ahol az angol Cook hajó 11 516 méter mélységet fedezett fel, amely 2660 méterrel haladja meg a Mount Everest magasságát.”

11 516 m [valószínűtlen ]

Ocean Frequently Asked (FAQs). National Oceanographic Data Center, 2003.

A Rand McNally Atlasz (1977) szerint a világóceán legmélyebb pontja kb. 36 160 láb (11 021 m), mely a Mariana-árokban, a Csendes-óceán nyugati vidékén található.”

11 021 m

Robert Barton. The Oceans. New York: J.G. Ferguson Könyvkiadó Cég, 1980.

„A Csendes-óceán a legmélyebb a világóceánban, melynek mélysége a felszíntől a Mariana-árok aljáig 7 mérföld a Guam-szigetek közelében.”

11 200 m

Physical Features of the Ocean. Élő óceán. Tudományos Múzeum, Boston, 1998.

„Legmélyebb pont: 36 198 láb (11 033 m) a Mariana-árokban a Csendes-óceán nyugati felében.”

11 033 m

2.3. táblázat. A világóceán legmélyebb pontjának mélysége különböző források alapján

A fenti táblázat alapján jól látható, hogy a világóceán legmélyebb pontjának mélysége különböző források alapján eléggé nagy szórást mutat. Jelenleg 10 911 m és 11 516 m közé eső mélységeket tartunk nyilván, mint autentikus értékeket. Egyáltalán nem biztos, hogy már elértük a ténylegesen legmélyebb pontot, csak az nagyon valószínű, hogy ez a Mariana-árokban van. Jegyzetünkben is a fenti források használata alapján több, kissé eltérő érték található.

Az óceánközépi hátságok felfedezéséről (Czelnai Rudolf nyomán)

Csak a Nemzetközi Geofizikai Év (1957–1958) kutatásai során derült ki például az, hogy az óceánközépi hátságok egyetlen, mintegy 70 000 km hosszúságú rendszert alkotnak, mely a Föld felszínének 23%-át borítja, így a Föld (messze) legnagyobb összefüggő hegységrendszerének tekinthető. E hátságrendszer központi (rift-) völgyeinek vizsgálatára csak 1973-ban került sor, amikor az első ember vezette merülőhajó (batiszkáf) végre eljutott ebbe a barátságtalan környezetbe. Közismert, hogy Neil Armstrong űrhajós már négy évvel korábban, 1969. július 20-án kilépett a Hold felszínére, a Nyugalom Tengere (Mare Tranquilitatis) egy kisebb meteorkrátere közelében, sőt néhány év múlva „holdautózásra” is sor került. Ennek alapján nyugodtan állíthatjuk, hogy a mélyóceán és az óceánfenék kutatása azonos nehézségű, ha nem nehezebb feladat, mint a Holdkutatás, ill. a bolygókutatás.

Áttérve a három nagy óceán, v. elterjedt elnevezéssel óceáni medence jellemzőinek ismertetésére, azzal kezdenénk, hogy ezek az „óceáni medencék” tulajdonképpen csak a térképen, ill. az emberi agy elkülönítő, címkéző funkciója miatt léteznek, hiszen a világóceán (world ocean) tulajdonképpen minden szempontból egységes. Ismét Czelnai Rudolfot szeretnénk méltatni, aki bátran vette át 1999-ben megjelent művének címéül a magyarban nem elterjedt, ritkán használt „A világóceán” nevet, amely pl. az angolban, vagy a németben már régen köznapi használatban van (World ocean, Weltozean). A különböző földtörténeti korokban a kontinensek konfigurációjának megfelelően a mostaninál több, vagy kevesebb óceáni medence létezett. Az egységes őskontinens, a Pangea (2.8. ábra) időszakában, amely a paleozoikum és a mezozoikum egy részét foglalta magában (440–180 millió évvel ezelőtt), egyetlen ősóceán, a Panthalassza létezett.

Térkép. Az egységes őskontinens, a Pangea szerkezete.

2.8. ábra. A Pangea szuperkontinens (Forrás: http://static5.origos.hu/i/1105/20110518pangea.jpg)

Ma – mint azt már említettük – általában három nagy óceáni medencét különböztetünk meg, melyek az Atlanti-óceán, a Csendes-óceán és az Indiai-óceán medencéje, míg egyes források – igen természetes módon – az Északi-Jeges-tenger medencéjét is külön óceáni medenceként tartják számon. Egyébként is az óceáni medencék elhatárolásában az egyes kategorizálások között nagy a bizonytalanság és az ellentmondásosság, és ez éppen az elhatárolás mesterséges volta miatt van így.

Az Északi-Jeges-tengernek az Atlanti-óceánhoz való csatolása mellett 1897-ben egy Otto Krümmel nevű akkor nagytekintélyű német tudós tört lándzsát Handbuch der Oceanographie c. könyvében, azóta ez hagyománnyá vált, ezért nem nyerhette el az arktikus tenger azóta sohasem (azaz inkább ritkán) az önálló óceán besorolást, habár erre a tengeri jég miatt lenne bizonyos alap. Az Antarktisz körüli óceáni sávot a déli szélesség 50. fokától délre régebben Nagy Déli Óceánnak nevezték. Ezt az elnevezést mára lényegében elfelejtették, hiszen semmi (azaz semmilyen topográfiai határvonal) nem indokolja ezen óceáni terület elkülönítését a másik három óceántól. Így a hajdan volt dicsőséges Nagy Déli Óceán térségét egyszerűen felosztották a ma számon tartott három óceán között. Újabban ötödik óceánként a Déli-óceánt ismét külön említik – 2000-től hivatalos elnevezésként.

Még nehezebb feladatnak bizonyult a mániákus osztályozók és címkézők számára az óceánokhoz csatolódó tengerek besorolása, hozzárendelése valamelyik óceánhoz, mint annak melléktengere. Abszurd példa lehetne erre a Vörös-tenger. A Vörös-tenger nyilvánvalóan az Indiai-óceán melléktengere. Tőle északra helyezkedik el a Földközi-tenger, amely nyilvánvalóan az Atlanti-óceán melléktengere. Igen ám, de a Szuezi csatorna megnyitásával a két tenger összeköttetésbe került. Hová soroljuk tehát most a Vörös-tengert? Hasonlóképpen, a legújabb ismeretek szerint a Fekete-tenger néhány 10 000 évvel ezelőtt tó volt, a mostani morfológiai besorolás szerint pedig az Atlanti-óceán melléktengerének (Földközi-tenger) melléktengere. Maga a Földközi-tenger is hosszabb ideig el volt zárva az Atlanti-óceántól az elmúlt jégkorszakban. Folytathatnánk a példákat, de nem tesszük, mert csupán a dolgok dinamikus szemléletének fontosságára kívántuk ilyen módon felhívni a figyelmet.

Akárhogy is, jelenleg létezik az óceánok és melléktengereik egy többé-kevésbé elfogadott felosztása és elnevezés-rendszere (klasszifikációja és nómenklatúrája). Ebből mutatunk be egy térképes (2.9. ábra), valamint egy táblázatos (2.4. táblázat) szemelvényt az alábbiakban.

Térkép. A Föld három óceáni medencéje és a hozzájuk kapcsolódó melléktengerek.

2.9. ábra. A Föld óceánjai és a hozzájuk kapcsolódó tengerek (Forrás: http://tenger.terkepek.net/tengerek-oceanok.jpg)

Csendes-óceán

  • Chilei-tenger

  • Bering-tenger

  • Alaszkai-tenger

  • Salish Sea (Kanada)

  • Kaliforniai-öböl (Cortez-tenger)

  • Ohotszki-tenger

  • Japán-tenger

  • Beltenger (Japán)

  • Kelet-kínai-tenger

  • Dél-kínai-tenger

  • Beibu-öböl

  • Sulu-tenger

  • Celebesz-tenger

  • Bohol-tenger(Mindanao-tenger)

  • Filippínó-tenger

  • Flores-tenger

  • Banda-tenger

  • Arafura-tenger

  • Timor-tenger

  • Tasman-tenger

  • Pohaj-tenger

  • Sárga-tenger

  • Bohai-tenger

  • Korall-tenger

  • Carpentaria-öböl

  • Bismarck-tenger

  • Salamon-tenger

  • Seram-tenger

  • Halmahera-tenger

  • Maluku-tenger

  • Sawu-tenger

Atlanti-óceán

  • Hudson-öböl

    • James-öböl

  • Baffin-öböl

  • St. Lawrence-öböl

  • Fundy-öböl

  • Karib-tenger

  • Mexikói-öböl

  • Sargasso-tenger

  • Északi-tenger

    • Balti-tenger

      • Botteni-öböl

    • Watt-tenger

  • Ír-tenger

  • Kelta-tenger

  • Földközi-tenger

    • Keleti-tenger

    • Adriai-tenger

    • Égei-tenger

    • Katalán-tenger

    • Jón-tenger

    • Ligur-tenger

    • Mirtoon-tenger

    • Tirrén-tenger

    • Sidra-öböl

    • Márvány-tenger

    • Krétai-tenger

    • Fekete-tenger

      • Azovi-tenger

  • Viscayai-öböl

  • Guineai-öböl

Beltengerek

  • Aral-tó

  • Kaszpi-tenger

  • Holt-tenger

  • Salton-tó (Kalifornia)

  • Nagy-sóstó

Indiai-óceán

  • Vörös-tenger

  • Ádeni-öböl

  • Perzsa-öböl

  • Ománi-öböl

  • Arab-tenger

  • Bengál-öböl

  • Thai-öböl (Sziámi-öböl)

  • Jáva-tenger

  • Andamán-tenger

Északi-Jeges-tenger

  • Barents-tenger

  • Kara-tenger

  • Beaufort-tenger

    • Amundsen-öböl

  • Grönlandi-tenger

  • Csukcs-tenger

  • Laptyev-tenger

  • Kelet-szibériai-tenger

  • Fehér-tenger

Déli-óceán

  • Weddell-tenger

  • Ross-tenger

  • Nagy-Ausztráliai-öböl

  • Saint Vincent-öböl

  • Spencer-öböl

  • Scotia-tenger

  • Amundsen-tenger

  • Bellingshausen-tenger

  • Davis-tenger

  • D'Urville-tenger

2.4. táblázat. A Föld tengerei – a három nagy óceán és annak két sarkvidéki része: az Északi-Jeges-tenger és a Déli- (v. Antarktiszi-óceán) peremtengerei, valamint a beltengerek. A táblázat, amelyet a Wikipédia magyar változatából vettünk át, jól mutatja, hogy még ma sincs egyetértés az Északi- és Déli-Jeges-tenger (ill. -óceán) elkülönítésében, ill. a három nagy óceánhoz való sorolásában.

Az igazság kedvéért meg kell jegyeznünk, hogy áramlástani, azaz óceándinamikai szempontból a három óceáni medence egyáltalán nem elszigetelt, hanem egységes rendszert alkot, és még a leginkább izolált Antarktisz körüli „Déli-óceán” is viszonylag intenzív vízcserét folytat a környező óceánokkal, tehát fizikailag legfeljebb kvázi-zárt rendszer. Ez rendszerelméletileg alátámasztja a Krümmel által javasolt „név-egybeolvasztásokat”.