При рассмотрении теплового баланса Земли мы видели, что 47% приходящей солнечной радиации поглощается земной поверхностью, из них 22% прямой солнечной радиации и 25% рассеянной воздухом, пылью и облаками. Что произойдет после того, как эта радиация проникнет в море? Мы обычно полагаем, что вода, а тем более чистая вода, прозрачна для видимого света. Поскольку морская вода непрозрачна в инфракрасной части спектра, обратная радиация излучается морской поверхностью. Измерение интенсивности этой радиации со спутника в одном из инфракрасных окон позволяет при безоблачном небе определять температуру поверхности моря, вводя поправку на радиацию водяного пара, содержащегося в атмосфере.

В мелководных районах волны и приливы переносят осадки. Но достаточно ли сильны течения на дне океана, чтобы там вызвать движение осадков? Дно океана не может быть повсюду монотонным: то там, то здесь далеко от материков появляются острова. Иногда вулканическое извержение рождает новый остров на том месте, где раньше была вода. Даже сегодня наши знания рельефа дна весьма фрагментарны, а слои осадков, лежащие ниже тонкого поверхностного слоя, еще только начали исследовать.

В то время как реки добавляют новые соли в океан, воды океана находятся в непрестанном движении. Поверхностные воды двигаются в круговоротах, создаваемых ветрами. В Антарктике сформировавшиеся плотные воды опускаются на глубины; в другом месте равное количество воды должно вернуться к поверхности. На возникшую циркуляцию накладывается воздействие атмосферы, которое перемешивает воды океана и таким образом стремится выровнять региональные особенности их состава.

Жизненное пространство в океане простирается от приливной зоны вдоль побережья до дна глубочайших впадин. Бентосными называют организмы, которые живут на дне ила в донных отложениях. Организмы, обитающие в толще вод, называют пелагическими. Пелагические организмы в зависимости от их способности перемещаться подразделяют на планктон— дрейфуют вместе с потоком вод — и нектон — активных пловцов. Непрерывность жизни невозможна без относительного движения. Если организм неподвижен относительно среды обитания, он в конце концов истощит необходимые для его существования питательные вещества и будет погребен в собственных выделениях.

Все живущее в океане, безусловно, зависит от фотосинтезирующих автотрофов, морской растительности. Используя солнечный свет для фотосинтеза, растения преобразуют неорганические компоненты морской воды в органические соединения. Проникновение достаточного количества света на дно моря зможно лишь при глубине его не более 100 м. Соответственно распространение донных растений ограничено этой глубиной. В пределах этой зоны и произрастают морские водоросли. Они подразделяются на четыре типа: сине-зеленые, зеленые, бурые и красные водоросли. Сине-зеленые водоросли (тип Cyanophyta) — весьма примитивные растения. Нитчатые сине-зеленые водоросли часто образуют густые заросли, которые, как ковер, покрывают дно приливной зоны. Ископаемые останки подобных ковров сине-зеленых водорослей встречаются среди древнейших отложений докембрия.

До сих пор мы рассматривали только неритическую зону, которая характеризуется сравнительно хорошим вертикальным перемешиванием и значительная часть вод которой находится в пределах фотической зоны. Однако океан значительно глубже этой освещенной зоны, и вертикальное перемешивание вод на глубинах под фотической зоной идет значительно слабее. Фотосинтез ограничивается поверхностным слоем вод, тогда как окисление органического вещества и регенерация биогенов происходят на всех глубинах. Поэтому особенности развития жизни в океане определяются различиями в химических процессах, идущих в поверхностных и глубинных водах.

В просторах тропической зоны Тихого и Индийского океанов встречаются целые архипелаги атоллов — невысоких узких островов, опоясывающих мелководную лагуну и в свою очередь окруженных рифами. На внешней стороне рифа глубины возрастают быстрее. Как могли образоваться эти маленькие островки в безбрежном океане? Исследования атоллов показывают, что они целиком состоят из известняка (карбоната кальция). Риф представляет собой массивный волнолом из живых кораллов, а отложения, окружающие остров,— это обломки известковых скелетов растений и животных.

Воды открытого океана сравнительно хорошо перемешаны, и их характеристики изменяются постепенно. Там, где части водного пространства окружены сушей так, что они соединяются с океаном только узкими проливами, водообмен ограничен. В результате соленость этих вод может значительно изменяться под влиянием материкового стока или сильного испарения. Важную роль в развитии западной цивилизации сыграло Средиземное море. Многие крупнейшие города мира расположены на берегах эстуариев. Прибрежные воды служат портами для мореплавателей, зонами отдыха, источниками продовольствия и вместилищем жидких, твердых и тепловых стоков нашего общества.

Биологическая активность- в море приводит к поглощению питательных веществ в поверхностных слоях и обогащению ими глубинных вод. В то же время биологическое поглощение кислорода в глубинных слоях океана понижает концентрацию растворенного кислорода, который может быть регенерирован только в фотической зоне или у поверхности моря. Поэтому жизнь в море зависит от водообмена между поверхностью и глубинными слоями. Без такого обмена первичная продуктивность моря была бы низкой, а глубины океана были бы безжизненны. Циркуляция вод состоит из двух процессов — адвекции и турбулентной диффузии.

Рассмотрим, какую роль играет океан в изменении и устойчивости климата. Климат — это статистическая результирующая погоды, по отклонениям от которой могут быть определены суточные, сезонные и межгодовые вариации. Мировой океан оказывает сильное влияние на распределение температуры приземного слоя воздуха, атмосферное давление и ветры. Рассмотрим, какую роль в долговременных изменениях климата может играть океан.