Šiaurės platumos, kupinos paslapčių ir iššūkių, per amžius viliojo tyrinėtojus, kartografus ir mokslininkus. Nuo ankstyvųjų žemėlapių, kuriuose dominavo fantazijos, iki šiuolaikinio supratimo apie sudėtingus atmosferos ir vandenynų procesus - šis regionas atskleidžia, kaip keitėsi mūsų požiūris į pasaulį. Ilgą laiką žmonija neturėjo tikslių arktinio sniego dangos stebėjimo instrumentų, tad nepasiekiamomis žemėmis besidomintiems mokslininkams teko remtis itin skurdžiomis žiniomis.
Šiaurės ašigalio kartografijos raida ir ankstyvieji žemėlapiai
Kartais, neturėdami informacijos, mokslininkai tiesiog išgalvodavo, koks turėtų būti Šiaurės ašigalis. Tokia nuodėmė buvo nesvetima ir vienam iš žymiausių pasaulio kartografų - Gerardui Merkatoriui. G. Merkatorius dažniausiai minimas, kalbant apie jo vardu pavadintą kartografinę projekciją. Ją naudojant buvo galima mūsų planetos geoido vandenynus ir kontinentus pavaizduoti ant plokščio paviršiaus, kas itin pasitarnavo jūrininkams.
G. Flamandų geografo projekcijoje, kurią jis naudojo, 1569 m. sudarydamas savo 18 puslapių pasaulio žemėlapį, išlaikė kampus tarp krypčių. Kad galėtų tai atlikti, mokslininkui teko paaukoti mastelius - kuo toliau nuo ekvatoriaus, tuo labiau iškreipiamas dydis. Dėl to G. Merkatoriaus projekcijoje Grenlandijos plotas atrodo prilygstantis Pietų Amerikai, nors iš tiesų salos plotas 8 kartus mažesnis. Dėl tokio kartografijos metodo aukštose platumose, arčiau ašigalių, tikrasis vaizdas iškraipomas labiausiai, o pačių Žemės ašigalių žemėlapyje pavaizduoti neįmanoma. Dėl to mokslininkui Arktį teko piešti atskirai (Antarktida, kaip atskiras kontinentas, atrasta daug vėliau) kairiajame apatiniame savo pasaulio žemėlapio kampe.
Konkrečiai - G. Merkatorius naudojo dabar jau prarastą knygą „Inventio Fortunata“ („Sėkmingas atradimas“), kurią, manoma, XIV amžiuje parašė vienuolis pranciškonas iš Oksfordo. Jis Anglijos karaliaus Edvardo III pavedimu atliko kelias ekspedicijas į aukštąsias platumas. Iš šio kūrinio G. Merkatorius paėmė centrinį savo Arkties objektą - salą uolą, iškilusią tiksliai Šiaurės ašigalyje. Kartografas vadino ją Rupus Nigra et Altissima „juodu ir aukščiausiu skardžiu“, kurio perimetras - 33 lygos (~73 km). XVI amžiaus viduryje įsitikinimas apie tokio akmens egzistavimą jau buvo plačiai įsišaknijęs, rašo „Atlas Obscura“, daugelis manė, kad ši uola turi būti įmagnetinta, ir dėl to kompaso rodyklė rodo į šiaurę. Pats G. Merkatorius, panašu, tuo nebuvo įsitikinęs, todėl savo žemėlapyje pažymėjo atskirą, kiek mažesnę uolą, pavadintą „Magnetiniu ašigaliu“.
Pačią Arktį kartografas vaizdavo kaip keturis sausumos plotus, atskirtus protakais, susiliejančiais pačiame centre į milžinišką verpetą. Šią idėją žemėlapio autorius perėmė iš dviejų XVI amžiaus jūrų tyrinėtojų - Martino Frobisherio ir Jameso Daviso. Abu jie savo kelionių po šiaurės jūras užrašuose aprašė galingas sroves, plukdančias didžiulius ledkalnius it šapelius. Kiekvienas iš keturių žemės plotų turi savo ypatybių. Dvi viršutiniosios salos neapgyventos, o dešinioji apatinė Arkties dalis pavadinta žeme „pigmėjų, kurių ūgis 4 pėdos“ (1,2 m). Tikėtina, tai dar viena nuoroda į „Inventio Fortunata“ - ten buvo aprašomi žemaūgiai žmonės, gyvenantys poliariniuose regionuose. Sprendžiant pagal kitų šalių išsidėstymą žemėlapyje, čia aprašomi vietiniai Laplandijos gyventojai, saamiai, kurių išvaizda stebėjosi baltieji XV-XVI amžiaus keliautojai. Apatinis kairysis sausumos fragmentas žemėlapyje aprašytas kaip „geriausias ir sveikiausias“ iš visų. Niekaip nepaaiškinama, kodėl pigmėjai negyvena greta esančioje tokioje palaimingoje žemėje.
Po G. Merkatoriaus mirties 1594 metais tyrinėtojai ir toliau rinko informaciją apie Arktį. Atitinkamai kito ir kartografų supratimas. Jau 1636 metų Fredericko de Wito žemėlapyje, pakeitusiame G. Juose buvo vaizduojamas vienas didelis sausumos plotas, supamas mažesnių salų ir dažnai su pažymėtais šias geografines žinias suteikusių laivų maršrutais. Žiūrint į dabartinius Arkties žemėlapius ir svarstant, kokie pokyčiai jos laukia, belieka žavėtis paslaptinga ir nuo pat pradžių klaidinga originaliąja G. Merkatoriaus vizija.
Dangaus sferos pokyčiai priklausomai nuo geografinės platumos
Dangaus poliaus aukštis
kurioje nors stebėjimo vietovėje, kaip matėme (žr. Dangaus sfera), yra lygus šios vietovės geografinei platumai. Vadinasi, pereinant iš vienos platumos į kitą, turi pasikeisti žvaigždėtojo dangaus bendra išvaizda bei šviesulių parinio judėjimo horizonto atžvilgiu pobūdis.
Pradėkime nuo Žemės pusiaujo ( = hp = 0°). Čia dangaus ašis yra matematinio horizonto plokštumoje, šiaurinis dangaus polius P sutampa su šiaurės tašku N, pietinis dangaus polius P' - su pietų tašku S, dangaus pusiaujas QQ' eina per zenitą Z ir nadyrą Z', jo ir visų dangaus lygiagrečių plokštumos statmenos matematinio horizonto plokštumai. Čia visi šviesuliai pateka ir nusileidžia statmenai horizontui, o virš jo (ar po juo) išbūna pusę paros.
Stebėtojui tolstant nuo pusiaujo ir artėjant, pavyzdžiui, prie Šiaurės ašigalio, šiaurinis dangaus polius kyla vis aukščiau, pietinis dangaus polius smunka vis giliau po horizontu, o dangaus pusiaujas ir dangaus lygiagretės vis labiau krypsta į horizontą. Šiaurinio dangaus poliaus aplinkoje šviesulių parinės lygiagretės yra virš horizonto, o pietinio poliaus aplinkoje - po horizontu. Šias dangaus sferos sritis nuo likusios dalies skiria dangaus lygiagretės, atitinkančios deklinaciją = ±(90º - ). Jie toje geografinėje platumoje visą laiką yra arba virš horizonto ( > 0), arba po horizontu ( < 0). Pirmuoju atveju šviesuliai bus nenusileidžiantys, antruoju - nepatekantys. Nesunku įrodyti, jog kai šviesulių deklinacija = , jie kulminuoja zenite. Kai > , šviesulių viršutinė kulminacija vyksta į šiaurę nuo zenito. Šviesuliai, esantys dangaus pusiaujyje, virš horizonto matomi pusę paros. Pietinio dangaus šviesuliai virš horizonto išbūna trumpiau negu po juo, o šiaurinio dangaus šviesuliai, atvirkščiai, virš horizonto būna didesnę paros dalį negu po horizontu.
Šiaurės ašigalyje ( = +90°) dangaus ašis sutampa su vertikaliąja linija, šiaurinis dangaus polius su zenitu, dangaus pusiaujas - su matematiniu horizontu (praranda prasmę dangaus dienovidinis, šiaurės, rytų, pietų ir vakarų taškai), o dangaus lygiagretės - su almukantarais. Čia parinis šviesulių judėjimas vyksta nekintant jų aukščiui h, o visi pietinio dangaus šviesuliai yra nepatekantys.
Atmosferos ir vandenynų įtaka temperatūros skirtumams Šiaurės platumose
Žemės klimatas yra sudėtinga sistema, kurioje daugybė veiksnių sąveikauja tarpusavyje. Vienas iš svarbiausių veiksnių yra temperatūros skirtumai tarp Šiaurės ir Pietų pusrutulių. Šie skirtumai lemia daugelį atmosferos ir vandenynų procesų, kurie savo ruožtu daro įtaką orams ir klimatui visame pasaulyje.
Atmosferos cirkuliacija ir jos įtaka temperatūrai
Atmosferos cirkuliacija - tai oro tėkmių visoje Žemės atmosferoje sistema. Dėl šios cirkuliacijos atmosferoje vyksta didelių oro masių apykaita horizontaliąja ir vertikaliąja kryptimi. Atmosferos cirkuliacija yra ir klimato veiksnys. Pagrindinė atmosferos cirkuliacijos priežastis - netolygus Saulės spinduliuotės pasiskirstymas Žemėje skirtingose platumose, jūroje ir sausumoje. Be to, daug įtakos turi Žemės sukimasis aplink ašį, Žemės paviršiaus pobūdis ir trintis. Dėl Žemės sukimosi visos oro tėkmės Šiaurės pusrutulyje nukrypsta į dešinę, o Pietų - į kairę. Nuo nevienodo žemynų ir vandenynų įšilimo troposferoje susidaro temperatūros skirtumai, o dėl jų - slėgio skirtumai ir oro judėjimas. Oro trintis į Žemės paviršių mažina oro judėjimo greitį ir keičia jo kryptį (ypač troposferos žemutiniame sluoksnyje).
Dėl atmosferos cirkuliacijos troposferoje, stratosferoje ir mezosferoje vyksta šiltų ir šaltų oro masių apykaita, šilumos ir drėgmės pernaša horizontaliąja ir vertikaliąja kryptimi. Atmosferos cirkuliacija susideda iš kelių didelio masto tėkmių. Svarbiausios - vakarinė oro masių pernaša (zoninė cirkuliacija troposferoje ir stratosferoje) ir sūkurinė cirkuliacija (netropiniai ciklonai ir anticiklonai). Visos oro tėkmės yra nestacionarios, todėl atmosferos cirkuliacijos struktūriniai elementai nuolat kinta. Dėl vertikalaus atmosferos nevienalytiškumo (jo bruožai keičiasi priklausomai nuo geografinės platumos) pereinant iš vieno atmosferos sluoksnio į kitą kinta oro tėkmių kryptis ir greitis; horizontaliąja ir vertikaliąja kryptimi keičiasi oro tankis, taigi ir kinetinės energijos pasiskirstymas. Atmosferos sluoksnių energijai būdinga dar ir sezoninė kaita. Tai ypač ryšku Šiaurės pusrutulyje, kur didelius plotus užima žemynai. Žiemą žemynai labiau nei vandenynai atvėsta, vasarą - įšyla, todėl keičiasi atmosferos energetinė sąveika su sausuma ir vandenynais, susidaro sezoninės slėgio anomalijos, dėl to - ir oro tėkmės.
Iš atmosferos tyrimo apibendrintų duomenų (daugiamečių vidurkių) sukurtoje atmosferos cirkuliacijos schemoje išskirtos zonos su savitomis cirkuliacinėmis savybėmis, vyraujančios krypties vėjais; jos sudaro vadinamąsias cirkuliacines gardeles, beveik simetriškas pusiaujo atžvilgiu. Abipus pusiaujo maždaug iki 30° šiaurės ir pietų platumos yra vadinamoji Hadley gardelė. Joje vykstanti cirkuliacija perneša šilumą iš pusiaujo į tropines juostas (horizontalus barinis gradientas nukreiptas nuo subtropinės aukšto slėgio srities į pusiaujo žemo slėgio sritį). Hadley gardelę sudaro 3 cirkuliacinės sistemos: pusiaujo konvergencijos zona, pasatų zonos ir subtropinės aukšto slėgio zonos. Pusiaujo konvergencijos zonoje karštas ir drėgnas oras pakyla iki tropopauzės (tai sukelia joje konvekcinį debesuotumą aplink visą Žemę). Aukštutiniuose troposferos sluoksniuose oras srūva ašigalių link, atvėsęs ties atogrąžomis nusileidžia žemyn ir vėl grįžta į pusiaujo žemo slėgio zoną. Iš subtropinių aukšto slėgio zonų, kurias sudaro anticiklonų virtinės virš vandenynų, vėjai pučia pusiaujo žemo slėgio zonos link. Šie vėjai vadinami pasatais. Šiaurės pusrutulyje jie pučia iš šiaurės rytų, Pietų - iš pietryčių. Pusiaujo žemo slėgio juostoje abiejų pusrutulių pasatai susitinka ir sudaro pusiaujo (arba tarpatogrąžinę) konvergencijos zoną. Tose Žemės vietose, kur vieną metų dalį vyrauja žemas slėgis, o kitą - aukštas, susidaro musoninės cirkuliacijos sistemos (musonai). Vėjo kryptis keičiantis atmosferos slėgiui dukart per metus darosi priešinga. Musoninė cirkuliacija ryškiausia Pietryčių Azijoje, Afrikoje, Indijos vandenyne, Ramiojo vandenyno vakaruose.
Vidutinėse platumose atmosferos cirkuliacijos zonos sudaro vadinamąją Ferrelio gardelę. Joje cirkuliacijos pobūdį lemia barinis gradientas, nukreiptas nuo subtropinės aukšto slėgio srities į aukštesnes platumas, vakarinė oro masių pernaša ir sūkurinė cirkuliacija (ciklonai ir anticiklonai). Ferrelio gardelėje iš subtropinių platumų į aukštesnes platumas oras srūva apatiniais troposferos sluoksniais; subpoliarinėse platumose kyla į aukštesnius sluoksnius, grįžta į subtropines platumas ir ten nusileidžia. Tačiau vidutinėse platumose ši schema dėl atmosferos sūkurių - ciklonų ir anticiklonų - veiklos yra daug sudėtingesnė. Ciklonai dažniausiai slenka bendros oro pernašos kryptimi iš vakarų į rytus, bet judėdami nukrypsta ašigalių link ir 60-65° platumose sudaro žemo slėgio zonas. Anticiklonai judėdami nukrypsta į žemąsias platumas ir suformuoja subtropinę aukšto slėgio sritį. Ciklonai ir anticiklonai pažeidžia zoninę atmosferos cirkuliaciją ir sukuria oro judėjimą, kuris Šiaurės pusrutulio ciklonuose nukreiptas prieš, o Pietų pusrutulio - pagal laikrodžio rodyklę.
Kas yra pasaulinė cirkuliacija? | Pirma dalis | Diferencinis šildymas
Poliarinių sričių atmosferos cirkuliacijos pobūdį - poliarinę gardelę - lemia aukšto slėgio zonos virš ašigalių ir žemo slėgio - ties 65° šiaurės ir pietų platumomis. Horizontalus barinis gradientas čia nukreiptas nuo ašigalių pagal dienovidinius. Prie Žemės paviršiaus vėjas pučia vidutinių platumų link, kur slėgis žemas. Vyrauja rytų vėjai (Šiaurės pusrutulyje - šiaurės rytų, Pietų pusrutulyje - pietryčių). Poliarinių platumų oro masių cirkuliacijos bruožai dėl skirtingo paklotinio paviršiaus Šiaurės ir Pietų pusrutuliuose yra nevienodi; Arktyje dažni ciklonai, Antarktidoje anticikloninė cirkuliacija. Zoninės cirkuliacijos pagrindinės priežastys: atmosferos ir paklotinio paviršiaus temperatūros kontrastas tarp aukštų ir žemų platumų (dėl to horizontali barinio gradiento dedamoji nukreipta iš atogrąžų į ašigalius) ir Žemės sukimosi kreipiamoji, arba Corioliso, jėga. Pagal judesio kiekio momento tvermės dėsnį, oro masės pernešamos iš vakarų į rytus. Zoninės pernašos intensyvumas tiesiogiai proporcingas temperatūros kontrastams tarp aukštų ir žemų platumų, todėl stipriausi vakarų srautai susidaro žiemą. Dėl Žemės sukimosi visos oro srovės krypsta išilgai lygiagrečių. Didelę įtaką atmosferos temperatūros ir slėgio pasiskirstymui (taigi ir atmosferos cirkuliacijos) turi žemynų ir vandenynų išsidėstymas bei paviršiaus reljefas.
Atmosferos cirkuliacija labai susijusi su vandenynų vandens cirkuliacija. Šiltosios jūrų srovės (pvz., Golfo srovė) atiduoda dalį energijos atmosferai ir modifikuoja jos cirkuliaciją. Kai kurios jūrų srovės susidaro dėl vyraujančių vėjų krypties (pvz., Vakarų Vėjų srovė). Kylant aukštyn slėgiui ir vėjui vis mažiau įtakos turi vandenynų ir žemynų pasiskirstymas bei reljefas. Troposferoje virš trinties sluoksnio ir žemutinėje stratosferoje visais metų laikais vyrauja vakarų vėjai. Žiemą vakarų vėjai pučia ir aukštutinėje stratosferoje bei žemutinėje mezosferoje. Vasarą daugiau kaip 16-20 km aukštyje įsivyrauja rytų krypties vėjai, nes virš poliarinių sričių susiformuoja aukštuminis cirkumpoliarinis anticiklonas, sumažėja vėjų greitis (30 km aukštyje vasarą 10 m/s, žiemą apie 50 m/s). Atmosferoje yra didžiulė banginių judesių įvairovė; juos sukelia įvairios kilmės jėgos. Pagal tai, kokia jėga suformavo banginį judesį, bangos skirstomos į: gravitacines (susidaro dėl sunkio jėgos), inercines gravitacines (dėl sunkio jėgos ir Corioliso jėgos) ir ilgąsias Rossby bangas (dėl vertikalaus atmosferos nevienalytiškumo). Pirmųjų dviejų tipų bangos susidaro oro sluoksniuose su ryškiais vertikaliaisiais meteorologinių elementų gradientais ir dėl reljefo įtakos; tai trumposios bangos (ilgis nuo keliasdešimt iki kelių šimtų kilometrų). Inercinėse bangose oras juda vingiuotomis (anticikloninio tipo) trajektorijomis neveikiant bariniam gradientui ir trinčiai. Ilgosios Rossby bangos (ilgis nuo kelių iki keliolikos tūkstančių kilometrų) formuojasi zoniniame vakarų sraute sudarydamos jame aukštuminių gūbrių ir slėnių pavidalo deformacijas. Visos atmosferos cirkuliacijos oro tėkmės turi horizontalią ir vertikalią dedamąsias. Atmosferos cirkuliacija tiriama daugiausia sinoptiniais, statistiniais ir hidrodinamikos metodais. Perspektyviausias hidrodinamikos metodas, t. y. atmosferos procesų aprašymas hidrodinamikos lygtimis skaitmeniniuose atmosferos cirkuliacijos modeliuose. Juose parametrizuojami pagrindiniai dinaminiai ir fizikiniai procesai (turbulencija, konvekcija, energijos pernaša).
Vandenynų įtaka temperatūros skirtumams
Vandenynas, arba okeanas, dar vadinamas Pasauliniu vandenynu - tai Žemės planetos vandens erdvės, supančios žemynus ir salas; hidrosferos didžiausia dalis (96,5 %). Vandenyno plotas 361,3 mln. km² (sudaro 70,8 % Žemės paviršiaus, 80,8 % Pietų pusrutulio, 60,8 % Šiaurės pusrutulio ploto). Vandens tūris 1341 mln. km³. Vidutinis gylis 3795 m, didžiausias 11 022 m (Marianų lovyje, Ramiajame vandenyne). Apie 75 % vandenyno yra 3-6 km gylio. Pasaulinį vandenyną sudaro 4 tarpusavyje susisiekiančios dalys: Ramusis vandenynas, Atlantas, Indijos vandenynas ir Arkties vandenynas. Pagal fizines ir geografines savybes išskirtas (bet ne visuotinai pripažintas) Pietų vandenynas apima Ramiojo, Atlanto ir Indijos vandenynų pietines dalis. Kiekvieną vandenyną sudaro jūros, įlankos, lagūnos, sąsiauriai, fjordai, esantys periferinėse vandenynų dalyse ir salynų akvatorijose. Vandenynuose būna įvairus kiekis skirtingo dydžio salų (didžiausią plotą jos užima Ramiajame ir Arkties vandenynuose - beveik po 4 mln. km²), daugiausia žemyninės, vulkaninės ir koralinės kilmės.
Pasaulinio vandenyno charakteristikos
| Charakteristika | Reikšmė |
|---|---|
| Bendras plotas | 361,3 mln. km² |
| Žemės paviršiaus dalis | 70,8 % |
| Vandens tūris | 1341 mln. km³ |
| Vidutinis gylis | 3795 m |
| Didžiausias gylis | 11 022 m (Marianų lovys) |
| Vidutinė vandens temperatūra | 3,8 °C |
| Paviršiaus temperatūros diapazonas | Nuo -1 °C iki 27 °C |
| Vidutinis druskingumas | 34,7 ‰ |
| Arkties vandenyno druskingumas | 32 ‰ |
Pasaulinio vandenyno dugno (vandenyninės plutos) formavimasis ir raida vyko mezozojuje ir kainozojuje. Vandenyno dugno reljefą sudaro 4 pagrindinės morfostruktūros: povandeninis žemynų pakraštys (šelfas, žemyno šlaitas, žemyninė papėdė), pereinamoji zona (pakraštinių jūrų įdubos, salų lankai, povandeniniai loviai), vandenyno guolis ir vandenyno vidurio kalnagūbriai. Jos skiriasi Žemės plutos struktūra, reljefo sandara, raida. Tarp povandeninio žemynų pakraščio ir vandenyno guolio esanti pereinamoji zona ryškiausia Ramiojo vandenyno vakarinėje, Atlanto - centrinėje ir pietinėje, Indijos vandenyno - šiaurės rytinėje dalyse. Šią zoną link guolio užbaigia povandeniniai loviai - giliausi (daugiau kaip 6 km) vandenynų dugno ruožai, susidarantys dėl litosferos plokščių subdukcijos; daugiausia jų Ramiajame vandenyne. Vandenyno guolio reljefą sudaro plokščios akumuliacinės (abisalinės) įdubos, jas skiriantys gūbriai, plynaukštės, vulkaniniai kalnai. Povandeninių įdubų (dubumų) Pasauliniame vandenyne yra apie 50.
Vandenynų nuosėdinę dangą sudaro nuosėdinės uolienos ir dugno nuosėdos, susiklosčiusios virš vandenynų bazaltinio pamato. Nuosėdinės dangos storis vandenynų įvairiose dalyse yra nevienodas (nuo kelių metrų iki 15-16 km; vidutinis - 459 m), mažiausias - dažniausiai vidurio dubumose, didžiausias - vandenynų pakraščiuose; didėja didėjant vandenyninės plutos amžiui. Nuosėdinė medžiaga vandenynų dugne (įvairiuose gyliuose) klostosi per visą vandenynų raidos laikotarpį. Per metus į vandenynus patenka 27,84 mlrd. t medžiagos; daugiausia jų sudaro upių sąnašos (67 %), eolinė (vėjo, 7 %), vulkaninė (6 %), biogeninė (6 %), ledynų (5 %) medžiaga. Patekusios į vandenyną dalelės dėl dugno morfologijos, vandens fizinių ir cheminių savybių, klimato poveikio ir kitų aplinkos sąlygų diferencijuojasi. Palei krantus kaupiasi stambios (žvyras, smėlis), giliau - smulkios (aleuritas, molis, aleuritinis ir pelitinis dumblas) nuosėdos.
Vandenynas ištįsęs per visas klimato juostas. Vandenyno vandens vidutinė temperatūra yra 3,8 °C; paviršiuje nuo -1 °C iki 27 °C, priedugnio sluoksnyje nuo -1,8 iki 2,5 °C (išskyrus tektoninio aktyvumo, transforminių lūžių, riftų zonas, kur lokali priedugnio temperatūra yra kur kas didesnė). Nuo pusiaujo iki poliarinių platumų vandenyno vandens temperatūra sumažėja apie 10 kartų. Šiaurės pusrutulyje paviršinio vandens temperatūra apie 3 °C aukštesnė nei Pietų pusrutulyje (nes Saulės spinduliuotės maksimumas yra šiauriau geografinio pusiaujo). Vandenyno paviršiaus vandens temperatūros kaitos platuminius dėsningumus pažeidžia vandenyno srovės ir įvairūs vėjai. Ypač ryškus šaltųjų Peru ir Benguelos srovių (Pietų Amerikos ir Afrikos vakarines pakrantes atvėsina 8-10 °C) ir šiltosios Golfo srovės (Norvegijos jūros vandenis atšildo 5-8 °C, Barentso jūros - 12 °C) poveikis. Sezoniškai vandens temperatūra vandenyno paviršiuje kinta nuo 1 °C (ekvatorinėse platumose) iki 10 °C (subtropinėse ir vidutinėse platumose). Dėl vandens cirkuliacijos paviršiaus šiluma pernešama gylyn, todėl šie pokyčiai juntami iki 100-150 m (vietomis iki 500 m) gylio.
Vandenyne yra didesnis ištirpusių druskų kiekis ir santykinis jų pastovumas nei sausumos vandenyse; vandenyno vanduo yra tankesnis nei gėlas. Vandens druskingumas vandenyno įvairiose dalyse kinta nuo apie 33 ‰ iki apie 37 ‰; vidutinis - 34,7 ‰. Druskų kiekis priklauso nuo garavimo intensyvumo, kritulių kiekio, gėlo vandens prietakos upėmis, ledynų tirpsmo procesų, geografinės platumos (mažėja nuo pusiaujo link ašigalių; išsiskiria du druskingumo maksimumai ties 30° šiaurės platumos ir 20° pietų platumos, siejami su pasatų zonomis). Šiaurės pusrutulyje vandens druskingumas mažesnis nei Pietų pusrutulyje. Ramiojo vandenyno vidutinis druskingumas 32,6 ‰, Atlanto - 34,5 ‰, Indijos - 34,8 ‰ (Persijos įlankoje, Raudonojoje jūroje - iki 39-40 ‰), Arkties - 32 ‰. Druskingumas didžiausias vandenyno paviršiuje. Chloridai (NaCl, MgCl₂) sudaro 88,6 %, sulfatai (MgSO₄, CaSO₄, K₂SO₄) - 10,8 %, karbonatai (CaCO₃) - 0,4 %, bromidai (MgBr₂) - 0,2 % vandenyne ištirpusių druskų. 99,8 % visų ištirpusių medžiagų sudaro deguonis, vandenilis, chloras, natris, magnis, kalcis, kalis ir anglies dioksidas. Deguonies daugiausia (iki 8 ml/l) viršutiniame 200 m storio sluoksnyje, einant gylyn jo kiekis mažėja (o anglies dioksido didėja), bet labai maži kiekiai išlieka net abisalinėse įdubose (patenka poliarinėms vandens masėms priedugnio sluoksniu judant iš poliarinių platumų pusiaujo link).
Žiemą, kai vidutinėse ir poliarinėse platumose vandens temperatūra tampa žemesnė, padidėja anglies dioksido vandenyje tirpumas, bet sumažėja jo absorbcija fotosintezės proceso metu, nes esant žemai temperatūrai ir silpnai Saulės spinduliuotei fitoplanktono biologinis aktyvumas būna mažas. Vasarą būna atvirkščiai - vandens temperatūra pakyla, todėl jame gali ištirpti mažiau anglies dioksido. Fitoplanktonas jį ima naudoti fotosintezės metu, taip sumažindamas paviršiniame vandens sluoksnyje esančią anglies dioksido koncentraciją. Todėl daugiau anglies dioksido pasisavinama iš atmosferos. Be to, vasarą vandenyno paviršiuje susidaro šiltesnio vandens sluoksnis, o po juo - vėsesnis sluoksnis; tai riboja vertikalų maišymąsi, kuriam vykstant į paviršių patenka šaltas, gausus anglies dioksido vanduo.