समुद्रशास्त्राचा परिचय (Introduction to Oceanography) BAGgMnT-5

अभ्यासक्रमातील मुद्दे (RTMNU)

• समुद्रशास्त्राची व्याख्या आणि व्याप्ती
• समुद्रशास्त्राच्या शाखा
• पृथ्वीच्या प्रणालींमध्ये महासागरांचे महत्त्व
• महासागर आणि मानव (भविष्यासाठी भांडार म्हणून महासागर)

मूळ अभ्यासक्रम (English): Unit I – Introduction to Oceanography: Definition and Scope of Oceanography; Branches of Oceanography; Importance of Oceans in Earth's Systems; Ocean and mankind (Ocean as a store house for future)

१. समुद्रविज्ञानाची व्याख्या व व्याप्ती (Definition and Scope of Oceanography)

अर्थ

समुद्रविज्ञान (Oceanography) हा शब्द ग्रीक शब्द Okeanos (महासागर) आणि Graphein (वर्णन करणे) यांपासून तयार झाला आहे. म्हणजेच महासागरांचे शास्त्रीय वर्णन व अभ्यास करणारे शास्त्र म्हणजे समुद्रविज्ञान. यालाच सागरशास्त्र (Oceanology) असेही म्हणतात.

व्याख्या

समुद्रविज्ञान हे असे शास्त्र आहे, जे महासागरांचा तळ व त्याची रचना, सागरजलाचे भौतिक व रासायनिक गुणधर्म, सागरी प्रवाह, लाटा, भरती-ओहोटी, सागरी जीवसृष्टी आणि महासागर व मानव यांच्यातील संबंध यांचा एकत्रित अभ्यास करते.

ऐतिहासिक विकास (महत्त्वाची नावे)

• मॅथ्यू फाँटेन मौरी (M. F. Maury) – अमेरिकन नौदल अधिकारी; The Physical Geography of the Sea हा ग्रंथ लिहिला. यांना आधुनिक समुद्रविज्ञानाचे जनक मानले जाते.
• चॅलेंजर मोहीम (Challenger Expedition, १८७२–१८७६) – ब्रिटनच्या HMS Challenger जहाजाने जगभरातील महासागरांचा शास्त्रीय अभ्यास केला. या मोहिमेला आधुनिक समुद्रविज्ञानाचा पाया मानतात.
• विसाव्या शतकात प्रतिध्वनी खोली मापन (Echo Sounding), सोनार (SONAR), उपग्रह व पाणबुड्या यांमुळे अभ्यास अधिक अचूक झाला.

व्याप्ती (Scope)

1. सागरतळ रचना – खंडीय मंच, खंडीय उतार, गर्ता, सागरी पर्वतरांगा यांचा अभ्यास.
2. सागरजलाचे गुणधर्म – तापमान, क्षारता, घनता, रंग, दाब.
3. सागरजलाच्या हालचाली – लाटा, भरती-ओहोटी, सागरी प्रवाह.
4. सागरी जीवसृष्टी – प्लवक (Plankton), मासे, प्रवाळ इत्यादी.
5. सागरी संसाधने – मासे, खनिजे, खनिज तेल, नैसर्गिक वायू, ऊर्जा.
6. महासागर व हवामान संबंध – मान्सून, चक्रीवादळे, एल-निनो.
7. मानवी उपयोग व समस्या – सागरी वाहतूक, प्रदूषण, सागरी कायदे व व्यवस्थापन.

समुद्रविज्ञान हे आंतरविद्याशाखीय (Interdisciplinary) शास्त्र आहे; त्यात भूगोल, भौतिकशास्त्र, रसायनशास्त्र, जीवशास्त्र व भूशास्त्र यांचा संगम होतो.

२. समुद्रविज्ञानाच्या शाखा (Branches of Oceanography)

याशिवाय सागरी भूगोल (Marine Geography) ही शाखा महासागरांचे प्रादेशिक वितरण व मानवाशी संबंध अभ्यासते.

३. पृथ्वीच्या प्रणालीत महासागरांचे महत्त्व (Importance of Oceans in Earth's Systems)

पृथ्वी ही शिलावरण, जलावरण, वातावरण व जीवावरण या चार घटकांची एकत्रित प्रणाली आहे. यात जलावरणाचा मुख्य भाग म्हणजे महासागर.

• हवामान नियंत्रण – महासागर सूर्याची उष्णता साठवतात व हळूहळू सोडतात; त्यामुळे किनारी भागात सम हवामान असते.
• उष्णतेचे पुनर्वितरण – उष्ण व शीत सागरी प्रवाह विषुववृत्ताकडील उष्णता ध्रुवाकडे वाहून नेतात. उदा. गल्फ स्ट्रीममुळे पश्चिम युरोप तुलनेने उबदार राहतो.
• जलचक्र (Hydrological Cycle) – बाष्पीभवनाचा सर्वाधिक भाग महासागरांतून होतो; यातूनच पाऊस पडतो. भारतीय मान्सून हिंदी महासागरावर अवलंबून आहे.
• कार्बन चक्र – महासागर वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइडचा मोठा भाग शोषून घेतात; त्यामुळे जागतिक तापमानवाढ काही प्रमाणात मंदावते.
• ऑक्सिजन निर्मिती – सागरी वनस्पती प्लवक (Phytoplankton) प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे पृथ्वीवरील ऑक्सिजनचा मोठा भाग (सुमारे निम्मा, असे मानले जाते) निर्माण करतात.
• जैवविविधता – सूक्ष्मजीवांपासून देवमाशापर्यंत असंख्य जीवांचे निवासस्थान.
• भूशास्त्रीय प्रक्रिया – सागरतळ प्रसरण, भूकंप, ज्वालामुखी व त्सुनामी यांचा संबंध महासागरांशी आहे.

४. महासागर आणि मानव – भविष्यकाळासाठी भांडार (Ocean as a Store House for Future)

भूमीवरील संसाधने लोकसंख्या वाढीमुळे झपाट्याने कमी होत आहेत. त्यामुळे महासागर हे मानवाच्या भविष्यातील गरजा भागवणारे प्रचंड भांडार मानले जातात.

अ) अन्न संसाधने

• मासे, कोळंबी, खेकडे, शिंपले – प्रथिनयुक्त अन्नाचा महत्त्वाचा स्रोत.
• सागरी शैवाल (Seaweed) – अन्न, औषधे व खते.
• सागरी शेती (Mariculture) भविष्यातील अन्नसुरक्षेसाठी महत्त्वाची.

ब) खनिज संसाधने

• खंडीय मंचावरील खनिज तेल व नैसर्गिक वायू – उदा. भारतातील बॉम्बे हाय.
• खोल सागरतळावरील बहुधातू गोळे (Polymetallic / Manganese Nodules) – मँगनीज, निकेल, तांबे, कोबाल्ट.
• सागरजलातून मीठ, मॅग्नेशियम, ब्रोमीन; किनारी वाळूतून इल्मेनाइट, मोनाझाइट (केरळ किनारा).

क) ऊर्जा संसाधने

• भरती ऊर्जा (Tidal Energy) – उदा. खंबातचे आखात, कच्छचे आखात येथे क्षमता.
• लाटांची ऊर्जा (Wave Energy)
• सागरी औष्णिक ऊर्जा रूपांतरण (OTEC) – पृष्ठजल व खोल जल यांच्या तापमान फरकावर आधारित.
• किनारपट्टीवरील पवन ऊर्जा (Offshore Wind).

ड) इतर उपयोग

• पेयजल – निःक्षारीकरण (Desalination) द्वारे गोडे पाणी.
• सागरी वाहतूक – आंतरराष्ट्रीय व्यापाराचा बहुतांश भाग सागरी मार्गाने होतो.
• औषधे – सागरी जीवांपासून नवीन औषधांचा शोध.
• पर्यटन – सागरकिनारे, प्रवाळ बेटे (उदा. लक्षद्वीप, अंदमान).
• सामरिक महत्त्व – संरक्षण व राष्ट्रीय सुरक्षा.

समस्या व संवर्धन

• समस्या: अतिमासेमारी, प्लास्टिक व तेल प्रदूषण, प्रवाळ विरंजन (Coral Bleaching), सागरी आम्लीकरण, समुद्रपातळी वाढ.
• उपाय: शाश्वत मासेमारी, सागरी संरक्षित क्षेत्रे, प्रदूषण नियंत्रण, आंतरराष्ट्रीय सहकार्य व जनजागृती.

निष्कर्ष: महासागर हे पृथ्वीवरील जीवनाचा आधार असून भविष्यातील अन्न, खनिजे व ऊर्जा यांचे भांडार आहेत; मात्र त्यांचा शाश्वत (Sustainable) वापर करणे ही काळाची गरज आहे.

संभाव्य परीक्षा प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) समुद्रविज्ञानाची व्याख्या सांगून त्याची व्याप्ती व विविध शाखा सविस्तर स्पष्ट करा.
2. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) महासागर हे मानवासाठी भविष्यकाळातील संसाधनांचे भांडार आहेत, हे विधान उदाहरणांसह स्पष्ट करा.
3. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) पृथ्वीच्या प्रणालीत (हवामान, जलचक्र, कार्बन चक्र) महासागरांचे महत्त्व थोडक्यात लिहा.
4. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) टीप लिहा: भौतिक समुद्रविज्ञान व जैविक समुद्रविज्ञान.
5. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) टीप लिहा: सागरी ऊर्जा संसाधने व अनन्य आर्थिक क्षेत्र (EEZ).

अभ्यासक्रमातील मुद्दे (RTMNU)

• खंडीय मंच (Continental Shelf)
• खंडीय उतार (Continental Slope)
• अगाध मैदान (Abyssal Plain), मध्य-महासागरीय पर्वतरांगा (Mid-Oceanic Ridges)
• महासागरीय गर्ता (Ocean Deep)
• पॅसिफिक महासागर, अटलांटिक महासागर आणि हिंदी महासागराचा तळ

मूळ अभ्यासक्रम (English): Unit II – Relief of the Ocean floor: Continental shelf; Continental slope; Abyssal Plain, Mid oceanic ridges; The Ocean Deep; Ocean floor of The Pacific Ocean, The Atlantic Ocean, The Indian Ocean

१. खंडीय मंच (Continental Shelf)

व्याख्या: खंडाच्या किनाऱ्यापासून समुद्राच्या दिशेने पसरलेला, अतिशय मंद उताराचा व उथळ असा पाण्याखाली गेलेला खंडाचा भाग म्हणजे खंडीय मंच होय. हा खंडाचाच विस्तार असतो.

वैशिष्ट्ये

• खोली: साधारणपणे सुमारे २०० मीटर (१०० फॅदम) पर्यंत असते.
• उतार: अतिशय मंद असतो. सामान्यतः १° पेक्षा कमी उतार आढळतो.
• रुंदी: ठिकाणानुसार बदलते. काही ठिकाणी तो जवळजवळ नसतो, उदा. दक्षिण अमेरिकेचा पश्चिम किनारा (चिली). काही ठिकाणी तो खूप रुंद असतो, उदा. आर्क्टिक महासागरातील सायबेरियाचा मंच.
• क्षेत्रफळ: महासागर क्षेत्राच्या सुमारे ७ ते ८ टक्के भाग खंडीय मंचाने व्यापलेला आहे.
• नद्यांनी आणलेल्या गाळाचे येथे निक्षेपण होते. त्यामुळे गाळाचे खडक तयार होतात.

निर्मितीची कारणे

• समुद्रपातळी वाढल्याने किंवा जमीन खचल्याने खंडाचा किनारी भाग पाण्याखाली जाणे.
• लाटांमुळे किनाऱ्याची झीज होणे (अपक्षरण).
• नद्या व हिमनद्यांनी आणलेल्या गाळाचे संचयन होणे.

महत्त्व

• मासेमारी: उथळ पाण्यात सूर्यप्रकाश पोहोचतो, त्यामुळे प्लवक (Plankton) भरपूर वाढतात. म्हणून येथे मासेमारीचे प्रमुख क्षेत्र आढळते. उदा. ग्रँड बँक्स (न्यूफाउंडलंड), डॉगर बँक (उत्तर समुद्र).
• खनिज तेल व नैसर्गिक वायू: उदा. भारतातील मुंबई हाय.
• येथे खनिजे, वाळू व खडी मिळते. तसेच येथे बंदरांचा विकास होण्यास मदत होते.

२. खंडीय उतार (Continental Slope)

व्याख्या: खंडीय मंचाच्या बाहेरील कडेपासून खोल सागरतळाकडे तीव्रपणे उतरत जाणारा भाग म्हणजे खंडीय उतार होय. हीच खंडाची खरी सीमा मानली जाते.

• खोली: सुमारे २०० मीटरपासून ३००० मीटरपर्यंत असते.
• उतार: साधारणपणे २° ते ५° इतका असतो. हा उतार खंडीय मंचापेक्षा बराच तीव्र असतो.
• क्षेत्रफळ: महासागर क्षेत्राच्या सुमारे ८ ते ९ टक्के भाग खंडीय उताराने व्यापलेला आहे.
• येथे गाळ कमी साचतो, कारण उतार तीव्र असतो.
• सागरी दऱ्या (Submarine Canyons): खंडीय उतारावर खोल व अरुंद दऱ्या आढळतात. उदा. हडसन कॅनियन, काँगो कॅनियन.
• खंडीय उताराच्या पायथ्याशी गाळ साचून मंद उताराचा भाग तयार होतो. त्याला खंडीय उंचवटा (Continental Rise) म्हणतात.

३. सागरी मैदाने (Abyssal Plain) व मध्य-महासागरीय पर्वतरांगा (Mid-Oceanic Ridges)

(अ) सागरी मैदाने / खोल सागरी मैदाने

खंडीय उतारानंतर सुमारे ३००० ते ६००० मीटर खोलीवर पसरलेल्या विस्तीर्ण, जवळजवळ सपाट भागाला सागरी मैदान म्हणतात.

• महासागर तळाचा सर्वांत मोठा भाग या मैदानांनी व्यापलेला आहे.
• हे मैदान पृथ्वीवरील सर्वांत सपाट पृष्ठभागांपैकी एक मानले जाते.
• त्यावर सूक्ष्म जीवांच्या अवशेषांपासून तयार झालेला मृदू गाळ, म्हणजे ऊझ (Ooze), आढळतो. तसेच लाल माती (Red Clay) व ज्वालामुखी राख आढळते.
• मैदानावर काही ठिकाणी सागरी टेकड्या (Abyssal Hills) असतात. तसेच ज्वालामुखीजन्य सागरी पर्वत (Seamounts) असतात.
• सपाट माथ्याच्या सागरी पर्वतांना गायट (Guyot) म्हणतात.

(ब) मध्य-महासागरीय पर्वतरांगा

महासागरांच्या मध्यभागी सागरतळावरून उंच उठलेल्या लांबलचक, सलग पर्वतरांगांना मध्य-महासागरीय पर्वतरांगा म्हणतात.

• ही जगातील सर्वांत लांब पर्वतप्रणाली आहे. ती सर्व महासागरांमध्ये पसरलेली असून तिची एकूण लांबी हजारो किलोमीटर (६०,००० किमी पेक्षा अधिक) आहे.
• रांगेच्या माथ्यावर खचदरी (Rift Valley) आढळते.
• येथे भू-पट्ट एकमेकांपासून दूर जातात (अपसारी सीमा). खालून शिलारस (Magma) वर येऊन नवीन सागरी कवच तयार होते.
• ही प्रक्रिया सागरतळ विस्तार (Sea Floor Spreading) म्हणून ओळखली जाते. ही संकल्पना हॅरी हेस (Harry Hess) यांनी १९६० च्या दशकात मांडली.
• येथे ज्वालामुखी क्रिया व भूकंप होतात.
• काही ठिकाणी या रांगा पाण्याबाहेर येऊन बेटे तयार होतात. उदा. आइसलँड, अझोर्स.
• उदाहरणे: मध्य-अटलांटिक पर्वतरांग, पूर्व पॅसिफिक उंचवटा (East Pacific Rise), कार्ल्सबर्ग पर्वतरांग (हिंदी महासागर).

४. सागरी गर्ता (The Ocean Deep / Trenches)

व्याख्या: सागरतळावरील अतिशय खोल, लांब, अरुंद व तीव्र बाजू असलेल्या खळग्यांना सागरी गर्ता किंवा खंदक म्हणतात. हे महासागरातील सर्वांत खोल भाग आहेत.

• खोली: साधारणपणे ६००० मीटरपेक्षा जास्त असते.
• गर्ता बहुधा महासागराच्या मध्यभागी नसून खंडांच्या किनाऱ्याजवळ किंवा बेटमालिकांजवळ आढळतात.
• निर्मिती: अभिसारी भू-पट्ट सीमेवर एक भू-पट्ट दुसऱ्याखाली जातो. या प्रक्रियेला अवगमन (Subduction) म्हणतात आणि त्यामुळे गर्ता तयार होतात.
• गर्तांच्या परिसरात भूकंप व ज्वालामुखी यांचे प्रमाण जास्त असते.
• बहुतेक गर्ता पॅसिफिक महासागरात आढळतात.

५. पॅसिफिक, अटलांटिक व हिंदी महासागराचा तळ

(अ) पॅसिफिक महासागर

• हा जगातील सर्वांत मोठा व सर्वांत खोल महासागर आहे. त्याने पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचा सुमारे एक-तृतीयांश भाग व्यापलेला आहे.
• खंडीय मंच: अमेरिकेच्या पश्चिम किनाऱ्यावर तो अरुंद आहे. आशिया व ऑस्ट्रेलियाच्या किनाऱ्यावर तो तुलनेने रुंद आहे.
• सीमावर्ती समुद्र: पश्चिम भागात अनेक सीमावर्ती समुद्र आहेत. उदा. बेरिंग समुद्र, जपान समुद्र, दक्षिण चीन समुद्र.
• गर्ता: सर्वाधिक गर्ता या महासागरात आहेत. उदा. मरियाना, टोंगा, कर्माडेक, कुरिल, जपान व फिलिपाइन्स गर्ता.
• पर्वतरांग: पूर्व भागात पूर्व पॅसिफिक उंचवटा आहे.
• बेटे: ज्वालामुखीजन्य व प्रवाळ बेटे मोठ्या संख्येने आहेत. उदा. हवाई बेटे. तसेच अनेक सागरी पर्वत व गायट आढळतात.
• अग्निकंकण: या महासागराच्या कडेने भूकंप-ज्वालामुखीचा पट्टा पसरलेला आहे. त्याला अग्निकंकण (Ring of Fire) म्हणतात.

(ब) अटलांटिक महासागर

• हा दुसऱ्या क्रमांकाचा मोठा महासागर आहे. त्याचा आकार इंग्रजी 'S' अक्षरासारखा आहे.
• मध्य-अटलांटिक पर्वतरांग: ही S-आकाराची रांग उत्तर-दक्षिण पसरलेली आहे. ती महासागराला पूर्व व पश्चिम द्रोणींमध्ये विभागते.
• बेटे: या पर्वतरांगेवर आइसलँड, अझोर्स, असेन्शन, सेंट हेलेना यांसारखी बेटे आहेत.
• खंडीय मंच: उत्तर अटलांटिकमध्ये तो रुंद आहे. उदा. ग्रँड बँक्स व डॉगर बँक. ही जगप्रसिद्ध मासेमारी क्षेत्रे आहेत.
• गर्ता: गर्तांची संख्या कमी आहे. उदा. प्युर्टो रिको गर्ता, दक्षिण सँडविच गर्ता.
• सीमावर्ती समुद्र: उदा. भूमध्य समुद्र, कॅरिबियन समुद्र, उत्तर समुद्र, मेक्सिकोचे आखात.
• द्रोणी: उदा. उत्तर अमेरिकन द्रोणी, ब्राझील द्रोणी, अर्जेंटिना द्रोणी, अंगोला द्रोणी, केप द्रोणी.

(क) हिंदी महासागर

• हा तिसऱ्या क्रमांकाचा महासागर आहे. उत्तरेला आशिया खंडाने तो बंदिस्त आहे.
• मध्य-महासागरीय पर्वतरांग: तिचा आकार उलट्या 'Y' सारखा आहे. अरबी समुद्रातील कार्ल्सबर्ग पर्वतरांग, मध्य हिंदी पर्वतरांग आणि दक्षिण-पश्चिम व दक्षिण-पूर्व हिंदी पर्वतरांगा हे तिचे भाग आहेत.
• इतर पर्वतरांगा: नाइंटी ईस्ट रिज (९०° पूर्व पर्वतरांग) आहे. तसेच चागोस-लक्षद्वीप पर्वतरांग आहे, जिच्यावर लक्षद्वीप, मालदीव व चागोस बेटे आहेत.
• गर्ता: गर्ता फार कमी आहेत. सुंडा (जावा) गर्ता ही प्रमुख गर्ता आहे.
• खंडीय मंच: भारताच्या पश्चिम किनाऱ्यावर तो तुलनेने रुंद आहे. येथे मुंबई हाय तेलक्षेत्र आहे.
• बेटे: मादागास्कर व श्रीलंका ही खंडीय बेटे आहेत. मॉरिशस व रियुनियन ही ज्वालामुखीजन्य बेटे आहेत. अंदमान-निकोबार बेटेही याच महासागरात आहेत.
• द्रोणी: उदा. अरबी द्रोणी, सोमाली द्रोणी, मॅस्करीन द्रोणी, व्हार्टन द्रोणी.

तुलनात्मक तक्ता

संभाव्य परीक्षा प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) महासागर तळाच्या रचनेचे वर्णन करा. खंडीय मंच, खंडीय उतार, सागरी मैदाने, मध्य-महासागरीय पर्वतरांगा व सागरी गर्ता यांची वैशिष्ट्ये आकृतीसह स्पष्ट करा.
2. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) पॅसिफिक, अटलांटिक व हिंदी महासागर यांच्या तळरचनेचे तुलनात्मक वर्णन करा.
3. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) खंडीय मंचावर टीप लिहा व त्याचे आर्थिक महत्त्व सांगा.
4. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) मध्य-महासागरीय पर्वतरांगा म्हणजे काय? मध्य-अटलांटिक पर्वतरांगेची वैशिष्ट्ये सांगा.
5. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) सागरी गर्ता (Ocean Deeps) यावर टीप लिहा.

अभ्यासक्रमातील मुद्दे (RTMNU)

• महासागरीय जलाचे गुणधर्म
• महासागरीय जलाचे तापमान
• तापमान वितरणावर परिणाम करणारे घटक
• तापमानाचे क्षैतिज आणि उभे वितरण
• क्षारता (Salinity) आणि क्षारता वितरणावर परिणाम करणारे घटक

मूळ अभ्यासक्रम (English): Unit III – Nature of Sea Water: Properties of Ocean Water; Temperature of Ocean Water; Factor affecting distribution of Temperature; Horizontal and Vertical Temperature Distribution; Salinity and Factor affecting distribution of Salinity

१. सागरी पाण्याचे गुणधर्म (Properties of Ocean Water)

अर्थ: सागराचे पाणी गोड्या पाण्यापेक्षा वेगळे असते. त्यात विविध क्षार, वायू आणि सूक्ष्म पदार्थ विरघळलेले असतात. त्यामुळे सागरी पाण्याचे काही विशिष्ट भौतिक व रासायनिक गुणधर्म दिसतात.

अ) भौतिक गुणधर्म (Physical Properties)

• तापमान (Temperature): सूर्याच्या उष्णतेमुळे पाणी तापते. तापमान अक्षांश आणि खोलीनुसार बदलते.
• क्षारता (Salinity): पाण्यात विरघळलेल्या क्षारांचे प्रमाण म्हणजे क्षारता.
• घनता (Density): तापमान कमी आणि क्षारता जास्त असेल तर घनता वाढते. घनतेतील फरकामुळे खोल सागरी प्रवाह निर्माण होतात.
• दाब (Pressure): खोलीनुसार दाब वाढतो. साधारणपणे दर १० मीटर खोलीमागे सुमारे एक वातावरणीय दाब वाढतो.
• रंग व पारदर्शकता (Colour and Transparency): स्वच्छ खुल्या सागराचे पाणी निळे दिसते. किनाऱ्याजवळ गाळ व प्लवकांमुळे (Plankton) ते हिरवट किंवा तपकिरी दिसते.
• गोठणबिंदू (Freezing Point): क्षारांमुळे सागरी पाणी गोड्या पाण्यापेक्षा कमी तापमानाला (शून्य अंशापेक्षा खाली, सुमारे −२ अंश सेल्सिअसजवळ) गोठते.

ब) रासायनिक गुणधर्म (Chemical Properties)

• पाण्यात सोडियम क्लोराइड (मीठ) हा प्रमुख क्षार असतो. त्याशिवाय मॅग्नेशियम, कॅल्शियम आणि पोटॅशियम यांचे क्षार असतात.
• ऑक्सिजन, कार्बन डायऑक्साइड, नायट्रोजन हे वायू विरघळलेले असतात. हे वायू सागरी जीवसृष्टीसाठी आवश्यक आहेत.
• डिटमार (Dittmar): चॅलेंजर मोहिमेच्या (Challenger Expedition) नमुन्यांचे विश्लेषण करून त्यांनी दाखवले की क्षारता कमी-जास्त असली तरी मुख्य क्षारांचे आपापसातील प्रमाण जवळजवळ स्थिर राहते.

२. सागरी पाण्याचे तापमान (Temperature of Ocean Water)

अर्थ: सागरी पाण्यात असलेल्या उष्णतेचे प्रमाण म्हणजे सागरी पाण्याचे तापमान. सूर्यप्रकाश हा उष्णतेचा मुख्य स्रोत आहे.

• पाणी जमिनीपेक्षा हळू तापते आणि हळू थंड होते. त्यामुळे सागरी तापमानातील दैनिक व वार्षिक बदल कमी असतात.
• सूर्यकिरण फक्त वरच्या थरात शिरतात. त्यामुळे पृष्ठभागावर तापमान जास्त आणि खोल भागात कमी असते.
• सागरी तापमानाचा परिणाम हवामान, सागरी प्रवाह, प्रवाळ भित्ती (Coral Reef), मासेमारी आणि जलचरांवर होतो.

३. तापमान वितरणावर परिणाम करणारे घटक (Factors Affecting Distribution of Temperature)

1. अक्षांश (Latitude): विषुववृत्ताजवळ सूर्यकिरण लंबरूप पडतात, म्हणून तापमान जास्त असते. ध्रुवांकडे किरण तिरपे पडतात, म्हणून तापमान कमी होते.
2. सागरी प्रवाह (Ocean Currents): उष्ण प्रवाह तापमान वाढवतात. उदा. गल्फ स्ट्रीम (Gulf Stream). शीत प्रवाह तापमान कमी करतात. उदा. लॅब्राडोर प्रवाह (Labrador Current).
3. प्रचलित वारे (Prevailing Winds): किनाऱ्याकडून समुद्राकडे वाहणारे वारे पृष्ठभागावरील उबदार पाणी दूर ढकलतात. त्यामुळे खालचे थंड पाणी वर येते (Upwelling) आणि तापमान घटते.
4. भूमी व जल यांचे वितरण: उत्तर गोलार्धात जमीन जास्त आहे, त्यामुळे तेथील महासागर दक्षिण गोलार्धापेक्षा तुलनेने उष्ण आहेत.
5. बंदिस्त समुद्र: लाल समुद्र, पर्शियन आखात यांसारख्या उष्ण कटिबंधातील बंदिस्त समुद्रांचे तापमान खुल्या सागरापेक्षा जास्त असते.
6. क्षारता व घनता: जास्त क्षारतेचे पाणी उष्णता अधिक शोषून घेते आणि जलद तापते.
7. हिमनग व बर्फ (Icebergs): ध्रुवीय भागात तरंगणारे हिमनग वितळल्याने पाण्याचे तापमान कमी होते.
8. ऋतू व ढगाळ हवामान: ढगांमुळे सूर्यप्रकाश कमी मिळतो, म्हणून तापमान घटते.

४. तापमानाचे क्षैतिज व उभे वितरण (Horizontal and Vertical Temperature Distribution)

अ) क्षैतिज वितरण (Horizontal Distribution)

• पृष्ठभागावरील तापमान विषुववृत्ताकडून ध्रुवांकडे कमी होत जाते.
• सर्वाधिक तापमान विषुववृत्तावर नसून त्याच्या थोडे उत्तरेला असलेल्या उष्णता विषुववृत्तावर (Thermal Equator) आढळते.
• समताप रेषा (Isotherms) साधारणपणे अक्षवृत्तांना समांतर असतात. मात्र सागरी प्रवाहांमुळे त्या वाकतात.
• महासागरांच्या पश्चिम भागात उष्ण प्रवाह असल्याने तापमान जास्त असते. पूर्व भागात शीत प्रवाह असल्याने तापमान कमी असते. हे विशेषतः उष्ण कटिबंधात दिसते.

ब) उभे वितरण (Vertical Distribution)

खोली वाढते तसे तापमान कमी होते. उभ्या दिशेने महासागराचे तीन थर मानले जातात:

1. वरचा उष्ण थर (Mixed Layer): वारे व लाटांमुळे पाणी चांगले मिसळते. त्यामुळे या थरात तापमान जवळजवळ सारखे असते.
2. तापमान प्रवणता थर (Thermocline): या थरात खोलीनुसार तापमान झपाट्याने कमी होते.
3. खोल थंड थर (Deep Layer): तळापर्यंत तापमान अत्यंत कमी (सुमारे ० ते ४ अंश सेल्सिअस) आणि जवळजवळ स्थिर असते.

५. क्षारता व तिच्या वितरणावर परिणाम करणारे घटक (Salinity and Factors Affecting Distribution of Salinity)

व्याख्या: १००० ग्रॅम सागरी पाण्यात विरघळलेल्या एकूण क्षारांचे ग्रॅममधील प्रमाण म्हणजे क्षारता (Salinity). ती दरहजारी (‰ किंवा PPT) या एककात मोजतात. महासागराची सरासरी क्षारता सुमारे ३५‰ आहे. समान क्षारतेची ठिकाणे जोडणाऱ्या रेषेला समक्षार रेषा (Isohaline) म्हणतात.

क्षारता वितरणावर परिणाम करणारे घटक

1. बाष्पीभवन (Evaporation): बाष्पीभवन जास्त झाल्यास क्षारता वाढते. उदा. उष्ण कोरड्या प्रदेशातील लाल समुद्र.
2. पर्जन्य (Precipitation): जास्त पावसामुळे पाणी सौम्य होते आणि क्षारता कमी होते. म्हणून विषुववृत्तावर क्षारता तुलनेने कमी असते.
3. नद्यांचे गोडे पाणी: मोठ्या नद्यांच्या मुखाजवळ क्षारता कमी असते. उदा. गंगा, ॲमेझॉन यांच्या मुखाजवळील भाग.
4. बर्फ गोठणे व वितळणे: पाणी गोठताना क्षार मागे राहतात, त्यामुळे क्षारता वाढते. बर्फ वितळल्यावर क्षारता कमी होते.
5. वारे: कोरडे वारे बाष्पीभवन वाढवतात आणि क्षारतेचे पाणी एका भागातून दुसऱ्या भागात वाहून नेतात.
6. सागरी प्रवाह: प्रवाह पाण्याचे मिश्रण करून क्षारतेचे पुनर्वितरण करतात.
7. बंदिस्तपणा: बंदिस्त समुद्रांत क्षारता खूप जास्त किंवा खूप कमी असू शकते. उदा. लाल समुद्रात जास्त, तर बाल्टिक समुद्रात कमी.

क्षारतेचे वितरण – मुख्य मुद्दे

• सर्वाधिक क्षारता विषुववृत्तावर नसून उपोष्ण कटिबंधात (साधारण २० ते ३० अंश अक्षांशांदरम्यान) आढळते. तेथे आकाश निरभ्र असते, बाष्पीभवन जास्त होते आणि पाऊस कमी पडतो.
• ध्रुवांकडे क्षारता कमी होत जाते.
• डेड सी (Dead Sea) सारख्या भूवेष्टित जलाशयांत क्षारता अत्यंत जास्त असते.

संभाव्य परीक्षा प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) सागरी पाण्याच्या तापमानाच्या वितरणावर परिणाम करणारे घटक स्पष्ट करा आणि तापमानाचे क्षैतिज व उभे वितरण सविस्तर लिहा.
2. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) क्षारता म्हणजे काय? सागरी क्षारतेच्या वितरणावर परिणाम करणाऱ्या घटकांची उदाहरणांसह चर्चा करा.
3. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) सागरी पाण्याचे भौतिक व रासायनिक गुणधर्म थोडक्यात लिहा.
4. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) टीप लिहा: थर्मोक्लाइन (Thermocline)
5. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) टीप लिहा: उपोष्ण कटिबंधात क्षारता सर्वाधिक का आढळते?

अभ्यासक्रमातील मुद्दे (RTMNU)

• महासागरीय लाटा, भरती-ओहोटी
• महासागरीय प्रवाहांवर परिणाम करणारे घटक
• अटलांटिक महासागरातील प्रवाह
• पॅसिफिक महासागरातील प्रवाह
• हिंदी महासागरातील प्रवाह
• प्रवाळ भित्ती (Coral Reef)

मूळ अभ्यासक्रम (English): Unit IV – Ocean Circulation: Ocean waves, Tides; Factor affecting to Ocean Currents; Currents of the Atlantic; Currents of Pacific; Currents of the Indian Ocean; Coral Reef

१. सागरी लाटा (Ocean Waves) व भरती-ओहोटी (Tides)

अ) सागरी लाटा

व्याख्या: वारा किंवा इतर कारणांमुळे समुद्राच्या पृष्ठभागावरील पाणी वर-खाली होत पुढे सरकल्यासारखे दिसते, त्याला लाट (Wave) म्हणतात. लाटेत पाणी प्रत्यक्ष पुढे जात नाही. पाण्याचे कण फक्त जागच्या जागी वर्तुळाकार फिरतात आणि ऊर्जा पुढे जाते.

लाटेचे भाग:

• शिखर (Crest): लाटेचा सर्वात उंच भाग.
• द्रोणी (Trough): लाटेचा सर्वात खोल भाग.
• लाटेची उंची (Wave Height): शिखर व द्रोणी यांतील उभे अंतर.
• तरंगलांबी (Wavelength): दोन लगतच्या शिखरांमधील अंतर.
• आवर्तकाल (Wave Period): एका ठिकाणावरून दोन लगतची शिखरे जाण्यास लागणारा वेळ.

लाटांचे प्रकार:

• वाऱ्यामुळे निर्माण होणाऱ्या लाटा (Wind Waves): यांची उंची वाऱ्याचा वेग, वारा वाहण्याचा कालावधी आणि वारा पाण्यावरून किती अंतर वाहतो (Fetch) यांवर अवलंबून असते.
• स्वेल (Swell): वादळ क्षेत्रापासून दूर पोहोचलेल्या लांब व नियमित लाटा.
• भंगलाटा (Breakers): उथळ किनाऱ्याजवळ तळाशी घर्षण झाल्याने फुटणाऱ्या लाटा.
• त्सुनामी (Tsunami): सागरतळावरील भूकंप, ज्वालामुखी उद्रेक किंवा भूस्खलनामुळे निर्माण होणाऱ्या प्रचंड विनाशकारी लाटा. उदा. २००४ ची हिंदी महासागरातील त्सुनामी.

ब) भरती-ओहोटी

व्याख्या: चंद्र व सूर्य यांच्या गुरुत्वाकर्षण बलामुळे आणि पृथ्वीच्या परिवलनामुळे समुद्रपातळी नियमितपणे वर चढते व खाली उतरते. पाणी वर चढणे म्हणजे भरती (High Tide) आणि खाली उतरणे म्हणजे ओहोटी (Low Tide). सूर्य मोठा असला तरी चंद्र पृथ्वीच्या जवळ असल्याने त्याचा प्रभाव अधिक असतो. बहुतेक ठिकाणी दिवसातून दोन वेळा भरती व दोन वेळा ओहोटी येते. दोन भरतींमध्ये सुमारे १२ तास २५ मिनिटांचे अंतर असते.

मुख्य प्रकार:

भरती-ओहोटीचे महत्त्व: मोठी जहाजे बंदरात आणण्यास मदत होते. बंदरे व नदीमुखातील गाळ वाहून नेला जातो. भरती ऊर्जा (Tidal Energy) निर्मिती करता येते. मासेमारी व मीठ उत्पादनासही उपयोग होतो. कॅनडातील फंडीचा उपसागर (Bay of Fundy) येथे जगातील सर्वाधिक भरती-कक्षा (Tidal Range) आढळते.

२. सागरी प्रवाहांवर परिणाम करणारे घटक (Factors affecting Ocean Currents)

सागरी प्रवाह (Ocean Current): महासागरातील प्रचंड जलराशी एका ठराविक दिशेने सतत व नियमितपणे वाहतात, त्यांना सागरी प्रवाह म्हणतात. उष्ण कटिबंधाकडून ध्रुवाकडे जाणारे प्रवाह उष्ण प्रवाह असतात आणि ध्रुवाकडून विषुववृत्ताकडे येणारे प्रवाह शीत प्रवाह असतात.

1. ग्रहीय वारे (Planetary Winds): व्यापारी वारे व पश्चिमी वारे पृष्ठभागावरील पाणी आपल्या दिशेने ढकलतात. हा प्रवाहांचा सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे.
2. पृथ्वीचे परिवलन व कोरिऑलिस बल (Coriolis Force): यामुळे प्रवाह उत्तर गोलार्धात उजवीकडे वळतात (घड्याळाच्या काट्यांच्या दिशेने चक्र) आणि दक्षिण गोलार्धात डावीकडे वळतात (घड्याळाच्या काट्यांच्या विरुद्ध दिशेने चक्र).
3. तापमानातील फरक: विषुववृत्तावरील उष्ण पाणी प्रसरण पावून हलके होते आणि ध्रुवाकडे सरकते. ध्रुवाकडील थंड व जड पाणी तळाकडून विषुववृत्ताकडे जाते.
4. क्षारतेतील फरक (Salinity): जास्त क्षारतेचे पाणी जड असते. त्यामुळे कमी क्षारतेच्या भागाकडून जास्त क्षारतेच्या भागाकडे प्रवाह निर्माण होतात. उदा. अटलांटिक व भूमध्य समुद्र यांतील जलप्रवाह.
5. घनतेतील फरक (Density): तापमान व क्षारता यांच्या एकत्रित परिणामामुळे घनतेत फरक पडतो आणि त्यातून उभे व आडवे प्रवाह तयार होतात.
6. किनाऱ्याचा आकार: खंडांचे किनारे प्रवाहांची दिशा बदलतात किंवा त्यांचे विभाजन करतात. उदा. ब्राझीलच्या टोकाजवळ दक्षिण विषुववृत्तीय प्रवाहाचे दोन भाग होतात.
7. सागरतळाची रचना: सागरी कटक, बेटे व उथळ भाग प्रवाहाचा मार्ग अडवतात किंवा बदलतात.
8. ऋतुबदल: उत्तर हिंदी महासागरात मान्सून वाऱ्यांमुळे प्रवाहांची दिशा ऋतूनुसार उलटते.
9. बाष्पीभवन व पर्जन्य: जास्त बाष्पीभवनामुळे पातळी व क्षारता बदलते, तर जास्त पाऊस व नद्यांच्या पाण्यामुळे पातळी वाढते.

३. अटलांटिक महासागरातील प्रवाह (Currents of the Atlantic)

उत्तर अटलांटिक:

• उत्तर विषुववृत्तीय प्रवाह (उष्ण): व्यापारी वाऱ्यांमुळे पूर्वेकडून पश्चिमेकडे वाहतो.
• गल्फ स्ट्रीम (Gulf Stream, उष्ण): मेक्सिकोच्या आखातातून फ्लोरिडामार्गे अमेरिकेच्या पूर्व किनाऱ्याने ईशान्येकडे वाहतो. हा जगातील महत्त्वाच्या उष्ण प्रवाहांपैकी एक आहे.
• उत्तर अटलांटिक प्रवाह (North Atlantic Drift, उष्ण): पश्चिमी वाऱ्यांमुळे पश्चिम युरोपकडे जातो. त्यामुळे नॉर्वे व ब्रिटनची बंदरे हिवाळ्यातही गोठत नाहीत.
• कॅनरी प्रवाह (शीत): आफ्रिकेच्या वायव्य किनाऱ्याने दक्षिणेकडे वाहतो.
• लॅब्राडोर प्रवाह (शीत) व पूर्व ग्रीनलँड प्रवाह (शीत): आर्क्टिककडून दक्षिणेकडे येतात.

दक्षिण अटलांटिक: दक्षिण विषुववृत्तीय प्रवाह (उष्ण), ब्राझील प्रवाह (उष्ण), दक्षिण अटलांटिक / पश्चिमी वाऱ्यांचा प्रवाह (West Wind Drift, शीत), बेंग्युएला प्रवाह (आफ्रिकेच्या नैर्ऋत्य किनाऱ्यावरील शीत प्रवाह) आणि फॉकलंड प्रवाह (शीत). दोन्ही विषुववृत्तीय प्रवाहांच्या मध्ये विषुववृत्तीय प्रतिप्रवाह (Counter Current) पूर्वेकडे वाहतो.

४. पॅसिफिक महासागरातील प्रवाह (Currents of Pacific)

उत्तर पॅसिफिक:

• उत्तर विषुववृत्तीय प्रवाह (उष्ण): पूर्वेकडून पश्चिमेकडे वाहतो.
• कुरोशिओ प्रवाह (Kuroshio, उष्ण): जपानच्या पूर्व किनाऱ्याने उत्तरेकडे वाहतो. याची तुलना गल्फ स्ट्रीमशी केली जाते.
• उत्तर पॅसिफिक प्रवाह (उष्ण): पश्चिमी वाऱ्यांमुळे पूर्वेकडे वाहतो.
• अलास्का प्रवाह (उष्ण): उत्तर अमेरिकेच्या वायव्य किनाऱ्याने उत्तरेकडे वळतो.
• कॅलिफोर्निया प्रवाह (शीत): अमेरिकेच्या पश्चिम किनाऱ्याने दक्षिणेकडे वाहतो.
• ओयाशिओ / क्युराईल प्रवाह (शीत): जपानजवळ कुरोशिओला मिळतो. त्यामुळे तेथे समृद्ध मासेमारी क्षेत्र निर्माण झाले आहे.

दक्षिण पॅसिफिक: दक्षिण विषुववृत्तीय प्रवाह (उष्ण), पूर्व ऑस्ट्रेलिया प्रवाह (उष्ण), पश्चिमी वाऱ्यांचा प्रवाह (शीत) आणि पेरू / हम्बोल्ट प्रवाह (Humboldt Current, शीत). पेरू किनाऱ्यावर खोल पाण्याच्या ऊर्ध्ववहनामुळे (Upwelling) मासेमारी समृद्ध आहे. काही वर्षांनी हा प्रवाह कमकुवत होऊन तेथे उष्ण पाणी पसरते, या घटनेला एल-निनो (El Niño) म्हणतात. याचा भारतीय मान्सूनवरही परिणाम होतो.

५. हिंदी महासागरातील प्रवाह (Currents of the Indian Ocean)

हिंदी महासागर उत्तरेकडे आशिया खंडाने बंदिस्त आहे. त्यामुळे उत्तर भागातील प्रवाह मान्सून वाऱ्यांनुसार ऋतूनुसार दिशा बदलतात. हे या महासागराचे वैशिष्ट्य आहे.

आफ्रिकेच्या पूर्व किनाऱ्यावरील सोमाली प्रवाह देखील ऋतूनुसार दिशा बदलतो.

दक्षिण हिंदी महासागर (कायमस्वरूपी प्रवाह):

• दक्षिण विषुववृत्तीय प्रवाह (उष्ण): पूर्वेकडून पश्चिमेकडे वाहतो.
• मोझांबिक प्रवाह व अगुल्हास प्रवाह (Agulhas, उष्ण): आफ्रिकेच्या आग्नेय किनाऱ्याने दक्षिणेकडे वाहतात.
• पश्चिमी वाऱ्यांचा प्रवाह (शीत): पूर्वेकडे वाहतो.
• पश्चिम ऑस्ट्रेलिया प्रवाह (शीत): ऑस्ट्रेलियाच्या पश्चिम किनाऱ्याने उत्तरेकडे वाहतो.

सागरी प्रवाहांचे परिणाम: किनारी हवामानावर परिणाम होतो (उष्ण प्रवाहामुळे उबदार व पावसाळी हवामान, तर शीत प्रवाहामुळे कोरडे हवामान व वाळवंटनिर्मिती; उदा. अटाकामा, नामिब). तसेच मासेमारी क्षेत्रांची निर्मिती, धुके, जलवाहतूक आणि बंदरे गोठणे किंवा न गोठणे यांवरही परिणाम होतो.

६. प्रवाळ भित्ती (Coral Reef)

अर्थ: उथळ, उष्ण सागरी पाण्यात राहणारे सूक्ष्म जीव प्रवाळ (Coral Polyps) आपल्या शरीराभोवती कॅल्शियम कार्बोनेटचे कवच तयार करतात. हे जीव मेल्यानंतर त्यांचे सांगाडे एकावर एक साचून खडकासारख्या रचना तयार होतात. त्यांना प्रवाळ भित्ती म्हणतात.

वाढीसाठी आवश्यक परिस्थिती:

• पाण्याचे तापमान सुमारे २०° से. पेक्षा जास्त असावे (साधारण २३°–२५° से. आदर्श).
• उथळ पाणी (साधारण ५०–६० मीटरपेक्षा कमी खोली), कारण सूर्यप्रकाश आवश्यक असतो.
• स्वच्छ, गाळविरहित पाणी. त्यामुळे मोठ्या नद्यांच्या मुखाजवळ प्रवाळ वाढत नाहीत.
• सामान्य सागरी क्षारता असलेले खारे पाणी.
• अन्नपुरवठ्यासाठी सागरी प्रवाह व लाटांची हालचाल.

प्रवाळ भित्तींचे प्रकार:

1. किनारी भित्ती (Fringing Reef): किनाऱ्याला लागून किंवा अगदी जवळ असते.
2. अडथळा भित्ती (Barrier Reef): किनाऱ्यापासून दूर, समांतर असते. मध्ये खोल खाजण (Lagoon) असते. उदा. ऑस्ट्रेलियाच्या क्वीन्सलँड किनाऱ्याजवळील ग्रेट बॅरियर रीफ ही जगातील सर्वात मोठी प्रवाळ भित्ती आहे.
3. प्रवाळ कंकण / कंकणद्वीप (Atoll): मध्यभागी खाजण असलेली वर्तुळाकार किंवा कंकणाकृती भित्ती. उदा. भारतातील लक्षद्वीप, मालदीव.

उत्पत्तीचे सिद्धांत: चार्ल्स डार्विन यांचा अवतलन सिद्धांत (Subsidence Theory), डेली यांचा हिमनियंत्रण सिद्धांत (Glacial Control Theory) आणि मरे यांचा स्थिर भूभाग सिद्धांत (Standstill Theory).

भारतातील प्रवाळ क्षेत्रे: लक्षद्वीप, अंदमान-निकोबार, मन्नारचे आखात, कच्छचे आखात.

महत्त्व व धोके: प्रवाळ भित्ती सागरी जैवविविधतेचे केंद्र आहेत. त्या किनाऱ्याचे लाटांपासून संरक्षण करतात आणि पर्यटन व मासेमारीला चालना देतात. मात्र जागतिक तापमानवाढ, सागरी आम्लीकरण, प्रदूषण आणि अतिमासेमारी यांमुळे प्रवाळ विरंजन (Coral Bleaching) होऊन त्या धोक्यात आल्या आहेत.

संभाव्य परीक्षा प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) भरती-ओहोटी म्हणजे काय? भरती-ओहोटीची कारणे, प्रकार व महत्त्व सविस्तर स्पष्ट करा.
2. (दीर्घोत्तरी प्रश्न) सागरी प्रवाहांवर परिणाम करणारे घटक स्पष्ट करून अटलांटिक महासागरातील प्रवाहांचे नकाशासह वर्णन करा.
3. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) टीप लिहा: हिंदी महासागरातील मान्सून प्रवाह.
4. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) प्रवाळ भित्तींच्या वाढीसाठी आवश्यक परिस्थिती व प्रवाळ भित्तींचे प्रकार लिहा.
5. (लघुत्तरी प्रश्न / टीप) टीप लिहा: सागरी लाटा व त्यांचे प्रकार.