محيط

يشير مصطلحا "المحيط" أو "البحر" عند استخدامهما دون تحديد إلى المسطح المائي المتصل من المياه المالحة الذي يغطي معظم سطح الأرض، أي المحيط العالمي. ^{[ 9 ] [ 10 ]} ويشمل المحيط الهادئ ، والمحيط الأطلسي ، والمحيط الهندي ، والمحيط المتجمد الجنوبي ، والمحيط المتجمد الشمالي . ^{[ 20 ]} وبشكل عام، يُستخدم مصطلحا "المحيط" و"البحر" بشكل متبادل في كثير من الأحيان. ^{[ 21 ]}

بالمعنى الدقيق، يُعرَّف "البحر" بأنه مسطح مائي (عادةً ما يكون جزءًا من المحيط العالمي) محاط جزئيًا أو كليًا باليابسة. ^{[ 22 ]} ويمكن استخدام كلمة "بحر" أيضًا للإشارة إلى العديد من المسطحات المائية المحددة الأصغر حجمًا، مثل بحر الشمال أو البحر الأحمر . لا يوجد تمييز واضح بين البحار والمحيطات، مع أن البحار عمومًا أصغر حجمًا، وغالبًا ما تكون محاطة جزئيًا ( كالبحار الهامشية ) أو كليًا ( كالبحار الداخلية ) باليابسة. ^{[ 23 ]}

في أوروبا في العصور الوسطى ، كان يُطلق على المسطح المائي المحيط بالقارة (أوروبا وآسيا وأفريقيا) اسم "بحر العالم"، وبالتالي كان يستثني البحر الأبيض المتوسط ​​والبحر الأسود وبحر قزوين. أما مصطلح " المحيط العالمي" المعاصر، فقد صاغه عالم المحيطات الروسي يولي شوكالسكي في أوائل القرن العشرين للإشارة إلى المحيط المتصل الذي يغطي معظم سطح الأرض ويحيط بها. ^{[ 24 ] [ 25 ]} ويُشار أحيانًا إلى هذا المسطح المائي العالمي المترابط من المياه المالحة باسم "المحيط العالمي" أو "المحيط الكبير". ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} ويُعد مفهوم المسطح المائي المتصل ذي التبادل غير المقيد نسبيًا بين مكوناته أمرًا بالغ الأهمية في علم المحيطات . ^{[ 29 ]}

كلمة " محيط" مشتقة من شخصية أوقيانوس ( باليونانية القديمة : Ὠκεανός Ōkeanós ، [ 30 ] تُنطق [ ɔːkeanós ^{] ) ،} وهو كبير جبابرة التيتان في الأساطير اليونانية القديمة . كان اليونانيون والرومان القدماء يعتقدون أن أوقيانوس هو التجسيد الإلهي لنهر هائل يحيط بالعالم .

قد يكون لمفهوم أوكيانوس صلة باللغات الهندو-أوروبية . فقد شُبّه أوكيانوس اليوناني باللقب الفيدي آ-شايانا، الممنوح للتنين فريترا، الذي كان يأسر الأبقار/الأنهار. وفي سياق متصل، يُصوَّر أوكيانوس بذيل تنين على بعض المزهريات اليونانية القديمة. ^{[ 31 ]}

يعتقد العلماء أن كمية كبيرة من الماء كانت موجودة في المادة التي شكلت الأرض. ^{[ 32 ]} كانت جزيئات الماء تفلت من جاذبية الأرض بسهولة أكبر عندما كانت كتلتها أقل أثناء تكوينها. وهذا ما يُسمى بالهروب من الغلاف الجوي .

خلال مرحلة تكوين الكواكب ، يُحتمل أن الأرض كانت تحوي محيطات من الصهارة . ووفقًا للنظريات الحالية، فقد أدى انبعاث الغازات والنشاط البركاني وارتطام النيازك لاحقًا إلى تكوين غلاف جوي مبكر من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين وبخار الماء . ويُعتقد أن هذه الغازات والغلاف الجوي قد تراكمت على مدى ملايين السنين. وبعد أن بردت سطح الأرض بشكل ملحوظ، تكثف بخار الماء بمرور الوقت، مُشكلاً أول محيطات الأرض. ^{[ 33 ]} وربما كانت هذه المحيطات المبكرة أكثر سخونة بكثير مما هي عليه اليوم، وظهرت باللون الأخضر نتيجة ارتفاع نسبة الحديد فيها. ^{[ 34 ]}

تساعد الأدلة الجيولوجية في تحديد الإطار الزمني لوجود الماء السائل على الأرض. فقد عُثر على عينة من البازلت الوسادي (نوع من الصخور يتكون أثناء ثوران بركاني تحت الماء) في حزام إيسوا غرينستون، مما يُشير إلى وجود الماء على الأرض  قبل 3.8 مليار سنة. ^{[ 35 ]} وفي حزام نوفواغيتوك غرينستون في كيبيك ، كندا، أظهرت صخورٌ، حُدِّد عمرها بـ 3.8  مليار سنة في إحدى الدراسات ^{[ 36 ]} و4.28  مليار سنة في دراسة أخرى ^{[ 37 ]،} أدلةً على وجود الماء في تلك الحقبة. ^{[ 35 ]} وإذا كانت المحيطات موجودة قبل ذلك، فإن أي دليل جيولوجي إما لم يُكتشف بعد، أو أنه قد دُمِّر بفعل عمليات جيولوجية كإعادة تدوير القشرة الأرضية . مع ذلك، في أغسطس/آب 2020، أفاد باحثون بأن كمية كافية من الماء لملء المحيطات ربما كانت موجودة على الأرض منذ بداية تكوين الكوكب. ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]} في هذا النموذج، منعت غازات الدفيئة في الغلاف الجوي المحيطات من التجمد عندما كانت الشمس حديثة التكوين تمتلك 70% فقط من إضاءتها الحالية . ^{[ 41 ]}

لا يزال أصل محيطات الأرض مجهولاً. ويُعتقد أن المحيطات قد تشكلت في حقبة الهاديان ، وربما كانت سبباً في ظهور الحياة .

تُغيّر حركة الصفائح التكتونية ، والارتداد ما بعد الجليدي ، وارتفاع مستوى سطح البحر باستمرار، شكلَي الساحل وبنية المحيط العالمي. وقد وُجد محيط عالمي بشكل أو بآخر على الأرض منذ دهور.

منذ نشأته، اتخذ المحيط العديد من الظروف والأشكال، مع العديد من الانقسامات المحيطية السابقة ، وربما غطى الكرة الأرضية بأكملها في بعض الأحيان. ^{[ 42 ]}

خلال الفترات المناخية الباردة، تتشكل المزيد من القمم الجليدية والأنهار الجليدية، ويتراكم جزء كافٍ من إمدادات المياه العالمية على شكل جليد، مما يقلل من كميات المياه في أجزاء أخرى من دورة المياه. وينعكس هذا الوضع خلال الفترات الدافئة. فخلال العصر الجليدي الأخير، غطت الأنهار الجليدية ما يقرب من ثلث مساحة اليابسة على الأرض، مما أدى إلى انخفاض مستوى المحيطات بنحو 122  مترًا (400  قدم) عن مستواه الحالي. وخلال موجة الدفء العالمية الأخيرة، قبل حوالي 125 ألف عام، كانت البحار أعلى بنحو 5.5  متر (18  قدمًا) مما هي عليه الآن. وقبل حوالي ثلاثة ملايين عام، ربما كان مستوى المحيطات أعلى بما يصل إلى 50  مترًا (165  قدمًا). ^{[ 43 ]}

توجد عادات مختلفة لتقسيم المحيط، ويتم فصلها بواسطة مسطحات مائية أصغر مثل الخلجان والمضائق والبحار .

لأسباب عملية وتاريخية، جرت العادة على تقسيم المحيط العالمي إلى خمسة محيطات رئيسية. وهي، بحسب العرف ، المحيط الهادئ ، والمحيط الأطلسي ، والمحيط الهندي ، والمحيط المتجمد الشمالي ، والمحيط الجنوبي (أنتاركتيكا) . لم يتبلور هذا النموذج الخماسي للمحيطات بشكل كامل إلا في أوائل القرن الحادي والعشرين، عندما اعترفت به هيئات حكومية ودولية مختلفة، منها مجلس الولايات المتحدة للأسماء الجغرافية منذ عام ١٩٩٩، ^{[ ٤٩ ]} والمنظمة الهيدروغرافية الدولية منذ عام ٢٠٠٠. ^{[ ٥٠ ]}

فيما يلي قائمة بالمحيطات الخمسة الرئيسية مرتبة تنازلياً حسب المساحة والحجم:

يملأ المحيط أحواض الأرض المحيطية . وتغطي هذه الأحواض مختلف المناطق الجيولوجية لقشرة الأرض المحيطية ، بالإضافة إلى القشرة القارية . وبذلك، يغطي المحيط بشكل رئيسي الأحواض البنيوية للأرض ، ولكنه يغطي أيضًا الجروف القارية . وإلى جانب المحيط العالمي، يشغل البحر الأسود وبحر قزوين أحواضًا محيطية أيضًا؛ أما البحر الأبيض المتوسط ​​فقد كان في الماضي حوضًا منفصلًا.

في وسط المحيط، تُدفع الصهارة باستمرار عبر قاع البحر بين الصفائح المتجاورة لتشكيل سلاسل جبلية محيطية ، حيث تعمل تيارات الحمل الحراري داخل الوشاح على إبعاد الصفيحتين عن بعضهما. بالتوازي مع هذه السلاسل، وبالقرب من السواحل، قد تنزلق صفيحة محيطية أسفل صفيحة محيطية أخرى في عملية تُعرف بالاندساس . تتشكل هنا خنادق عميقة ، وتصاحب هذه العملية احتكاكٌ نتيجة احتكاك الصفائح ببعضها. تتحرك الصفائح على شكل ارتعاشات تُسبب الزلازل، وتُنتج الحرارة، وتُدفع الصهارة إلى الأعلى مُشكلةً جبالًا تحت الماء، قد يُشكل بعضها سلاسل من الجزر البركانية بالقرب من الخنادق العميقة. بالقرب من بعض الحدود بين اليابسة والبحر، تنزلق الصفائح المحيطية الأكثر كثافةً أسفل الصفائح القارية، وتتشكل المزيد من خنادق الاندساس. ومع احتكاكها ببعضها، تتشوه الصفائح القارية وتتقوس، مما يُسبب تكوين الجبال والنشاط الزلزالي. ^{[ 60 ] [ 61 ]}

يحتوي كل حوض محيطي على سلسلة جبال وسط المحيط ، والتي تُشكّل سلسلة جبال طويلة تحت سطح المحيط. تُشكّل هذه السلاسل مجتمعةً نظام سلسلة جبال وسط المحيط العالمي، والذي يضم أطول سلسلة جبال في العالم. يبلغ طول أطول سلسلة جبال متصلة 65,000 كيلومتر (40,000 ميل) . هذه السلسلة الجبلية تحت الماء أطول بعدة مرات من أطول سلسلة جبال قارية - جبال الأنديز . ^{[ 62 ]}   

يذكر علماء المحيطات في مشروع قاع البحر 2030 التابع لمؤسسة نيبون-جي إي بي سي أو (Seabed 2030) أنه حتى عام 2024، تم رسم خرائط لأكثر من 26% من قاع المحيط بدقة أعلى من تلك التي توفرها الأقمار الصناعية، في حين أن المحيط ككل لن يتم استكشافه بالكامل أبدًا، ^{[ 63 ]} مع تقديرات أخرى تشير إلى أنه تم استكشاف 5% منه فقط. ^{[ 64 ]}

تُعرف المنطقة التي تلتقي فيها اليابسة بالبحر بالساحل ، والجزء الواقع بين أدنى مستوى للمد الربيعي وأعلى مستوى تصل إليه الأمواج المتلاطمة يُسمى الشاطئ . والشاطئ هو تراكم الرمال أو الحصى على الشاطئ. ^{[ 65 ]} الرأس هو نتوء أرضي بارز في البحر، والنتوء الأكبر يُعرف بالرأس . أما انحناء خط الساحل، وخاصة بين رأسين، فيُسمى خليجًا. والخليج الصغير ذو المدخل الضيق يُسمى خورًا ، والخليج الكبير يُسمى خليجًا واسعًا. ^{[ 66 ]} تتأثر خطوط السواحل بعدة عوامل، منها قوة الأمواج الواصلة إلى الشاطئ، وانحدار حافة اليابسة، وتكوين وصلابة الصخور الساحلية، وميل المنحدر البحري، وتغيرات مستوى الأرض نتيجة للارتفاع أو الغمر المحلي. ^{[ 65 ]}

عادةً، تتدحرج الأمواج نحو الشاطئ بمعدل ست إلى ثماني أمواج في الدقيقة، وتُعرف هذه الأمواج بالأمواج البنّاءة لأنها تميل إلى نقل المواد إلى أعلى الشاطئ ولها تأثير تآكلي ضئيل. أما أمواج العواصف فتصل إلى الشاطئ بتتابع سريع، وتُعرف بالأمواج الهدّامة لأن اندفاعها يدفع مواد الشاطئ نحو البحر. وتحت تأثيرها، يختلط الرمل والحصى على الشاطئ ويتآكل. وعند المد العالي، يكون لقوة موجة العاصفة التي تصطدم بقاعدة الجرف تأثيرٌ مُحطِّم، حيث ينضغط الهواء في الشقوق والفجوات ثم يتمدد بسرعة مع انخفاض الضغط. وفي الوقت نفسه، يكون للرمل والحصى تأثير تآكلي حيث يُقذفان على الصخور. وهذا يُؤدي إلى تآكل أسفل الجرف، وتتبع ذلك عمليات التجوية الطبيعية مثل تأثير الصقيع، مما يُسبب المزيد من التدمير. تدريجيًا، تتشكل منصة نحتتها الأمواج عند قاعدة الجرف، وهذا له تأثير وقائي، حيث يُقلل من المزيد من التآكل الناتج عن الأمواج. ^{[ 65 ]}

ينتهي المطاف بالمواد المتآكلة من أطراف اليابسة في البحر. وهناك، تتعرض للتآكل بفعل التيارات المائية الموازية للساحل، التي تجرف القنوات وتنقل الرمال والحصى بعيدًا عن موطنها الأصلي. وتترسب الرواسب التي تحملها الأنهار إلى البحر في قاع البحر، مما يؤدي إلى تكوين دلتا في مصبات الأنهار. وتتحرك كل هذه المواد ذهابًا وإيابًا تحت تأثير الأمواج والمد والجزر والتيارات. ^{[ 65 ]} يزيل التجريف المواد ويعمق القنوات، ولكنه قد يكون له آثار غير متوقعة في أماكن أخرى على طول الساحل. وتبذل الحكومات جهودًا لمنع غمر اليابسة بالمياه من خلال بناء حواجز الأمواج والجدران البحرية والسدود والجسور وغيرها من وسائل الحماية البحرية. فعلى سبيل المثال، صُمم حاجز نهر التايمز لحماية لندن من العواصف المدية، ^{[ 67 ]} بينما تسبب انهيار السدود والجسور حول نيو أورليانز خلال إعصار كاترينا في أزمة إنسانية في الولايات المتحدة.

تمثل مياه المحيطات أكبر مسطح مائي ضمن دورة المياه العالمية (تحتوي المحيطات على 97% من مياه الأرض ). ويؤدي تبخر مياه المحيطات إلى انتقالها إلى الغلاف الجوي، لتتساقط لاحقًا على اليابسة والمحيطات. ^{[ 72 ]} وللمحيطات تأثير كبير على الغلاف الحيوي ، إذ يُعتقد أنها تغطي ما يقارب 90% من الغلاف الحيوي للأرض. ^{[ 73 ]} ويُعد تبخر مياه المحيطات ، كإحدى مراحل دورة المياه، مصدر معظم الأمطار (حوالي 90%)، ^{[ 72 ]} مما يُسبب غطاءً سحابيًا عالميًا بنسبة 67% وغطاءً سحابيًا محيطيًا ثابتًا بنسبة 72%. ^{[ 74 ]} وتؤثر درجات حرارة المحيطات على المناخ وأنماط الرياح التي تؤثر بدورها على الحياة على اليابسة. ومن أكثر أشكال الطقس حدةً تلك التي تحدث فوق المحيطات: الأعاصير المدارية (وتُسمى أيضًا "الأعاصير الاستوائية" و"الأعاصير الحلزونية" بحسب مكان تشكلها).

بما أن محيط العالم هو المكون الرئيسي للغلاف المائي للأرض ، فهو جزء لا يتجزأ من الحياة على الأرض، ويشكل جزءًا من دورة الكربون ودورة المياه، وباعتباره خزانًا حراريًا هائلاً ، فإنه يؤثر على المناخ وأنماط الطقس.

تُعرف حركات سطح المحيط، التي تُسمى التموجات أو أمواج الرياح ، بالارتفاع والانخفاض الجزئي والمتناوب لسطح المحيط. وتُسمى سلسلة الأمواج الميكانيكية التي تنتشر على طول السطح الفاصل بين الماء والهواء بالانتفاخ - وهو مصطلح يُستخدم في الإبحار وركوب الأمواج والملاحة . [ ^{75 ] تؤثر} هذه الحركات بشكل كبير على السفن في سطح المحيط وعلى سلامة الأشخاص على متنها، الذين قد يُعانون من دوار البحر .

تُشكّل الرياح التي تهب فوق سطح المسطحات المائية أمواجًا عمودية على اتجاهها. ويتسبب الاحتكاك بين الهواء والماء الناتج عن نسيم عليل على بركة ماء في تكوّن تموجات . أما هبوب عاصفة أقوى فوق المحيط فيُسبب أمواجًا أكبر حجمًا، حيث يدفع الهواء المتحرك حواف الماء المرتفعة. وتصل الأمواج إلى أقصى ارتفاع لها عندما تقترب سرعة حركتها من سرعة الرياح. في المياه المفتوحة، عندما تهب الرياح باستمرار كما يحدث في نصف الكرة الجنوبي خلال فترة الأربعينيات الهادرة ، تتدحرج كتل مائية طويلة ومنظمة تُسمى الأمواج المتلاطمة عبر المحيط. ^{[ 76 ] : 83-84 [ 77 ] [ 78 ]} إذا خفت حدة الرياح، يقل تكوّن الأمواج، لكن الأمواج المتشكلة بالفعل تستمر في التحرك في اتجاهها الأصلي حتى تصل إلى اليابسة. ويعتمد حجم الأمواج على مسافة هبوب الرياح فوق الماء، وقوة تلك الرياح ومدتها. عندما تلتقي الأمواج بأمواج أخرى قادمة من اتجاهات مختلفة، يمكن أن يؤدي التداخل بينهما إلى بحار متقطعة وغير منتظمة. ^{[ 77 ]}

قد يؤدي التداخل البنّاء إلى تكوّن أمواج شاذة عالية بشكل غير معتاد . ^{[ 79 ]} يبلغ ارتفاع معظم الأمواج أقل من 3 أمتار (10 أقدام) ^{[ 79 ]} ، وليس من غير المألوف أن تُضاعف العواصف القوية هذا الارتفاع أو تُثلّثه. ^{[ 80 ]} ومع ذلك، فقد تم توثيق أمواج شاذة على ارتفاعات تزيد عن 25 مترًا (82 قدمًا) . ^{[ 81 ] [ 82 ]}   

تُعرف قمة الموجة بالقمة، وأدنى نقطة بين الموجتين بالقاع، والمسافة بين القمم هي الطول الموجي. تدفع الرياح الموجة عبر سطح المحيط، لكن هذا يمثل انتقالًا للطاقة وليس حركة أفقية للماء. عندما تقترب الأمواج من اليابسة وتتحرك في المياه الضحلة ، يتغير سلوكها. إذا اقتربت بزاوية، فقد تنحني الأمواج ( انكسارًا ) أو تلتف حول الصخور والرؤوس الأرضية ( حيودًا ). ​​عندما تصل الموجة إلى نقطة تلامس فيها أعمق اهتزازات الماء قاع المحيط ، تبدأ في التباطؤ. هذا يسحب القمم من بعضها البعض ويزيد من ارتفاع الأمواج ، وهو ما يُسمى بضحالة الموجة . عندما تزيد نسبة ارتفاع الموجة إلى عمق الماء عن حد معين، فإنها " تنكسر "، وتنهار في كتلة من الماء الرغوي. ^{[ 79 ]} يندفع هذا الماء على شكل طبقة على الشاطئ قبل أن يتراجع إلى المحيط تحت تأثير الجاذبية. ^{[ 83 ]}

يمكن أن تتسبب الزلازل أو الانفجارات البركانية أو غيرها من الاضطرابات الجيولوجية الكبرى في حدوث أمواج قد تؤدي إلى حدوث تسونامي في المناطق الساحلية، وهو أمر بالغ الخطورة. ^{[ 84 ] [ 85 ]}

يُعد سطح المحيط نقطة مرجعية مهمة في علم المحيطات والجغرافيا، لا سيما فيما يتعلق بمتوسط ​​مستوى سطح البحر . يتميز سطح المحيط عالميًا بتضاريس قليلة، ولكنها قابلة للقياس ، وذلك تبعًا لحجم المحيط.

يُعد سطح المحيط واجهةً حيويةً للعمليات المحيطية والجوية، إذ يسمح بتبادل الجزيئات، مما يُثري الهواء والماء، ويُغذي التربة بترسيب بعض هذه الجزيئات . وقد ساهم هذا التبادل في إثراء الحياة في المحيط وعلى اليابسة وفي الهواء. وتُشكل هذه العمليات والمكونات مجتمعةً النظم البيئية لسطح المحيط .

المد والجزر هما الارتفاع والانخفاض المنتظمان في مستوى مياه المحيطات، وينتجان بشكل أساسي عن قوى المد والجزر الناتجة عن جاذبية القمر على الأرض. تؤثر قوى المد والجزر على جميع المواد على سطح الأرض، ولكن السوائل كالمحيطات فقط هي التي تُظهر تأثيراتها على المدى الزمني البشري. (على سبيل المثال، قد تُؤدي قوى المد والجزر المؤثرة على الصخور إلى ظاهرة التزامن بين جرمين سماويين). ورغم أن جاذبية القمر هي المحرك الرئيسي للمد والجزر في المحيطات، إلا أنهما يتأثران بشكل كبير أيضًا بقوى المد والجزر الشمسية، ودوران الأرض، وشكل القارات الصخرية التي تعيق تدفق المياه في المحيطات. (تتغير قوى المد والجزر مع المسافة بشكل أكبر من قوة الجاذبية الأساسية: فقوى المد والجزر القمرية على الأرض تزيد عن ضعف قوى المد والجزر الشمسية، ^{[ 86 ]} على الرغم من أن جاذبية الشمس أقوى بكثير على الأرض. وقوى المد والجزر الأرضية على القمر أقوى بعشرين ضعفًا من قوى المد والجزر القمرية على الأرض).

يتمثل التأثير الرئيسي لقوى المد والجزر القمرية في انتفاخ أجزاء من الأرض باتجاه جانبيها القريب والبعيد، بالنسبة للقمر. أما الجوانب "العمودية"، التي يظهر منها القمر متوازياً مع الأفق المحلي، فتشهد "انخفاضات مدية". وبما أن دوران الأرض حول محورها تحت القمر يستغرق حوالي 25 ساعة (مع الأخذ في الاعتبار مدار القمر حول الأرض الذي يستغرق 28 يوماً)، فإن المد والجزر يتكرران على مدار 12.5 ساعة. ومع ذلك، تشكل القارات الصخرية عائقاً أمام انتفاخات المد والجزر، لذا قد لا يتزامن توقيت ذروة المد والجزر مع القمر في معظم مناطق الأرض، حيث تُجبر المحيطات على "تجنب" القارات. ويختلف توقيت المد والجزر وقوته اختلافاً كبيراً عبر الأرض نتيجةً لوجود القارات. وبالتالي، فإن معرفة موقع القمر لا تُمكّن السكان المحليين من التنبؤ بمواعيد المد والجزر، بل تتطلب جداول مد وجزر مُعدّة مسبقاً تأخذ في الحسبان القارات والشمس، من بين عوامل أخرى.

خلال كل دورة مد وجزر، ترتفع مياه المد والجزر في أي مكان إلى أقصى ارتفاع لها، وهو المد العالي، قبل أن تنحسر مجددًا إلى أدنى مستوى لها، وهو الجزر. ومع انحسار المياه، تكشف تدريجيًا عن الشاطئ ، المعروف أيضًا بالمنطقة المدية. يُعرف الفرق في الارتفاع بين المد العالي والجزر بنطاق المد والجزر أو سعة المد والجزر. ^{[ 87 ] [ 88 ]} عندما يكون كل من الشمس والقمر على استقامة واحدة (بدر أو هلال)، ينتج عن ذلك ارتفاع في "مد الربيع"، بينما يؤدي عدم استقامة الشمس والقمر (أنصاف الأقمار) إلى انخفاض نطاق المد والجزر. ^{[ 87 ]}

في المحيط المفتوح، يقل نطاق المد والجزر عن متر واحد، لكنه في المناطق الساحلية يرتفع إلى أكثر من 10 أمتار في بعض المناطق. ^{[ 89 ]} وتُسجّل بعض أكبر نطاقات المد والجزر في العالم في خليج فندي وخليج أونغافا في كندا، حيث تصل إلى 16 مترًا. ^{[ 90 ]} وتشمل المواقع الأخرى ذات نطاقات المد والجزر القياسية العالية قناة بريستول بين إنجلترا وويلز، وخليج كوك في ألاسكا، ونهر غاليغوس في الأرجنتين. ^{[ 91 ]}

لا ينبغي الخلط بين المد والجزر وبين العواصف المدية ، والتي يمكن أن تحدث عندما تتراكم المياه بفعل الرياح العاتية على الساحل في منطقة ضحلة، وهذا، بالإضافة إلى نظام الضغط المنخفض، يمكن أن يرفع سطح المحيط بشكل كبير فوق مستوى المد العالي المعتاد.

يبلغ متوسط ​​عمق المحيطات حوالي 4  كيلومترات. وبشكل أدق، يبلغ متوسط ​​العمق 3688 مترًا (12100 قدم) . ^{[ 77 ]} ويزيد عمق ما يقرب من نصف المياه البحرية في العالم عن 3000 متر (9800 قدم) . ^{[ 28 ]} ويغطي "المحيط العميق"، أي ما يزيد عمقه عن 200 متر (660 قدمًا)، حوالي 66% من سطح الأرض. ^{[ 92 ]} ولا يشمل هذا الرقم البحار غير المتصلة بالمحيط العالمي، مثل بحر قزوين .   

تقع أعمق منطقة في المحيط في خندق ماريانا ، في المحيط الهادئ بالقرب من جزر ماريانا الشمالية . ^{[ 93 ]} ويُقدّر أقصى عمق له بحوالي 10,935 مترًا (35,876 قدمًا) . ^{[ 3 ]} قامت السفينة الحربية البريطانية تشالنجر 2 بمسح الخندق عام 1951 وأطلقت على أعمق جزء منه اسم "خندق تشالنجر ". وفي عام 1960، نجحت الغواصة ترييستي في الوصول إلى قاع الخندق، وعلى متنها طاقم مكون من شخصين. 

يصنف علماء المحيطات المحيط إلى مناطق رأسية وأفقية بناءً على الظروف الفيزيائية والبيولوجية. تتكون المنطقة السطحية من عمود الماء في المحيط المفتوح، ويمكن تقسيمها إلى مناطق فرعية مصنفة حسب وفرة الضوء والعمق.

تم تجميعها حسب نفاذية الضوء

يمكن تصنيف مناطق المحيط حسب اختراق الضوء إلى (من الأعلى إلى الأسفل): المنطقة الضوئية، والمنطقة المتوسطة، ومنطقة أعماق المحيط المظلمة:

• تُعرَّف المنطقة الضوئية بأنها "العمق الذي لا تتجاوز فيه شدة الضوء 1% من قيمتها السطحية". ^{[ 14 ] : 36} ويصل عمقها عادةً إلى حوالي 200 متر في المحيط المفتوح. وهي المنطقة التي تحدث فيها عملية التمثيل الضوئي ، ولذلك فهي الأكثر تنوعًا بيولوجيًا . يسمح التمثيل الضوئي للنباتات والطحالب المجهرية ( العوالق النباتية الطافية ) بتكوين مواد عضوية من مواد كيميائية أولية، بما في ذلك الماء وثاني أكسيد الكربون. ويمكن للكائنات الحية الأخرى استهلاك هذه المواد العضوية. يُستهلك جزء كبير من المواد العضوية المتكونة في المنطقة الضوئية فيها، بينما يغوص بعضها إلى المياه العميقة. يُعرف الجزء السطحي من المنطقة الضوئية باسم المنطقة فوق السطحية . ^{[ 95 ]} إن آلية انعكاس الضوء واختراقه لسطح المحيط معقدة. ^{[ 14 ] : 34-39}
• أسفل المنطقة الضوئية تقع منطقة الشفق أو المنطقة المتوسطة، حيث يوجد قدر ضئيل جدًا من الضوء. والفكرة الأساسية هي أنه مع هذا القدر الضئيل من الضوء، من غير المرجح أن تحقق عملية التمثيل الضوئي أي نمو صافٍ يفوق التنفس. ^{[ 14 ] : 116-124}
• أسفل ذلك تقع أعماق المحيط المظلمة التي لا يصلها ضوء الشمس على الإطلاق. يجب على الحياة التي تعيش في أعماق تتجاوز المنطقة الضوئية إما الاعتماد على المواد الغارقة من الأعلى (انظر الثلج البحري ) أو البحث عن مصدر طاقة آخر. تُعدّ الفتحات الحرارية المائية مصدرًا للطاقة في ما يُعرف بالمنطقة المظلمة (أعماق تتجاوز 200 متر). ^{[ 95 ]}

يبلغ الحجم الإجمالي للمياه في جميع المحيطات حوالي 1.335  مليار كيلومتر مكعب (1.335 سيكستليون لتر، 320.3  مليون ميل مكعب). ^{[ 77 ] [ 97 ] [ 98 ]}

تعتمد درجة حرارة المحيطات على كمية الإشعاع الشمسي الساقط على سطحها. ففي المناطق الاستوائية، حيث تكون الشمس عمودية تقريبًا، قد ترتفع درجة حرارة الطبقات السطحية إلى أكثر من 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت)، بينما تبلغ درجة الحرارة بالقرب من القطبين، عند التوازن مع الجليد البحري ، حوالي -2 درجة مئوية (28 درجة فهرنهايت) . وتشهد المحيطات دورانًا مستمرًا للمياه. تبرد التيارات السطحية الدافئة كلما ابتعدت عن المناطق الاستوائية، فتزداد كثافة المياه وتغوص. ثم تعود المياه الباردة نحو خط الاستواء على شكل تيار بحري عميق، مدفوعةً بتغيرات درجة حرارة المياه وكثافتها، قبل أن تطفو مجددًا نحو السطح. وتتراوح درجة حرارة مياه أعماق المحيطات بين -2 درجة مئوية (28 درجة فهرنهايت) و 5 درجات مئوية (41 درجة فهرنهايت) في جميع أنحاء العالم. ^{[ 15 ]}        

يرتبط تدرج درجة الحرارة عبر عمق الماء بكيفية اختلاط المياه السطحية بالمياه العميقة أو عدم اختلاطها (يُطلق على عدم الاختلاط اسم التطبق المحيطي ). ويعتمد هذا على درجة الحرارة: ففي المناطق الاستوائية، تكون الطبقة السطحية الدافئة التي يبلغ عمقها حوالي 100 متر مستقرة نسبيًا ولا تختلط كثيرًا بالمياه العميقة، بينما بالقرب من القطبين، يؤدي التبريد الشتوي والعواصف إلى زيادة كثافة الطبقة السطحية، فتختلط إلى أعماق كبيرة ثم تتطبق مرة أخرى في الصيف. ويبلغ العمق الضوئي عادةً حوالي 100 متر (ولكنه يختلف) ويرتبط بهذه الطبقة السطحية الساخنة. ^{[ 104 ]}

تتفاوت درجة حرارة وملوحة مياه المحيطات بشكل كبير بين المناطق المختلفة. ويعود ذلك إلى الاختلافات في التوازن المائي المحلي ( الهطول مقابل التبخر) وتدرجات درجة الحرارة بين سطح البحر والهواء . وقد تختلف هذه الخصائص اختلافًا واسعًا من منطقة محيطية إلى أخرى. يوضح الجدول أدناه القيم الشائعة لهذه الخصائص.

تبلغ درجة تجمد مياه البحر، ذات الملوحة النموذجية 35‰، حوالي -1.8  درجة مئوية (28.8  درجة فهرنهايت). ^{[ 95 ] [ 113 ]} ولأن كثافة الجليد البحري أقل من كثافة الماء، فإنه يطفو على سطح المحيط (كما هو الحال مع جليد المياه العذبة، الذي يتميز بكثافة أقل). يغطي الجليد البحري حوالي 7% من سطح الأرض وحوالي 12% من محيطات العالم. ^{[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ]} يبدأ الجليد البحري عادةً بالتجمد من السطح، في البداية على شكل طبقة جليدية رقيقة جدًا. ومع استمرار التجمد، تزداد سماكة هذه الطبقة الجليدية وقد تُشكّل صفائح جليدية . يحتوي الجليد المتكون على بعض ملح البحر ، ولكن بنسبة أقل بكثير من مياه البحر التي يتكون منها. ولأن الجليد يتكون في بيئة منخفضة الملوحة، ينتج عن ذلك مياه بحر متبقية أكثر ملوحة. وهذا بدوره يزيد من الكثافة ويعزز غرق الماء عموديًا. ^{[ 117 ]}

الملوحة هي مقياس لإجمالي كميات الأملاح الذائبة في مياه البحر . كانت تُقاس في الأصل عن طريق قياس كمية الكلوريد في مياه البحر، ومن هنا جاء مصطلح الكلورينية. أما الآن، فيُستخدم قياس التوصيل الكهربائي لعينة الماء كإجراء قياسي. يمكن حساب الملوحة باستخدام الكلورينية، وهي مقياس للكتلة الإجمالية لأيونات الهالوجين (بما في ذلك الفلور والكلور والبروم واليود) في مياه البحر. ووفقًا لاتفاقية دولية، تُستخدم الصيغة التالية لتحديد الملوحة: ^{[ 122 ]}

الملوحة (بالألف) = 1.80655 × الكلورية (بالألف)

يبلغ متوسط ​​نسبة الكلور في مياه المحيط حوالي 19.2 بالألف (أي ما يعادل 1.92%)، وبالتالي يبلغ متوسط ​​الملوحة حوالي 34.7 بالألف (3.47%). ^{[ 122 ]}

تؤثر الملوحة بشكل كبير على كثافة مياه البحر. تُسمى المنطقة التي تزداد فيها الملوحة بسرعة مع العمق بالهالوكلاين . ومع ازدياد محتوى الملح في مياه البحر ، ترتفع درجة الحرارة التي تصل عندها كثافتها إلى أقصى حد. تؤثر الملوحة على كلٍ من درجتي تجمد وغليان الماء، حيث ترتفع درجة الغليان مع ازدياد الملوحة. عند الضغط الجوي ، ^{[ 123 ]} تتجمد مياه البحر العادية عند درجة حرارة تقارب -2  درجة مئوية.

تكون الملوحة أعلى في محيطات الأرض حيث يزداد التبخر ، وأقل حيث يزداد الهطول . إذا تجاوز الهطول التبخر، كما هو الحال في المناطق القطبية وبعض المناطق المعتدلة ، تكون الملوحة أقل. وتكون الملوحة أعلى إذا تجاوز التبخر الهطول، كما هو الحال أحيانًا في المناطق الاستوائية . على سبيل المثال، يكون التبخر أكبر من الهطول في البحر الأبيض المتوسط ، الذي يبلغ متوسط ​​ملوحته 38 جزءًا في الألف، أي أعلى من المتوسط ​​العالمي البالغ 34.7 جزءًا في الألف. ^{[ 124 ]} وبالتالي، فإن مياه المحيطات في المناطق القطبية أقل ملوحة من مياه المحيطات في المناطق الاستوائية. ^{[ 122 ]} مع ذلك، عندما يتشكل الجليد البحري في خطوط العرض العليا، يُستبعد الملح من الجليد أثناء تشكله، مما قد يزيد من ملوحة مياه البحر المتبقية في المناطق القطبية مثل المحيط المتجمد الشمالي . ^{[ 95 ] [ 125 ]}

نتيجةً لتأثيرات تغير المناخ على المحيطات ، تشير رصدات ملوحة سطح البحر بين عامي 1950 و2019 إلى أن المناطق ذات الملوحة العالية والتبخر المرتفع أصبحت أكثر ملوحة، بينما أصبحت المناطق ذات الملوحة المنخفضة والهطول المرتفع أقل ملوحة. ^{[ 126 ]} ومن المرجح جدًا أن يكون المحيط الهادئ والمحيط المتجمد الجنوبي قد انخفض ملوحتهما، بينما ازداد ملوحة المحيط الأطلسي. ^{[ 126 ]}

تحتوي مياه المحيطات على كميات كبيرة من الغازات الذائبة، بما في ذلك الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين . تذوب هذه الغازات في مياه المحيطات عبر تبادل الغازات على سطح المحيط، وتعتمد ذوبانيتها على درجة حرارة الماء وملوحته. ^{[ 17 ]} الغازات الأربعة الأكثر وفرة في الغلاف الجوي والمحيطات هي النيتروجين والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون. في المحيطات، من حيث الحجم، تُعد ثاني أكسيد الكربون (بما في ذلك أيونات البيكربونات والكربونات، بمعدل 14 مل/لتر)، والنيتروجين (9 مل/لتر)، والأكسجين (5 مل/لتر) أكثر الغازات وفرة في مياه البحر عند حالة التوازن عند 24 درجة مئوية (75 درجة فهرنهايت). ^{[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]} جميع الغازات أكثر ذوبانًا - أي أسهل ذوبانًا - في المياه الباردة مقارنةً بالمياه الدافئة. على سبيل المثال، عند ثبات الملوحة والضغط، يتضاعف تركيز الأكسجين في الماء تقريبًا عند انخفاض درجة الحرارة من 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت)، وهي درجة حرارة يوم صيفي دافئ ، إلى درجة التجمد 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) . وبالمثل، يكون غازا ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين أكثر قابلية للذوبان في درجات الحرارة المنخفضة، وتتغير قابليتهما للذوبان مع درجة الحرارة بمعدلات مختلفة. ^{[ 128 ] [ 131 ]}      

تُطلق عملية التمثيل الضوئي في سطح المحيط الأكسجين وتستهلك ثاني أكسيد الكربون. ويتحكم العوالق النباتية ، وهي نوع من الطحالب المجهرية الطافية، في هذه العملية. بعد نمو النباتات، يُستهلك الأكسجين ويُطلق ثاني أكسيد الكربون نتيجةً لتحلل المواد العضوية الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي في المحيط بواسطة البكتيريا. يؤدي غرق بعض المواد العضوية وتحللها بواسطة البكتيريا في أعماق المحيط، حيث تكون المياه بعيدة عن الغلاف الجوي، إلى انخفاض تركيز الأكسجين وزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون والكربونات والبيكربونات . ^{[ 104 ]} تُعد دورة ثاني أكسيد الكربون هذه في المحيطات جزءًا مهمًا من دورة الكربون العالمية .

تُمثل المحيطات مُستودعًا رئيسيًا لثاني أكسيد الكربون الذي يمتصه الغلاف الجوي عبر عملية التمثيل الضوئي والذوبان (انظر أيضًا: احتجاز الكربون ). كما يتزايد الاهتمام بامتصاص ثاني أكسيد الكربون في الموائل البحرية الساحلية، مثل أشجار المانغروف والمستنقعات المالحة . تُعرف هذه العملية غالبًا باسم " الكربون الأزرق ". وينصب التركيز على هذه النظم البيئية نظرًا لكونها مُستودعات قوية للكربون، فضلًا عن كونها موائل ذات أهمية بيئية بالغة، مُهددة بالأنشطة البشرية والتدهور البيئي .

مع دوران مياه المحيطات العميقة حول العالم، يقلّ محتواها من الأكسجين تدريجيًا ويزداد محتواها من ثاني أكسيد الكربون مع مرور الوقت بعيدًا عن الهواء على السطح. ويحدث هذا الانخفاض التدريجي في تركيز الأكسجين نتيجة تحلل المواد العضوية الغارقة باستمرار خلال فترة انقطاع المياه عن الغلاف الجوي. ^{[ 104 ]} لا تزال معظم مياه المحيطات العميقة تحتوي على تركيزات عالية نسبيًا من الأكسجين تكفي لبقاء معظم الحيوانات. مع ذلك، تعاني بعض مناطق المحيطات من نقص حاد في الأكسجين بسبب فترات طويلة من عزل المياه عن الغلاف الجوي. وتُعرف هذه المناطق بنقص الأكسجين، أو ما يُسمى بمناطق الحد الأدنى للأكسجين أو المياه ناقصة الأكسجين ، وعادةً ما تتفاقم بفعل تأثيرات تغير المناخ على المحيطات . ^{[ 133 ] [ 134 ]}

تتراوح قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) على سطح المحيطات ( متوسط ​​الرقم الهيدروجيني العالمي للسطح ) حاليًا بين 8.05 ^{[ 135 ]} و8.08 ^{[ 136 ]} ، مما يجعلها قلوية قليلاً . وكانت قيمة الرقم الهيدروجيني على السطح حوالي 8.2 خلال الـ 300 مليون سنة الماضية ^{[ 137 ]} . إلا أنه بين عامي 1950 و2020، انخفض متوسط ​​الرقم الهيدروجيني لسطح المحيط من حوالي 8.15 إلى 8.05 ^{[ 138 ]} . وتُعد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن الأنشطة البشرية السبب الرئيسي لهذه الظاهرة، المعروفة باسم تحمض المحيطات ، حيث تجاوزت مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي 410 جزءًا في _{المليون} (في عام 2020) ^{[ 139 ]} . وتمتص المحيطات _ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي . ينتج عن ذلك حمض الكربونيك (H₂CO₃ ) _{الذي يتفكك} إلى أيون البيكربونات ( HCO₃⁻ ) وأيون الهيدروجين ( H⁺ ⁾ . ويؤدي وجود أيونات الهيدروجين الحرة (H⁺ ⁾ إلى خفض درجة حموضة المحيط.

يوجد تدرج طبيعي في درجة الحموضة في المحيط، ويرتبط هذا التدرج بتحلل المواد العضوية في المياه العميقة، مما يؤدي إلى انخفاض تدريجي في درجة الحموضة مع العمق. تصل قيمة درجة الحموضة في مياه البحر إلى 7.8 في أعماق المحيط نتيجة لتحلل المواد العضوية هناك. ^{[ 140 ]} بينما قد تصل إلى 8.4 في المياه السطحية في المناطق ذات الإنتاجية البيولوجية العالية . ^{[ 104 ]}

يشير تعريف متوسط ​​الرقم الهيدروجيني السطحي العالمي إلى الطبقة العليا من مياه المحيط، حتى عمق يتراوح بين 20 و100 متر تقريبًا. في المقابل، يبلغ متوسط ​​عمق المحيط حوالي 4  كيلومترات. لم تتأثر قيمة الرقم الهيدروجيني في الأعماق الأكبر (أكثر من 100 متر) بتحمض المحيطات بنفس القدر حتى الآن. توجد مساحة واسعة من المياه العميقة حيث لا يزال التدرج الطبيعي للرقم الهيدروجيني من 8.2 إلى حوالي 7.8 قائمًا، وسيستغرق تحمض هذه المياه وقتًا طويلًا جدًا، وكذلك التعافي من هذا التحمض. ولكن نظرًا لأن الطبقة العليا من المحيط ( المنطقة الضوئية ) بالغة الأهمية لإنتاجيته البحرية، فإن أي تغييرات في قيمة الرقم الهيدروجيني ودرجة حرارة هذه الطبقة يمكن أن يكون لها العديد من الآثار المتتالية، على سبيل المثال على الحياة البحرية والتيارات المحيطية (مثل آثار تغير المناخ على المحيطات). ^{[ 104 ]}

تتمثل المسألة الرئيسية فيما يتعلق بتغلغل تحمض المحيطات في كيفية اختلاط المياه السطحية بالمياه العميقة أو عدم اختلاطها (يُطلق على عدم الاختلاط اسم التطبق المحيطي ). وهذا بدوره يعتمد على درجة حرارة الماء، وبالتالي يختلف بين المناطق الاستوائية والمناطق القطبية (انظر درجة حرارة المحيط ). ^{[ 104 ]}

تُعقّد الخصائص الكيميائية لمياه البحر قياس درجة الحموضة، وتوجد عدة مقاييس مختلفة لدرجة الحموضة في علم المحيطات الكيميائي . ^{[ 141 ]} لا يوجد مقياس مرجعي مُتفق عليه عالميًا لدرجة الحموضة في مياه البحر، وقد يصل الفرق بين القياسات المستندة إلى مقاييس مرجعية متعددة إلى 0.14 وحدة. ^{[ 142 ]}

القلوية هي توازن القواعد (مستقبلات البروتونات) والأحماض (مانحات البروتونات) في مياه البحر، أو أي مياه طبيعية أخرى. تعمل القلوية كمنظم كيميائي ، حيث تنظم درجة حموضة مياه البحر. على الرغم من وجود العديد من الأيونات في مياه البحر التي تُساهم في القلوية، إلا أن تركيز العديد منها منخفض للغاية. هذا يعني أن أيونات الكربونات والبيكربونات والبورات هي المساهمات الرئيسية الوحيدة في قلوية مياه البحر في المحيطات المفتوحة ذات المياه الغنية بالأكسجين. يُساهم أول أيونين من هذه الأيونات بأكثر من 95% من هذه القلوية. ^{[ 104 ]}

المعادلة الكيميائية للقلوية في مياه البحر هي:

A _T = [HCO ₃ ⁻ ] + 2[CO ₃ ^2- ] + [B(OH) ₄ ⁻ ]

يؤدي نمو العوالق النباتية في مياه المحيطات السطحية إلى تحويل بعض أيونات البيكربونات والكربونات إلى مواد عضوية. يغوص جزء من هذه المواد العضوية إلى أعماق المحيط حيث يتحلل عائدًا إلى كربونات وبيكربونات. ترتبط هذه العملية بإنتاجية المحيطات أو الإنتاج الأولي البحري . وبالتالي، تميل القلوية إلى الزيادة مع العمق، وكذلك على طول الدوران الحراري الملحي العالمي من المحيط الأطلسي إلى المحيط الهادئ والمحيط الهندي، على الرغم من أن هذه الزيادات طفيفة. لا تتجاوز نسبة التباين في التركيزات الإجمالية بضعة بالمئة. ^{[ 104 ] [ 140 ]}

لا يؤثر امتصاص ثاني أكسيد الكربون _من الغلاف الجوي على قلوية المحيط. ^{[ 143 ] : 2252} ولكنه يؤدي إلى انخفاض في قيمة الرقم الهيدروجيني (يُسمى تحمض المحيطات ). ^{[ 139 ]}

تحتوي مياه المحيطات على العديد من العناصر الكيميائية على شكل أيونات ذائبة. وتتفاوت تركيزات هذه العناصر الذائبة في مياه المحيطات بشكل كبير. فبعض العناصر، مثل الصوديوم والكلوريد، توجد بتركيزات عالية جدًا تصل إلى عدة غرامات لكل لتر، وتشكل معًا غالبية أملاح المحيطات. بينما توجد عناصر أخرى، مثل الحديد، بتركيزات ضئيلة جدًا لا تتجاوز بضعة نانوغرامات (10⁻⁹ ^غرام ) لكل لتر. ^{[ 122 ]}

يعتمد تركيز أي عنصر على معدل دخوله إلى المحيط ومعدل إزالته. تدخل العناصر إلى المحيط من الأنهار والغلاف الجوي والفتحات الحرارية المائية . وتُزال العناصر من مياه المحيط عن طريق الغرق والدفن في الرواسب ، أو عن طريق التبخر إلى الغلاف الجوي في حالة الماء وبعض الغازات. ومن خلال تقدير زمن بقاء العنصر، يدرس علماء المحيطات توازن المدخلات والمخرجات. زمن البقاء هو متوسط ​​الوقت الذي يقضيه العنصر مذابًا في المحيط قبل إزالته. تتميز العناصر الوفيرة في مياه المحيط، مثل الصوديوم، بمعدلات دخول عالية. ويعكس هذا وفرتها الكبيرة في الصخور وسرعة تجويتها، إلى جانب إزالتها البطيئة جدًا من المحيط نظرًا لأن أيونات الصوديوم غير نشطة نسبيًا وذات قابلية ذوبان عالية. في المقابل، توجد عناصر أخرى، مثل الحديد والألومنيوم، بوفرة في الصخور ولكنها غير قابلة للذوبان، مما يعني أن مدخلاتها إلى المحيط منخفضة وإزالتها سريعة. تمثل هذه الدورات جزءًا من الدورة العالمية الرئيسية للعناصر التي استمرت منذ نشأة الأرض. يُقدّر زمن بقاء العناصر شديدة الوفرة في المحيط بملايين السنين، بينما لا يتجاوز زمن بقاء العناصر شديدة التفاعل وغير القابلة للذوبان مئات السنين. ^{[ 122 ]}

دوامة شمال المحيط الأطلسي

دوامة شمال المحيط الأطلسي

دوامة شمال المحيط الأطلسي

دوامة المحيط الهندي

دوامة شمال المحيط الهادئ

دوامة جنوب المحيط الهادئ

دوامة جنوب المحيط الأطلسي    

تدور الدوامات المحيطية في اتجاه عقارب الساعة في الشمال وعكس اتجاه عقارب الساعة في الجنوب.

تُعدّ بعض العناصر، مثل النيتروجين والفوسفور والحديد والبوتاسيوم، ضرورية للحياة، وهي مكونات رئيسية للمواد البيولوجية، وتُعرف عمومًا باسم " المغذيات ". يبلغ متوسط ​​عمر النترات والفوسفات في المحيط 10000 ^{[ 146 ]} و69000 ^{[ 147 ]} سنة على التوالي، بينما يُعدّ البوتاسيوم أيونًا أكثر وفرة في المحيط، إذ يبلغ متوسط ​​عمره 12 مليون ^{[ 148 ]} سنة. وتعني الدورة البيولوجية لهذه العناصر أنها تمثل عملية إزالة مستمرة من عمود الماء في المحيط، حيث تترسب المواد العضوية المتحللة في قاع المحيط على شكل رواسب.

ينتقل الفوسفات الناتج عن الزراعة المكثفة ومياه الصرف الصحي غير المعالجة عبر الجريان السطحي إلى الأنهار والمناطق الساحلية، ومنها إلى المحيط حيث يخضع لعمليات الأيض. وفي نهاية المطاف، يترسب في قاع المحيط، ويصبح غير متاح للبشر كمورد تجاري. ^{[ 149 ]} يُعدّ إنتاج فوسفات الصخور ، وهو عنصر أساسي في الأسمدة غير العضوية ، ^{[ 150 ]} عملية جيولوجية بطيئة تحدث في بعض رواسب قاع المحيطات، مما يجعل الأباتيت الرسوبي (الفوسفات) القابل للتعدين مورداً غير متجدد (انظر ذروة الفوسفور ). وقد يُصبح هذا الفقد المستمر للفوسفات غير المتجدد نتيجة الأنشطة البشرية مشكلةً في إنتاج الأسمدة والأمن الغذائي في المستقبل. ^{[ 151 ] [ 152 ]}