Основной характеристикой термодинамического состояния водной толщи океанов и морей является вертикальное распределение температуры, солености и плотности. Как установлено, эти характеристики изменяются с глубиной. По словам советского ученого Л. М. Бреховских, Мировой океан представляет собой в сущности огромных размеров "слоеный пирог", Он состоит из почти одинаковых по температуре, солености и плотности слоев толщиной от нескольких сантиметров до нескольких метров. При исследовании изменений плотности воды по вертикали обнаружено, что хотя она с глубиной возрастает, но в пределах данного слоя почти постоянна, а при переходе от слоя к слою резко изменяется.
Структура физико-химических характеристик толщи воды океана изменяется в пространстве и во времени. Отдельные слои существуют несколько часов, а иногда и несколько минут, Некоторые имеют очень узкую протяженность.
Изменчивость структуры физико-химических характеристик океана связана с неупорядоченными турбулентными (вихревымн), конвективными, волновыми и другими движениями вод. Это новое важное открытие, сделанное советскими океанологами с помощью автономных измерительных приборов-самописцев, является одним из подтверждений того, как мало еще изучен океан, меняет представление о распространении звука в океане, нарушает многие другие устоявшиеся взгляды на природу водной толщи Мирового океана и дает ключ к пониманию ряда процессов и явлений, происходящих в его водах.