Чему равна соленость вод у экватора. Как изменяется соленость океанических вод
11.07.2007 15:00
Мировой океан представляет собой единое целостное природное тело, которое занимает 2/3 всей площади земного шара. Морская вода , из которой он состоит - самое распространенное вещество на поверхности Земли. Она отличается от пресной воды горько-соленым вкусом, удельным весом, прозрачностью и цветом, более агрессивным воздействием на строительные материалы и другими свойствами. Это объясняется содержанием в морской воде более 50 различных компонентов.
Суммарное содержание твердых растворенных веществ в 1 кг морской воды и выраженное в десятых долях процента (промилле ‰) - называется соленостью . Средняя соленость морской воды на поверхности океана колеблется от 32 до 37‰, в природных слоях от 34 до 35‰. В некоторых морях отмечается значительное отклонение от этих средних величин. Так, соленость Черного моря 17-18‰, Каспия 12-13‰, а Красного моря - до 40‰. Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но весовое содержание их различно.
Из всего количества растворенных веществ 99.6% составляют галоидные соли натрия, калия, магния и сульфаты магния и кальция, и только 0.4% солевого состава приходится на долю остальных веществ. Из таблицы видно, что всего 13 элементов «таблицы Менделеева» содержится в количестве более 0.1 мг/л. Даже такие важные для многих процессов в океане (в особенности для жизнедеятельности морских организмов) элементы как фосфор, йод, железо, вместе с кальцием, серой, углеродом и некоторыми другими, содержатся в количестве, меньшем 0.1 мг/л. В морской воде в виде живой материи и в виде растворенных «косных» органических веществ содержатся также и органические вещества, составляя в сумме величину около 2 мг/л.
Солевой состав морской воды резко отличается от солевого состава речной воды, но близок к водам, выделяющимся при вулканических извержениях, или горячих источников, получающих питание из глубоких недр Земли. В речной воде также содержатся растворенные вещества, количество которых очень сильно зависит от физико-географических условий.
Чем больше величина испарения, тем больше соленость морской воды , поскольку при испарении остаются соли. На изменение солености большое влияние оказывают океанические и прибрежные течения, вынос пресных вод крупными реками, перемешивание вод океанов и морей. По глубине колебания солености происходят лишь до 1500 м, ниже соленость меняется незначительно.
Самое соленое море мирового океана - Красное . В 1 литре его воды содержится 41 г солей. В среднем за год над морем выпадает не более 100 мм атмосферных осадков, тогда как величина испарения с его поверхности достигает 2000 мм в год. При полном отсутствии речного стока это создает постоянный дефицит водного баланса моря, для восполнения которого существует только один источник - поступление воды из Аденского залива. В течение года через Баб-эль-Мандебский пролив в море вносится примерно на 1000 куб. км воды больше, чем выносится из него. При этом, согласно расчетам, для полного обмена вод Красного моря необходимо всего 15 лет.
В Красном море вода очень хорошо и равномерно перемешана. Зимой поверхностные воды остывают, становятся более плотными и опускаются вниз, а вверх поднимаются теплые воды с глубины. Летом с поверхности моря испаряется вода, а оставшаяся вода становится более соленой, тяжелой и опускается вниз. На ее место поднимается менее соленая вода. Таким образом, весь год вода в море интенсивно перемешивается, и во всем своем объеме море одинаково по температуре и солености, кроме как во впадинах.
Обнаружение впадин с горячими рассолами в Красном море было настоящим научным открытием 60-х годов двадцатого века. К настоящему времени в самых глубоких районах обнаружено более 20 таких впадин. Температура рассола находится в пределах 30-60°C и повышается на 0.3-0.7°C в год. Это значит, что впадины подогреваются снизу внутренним теплом Земли. Наблюдатели, погружавшиеся во впадины на подводных аппаратах, рассказали, что рассолы не сливаются с окружающей водой, а четко отличаются от нее и выглядят как илистый грунт, покрытый рябью, или как клубящийся туман. Химические анализы показали, что содержание в рассолах многих металлов, в том числе и драгоценных, в сотни и тысячи раз выше, чем в обычной морской воде.
Отсутствие берегового стока (а проще говоря рек и дождевых потоков),
а значит и грязи с суши, обеспечивает сказочную прозрачность воды. 
Температура воды стабильна круглый год - 20-25°C. Все эти факторы
обусловили богатство и уникальность морской жизни в Красном море.
Мертвое море расположено в Западной Азии на территории Израиля и Иордании. Оно находится в тектонической впадине, образовавшейся вследствие так называемого афро-азиатского разлома, который произошел в эпоху где-то между концом третичного и началом четвертичного периода, то есть более 2-х миллионов лет назад.
Площадь Мертвого моря 1050 кв. м, глубина 350-400 метров. В него впадает единственная река Иордан, но питание происходит также за счет многочисленных минеральных источников. Выхода море не имеет, является бессточным, потому более правильно называть его озером.
Поверхность Мертвого моря находится на 400 метров ниже уровня Мирового океана (самая низкая точка Земного шара). В своих теперешних очертаниях Мертвое море существует более 5000 лет, за это время на его дне скопился осадочный иловый слой толщиной более 100 метров.
Соленость морской воды - это содержание в граммах всех минеральных веществ, растворенных в 1 кг морской воды, при условии, что бром и иод замещены эквивалентным количеством хлора, все углекислые соли переведены в оксиды, а все органические вещества сожжены при температуре 480 °С. Соленость воды выражается в г/кг, т. е. в тысячных долях - промилле и, как было сказано, обозначается S ‰.
Соленость морской воды близка к понятию минерализации (М, мг/л). При солености до 20 ‰ S ‰ ~ М 10 -3 .
Соленость морской воды определяют по содержанию хлора или по электропроводности воды, так как морская вода - это электролит: чем больше солей в воде, тем больше ее электропроводность, т. е. меньше электрическое сопротивление; измеряя последнее, можно по таблицам пересчитать его в соленость. Можно использовать измерения угла преломления света в воде, так как этот угол зависит от солености. Можно получить соленость и по измерениям плотности воды. Наиболее точен полный химический анализ, однако, этот способ слишком трудоемкий.
Очень прост способ прямого измерения плотности ареометром. Прибор позволяет легко определить плотность воды, а затем при помощи таблиц получить значения солености. Этот способ, однако, слишком груб. Он дает погрешность измерения до 0,05‰.
Ранее использовался способ определения солености по концентрации хлора, а точнее по хлорности (хлорностью называется суммарное содержание в граммах на 1 кг морской воды галогенов - хлора, брома, фтора и иода при пересчете на эквивалентное содержание хлора). Этот способ позволяет определять соленость с погрешностью до 0,01‰. М. Кнудсен еще в 1902 г. получил формулу
S ‰ = 0,030 + 1,805 Сl‰, (10.3)
где С1 -хлорность воды. В 1967 г. международным соглашением вместо формулы Кнудсена была принята новая формула, получившая название «международной»: S ‰ = 1,80655 С1‰. Из-за того, что солевой состав окраинных и внутренних морей несколько отличается от среднего солевого состава океанских вод, существуют и специальные формулы аналогичной структуры для отдельных морей. Так, для вод Черного моря используют формулу S = 1,1856 + 1,7950 С1, Балтийского - S = 0,115 + 1,805 С1, Азовского – S = 0,21 + + 1,794 CI (S и С1 - в ‰). По той же схеме рассчитаны формулы и для многих озер с соленой и солоноватой водой. Так, для вод Каспийского моря используют формулу S = 0,140 + 2,360 С1.
В связи с переходом в последние годы на электрометрический метод измерения солености была принята новая формулировка понятия солености через относительную электропроводность R 15 при 15 °С и атмосферном давлении:
S= а 0 + а 1 R 15 + a 2 R 2 l5 + a 3 R 3 15 + а 4 R 4 15 + a 5 R 5 15 , (10.4)
где R 15 = С пробы /С 35 ‰, 15° - относительная электропроводность морской воды при температуре 15 °С и р атм , С 35 ‰, 15° - электропроводность пробы морской воды при температуре 15 °С и солености 35‰. Вместо природной воды в знаменателе выражения для R l5 стати использовать раствор хлористого калия КС1, была введена Шкала практической солености 1978 г. При массовой доле КС1 = 32,4 10 -3 , Т = 15 °С и атмосферном давлении R l5 = 1, а практическая соленость при этом равна 35,00‰, или 35 единиц практической солености.
Вспоминаем: Как разделяются воды планеты по солености? Почему путешественники и моряки берут в морские путешествия пресную воду?
Ключевые слова: морская вода, соленость, температура воды, промилле.
1. Соленость вод. Во всех морях и океанах вода имеет горько-соленый вкус. Пить такую воду невозможно. Поэтому моряки, уходящие на судах в плавание, берут с собой запас пресной воды. Соленую воду можно опреснять в специальных установках, которые имеются на морских судах.
В основном в морской воде растворена поваренная соль, которую мы употребляем в пищу, но есть и другие соли (рис. 92).
* Горький вкус воде придают соли магния. В воде океана обнаружены алюминий, медь, серебро, золото, но в очень малых количествах. Например, 2000 т воды содержит 1 г золота.
Почему воды океана соленые? Часть ученых считают, что первичный океан был пресным, потому что его образовали воды рек и дожди, обильно выпадавшие на Землю миллионы лет назад. Реки приносили и продолжают приносить в океан соли. Они накапливаются и приводят к солености океанической воды.
Другие ученые предполагают, что океан при своем образовании сразу стал соленым, потому что пополнялся солеными водами из недр Земли. Ответ на этот вопрос могут дать будущие исследования.
Рис. 92. Количество веществ, растворенных в воде океана.
** Количества растворенных в океанической воде солей достаточно, чтобы покрыть поверхность суши слоем толщиной в 240 м.
Предполагается, что в морской воде растворены все имеющиеся в природе вещества. Большинство из них содержится в воде в очень малых количествах: в тысячных частях грамма на тонну воды. Другие вещества содержатся в сравнительно больших количествах - в граммах на килограмм морской воды. Ими и определяется ее соленость.
С о л е н о с т ь морской воды – это количество растворенных в воде солей.
Рис. 93. Соленость поверхностных вод Мирового океана
Соленость выражается в п р о м и л л яе , т. е. в тысячных долях числа, и обозначается -°/oo. Средняя соленость вод Мирового океана 35°/oo. Это означает, что в каждом килограмме морской воды содержится 35 граммов солей (рис. 92). Соленость пресных речных или озерных вод - менее 1°/oo.
Наиболее соленые поверхностные воды имеет Атлантический океан, наименее соленые - Северный Ледовитый (см. табл. 2 в Приложении 1).
Соленость океанов не везде одинакова. В открытой части океанов соленость достигает наибольших значений в тропических широтах (до 37 – 38 °/oo), а в полярнх областях соленость поверхностных океанических вд снижается до 32 °/oo (рис. 93).
Соленость воды в окраинных морях обычно мало отличаются от солености прилегающих частей океана. Вода внутренних морей отличается от воды открытой части океанов по солености: она повышается в морях жаркого пояса с сухим климатом. Например, соленость воды в Красном море - почти 42°/oo. Это самое соленое море Мирового океана.
В морях умеренного пояса, которые принимают в себя большое количество речных вод, соленость ниже средней, например в Черном море – от 17°/oo до 22°/oo, в Азовском - от 10°/oo до 12°/oo.
* Соленость морской воды зависит от атмосферных осадков и испарения, а также течений, притока речных вод, образования льдов и их таяния. При испарении морской воды соленость повышается, при выпадении осадков - уменьшается. Теплые течения несут обычно более соленую воду, чем холодные. В береговой полосе морские воды опресняются реками. При замерзании морской воды соленость возрастает, при таянии людов, наоборот, понижается.
Соленость морской воды изменяется от экватора к полюсам, от открытой части океана к берегам, с возрастанием глубины. Изменения солености охватывают лишь верхнюю толщу воды (до глубины 1500 - 2000 м). Глубже соленость остается постоянной и равна примерно среднеокеанической.
2. Температура вод. Температура океанской воды у поверхности зависит от поступления солнечного тепла. Те части Мирового океана, которые находятся в тропических широтах, имеют температуру + 28 0 С – +25 0 С, а в некоторых морях, например в Красном, температура достигает иногда +35 0 С. Это самое теплое море Мирового океана. В полярных районах температура опускается до - 1,8 0 С (рис.94). При температуре 0 0 С пресная вода рек и озер превращается в лед. Морская же вода не замерзает. Ее замерзанию мешают растворенные вещества. И чем выше соленость морской воды, тем ниже температура ее замерзания.
Рис.94. Температура поверхностных вод Мирового океана
При сильном охлаждении морская вода, как и пресная, замерзает. Образуются морские льды. Они постоянно покрывают большую часть Северного Ледовитого океана, окружают Антарктиду, зимой появляются в неглубоких морях умеренных широт, где летом тают.
*До глубины 200 м температура воды меняется в зависимости от времени года: летом вода более теплая, зимой становится холоднее. Ниже 200 м температура меняется за счет притока течениями более теплых или более холодных вод, а в придонных слоях она может повышаться за счет поступления горячих вод разломов океанической земной коры. В одном из таких источников на дне Тихого океана температура достигает 400 0 С.
Температура вод океанов изменяется и с глубиной. В среднем на каждые 1 000 м глубины температура понижается на 2 0 С. На дне глубоководных впадин температура около 0 0 С.
1. Что называется соленостью морской воды, в чем она выражается? 2. От чего зависит соленость морской воды и как она распределяется в Мировом океане? Чем объясняется такое распределение? 3. Как изменяется температура вод Мирового океана с широтой и глубиной? 4*. Почему в тропических областях соленость достигает наибольших значений для открытой части океана (до 37 - 38°/oo), а в экваториальных широтах соленость значительно ниже?
Практическая работа.
Определите соленость, если в 1 л морской воды растворено 25 г солей.
2*. Высчитайте, сколько соли можно получить из 1 т воды Красного моря.
Конкурс знатоков . На земле есть море, в котором человек может находится на поверхности воды как поплавок (рис. 95). Как называется это море и где оно находится. Почему вода в этом море обладает такими свойствами?
Рис. 95 «Море», в котором могут купаться не умеющие плавать.
Землю можно с уверенностью назвать водной планетой, ведь Мировой океан, окружающий сушу, покрывает 71% всей ее поверхности. , входящие в его состав, во многом отличаются друг от друга. В том числе и таким параметром, как соленость, означающим количество солей, растворенных в одном литре воды при определенных условиях. Соленость морской воды измеряют чаще всего в «‰» (промилле). Теперь будет не сложно узнать, какое самое соленое море на Земле.
5. Ионическое море - соленость превышает 38 ‰
Ионическим морем называют часть Средиземного, которое омывает берега Южной Италии и Греции. Дно моря покрыто илом, а ближе к берегам - песком и мелким ракушечником. Его площадь - 169 тыс. км², максимальная глубина - 5 121 м. Это самая большая глубина на всем Средиземном море. Ведется промышленный вылов скумбрии, кефали, тунца, камбалы. Воды Ионического моря безопасные и очень теплые, даже в феврале их температура не падает ниже 14°C, а в пик курортного сезона, в августе, достигает 25,5°C. Среди его обитателей можно назвать дельфинов-афалинов, огромных черепах, осьминогов. А весьма опасных морских ежей и белых акул практически нельзя встретить поблизости от побережья. Ядовитые рыбы дракончики, способные вызвать аллергическую реакцию у человека, более активны ночью, днем зарываются в песок.
4. Эгейское море - соленость от 37 до 40,0 ‰
Это полузамкнутое море имеет около 20 000 островов и находится в восточной части Средиземного. Общая площадь - 179 тыс. км². Через проливы соединено с Мраморным, Черным и Средиземным морями. Показатели солености его вод возрастают, что связывают со всеобщим потеплением. После купания рекомендуется смыть морскую воду, так как это может негативно отразиться на состоянии кожи и слизистой оболочке глаз. В Эгейском море есть рыбный промысел, активно добывают губки, ловят осьминогов. Из-за того, что в этом море мало планктона, рыболовство в его водах постепенно приходит в упадок.
3. Лигурийское море - соленость 38 ‰
Это море находится в западной части Средиземного. Берега обрывистые и скалистые, но есть песчаные пляжи. В Лигурийское море впадает много небольших рек, которые берут начало в Апеннинах. На его берегах находятся такие важные порты, как:
- Лимпия, который считается морскими воротами Ниццы.
- Круизные порты Савона, Специя, имеющие контейнерные и наливные терминалы.
- Генуэзский порт, занимающий первое место по торговому объему в Италии.
Несмотря на высокую соленость этих вод, на французско-итальянском побережье Лигурийского моря расположен один из самых знаменитых курортных районов в мире - Ривьера.
2. Средиземное море - соленость от 36 до 39,5 ‰
Средиземное море - это реликт древнего океана Тетис. Считается одним из самых крупных по размеру морем, его площадь - 2,5 млн км². К его бассейну относят Азовское, Черное и Мраморное моря. Соленость моря значительно колеблется, так как из Атлантики через Гибралтарский пролив поступает вода, соленость которой гораздо ниже. Количество зоопланктона в Средиземном море относительно небольшое, вследствие этого немного и различных видов рыб, а также морских животных и млекопитающих. Но в большом количестве представлены водоросли, особенно перидинеи и диатомеи. Придонная фауна очень бедна из-за желтоватого ила, который не благоприятствует развитию жизни. Рыб в Средиземном море - 550 видов, из них 70 - эндемики. Чаще других встречаются: скумбрия, сардина, ставрида, кефаль и др. Есть и более крупные «жители» - акулы, скаты, тунцы. Распространены съедобные моллюски.
1. Красное море - соленость 41 ‰
Самое соленое из всех, Красное море находится в тектонической впадине, глубина которой может доходить до 3 км. Является внутренним морем Индийского океана. Жаркий климат, провоцирующий сильное поверхностное испарение и малое количество осадков (примерно 100 мм в год), отсутствие рек, впадающих в море, приводит к постепенному увеличению его солености. Из-за отсутствия ила и песка, которых много в речной воде, Красное море отличается необыкновенной прозрачностью и чистотой. Температура воды даже зимой составляет +20 °C, а летом - значительно выше.
Несмотря на свою соленость, воды Красного моря поражают огромным количеством обитающих в нем различных видов рыб. Но ихтиологи считают, что открыто только 60% рыб, способных существовать на большой глубине. Море необычайно красиво, и в нем много интересных и порой забавных жителей, но прикасаться к ним категорически запрещено. Кораллы, губки, медузы, а также морские ежи, мурены и ядовитые морские змеи потенциально крайне опасны. Любой контакт с ними может закончиться ожогом, значительной кровопотерей или резко выраженной аллергической реакцией, а иногда и летальным исходом. В теплых морских водах живут 44 вида акул. Самая страшная из них - тигровая, которая может легко напасть на человека.
Рассмотрев по-отдельности, теперь уже легко сделать вывод, какое самое соленое море. Соленость очень известного Мертвого моря доходит 350 ‰, но на самом деле, несмотря на название, оно является бессточным озером, которое постепенно высыхает.
Главная особенность воды океанов и морей - ее соленость. В науке принято измерять соленость числом граммов солей, содержащихся в килограмме морской воды. Так как килограмм равен тысяче граммов, то, измеряя соленость граммами на килограмм, мы, по существу, выражаем ее в тысячных долях - промилле. Поэтому говорят, что соленость «выражается в промилле». Соленость условились обозначать большой латинской буквой S, а промилле - °/00.
Соленость поверхностной воды Черного моря равна восемнадцати промилле. Это значит, что в одном килограмме черноморской воды содержится восемнадцать граммов различных солей.
Средняя соленость воды Мирового океана равна тридцати пяти промилле (S=35°/00). В поверхностной воде океанов и морей наблюдаются довольно значительные отклонения от этой средней величины. Это зависит от того, что количество воды, испаряющейся с какой-либо части поверхности океана, и количество осадков, выпадающих за то же время на ту же поверхность, на разных широтах неодинаково. В экваториальной полосе за год выпадает слой осадков высотой около 2 м, испаряется же воды меньше; поэтому получается избыток пресной воды, который понижает соленость поверхностной воды примерно до 34 °/00.
В субтропической полосе на широтах между 30-35° господствует ясная, сухая погода, осадков выпадает мало, а испарение очень большое. Преобладание испарения над выпадением осадков приводит к тому, что соленость поверхностной воды Мирового океана в субтропиках выше средней: в Северном полушарии 38 °/00, а в Южном - 37 °/00.
В умеренных широтах количество осадков больше, чем в субтропиках, а испарение меньше; поэтому при удалении от тропиков к северу в Северном полушарии и к югу в Южном соленость постепенно приближается к нормальной. В приполярных зонах, где испарение резко понижено, соленость поверхностной воды меньше средней солености Мирового океана. Она не превышает здесь 33-34 °/00
Таким образом, на поверхности Мирового океана наблюдается пониженная соленость в экваториальной зоне и повышенная - к северу и к югу от нее - в субтропических зонах. По направлению к полюсам соленость постепенно понижается, становясь в умеренных широтах нормальной (S=35 °/00). Эта закономерность несколько нарушается океаническими течениями. Холодные течения выносят из приполярных зон в умеренные широты воду пониженной солености, а течения, идущие из субтропиков, несут в умеренные широты более соленую воду.
В прибрежных частях Мирового океана, особенно около устьев больших рек, таких, например, как Амазонка, Конго, Енисей, Лена, Обь, соленость воды на поверхности резко понижается.
Все различия в солености океанической воды, о которых мы говорили, наблюдаются только на поверхности Мирового океана. Их можно заметить в слое воды толщиной в несколько сот метров. Соленость глубинных вод Мирового океана везде почти одинакова и равна 35 °/00.
Как попали в морскую воду находящиеся в ней соли? На своем пути реки растворяют соли, входящие в состав горных пород, а затем выносят соли в океаны и моря.
Тщательные химические анализы показали, что в морской воде содержатся все распространенные на суше химические элементы. Интересно, что соотношения между ними в разных частях Мирового океана одни и те же, т. е. химический состав солей Мирового океана постоянен.
Оказалось, что растворенные в морской воде соли находятся в ней в следующей пропорции (в %):
Хлориды (соли соляной кислоты). . . 88,7
Сульфаты (соли серной кислоты). . . 10,8
Карбонаты (соли угольной кислоты). . . 0,3
Остальные соли………. 0,2
Во всех океанах эти соотношения сохраняются. Это лишний раз показывает единство Мирового океана и свидетельствует о том, что вода океанов хорошо перемешивается.
В речной воде, в отличие от морской, больше всего не хлоридов, а карбонатов. Что же происходит с ними в океане? Их используют обитающие в морской воде живые существа для построения своих раковин и скелетов.
ТЕМПЕРАТУРА МОРСКОЙ ВОДЫ
Из физики известно, что вода по сравнению с воздухом обладает очень большой теплоемкостью. Чтобы нагреть на 1° один кубический сантиметр, или один грамм, воды, нужно затратить одну калорию тепла. Эта же калория может нагреть на 1° более трех тысяч кубических сантиметров воздуха.
Поэтому температура поверхности воды в Мировом океане сильно влияет па температуру воздуха над ней, а следовательно, и на климат тех областей, куда этот воздух проникает благодаря господствующим ветрам.
Самая высокая температура воды на поверхности Мирового океана вдали от берегов наблюдается в экваториальной зоне. Средняя годовая температура доходит там до 28°. У берегов на мелководье вода прогревается еще больше. Интересно, что в течение года в экваториальной зоне температура океанической воды почти не меняется. Самая высокая температура обычно бывает выше средней не больше чем на один градус. Настолько же ниже средней оказывается и минимальная температура. Происходит это потому, что в экваториальной зоне приход солнечного тепла в течение года очень равномерен, так как продолжительность дня круглый год равна приблизительно 12 часам, а солнце в полдень оказывается около зенита.
От экваториальной зоны и к северу и к югу средние годовые температуры поверхности воды начинают понижаться и в субтропиках доходят до 20°. В субтропической зоне солнце в полдень летом поднимается почти к зениту. В это время день намного длиннее ночи. Зимой день короче и солнце в полдень не поднимается так высоко. Поэтому разница в приходе солнечного тепла летом и зимой значительна. Самые высокие и самые низкие температуры воды могут отличаться от средней годовой до 5°. Например, средняя годовая температура воды равна 22°, самая высокая (максимальная) 27°, а самая низкая (минимальная) 17°. Соответственно этому меняется и температура воздуха.
От субтропиков по направлению к полярным кругам средняя годовая температура поверхностной воды быстро понижается и, наконец, зимой доходит до температуры, при которой образуется лед,
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .