Какие свойства водных масс являются главными почему

Какие свойства водных масс являются главными почему thumbnail

Физико-химические свойства воды

Замечание 1

Химическое соединение кислорода и водорода образует важнейшее, самое распространенное и самое необыкновенное вещество планеты – обычную воду.

В химически чистой воде водорода содержится 11,19% и кислорода 88,81%.

На Земле вода может находиться в 3-х агрегатных состояниях:

  • твердом,
  • жидком,
  • газообразном.

При температуре 100 градусов вода состоит из простых молекул, которые называются гидролями ($H_2O$).

Жидкая фаза воды представляет собой смесь гидролей ($H_2O$) двойных молекул – дигидролей ($H_2O$)2 и тройных молекул – тригидролей ($H_2O$)3.

Замечание 2

Тригидроли являются преобладающими в воде твердой фазы (лед).

Из одного состояния в другое вода переходит очень быстро и сопровождается поглощением или выделением тепла, хотя на температуру самой воды это не оказывает никакого влияния. Физические и химические свойства воды при этом изменяются скачкообразно.

Температура кипения химически чистой воды при нормальном давлении составляет 100 градусов, а замерзает она при 0 градусов. При температуре +4 градуса вода имеет наибольшую плотность и является одним из теплоёмких природных тел.

Определение 1

Теплоёмкость вещества – это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 градус.

В летний период водная поверхность поглощает огромное количество тепла, а зимой, охлаждаясь, океан отдает тепло атмосфере.

Этим объясняется охлаждающее и отепляющее влияние океанов и морей на побережья материков.

В районе экватора и тропиков вода нагревается круглый год и с помощью течений и воздушных потоков передает это тепло в умеренные и полярные широты.

Замечание 3

Тепло, таким образом, перераспределяется в течение всего года, что имеет очень большое значение для формирования климата.

Вода обладает таким свойством, как теплопроводность, но она очень незначительна. Ещё меньшая теплопроводность у льда и снега, поэтому лед на реках и озерах предохраняет воду от дальнейшего охлаждения, а снег защищает почву от промерзания.

От солености и температуры воды зависит её плотность. При температуре +4 градуса плотность воды максимальная, правда, если она химически чистая.

Выше и ниже этой температуры плотность уменьшается, и вода становится легче.

Для воды характерно очень необычное свойство – при замерзании она способна увеличиваться в объеме.

Если сравнить воду и лед, то объем льда на 10% больше относительно первоначального объема воды. При таянии льда происходит сжатие воды и уменьшение её объема.

Это свойство воды играет большую роль в процессе разрушения горных пород, поскольку лед в трещинах породы разрывает её на мелкие кусочки.

В районах с вечной мерзлотой при оттаивании льда, образуются особые формы рельефа – бугры пучения.

Свойством жидкой воды является её подвижность, происходит это под действием силы тяжести, разной плотности, под воздействием ветра, Лунного и Солнечного притяжения.

При перемешивании воды происходит выравнивание температуры, солености, химического состава и др.

Благодаря подвижности воды происходит размывание и перемещение горных пород, в результате чего происходит их отложение.

Вода обладает очень высокой термической устойчивостью, так, например, водяной пар только выше 1000 градусов разлагается на водород и кислород.

Вода среди всех жидкостей, кроме ртути, имеет самое большое поверхностное натяжение, благодаря которому она может подниматься вверх по капиллярам в грунтах, растениях, обеспечивая их питание.

Являясь прекрасным растворителем, вода содержит в себе растворенные вещества и характеризуется соленостью. Соленость воды выражается в промилле (1%0).

Замечание 4

Промилле показывает, какое количество соли растворено в 1 литре воды.

Льды в океане

Лед в океане может быть сезонным и может существовать более одного года. Образование его происходит в несколько стадий.

Начальными формами льда являются иглы-кристаллы, длиной до 10 см. Когда они срастаются, образуются пятна-диски, получившие название ледяное сало.

Почти одновременно с ними появляется кашеобразная масса из снега, пропитанного водой – это снежура. Ледяное сало и снежура, сбившиеся при ветре и скопившиеся в виде полос и пятен, образуют шугу.

На мелководьях побережий образуются полосы льда, примерзающие к суше и, образующие, так называемые ледяные забереги. Постепенно их мощность и размеры увеличиваются, и образуется береговой припай.

Низкие температуры и волнения способствуют образованию блинчатого льда – это ледяные диски, диаметр которых более 30 см.

Когда начальные формы льда при тихой погоде смерзаются происходит образование сплошной тонкой ледяной корки. В морях, где вода опреснена, эту корку называют склянкой, а в соленой воде – ниласом.

При толщине льда до 10 см его называют молодик. Через такой лед вода просвечивает, а сам он имеет серый цвет. При утолщении он становится взрослым льдом белого цвета и достигает мощности 30-70 см.

В тех морях, которые имеют сезонное замерзание, это будет предельная форма льда.

Кроме сезонного льды бывают однолетние, двухлетние, многолетние. Такие льды характерны для Арктики и Антарктики.

Однолетние льды имеют мощность около метра и существуют в течение лета и сохраняются для начала нового ледообразования.

Двухлетние льды толще, их мощность около 2-х метров.

Многолетние льды голубого цвета существуют более 2-х лет – это полярный пак, толщиной 5-7 метров. Паковые льды занимают 70% всей площади льдов Северного Ледовитого океана.

Читайте также:  Каким свойствами обладает алгоритмы

Айсберги в океане

Айсберг представляет собой огромную ледяную гору, отколовшуюся от шельфовых ледников и свободно плавающую в океане.

Рисунок 1. Айсберг. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Над поверхностью воды обычно видна только небольшая часть айсберга и около 90% его объема находится под водой.

Местом рождения айсбергов в Северном полушарии является остров Гренландия, в Южном полушарии – материк Антарктида.

По своей форме айсберги могут быть столообразные, пирамидальные, наклонные, округлые, с арками и др.

Столообразные айсберги могут иметь структуру от фирна до глетчерного льда, а их цветовая гамма непостоянна.

Отколовшийся кусок имеет белый матовый оттенок, а со временем, когда из него капли воды вытеснят газы, он окрасится в светло-голубой цвет.

В среднем их длина составляет 580 м, а высота над поверхностью воды доходит до 30 м, хотя бывают и гиганты.

Иногда на поверхности айсбергов образуются реки и озера с талой водой.

Пирамидальные айсберги являются результатом ледяных оползней. Они отличаются острыми вершинами и большой высотой над поверхностью воды.

Такой тип айсбергов имеет длину около 130 м и высотой надводной части около 54 м. Их цвет зеленовато-голубоватый, но бывает и темнее.

В толще таких айсбергов бывают включения горных пород, ила, песка.

Айсберги северной части Атлантического океана принято считать самыми опасными для судоходства. Опасность заключается в том, что в этой части океана часто возникает густой туман и увидеть эту ледяную гору возможно только с расстояния 0,5 км, а этого недостаточно, чтобы отвернуть судно в сторону.

Старые подтаявшие глыбы наиболее опасны, потому что они уже подтаяли и почти не поднимаются над поверхностью воды.

Куда будет двигаться такая ледяная глыба предсказать невозможно, поэтому в целях безопасности их окрашивают в яркий цвет, либо помечают радиомаяком, работающим в авторежиме.

Столообразные айсберги в приполярных широтах Северного полушария встречаются значительно реже и имеют небольшие размеры. Процесс разрушения айсберга начинается с момента его образования независимо от типа.

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 сентября 2019; проверки требует 1 правка.

Пример дифференциации водной толщи Южного океана на различные водные массы

Водная масса — значительный объем морской воды, формирующийся в определенной акватории Мирового океана под влиянием определенных геофизических факторов. Водная масса характеризуется постоянным и непрерывным распределением физико-химических и биологических свойств в течение длительного времени. Все компоненты водной массы образуют некий единый комплекс, который может изменяться или двигаться как одно целое[1]. В отличие от воздушных масс, для масс достаточно важную роль играет вертикальная зональность.

Главные характеристики водных масс:

  • температура воды,
  • соленость,
  • содержание биогенных солей (фосфаты, силикаты, нитраты),
  • содержание растворенных газов (кислород, углекислый газ).

Характеристики водных масс не остаются неизменными постоянно, они в определенных пределах колеблются по сезонам и многолетне. Между водными массами не существует четких границ, вместо того — переходные зоны взаимного влияния. Наиболее ярко это можно наблюдать на границе теплых и холодных морских течений.

Основными факторами формирования водных масс являются тепловой и водный балансы региона[2].

Водные массы довольно активно взаимодействуют с атмосферой. Они отдают ей тепло и влагу, биогенный и механический кислород, а из нее усваивают углекислый газ.

Классификация[править | править код]

Различают первичные и вторичные водные массы[2]. К первым относят те, характеристики которых формируются под воздействием земной атмосферы. Они характеризуются наибольшей амплитудой изменений своих свойств в определенном объеме водной толщи. К вторичным водным массам относят те, что формируются под влиянием перемешивания первичных. Они характеризуются наибольшей гомогенностью.

По глубине и физико-географическими свойствами выделяют следующие типы водных масс:[2]

  • поверхностные:
    • поверхностные (первичные) — до глубин 150-200 м,
    • подповерхностные (первичные и вторичные) — от 150-200 м до 400-500 м;
  • промежуточные (первичные и вторичные) — срединный слой океанических вод толщиной около 1000 м, на глубинах от 400-500 м до 1000-1500 м, температура которого лишь на несколько градусов выше точки замерзания воды; постоянная граница между поверхностными и глубинными водами, что препятствует их перемешиванию;
  • глубинные (вторичные) – на глубине от 1000-1500 м до 2500-3000 м;
  • придонные (вторичные) — глубже 3 км.

Распространение[править | править код]

Для всех океанов характерны собственные водные массы. В Тихом океане: Северная тропическая, Северная центрально-субтропическая, Южная тропическая и другие поверхностные водные массы; Северная и Южная субтропические и другие подповерхностный; Северная и Южная тихоокеанские промежуточные; Тихоокеанские глубинные водные массы[2]. В Атлантике: Северная и Южная тропические, Гольфстрим и другие поверхностные; Северная и Южная субтропические подповерхностный; Северная и Южная атлантические промежуточные водные массы и другие; Средиземноморская глубинная[2].

Типы поверхностных водных масс[править | править код]

Экваториальные[править | править код]

На протяжении всего года экваториальные воды сильно прогреваются солнцем, что находится в зените. Толщина слоя — 150-300 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 60-70 до 120-130 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10−2 10−3 см/сек. Температура вод составляет 27°…+28°С, сезонная изменчивость небольшая 2 °C. Средняя соленость от 33-34 до 34-35 ‰, ниже, чем в тропических широтах, потому что многочисленные реки и сильные ежедневные ливни довольно сильно влияют, опресняя верхний слой воды. Условная плотность 22,0-23,0. Содержание кислорода 3,0-4,0 мл/л; фосфатов — 0,5-1,0 мкг-ат/л.

Читайте также:  Основные свойства какого гидроксида выражены сильнее

Тропические[править | править код]

Толщина слоя — 300-400 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 10-20 до 50-70 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10−3 см/сек. Температура вод составляет от 18-20 до 25-27°С. Средняя соленость 34,5-35,5 ‰. Условная плотность 24,0-26,0. Содержание кислорода 2,0-4,0 мл/л; фосфатов — 1,0-2,0 мкг-ат/л.

Субтропические[править | править код]

Толщина слоя — 400-500 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 20-30 до 80-100 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10−3 см/сек. Температура вод составляет от 15-20 до 25-28°С. Средняя соленость от 35-36 до 36-37 ‰. Условная плотность от 23,0-24,0 до 25,0-26,0. Содержание кислорода 4,0-5,0 мл/л; фосфатов — <0,5 мкг-ат/л.

Субполярные[править | править код]

Толщина слоя — 300-400 г. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 10-20 до 30-50 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10−4 см/сек. Температура вод составляет от 15-20 до 5-10°С. Средняя соленость 34-35 ‰. Условная плотность 25,0-27,0. Содержание кислорода 4,0-6,0 мл/л; фосфатов — 0,5-1,5 мкг-ат/л.

Полярные[править | править код]

Толщина слоя — 100-200 м. Горизонтальная скорость перемещения составляет от 5-10 до 30-50 см/сек. Вертикальное перемешивание происходит со скоростью 10−3 10−4 см/сек. Температура вод составляет от 0-5 до -1,8°С. Средняя соленость 32-34 ‰. Условная плотность 27,0-28,0. Содержание кислорода 5,0-7,0 мл/л; фосфатов — 1,5-2,0 мкг-ат/л.

Исследования[править | править код]

При изучении водных масс используют методику Т, S-кривых и изопикнический метод, позволяющие устанавливать гомогенность температуры, солености и других физико-химических показателей на кривой вертикального распределения[2].

Примечания[править | править код]

  1. ↑ (рос.) Добровольский А. Д. Об определении водных масс // Океанология, 1961, випуск 1, с. 12-24.
  2. 1 2 3 4 5 6 (рос.) Водные массы / Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969–1978.

Литература[править | править код]

  • (англ.) Emery, W. J. and J. Meincke. 1986 Global water masses: summary and review. Oceanologica Acta, 9:-391.
  • (рус.) Агеноров В. К. Об основных водных массах в гидросфере, М. — Свердловск, 1945
  • (рус.) Зубов Н. Н. Динамическая океанология. М. — Л., 1947.
  • (рус.) Муромцев А. М. Основные черты гидрологии Тихого океана, Л., 1958.
  • (рус.) Муромцев А. М. Основные черты гидрологии Индийского океана, Л., 1959.
  • (рус.) Добровольский А. Д. Об определении водных масс // Океанология, 1961, т. 1, выпуск 1.
  • (нем.) Defant A., Dynamische Ozeanographie, B., 1929.
  • (англ.) Sverdrup Н. U., Jonson М. W., Fleming R. Н., The oceans, Englewood Cliffs, 1959.

Источник

Также как и воздушное пространство, водное неоднородно по своей зональной структуре. О том, что называют водной массой, мы поговорим в этой статье. Выявим основные их виды, а также определим ключевые гидротермические характеристики океанических акваторий.

Что называют водной массой Мирового океана?

Водные океанические массы – это сравнительно большие слои океанических вод, обладающие определёнными свойствами (глубина, температура, плотность, прозрачность, количество содержащихся солей и т.д) характерными для данного типа водного пространства. Формирование свойств определённого вида водных масс происходит на протяжении большого периода времени, что делает их относительно постоянными и водные массы воспринимаются, как единое целое.

что называют водной массой

Главные характеристики морских водных масс

Водные океанические массы в процессе взаимодействия с атмосферой приобретают различные характеристики, отличающиеся в зависимости от степени воздействия, а также от очага формирования.

  1. Температура – один из главных показателей, по которым происходит оценка водных масс Мирового океана. Закономерно, что температура поверхностных морских вод находит свой экстремум в экваториальной широте, по мере отдаления от которой водная температура понижается.

    свойство водных масс

  2. Солёность. На солёность водных потоков влияет уровень выпадения атмосферных осадков, интенсивность испарения, а также количество пресной воды, поступающей с материков в виде крупных рек. Наибольшая солёность зарегистрирована в бассейне Красного моря: 41‰. Карта солёности морских вод наглядно видна на следующем рисунке.

    водные массы

  3. Плотность водных масс напрямую зависит от того, на какой глубине от уровня моря они находятся. Это объясняется законами физики, согласно которым более плотная, а значит и более тяжёлая жидкость опускается ниже жидкости с меньшей плотностью.

водные массы океана

Основные зоны водных масс Мирового океана

Комплексные характеристики водных масс формируются под воздействием не только территориального признака в сочетании с климатическими условиями, но и вследствие смешивания разных водных потоков. Верхние слои океанических вод более подвержены смешиванию и влиянию атмосферы, нежели более глубинные толщи воды того же географического региона. В связи с этим фактором водные массы Мирового океана подразделяются на два больших раздела:

  1. Океаническая тропосфера – верхние, так называемые поверхностные слои воды, нижняя граница которых достигает 200-300, а иногда и 500 метров глубины. Отличаются наиболее подверженным влиянием со стороны атмосферных, температурно-климатических условий. Имеют разнородные характеристики в зависимости от территориальной принадлежности.

    виды водных масс

  2. Океаническая стратосфера – глубинные воды ниже поверхностных слоёв с более устойчивыми свойствами и характеристиками. Свойства водных масс стратосферы более устойчивы, поскольку отсутствуют сильные и обширные перемещения водных потоков особенно в вертикальном разрезе.
Читайте также:  Какими свойствами обладают нервные клетки

Виды вод океанической тропосферы

Океаническая тропосфера образуется под влияние совокупности динамичных факторов: климата, осадков, а также прилива материковых вод. В связи с этим поверхностные воды имеют частые колебания температуры, уровня солёности. Движение водных масс из одной широты в другую формирует образование тёплых и холодных течений.

движение водных масс

В поверхностных водах наблюдается наибольшая насыщенность формами жизней в виде рыб и планктона. Виды водных масс океанической тропосферы принято подразделять по географическим широтам с ярко-выраженным климатическим фактором. Назовём основные из них:

  • Экваториальные.
  • Тропические.
  • Субтропические.
  • Субполярные.
  • Полярные.

Характеристика экваториальных водных масс

Территориальная зональность экваториальных водных масс охватывает географическую полосу от 0 до 5 северной широты. Экваториальный климат характеризуется практически одинаково высоким температурным режимом на протяжении всего календарного года, поэтому и водные массы данного региона прогреты в достаточной степени, достигают температурной отметки 26-28.

Вследствие выпадения обильных осадков и притока пресной речной воды с материка экваториальные океанические воды имеют небольшой процент солёности (до 34,5‰) и наименьшую условную плотность (22-23). Насыщенность водной среды региона кислородом также имеет наименьший показатель (3-4 мл/л) ввиду высокой среднегодовой температуры.

Характеристика тропических водных масс

Зона тропических водных масс занимает две полосы: 5-35 северного полушария (северо-тропические воды) и до 30 южного (южно-тропические воды). Формируются под воздействием особенностей климата и воздушных масс – пассатов.

Летний температурный максимум соответствует экваториальной широте, но зимой этот показатель опускается до отметки 18-20 выше нуля. Зона характеризуется наличием восходящих водных потоков с глубины 50-100 метров у западных прибрежных материковых линий и нисходящими потоками у восточных берегов материка.

Тропические виды водных масс имеют больший, чем у экваториальной зоны, показатель солёности (35–35,5‰) и условной плотности (24-26). Насыщенность кислородом тропических водных потоков остаётся приблизительно на таком же уровне, что и у экваториальной полосы, а вот насыщенность фосфатами превосходит: 1-2 мкг-ат/л против 0,5-1 мкг-ат/л у экваториальных вод.

Субтропические водные массы

Температура в течение года субтропической водной зоны может опускаться до 15. В тропической широте опреснение вод происходит в меньшей степени, чем в других климатических поясах, поскольку здесь выпадает малое количество осадков, в то время как идёт интенсивное испарение.

Здесь солёность вод может доходить до 38‰. Субтропические водные массы океана при охлаждении в зимний период года отдают много тепла, тем самым внося значительный вклад в процесс теплообмена планеты.

Границы субтропической зоны доходят примерно до 45 южного полушария и до 50 с.ш. Наблюдается повышение насыщенности вод кислородом, а значит и формами жизни.

Характеристика субполярных водных масс

По мере отдаления от экватора температура водных потоков снижается и варьирует в зависимости от времени года. Так на территории субполярных водным масс (50-70 с.ш и 45-60 ю.ш.) зимой температура воды падает до 5-7, а летом повышается до 12-15о С.

Солёность воды имеет тенденцию уменьшения от субтропических водных масс в направлении к полюсам. Происходит это вследствие таяния айсбергов – источников пресной воды.

стремительно текущая водная масса

Характеристика и особенности полярных водных масс

Локализация полярных океанических масс – околоматериковые полярные северные и южные пространства, таким образом, океанологи выделяют наличие арктических и антарктических водных масс. Отличительными особенностями полярных вод являются, конечно же, наименьшие температурные показатели: летом в среднем 0, а зимой 1,5-1,8 ниже нуля, что также влияет на плотность – здесь она самая высокая.

Помимо температуры, отмечается и низкая солёность (32-33‰) за счёт таяния материковых пресных ледников. Воды полярных широт очень богаты кислородом и фосфатами, что благоприятно сказывается на разнообразии органического мира.

Виды и свойства водных масс океанической стратосферы

Океаническую стратосферу океанологи условна подразделяют на три вида:

  1. Промежуточные воды охватывают толщи воды на глубине от 300-500 м до 1000 м, а иногда и 2000 м. По сравнению с двумя остальными видами водных масс стратосферы, промежуточный слой наиболее освещённый, тёплый и в большей степени богат кислородом и фосфатами, а значит и богаче подводный мир планктоном и различными видами рыб. Под влиянием соседства с водными потоками тропосферы, у которой преобладает стремительно текущая водная масса, гидротермические характеристики и скорость течения водных потоков промежуточного слоя весьма динамичны. Общая тенденция движения промежуточных вод наблюдается в направлении от высоких широт к экватору. Толщина промежуточного слоя океанической стратосферы не везде одинакова, более широкий слой наблюдается у полярных зон.
  2. Глубинные воды имеют ареал распространения, начиная с глубины в 1000-1200 м, и доходят до 5 км ниже уровня моря и характеризуются более постоянными гидротермическими данными. Горизонтальное течение водных потоков данного слоя гораздо меньше промежуточных вод и составляет 0,2-0,8 см/с.
  3. Придонный слой воды наименее изучены океанологами в виду своей недосягаемости, ведь они располагают на глубине более 5 км от поверхности воды. Главными особенностями придонного слоя является практически постоянный уровень солёности и высокая плотность.

Источник