Какими свойствами обладает вода океана

Температура вод Мирового океана

Соленость вод Мирового океана

СВОЙСТВА МИРОВОГО ОКЕАНА

ТЕМПЕРАТУРА ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА 

Океан получает от Солнца много тепла. Занимая большую площадь, он получает тепла больше, чем суша.
Но солнечные лучи нагревают только верхний слой воды толщиной всего несколько метров. Вниз от этого слоя тепло передается в результате постоянного перемешивания воды. Но необходимо заметить, что температура воды с глубиной понижается, сначала скачкообразно, а затем плавно. 

Изменение температуры поверхностных вод Мирового океана:

90o
с.ш. –  -1,7 oС

60o с.ш.
– +4,8o С

30o 
с.ш. -+21,0o С

0        –      
     +27,0o С

30o ю.ш. – +19,00 С

60o 
ю.ш. – 0 0 C

70o
ю.ш. – – 1,30 С

Вывод: температура поверхностных вод зависит от широты местности.

Изменение температуры с глубиной (между 50 гр. с.ш. и 50 гр. ю.ш):

0 м – +16 0С

200 м – +15,5 0 С

1 000 м- +3,8 0 С

2 000 м- + 3,1 0 С

3 000 м- +2,8 0 С

5 000 м-+2,5 0 С

Вывод: температура понижается очень резко до глубины 1000 м , а затем – очень медленно.

На глубине вода почти однородна по температуре, так как глубины океанов в основном заполнены водами одного и того же происхождения, формирующимися в полярных областях Земли. На глубине более 3-4 тысяч метров температура обычно колеблется от +2°С до 0°С.

Температура поверхностных вод также неодинакова и распределяется в зависимости от географической широты. Чем дальше от экватора, тем ниже температура. Это связано с различным количеством тепла, которое поступает от Солнца. Из-за шарообразности нашей планеты угол падения солнечного луча на экваторе больше, чем у полюсов, поэтому и тепла экваториальные широты получают больше, чем полярные. На экваторе наблюдаются наиболее высокие температуры вод океана — +28-29°С. К северу и югу от него температура воды понижается. Из-за близости холодной Антарктиды скорость понижения температур к югу несколько быстрее, чем к северу.

На температуру морской воды влияет и климат окружающих территорий. Особенно высока она в морях, окруженных жаркими пустынями, например в Красном море — до 34°С, в Персидском заливе — до 35,6°С. В умеренных широтах температура изменяется в зависимости от времени суток.

Кроме географической широты и климата окружающих территорий, на температуру океанических вод влияют и течения. Теплые течения уносят теплые воды от экватора в умеренные широты, а холодные несут от полярных областей холодную воду. Подобное перемещение вод способствует более равномерному распределению температур в водных массах.

Самая высокая средняя температура у поверхности воды в:

Следовательно, для всего Мирового океана средняя температура поверхностных вод составляет около 17,5°С. 

ЗНАЧЕНИЕ
Итак, океан поглощает тепла на 25-50% больше, чем суша, и в этом его огромная роль для живых существ всей планеты. Солнце все лето нагревает его воду, а зимой эта прогретая вода постепенно отдает тепло атмосфере. Таким образом, Мировой океан — что-то вроде «котла центрального отопления» Земли. Без него на Земле наступят такие жестокие морозы, что погибнет все живое. Было подсчитано, что если бы океаны не сохраняли так бережно свое тепло, то средняя температура на Земле была бы равна —21°С, а это на целых 36 С ниже той, которую мы имеем на самом деле. 

СОЛЕНОСТЬ ВОД МИРОВОГО ОКЕАНА 

Главным признаком, отличающим воды Мирового океана от вод суши, является их высокая соленость. Количество граммов веществ, растворенных в 1 литре воды, называют соленостью. 

Морская вода — это раствор 44 химических элементов, но первостепенную роль в ней играют соли. Поваренная соль придает воде соленый вкус, а магниевая — горький. Соленость выражается в промилле (‰). Это тысячная доля числа. В литре океанической воды растворено в среднем 35 граммов различных веществ, значит, соленость будет 35‰.

Количество солей, растворенных в Мировом океане, будет примерно 49,2 1015; тонн. Для того чтобы наглядно представить себе, насколько велика эта масса, можно привести следующее сравнение. Если всю морскую соль в сухом виде распределить по поверхности всей суши, то та окажется покрытой слоем толщиной в 150 м.

Соленость вод океана не везде одинакова. На величину солености влияют следующие процессы: 

— испарение воды. При этом процессе соли с водой не испаряются; 

— льдообразование; 

— выпадение атмосферных осадков, понижающих соленость; 

— сток речных вод. Соленость вод океана у материков значительно меньше, чем в центре океана, так как воды рек опресняют ее; 

— таяние льдов.

Такие процессы, как испарение и льдообразование, способствуют повышению солености, а выпадение осадков, сток речных вод, таяние льдов понижаютее. 

Главную роль в изменении солености играют испарение и выпадение атмосферных осадков. Поэтому соленость поверхностных слоев океана, так же как и температура, зависит от климатических условий, связанных с широтой. 

Соленость вод океана в промиллях  (средняя соленость вод Мирового океана 35 промиллей):

Экваториальные широты – 34

Тропические широты – 35,8

В том числе:

в Тихом океане- 36,5

в Индийском- 36,5

в Атлантическом- 37,5

Умеренные широты- 33

Вывод: в экваториальных широтах соленость ниже среднеокеанической, потому что здесь большая влажность, частые штили, выпадает много осадков. В тропических широтах она выше, так как высокие температуры и сильные ветры создают сильное испарение. В целом соленость изменяется по широте.

Соленость Красного моря — 42‰. Это объясняется тем, что в это море не впадает ни одной реки, атмосферных осадков здесь выпадает очень мало (тропики), испарение воды от сильного нагрева солнцем очень большое. Вода испаряется из моря, а соль остается. 

Соленость Балтийского моря не выше 11‰. Это объясняется тем, что это море находится в климатическом поясе, где меньше испарение, но выпадает больше осадков. 

Однако общая картина может нарушаться течениями. Это особенно хорошо заметно на примере Гольфстрима — одного из самых мощных течений в океане, ветви которого, проникая далеко в Северный Ледовитый океан (соленость 10-11‰), несут воды с соленостью до 35‰. Обратное явление наблюдается у берегов Северной Америки, где под воздействием холодного арктического течения, например Лабрадорского, понижается соленость воды у берегов.

Соленость глубинной части океана в целом практически постоянна. Здесь отдельные слои воды с различной соленостью могут чередоваться по глубине в зависимости от их плотности.
Воды, соленость которых не превышает 1‰, называются пресными.

Свойства океанической воды

       1. Соленость. Океаническая вода – это раствор, содержащий все химические элементы. Особенно много в океанической воде хлора, натрия, магния, серы, меньше – брома, углерода, стронция, бора. Содержание остальных элементов ничтожно мало – менее 1%.

Общее количество солей в океане 5.1017т, они могут покрыть всю Землю слоем в 45 м толщиной. Больше всего в океане солей натрия (NaСl) и магния (MgCl), которые придают воде солено горький вкус.

Средняя соленость Мирового океана составляет 35%о, т.е. в 1 литре океанической воды содержится 35 г солей. Соленость зависит от соотношения атмосферных осадков и испарения, стока с суши (рек), таяния льдов. В распределении солености на Земле проявляется широтная зональность. В экваториальных широтах соленость несколько меньше средней (около 34 о/оо), в тропических широтах она увеличивается до 37 о/оо . Далее к северу и к югу соленость уменьшается: в умеренных широтах до 35о/оо , а в полярных до 33-32 о/оо .

Широтную зональность в распределении солености нарушают океанические течения. Наиболее соленым считается Атлантический океан – почти 35,5 о/оо, наименее соленым – Северный Ледовитый – около 32 о/оо (у берегов Азии – всего 20 о/оо). Самыми солеными являются Персидский залив (39 о/оо), Красное море (42 о/оо), Средиземное море (39 о/оо).

На глубинах более 1500 м соленость Мирового океана неизменна – около 34,9 о/оо.

2. Температура. Температура всей массы океанической воды равна приблизительно +4оС. Вода – самое теплоемкое тело на Земле, поэтому океан медленно нагревается и медленно остывает. Как уже говорилось, океан – мощный аккумулятор тепла.

Средняя температура поверхностных вод океана +17оС (среднегодовая температура суши +14оС). Наибольшие температуры воды в северном полушарии бывают в августе, наименьшие – в феврале (в южном полушарии наоборот).

Температура поверхностных вод зональна. В приэкваториальных широтах весь год температура +27о – +28оС, в тропических – +15о – +25оС, в умеренных – 0о – +10оС, в полярных – 0о – –2оС. Наиболее теплым является Тихий океан (средняя температура +19оС), а самыми теплыми частями Мирового океана являются Красное море (+32оС) и Персидский залив (+35оС).

Суточные и годовые колебания температуры воды небольшие: суточные – около 1оС, годовые в умеренных широтах – 5-10оС.

Значительные изменения температуры происходят только в верхних слоях воды океана – 200-1000 м, глубже температура равна +4о +5оС, у дна в полярных широтах – около 0о, в экваториальных широтах – +2о +3оС.

3. Лед в океане. Температура замерзания воды зависит от ее солености. Образование льда начинается с возникновения пресных кристаллов, которые затем смерзаются. При этом в пространстве между кристаллами остаются капли рассола, поэтому лед соленый. Рассол постепенно стекает между кристаллами, и с течением времени лед опресняется.

При спокойной воде образуется игольчатая структура льда, при перемешивании – губчатая структура. Лед погружен на 9/10.

Соленый лед менее прочный, чем пресный, но зато он более пластичный и вязкий.

Начальная стадия льдообразования – ледяные кристаллы. Далее образуется ледяная пленка – сало, при выпадении снега образуется снежура. Вдоль берега нарастает полоса льда – береговой припай. Взрослый лед имеет толщину 50-70 см и более.

В полярных широтах северного полушария образующийся зимой лед не успевает растаять за лето. Среди полярных льдов встречаются однолетние и многолетние. Толщина однолетних льдов в Арктике 2-2,5 м, в Антарктике 1-1,5 м. Многолетние льды имеют толщину 3-5 м и более.

При сжатии льды образуют торосы. Недвижущийся лед находится только у берега, остальной – дрейфует. Многолетние толщи дрейфующего льда в Арктике называют паковым льдом (толщиной 5 м и более). Эти льды занимают около 75% общей площади льдов в Северном Ледовитом океане (в Южном океане их нет).

При таянии льда на нем образуются озерки – снежницы, затем при температуре больше 0оС образуются полыньи и т.д.

Кроме морских льдов, в океане могут быть речные льды, выносимые весной реками, а также материковые льды – айсберги.

Льды покрывают почти 15% всей акватории Мирового океана. В Арктике наибольшего распространения льды достигают к апрелю-маю, наименьшего – к концу августа. В Антарктике зимой (с мая по октябрь) льды кольцом окружают материк, а летом – это кольцо (январь-февраль) разрушается.

Айсберги доходят до 50о с.ш. в северном полушарии и 30о ю.ш. в южном полушарии. В море Уэделла был обнаружен айсберг длиной 170 км и высотой 100 м.

4. Плотность. С увеличением солености воды увеличивается ее плотность. Этому способствует и охлаждение воды, а также испарение, образование льда. Холодная вода имеет большую плотность, чем теплая, поэтому она опускается вниз. Средняя плотность воды океана равна приблизительно 1; она увеличивается от экватора к полюсам и вглубь океана.

5. Давление. Воздух оказывает огромное давление на океан. Кроме того, сама вода создает давление, и, чем глубже, тем давление это больше. На каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атм. Все процессы на большой глубине совершаются под сильным давлением.

6. Прозрачность. Наименьшая прозрачность воды у берегов. Она также уменьшается в период планктона. В прозрачной вде солнечный свет проходит до глубины около 600 м, далее полная тьма. Наиболее прозрачны центральные части океанов и самым прозрачным является Саргассово море.

7. Цвет. Толща чистой воды океана имеет голубой или синий цвет («цвет океанической пустыни»). Присутствие планктона придает воде зеленоватый оттенок, различные примеси – желтовато-зеленый (близ устья рек вода может быть даже коричневой).

8. Газовый состав. В океанической воде всегда растворены газы. Чем выше температура и соленость, тем меньше газов может раствориться в воде. Газы попадают в воду из атмосферы, при химических и биологических процессах в океане, с речной водой, при подводных извержениях. В воде растворены кислород, углекислый газ, сероводород, аммиак, метан.

Давно известно, что океанические воды покрывают большую часть поверхности нашей планеты. Они составляют непрерывную водную оболочку, на долю которой приходится более 70% всей географической плоскости. Но мало кто задумывался о том, что свойства океанических вод уникальны. Они оказывают огромное влияние на климатические условия и хозяйственную деятельность людей.

Свойство 1. Температура

Океанские воды способны накапливать тепло. Поверхностные воды (около 10 см в глубину) удерживают огромное количество тепла. Охлаждаясь, океан обогревает нижние слои атмосферы, благодаря чему средняя температура земного воздуха составляет +15 °С. Если бы на нашей планете не было океанов, то средняя температура с трудом дотягивала бы до -21 °С. Получается, что благодаря способности Мирового океана накапливать тепло нам досталась комфортная и уютная планета.

Температурные свойства океанических вод изменяются скачкообразно. Прогретый поверхностный слой постепенно перемешивается с более глубокими водами, в результате чего на глубине нескольких метров происходит резкий температурный перепад, а затем плавное понижение до самого дна. Глубинные воды Мирового океана имеют примерно одинаковую температуру, измерения ниже трех тысяч метров обычно показывают от +2 до 0 °С.

Что же касается поверхностных вод, то их температура зависит от географической широты. Шарообразная форма планеты определяет угол падения солнечных лучей на поверхность. Ближе к экватору солнце отдает больше тепла, чем у полюсов. Так, например, свойства океанических вод Тихого океана напрямую зависят от средних температурных показателей. Поверхностный слой имеет самую высокую среднюю температуру, которая составляет более +19 °С. Это не может не влиять и на окружающий климат, и на подводную флору и фауну. Далее следует Индийский океан, поверхностные воды которого в среднем прогреты до 17,3 °С. Затем Атлантика, где этот показатель равен 16,6 °С. И самые низкие средние температуры – в Северном Ледовитом океане – примерно +1 °С.

Свойство 2. Соленость

Какие еще свойства океанических вод изучают современные ученые? Без сомнения, их интересует состав морской воды. Вода в океане – коктейль из десятков химических элементов, и важная роль в нем отведена солям. Соленость океанических вод измеряется в промилле. Обозначают ее значком «‰». Промилле означает тысячную долю числа. Подсчитано, что литр океанической воды имеет среднюю соленость 35‰.

При исследовании Мирового океана ученые не раз задавались вопросом о том, каковы свойства океанических вод. Везде ли в океане они одинаковы? Оказывается, соленость, как и средняя температура, неоднородна. На показатель влияет целый ряд факторов:

• количество атмосферных осадков – дождь и снег значительно понижают общую соленость океана;
• сток крупных и мелких рек – соленость океанов, омывающих материки с большим количеством полноводных рек, ниже;
• льдообразование – этот процесс повышает соленость;
• таяние льдов – этот процесс понижает соленость воды;
• испарение воды с поверхности океана – соли не испаряются вместе с водами, и соленость повышается.

Получается, что различная соленость океанов объясняется географической широтой, температурой поверхностных вод и климатическими условиями. Самая высокая средняя соленость у воды Атлантического океана. Однако самая соленая точка – Красное море, принадлежит Индийскому. Наименьшим показателем характеризуется Северный Ледовитый океан. Эти свойства океанических вод Северного Ледовитого океана наиболее сильно ощущаются вблизи впадения полноводных рек Сибири. Здесь соленость не превышает 10‰.

Интересный факт. Общее количество соли в Мировом океане

Ученые не сошлись во мнениях, какое количество химических элементов растворено в водах океанов. Предположительно от 44 до 75 элементов. Но они подсчитали, что всего в Мировом океане растворено просто астрономическое количество солей, примерно 49 квадриллионов тонн. Если выпарить и высушить всю эту соль, то она покроет поверхность суши слоем более чем в 150 м.

Свойство 3. Плотность

Понятие «плотность» изучается уже давно. Это отношение массы вещества, в нашем случае массы вод Мирового океана, к занимаемому объему. Знание о величине плотности необходимо, например, для поддержания плавучести судов.

И температура, и плотность – неоднородные свойства океанских вод. Среднее значение последней – 1,024 г/см³. Этот показатель измерялся при средних значениях температуры и содержания солей. Однако на разных участках Мирового океана плотность изменяется в зависимости от глубины измерения, температуры участка и его солености.

Рассмотрим для примера свойства океанических вод Индийского океана, а конкретно изменение их плотности. Наибольшим этот показатель будет в Суэцком и Персидском заливе. Здесь он доходит до 1,03 г/см³. В теплых и соленых водах северо-западной части Индийского океана показатель падает до 1,024 г/см³. А в распресненных северо-восточной части океана и в Бенгальском заливе, где выпадает много осадков, показатель наименьший – примерно 1,018 г/см³.

Плотность пресной воды ниже, именно поэтому держаться на воде в реках и других пресных водоемах несколько сложнее.

Свойства 4 и 5. Прозрачность и цвет

Если набрать в банку морскую воду, то она покажется прозрачной. Однако при увеличении толщины водного слоя она приобретает голубоватый или зеленоватый оттенок. Изменение цвета связано с поглощением и рассеиванием света. Кроме того, на окрас океанских вод влияют взвеси различного состава.

Голубоватый цвет чистой воды – результат слабого поглощения красной части видимого спектра. При высокой концентрации в океанической воде фитопланктона, она приобретает сине-зеленый или зеленый цвет. Это происходит из-за того, что фитопланктон поглощает красную часть спектра и отражает зеленую.

Прозрачность океанической воды косвенно зависит от количества взвешенных частиц в ней. В полевых условиях прозрачность определяют диском Секки. Плоский диск, диаметр которого не превышает 40 см, опускают в воду. Глубина, на которой он становится не виден, принимается за показатель прозрачности в этом районе.

Свойства 6 и 7. Распространение звука и электропроводность

Звуковые волны способны распространяться под водой на тысячи километров. Средняя скорость распространения – 1500 м/с. Этот показатель для морской воды выше, чем для пресной. Звук всегда немного отклоняется от прямой.

Соленая вода имеет более значительную электропроводность, чем пресная. Разница – 4000 раз. Это зависит от числа ионов на единицу водного объема.