Характеристика океанической водной среды. Солёность. От чего зависит солёность морской воды

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.

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 .

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 (%о). Это тысячная доля числа. В литре океанической воды растворено в среднем 35 граммов различных веществ, значит, соленость будет 35%о.

Количество солей, растворенных в , будет примерно 49,2 10 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 , понижающих соленость;
• . Соленость вод океана у материков значительно меньше, чем в центре океана, так как воды опресняют ее;
• таяние льдов.

Такие процессы, как испарение и льдообразование, способствуют повышению солености, а выпадение осадков, сток речных вод, таяние льдов понижают ее. Главную роль в изменении солености играют испарение и выпадение осадков. Поэтому соленость поверхностных слоев океана, так же как и температура, зависит от , связанных с широтой.

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.

Во всём мире насчитывается порядка 80 морей, которые являются составной частью Мирового океана. Все эти воды солёные, но среди них выделяют рекордсменов, которые отличаются высокой концентрацией солей и других минералов в своём составе. Самым пресным морем на планете считается Балтийское море, солёность которого составляет лишь 7 ‰ (промилле), что равно 7 граммам на 1 литр воды. Среди всех остальных мы выделили самые соленые моря в мире .

Соленость 30‰

Относят к самым солёным морям мира. Солёность здесь может достигать местами 30‰. Это одно из самых маленьких морей в России, площадь которого составляет 90 000 кв. км. Температура здесь поднимается до 15 градусов в летнее время года и опускает до минус 1 градуса в зимний период. Обитателями Белого моря являются порядка 50 видов рыб, среди которых белуха, сёмга, треска, корюшка и другие.

Соленость 33‰

Входит в десятку самых солёных в мире. Его солёность в зимнее время является более высокой и может достигать 33‰. Расположилось оно между Чукоткой и Аляской на площади 589 600 кв.км. Температура воды здесь довольно низкая: летом – 12 градусов выше ноля, а зимой – минус 1,8 градусов. Здесь обитают моржи, тюлени, а также рыбы – хариус, полярная треска, дальневосточная навага, арктический голец и другие.

Соленость 34‰

Занимающее площадь 662 000 кв. км., относят к самым солёным в мире. Расположилось оно между Новосибирскими островами и островами Северная Земля. Солёность его вод достигает местами 34‰, а температура вод не поднимает выше 0 градусов круглогодично. В морских глубинах обитают морж, стерлядь, осётр, окунь и другие животные.

Соленость 35‰

Имеющее солёность 35‰, является одним из самых солёных на земле и самым солёном в России. Омывается оно водами Белого моря и имеет площадь 1 424 000 кв.км. В зимнее время не замерзает лишь юго-западная часть моря, температура здесь в летнее время не превышает плюс 12 градусов. Подводный мир здесь достаточно богат рыбами, среди который мойва, окунь, сельдь, зубатка, касатка, белуга и другие.

Соленость 35‰

Расположенное между берегами Евразии, Японскими островами, а также островом Сахалин, относят к самым солёным в мире. Его солёность достигает 35‰. Годовая температура вод колеблется в пределах 0–+ 12 градусов на севере, а в южной части 17-26 градусов выше ноля. Животный мир здесь очень богатый и включает множество видов рыб. Тут обитают сельдь, минтай, навага, камбала, горбуша, кета, анчоус, крабы, креветки, устрицы, кальмары и многие другие. Занимают японские солёные воды площадь в 1 062 000 кв.км.

Соленость 38‰

считается самым плотным и солёным в Греции. Оно отлично подойдёт для тех кто не умеет плавать и желает научиться. Летом здесь температура колеблется в пределах 25-26 градусов выше ноля, а зимой опускается до отметки плюс 14 градусов. Солёность моря составляет порядка 38‰. Обитателями солёных вод являются такие рыбы, как тунец, камбала, скумбрия и другие. Занимает Ионическое море площадь 169 000 кв.км.

Соленость 38,5‰

Эгейское входит в десятку самых солёных морей мира. Его солёность составляет порядка 38,5‰. Из-за высокой солёности, после купания в такой воде рекомендуется омыться пресной водой, так как высокая концентрация натрия способна неблагоприятно сказаться на кожных покровах и слизистой. Зимняя температура здесь составляет около 14 градусов выше ноля, а лето – плюс 24 градуса. Его населяют осьминоги, сардины, губки и другие обитатели. Расположилось оно между полуостровами Балканским, Малой Азии и островом Крит. Существует Эгейское море порядка 20 000 лет. Образовалось оно в результате затопления суши Эгениды и заняло площадь 179 000 кв.м. Его появление привело к формированию островов Крит, Лесбос, Эвбея и других.

Соленость 39,5‰

Расположилось между Европой и Африкой. Его по праву относят к самым солёным морям мира, солёность которого достигает местами 39,5 ‰. Оно также относится к самым тёплым морям Мирового океана – температура здесь составляет плюс 25 градусов летом и минус 12 градусов зимой. Его населяют тюлени, морские черепахи, а также более 500 видов рыб, среди которых акулы, скаты, морские собачки, лангусты, крабы, мидии и многие, многие другие.

Соленость 42‰

Расположенное между Африкой и Азией, одно из самых солёных на планете Земля. Его солёность достигает 42 ‰, что составляет порядка 41 грамма на литр воды. Здесь сосредоточен очень богатый подводный мир: акулы, дельфины, скаты, мурены и прочая живность являются обитателями Красного моря. Температура вод составляет 25 градусов выше ноля круглогодично. 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. Помимо этого море может похвастаться удивительной прозрачностью.

Соленость 270‰

– самое солёное в мире, которое находится на границе Израиля и Иордании. Содержание минеральных веществ составляет порядка 270 ‰, а концентрация солей на 1 литр достигает 200 грамм. По составу солей море значительно отличается от всех других. Оно на 50% состоит из хлорида магния, а также богато калием, бромом, кальцием и многими другими минеральными элементами. Из его воды искусственно кристаллизуют калийные соли. Вода имеет здесь самую высокую плотность, которая составляет 1.3-1.4 г/м³, что исключает полностью возможность утонуть. Помимо уникальных солей море содержит лечебные грязи, которые содержат 45% солей. Его особенностями являются высокое значение pH равное 9, а также горькая и маслянистая вода на вкус. Температура моря может достигать 40 градусов выше ноля, что создаёт интенсивное испарение и способствует высокой плотности. Если в других водах с высокой солёностью обитают многообразные жители, то в водах Мёртвого моря их встретить невозможно.