Температура замерзання води в морях і океанах. Замерзання морської води

Якщо ви помітили, то в море вода замерзає при температурі значно нижче нуля градусів. Чому так відбувається? Все залежить від концентрації в ній солі. Чим її більше, тим нижче температура замерзання. В середньому, збільшення солоності води на два проміле знижує температуру її замерзання на одну десяту градуса. Ось і поміркуйте самі, якою має бути температура навколишнього повітря, щоб на поверхні моря, з солоністю води 35 проміле, утворився тонкий шар льоду. Як мінімум, має бути два градуси морозу.

Те ж Азовське море, з солоністю води 12 проміле, замерзає при температурі мінус 0,6 градуса. При цьому примикає до нього Сиваш некрижана. Вся справа в тому, що солоність його води становить 100 проміле, а значить, для освіти тут льоду необхідно не менше шести градусів морозу. Щоб льодом покрилася поверхню Білого моря, де рівень солоності води досягає 25 проміле, потрібно щоб температура знизилася до мінус 1,4 градуса.

Найдивовижніше в тому, що в охолодженої до мінус одного градуса морській воді, сніг не таїть. Він просто продовжує в ній плавати, до тих пір, поки не перетвориться на шматок льоду. Але потрапляючи в охолоджену прісну воду, він тут же таїть.

Процес замерзання морської води має свої особливості. Спочатку починають формуватися первинні крижані кристали, які неймовірно схожі на тоненькі прозорі голки. Сіль в них відсутній. Вона видавлюється з кристалів і залишається у воді. Якщо зібрати такі голки, і розтопити в якій - небудь посуді, то ми отримаємо прісну воду.

Каша з крижаних голок, зовні схожа на величезну масну пляму, плаває на поверхні моря. Звідси і її оригінальна назва - сало. При подальшому зниженні температури сало змерзається, утворюючи гладку і прозору крижану кірку, яка носить назву нілас. На відміну від сала, нілас містить сіль. Вона з'являється в ньому в процесі смерзания сала і загарбання голками, крапельок морської води. Це досить хаотичний процес. Саме тому сіль в морському льоді розподіляється нерівномірно, як правило, у вигляді окремих вкраплень.

Вчені з'ясували, що кількість солі в морському льоді залежить від температури навколишнього повітря, яка мала місце в момент його утворення. При невеликому морозі швидкість освіти нілас низька, голки захоплюють мало морської води, звідси і солоність льоду невисока. При великому морозі ситуація прямо протилежна.

При таненні морського льоду з нього, в першу чергу, виходить сіль. В результаті, він поступово стає прісним.

3.2. МОРСЬКИЙ ЛІД

Всі наші моря, за рідкісним винятком, взимку покриваються льодом різної потужності. У зв'язку з цим в одній частині моря навігація в холодну половину року не може, в інший припиняється і може здійснюватися тільки за допомогою криголамів. Таким чином, замерзання морів порушує нормальну роботу флоту і портів. Тому для більш кваліфікованої експлуатації флоту, портів і морських споруд необхідні певні знання фізичних властивостей морського льоду.

Морська вода, на відміну від прісної, не має певної точки замерзання. Температура, при якій починають утворюватися кристали льоду (крижані голки), залежить від солоності морської води S. Дослідним шляхом встановлено, що температуру замерзання морської води можна визначити (розрахувати) за формулою: t 3 \u003d -0,0545S. При солоності 24,7% температура замерзання дорівнює температурі найбільшої щільності морської води (-1,33 ° С). Ця обставина (властивість морської води) дозволило розділити за ступенем солоності морську воду на дві групи. Вода з солоністю меншою 24,7% називається солоноватой і при охолодженні спочатку досягає температури найбільшої щільності, а потім замерзає, тобто поводиться як прісна, у якій температура найбільшої щільності 4 ° С. Вода з солоністю більше 24,7 ° / 00 називається морський.

Температура при найбільшої щільності нижче температури замерзання. Це веде до виникнення конвективного перемішування, що затримує замерзання морської води. Замерзання сповільнюється також і через осолоненія поверхневого шару води, яке спостерігається при появі льоду, так як при замерзанні води тільки частина солей, розчинених в ній, залишається в льоду, значна ж їх частина залишається у воді, збільшуючи її солоність, а отже, і щільність поверхневого шару води, тим самим знижуючи температуру замерзання. В середньому солоність морської криги в чотири рази менше солоності води.

Як же відбувається утворення льоду в морській воді, що має солоність 35 ° / 00 і температуру замерзання -1,91 ° С? Після того, як поверхневий шар води охолоне до зазначеної вище температури, щільність його збільшиться і вода буде опускатися вниз, а тепліша вода з нижчого шару буде підніматися вгору. Перемішування триватиме до тих пір, поки температура всієї маси води верхнього діяльного шару не знизиться до -1,91 ° С. Потім, після деякого переохолодження води нижче температури замерзання, на поверхні починають з'являтися кристали льоду (крижані голки).

Крижані голки утворюються не тільки на поверхні моря, а й у всій товщі перемішаного шару. Поступово крижані голки змерзаються, утворюючи на поверхні моря крижані плями, що нагадують по виду застигле сало. За кольором воно мало чим відрізняється від води.

При випаданні снігу на поверхні моря процес льодоутворення прискорюється, так як при цьому поверхневий шар опріснюється і охолоджується, крім того, в воду вводяться готові ядра кристалізації (сніжинки). Якщо температура води нижче 0 ° С, то сніг не тане, а утворює в'язку кашоподібну масу, звану снежура. Сало і Снежура під дією вітру і хвиль збивається в шматки білого кольору, звані шугой. При подальшому ущільненні і змерзанням початкових видів льоду (крижані голки, сало, шуга, Снежура) на поверхні моря утворюється тонка, еластична кірка льоду, легко прогинається на хвилі і при стисненні утворює зубчасті нашарування, звана нілас. Нілас має матову поверхню і товщину до 10 см, підрозділяється на темний (до 5 см) і світлий (5-10 см) нілас.

Якщо поверхневий шар моря сильно опріснити, то при подальшому охолодженні води і спокійному стані моря в результаті безпосереднього замерзання або з крижаного сала поверхню моря покривається тонкою блискучою кіркою, званої склянкою. Склянка прозора, як скло, легко ламається при вітрі або хвилі, товщина її до 5 см.

На легкій хвилі з крижаного сала, шуги або Снежура, а також в результаті розлому склянки і нілас при великій брижі утворюється так званий блінчатий лід. Він має переважно круглу форму від 30 см до 3 м в діаметрі і приблизно до 10 см товщини, з піднятими краями внаслідок удару крижин одна об одну.

У більшості випадків льодоутворення починається біля берега з появи заберегів (ширина їх 100-200 м від берега), які, поступово поширюючись в море, переходять в припай. Зберігає і припай відносяться до нерухомого льоду, т. Е. До льоду, який утворюється і залишається нерухомим уздовж узбережжя, де він прикріплений до берега, льодяної стіни, до крижаного бар'єра.

Верхня поверхня молодого льоду в більшості випадків гладка або злегка хвиляста, нижня, навпаки, дуже нерівна і в деяких випадках (при відсутності течій) схожа на щітку з крижаних кристалів. Протягом зими товщина молодого льоду поступово збільшується, поверхня його покривається снігом, а колір за рахунок стікання з нього розсолу змінюється від сірого до білого. Молодий лід товщиною 10-15 см називається сірим, А товщиною 15-30 см - сіро-білим. У разі подальшого зростання товщини льоду лід набуває білого кольору. Морський лід, який проіснував одну зиму і має товщину від 30 см до 2 м, прийнято називати білим однорічним льодом, Який поділяється на тонкий (Товщина від 30 до 70 см), середній (Від 70 до 120 см) і товстий (Більше 120 см).

У районах Світового океану, де лід не встигає розтанути за літо і з початку наступної зими починає вдруге наростати і до кінця другого зими товщина його збільшується і становить вже понад 2 м, називається дворічним льодом. Лід, що проіснував більше двох років, називається багаторічним, Товщина його більше 3 м. Він має зеленувато-блакитний колір, а при великій домішки снігу і бульбашок повітря, має білуватий колір, склоподібного вигляду. Згодом опріснений і ущільнений сжатиями багаторічний лід набуває блакитного кольору. Морські льоди по їх рухливості поділяють на нерухомий лід (припай) і дрейфуючий лід.

Дрейфуючий лід за формою (розмірами) підрозділяють на блінчатий лід, крижані поля, дрібнобитій лід (Шматок морського льоду менше 20 м в діаметрі), тертий лід (Битий лід менше 2 м в діаметрі), несяк (Великий торос або група торосів, змерзлих разом, висотою над рівнем моря до 5 м), зморозила (Смерзшиеся в крижане поле шматки льоду), крижана каша (Скупчення дрейфуючого льоду, що складається з уламків інших форм льоду не більше 2 м в діаметрі). У свою чергу крижані поля, в залежності від горизонтальних розмірів, поділяються на:

Гігантські крижані поля, більше 10 км в поперечнику;

Великі крижані поля, від 2 до 10 км в поперечнику;

Великі крижані поля, від 500 до 2000 м в поперечнику;

Уламки крижаних полів, від 100 до 500 м в поперечнику;

Крупнобітий лід, від 20 до 100 м в поперечнику.

Дуже важливою характеристикою для судноплавства є згуртованість дрейфуючого льоду. Під згуртованістю розуміється відношення площі морської поверхні, фактично вкритій кригою, до загальної площі поверхні моря, на якій розташовується дрейфуючий лід, виражене в десятих частках.

В СРСР прийнята 10-бальна шкала згуртованості льоду (1 бал відповідає 10% вкритій кригою площі), в деяких зарубіжних країнах (Канаді, США) -8-бальна.

За згуртованості дрейфуючий лід характеризується так:

1. Стислий дрейфуючий лід. Дрейфуючий лід, згуртованість якого становить 10/10 (8/8), і води не видно.

2. смерзшимся суцільний лід. Дрейфуючий лід, згуртованість якого становить 10/10 (8/8), і крижини зрослися разом.

3. Дуже згуртований лід. Дрейфуючий лід, згуртованість якого більше 9/10, але менше 10/10 (від 7/8 до 8/8).

4. Згуртований лід. Дрейфуючий лід, згуртованість якого від 7/10 до 8/10 (від 6/8 до 7/8), що складається з крижин, більшість яких є дотичною один з одним.

5. Розріджений лід. Дрейфуючий лід, згуртованість якого становить від 4/10 до 6/10 (від 3/8 до 6/8), з великим числом разводий, крижини зазвичай не стикаються одна з одною.

6. Рідкісний лід. Дрейфуючий лід, в якому згуртованість становить від 1/10 до 3/10 (від 1/8 до 3/8), і простір чистої води переважає над льодом.

7. Окремі крижини. Велика площа води, в якій є морський лід згуртованістю менше 1/10 (1/8). При повній відсутності льоду цю площу слід називати чиста вода.

Льоди, що дрейфують під впливом вітру і течій перебувають в постійному русі. Будь-яка зміна вітру над районом, покритим дрейфуючим льодом, викликає зміни в розподіляється лення льоду: тим більше, чим сильніше й триваліше дію вітру.

Багаторічні спостереження над вітровим дрейфом згуртованого льоду показали, що дрейф льоду знаходиться в прямій залежності від вітру, що викликав його, а саме: напрямок дрейфу криги відхиляється від напрямку вітру приблизно на 30 ° в північній півкулі вправо, а в південному - вліво, швидкість дрейфу пов'язана зі швидкістю вітру вітровим коефіцієнтом, рівним приблизно 0,02 (r \u003d 0,02).

У табл. 5 наведені обчислені значення швидкості дрейфу льоду в залежності від швидкості вітру.

Таблиця 5

Дрейф окремих крижин (дрібних айсбергів, їх уламків і невеликих крижаних полів) відрізняється від дрейфу згуртованого льоду. Швидкість його більше, так як вітрової коефіцієнт зростає від 0,03 до 0,10.

Швидкість переміщення айсбергів (в Північній Атлантиці) при свіжих вітрах коливається від 0,1 до 0,7 уз. Що ж стосується кута відхилення їх руху від напрямку вітру, то він становить 30-40 °.

Практика льодового плавання показала, що самостійне плавання звичайного морського судна можливо при згуртованості дрейфуючого льоду 5-6 балів. Для великотоннажних суден із слабким корпусом і для старих суден межа згуртованості 5 балів, для судів середнього тоннажу, що знаходяться в хорошому стані, -6 балів. Для судів льодового класу цю межу може бути підвищений до 7 балів, а для криголамних транспортних судів - до 8-9 балів. Зазначені межі прохідності дрейфуючого льоду виведені з практики для середньо- важкого льоду. При плаванні в важких багаторічних льодах ці межі слід знизити на 1-2 бали. При гарній видимості плавання в льодах згуртованістю до 3 балів можливо для судів будь-якого класу.

У разі необхідності слідувати через район моря, покритий дрейфуючим льодом, необхідно мати на увазі, що легше і безпечніше входити в кромку льоду проти вітру. Входити в лід при попутному або бічному вітрі небезпечно, так як створюються умови навалу на лід, що може привести до пошкодження борта судна або його виличної частини.

вперед
Зміст
назад

При якій температурі замерзає вода? Здавалося б - найпростіше запитання, відповісти на який може навіть дитина: температура замерзання води при нормальному атмосферному тиску в 760 мм ртутного стовпа становить нуль градусів за Цельсієм.

Однак вода (не дивлячись на надзвичайно широку поширеність її на нашій планеті) є найбільш загадковою і не до кінця вивченою субстанцією, тому відповідь на це питання вимагає грунтовного і аргументованого розмови.

У Росії і в Європі температуру вимірюють за шкалою Цельсія, найвище значення якої має позначку в 100 градусів.
Американський вчений Фаренгейт розробив свою шкалу, яка налічує 180 поділок.
Існує ще одна одиниця виміру температури - кельвін, названа на честь англійського фізика Томсона, який отримав звання лорда Кельвіна.

Стану і види води

Вода на планеті Земля може приймати три основних агрегатних стану: рідке, тверде й газоподібне, які здатні трансформуватися в різні форми, одночасно співіснують один з одним (айсберги в морській воді, водяна пара і кристали льоду в хмарах на небі, льодовики і вільно поточні річки ).

Залежно від особливостей походження, призначення та складу вода може бути:

прісної;
мінеральної;
морський;
питної (сюди ж віднесемо водопровідну воду);
дощовий;
талої;
солоноватой;
структурованої;
дистильованої;
деионизированной.

Наявність ізотопів водню робить воду:

легкої;
важкої (дейтерієвої);
надважкої (тритиевой).

Всі ми знаємо про те, що вода буває м'якою і жорсткою: цей показник визначається вмістом катіонів магнію і кальцію.

Кожен з перерахованих нами видів і агрегатних станів води має свою температуру замерзання і плавлення.

Температура замерзання води

Чому вода замерзає? Звичайна вода завжди містить деяку кількість зважених часток мінерального або органічного походження. Це можуть бути дрібні частки глини, піску або домашнього пилу.

Коли температура навколишнього середовища опускається до певних значень, ці частинки беруть на себе роль центрів, навколо яких починають утворюватися кристали льоду.

Ядрами кристалізації можуть стати також повітряні бульбашки, а також тріщини і пошкодження на стінках посудини, в якому знаходиться вода. Швидкість процесу кристалізації води багато в чому визначається кількістю цих центрів: чим їх більше, тим швидше замерзає рідина.

У звичайних умовах (при нормальному атмосферному тиску) температурою фазового переходу води з рідкого стану в тверде є відмітка 0 градусів за Цельсієм. Саме при такій температурі відбувається замерзання води на вулиці.

Чому гаряча вода замерзає швидше холодної?

Гаряча вода замерзає швидше холодної - на цей феномен звернув увагу Ераста Мпемби - школяр з Танганьїки. Його експерименти з масою для приготування морозива показали, що швидкість замерзання підігрітою маси значно вище, ніж холодної.

Однією з причин цього цікавого явища, що отримало назву «парадокс Мпемби», є більш висока тепловіддача гарячої рідини, а також наявність в ній великої кількості ядер кристалізації у порівнянні з холодною водою.

Взаємопов'язані чи температура замерзання води і висота?

При зміні тиску, часто пов'язаного з перебуванням на різній висоті, температура замерзання води починає радикально відрізнятися від стандартної, характерною для звичайних умов.
Кристалізація води на висоті відбувається при наступних температурних значеннях:

як не парадоксально, на висоті 1000 м вода замерзає при 2 градусах тепла за шкалою Цельсія;
на висоті 2000 метрів це відбувається вже при 4 градусах тепла.

Найвища температура замерзання води в горах спостерігається на висоті понад 5000 тисяч метрів (наприклад, в Фанські горах або на Памірі).

Як тиск впливає на процес кристалізації води?

Давайте спробуємо пов'язати динаміку зміни температури замерзання води зі зміною тиску.

При тиску 2 атм вода замерзне при температурі -2 градуси.
При тиску 3 атм початком замерзання води стане температура -4 градуси за Цельсієм.

При підвищеному тиску температура початку процесу кристалізації води знижується, а температура кипіння збільшується. При низькому тиску виходить діаметрально протилежна картина.

Саме тому в умовах високогір'я і розрідженій атмосфери вельми важко зварити навіть яйця, оскільки вода в казанку закипає вже при 80 градусах. Зрозуміло, що при такій температурі приготувати їжу просто неможливо.

При високому тиску процес плавлення льоду під лезами ковзанів відбувається навіть при дуже низьких температурах, але саме завдяки йому ковзани ковзають по крижаній поверхні.

Аналогічним чином пояснюється примерзанню полозів сильно навантажених НАРТ в оповіданнях Джека Лондона. Важкі нарти, які надають тиск на сніг, викликають його плавлення. Утворюється при цьому вода полегшує їх ковзання. Але варто нартам зупинитися і затриматися тривалий час на одному місці, як витіснена вода, замерзнувши, приморозить полози до дороги.

Температура кристалізації водних розчинів

Будучи відмінним розчинником, вода легко вступає в реакції з різними органічними і неорганічними речовинами, утворюючи масу часом несподіваних хімічних сполук. Зрозуміло, кожне з них буде замерзати при різних температурах. Відобразимо це в наочному списку.

Температура замерзання суміші спирту і води залежить від процентного співвідношення в ній обох компонентів. Чим більше води додано в розчин, тим ближче до нуля температура його замерзання. Якщо ж в розчині більше спирту, процес кристалізації почнеться при значеннях, близьких до -114 градусів.
Важливо знати, що фіксованої температури замерзання водно-спиртові розчини не мають. Зазвичай кажуть про температуру початку процесу кристалізації і температурі остаточного переходу в твердий стан.
Між початком утворення перших кристалів і повним завмиранням спиртового розчину лежить температурний інтервал величиною в 7 градусів. Так, температура замерзання води зі спиртом 40% концентрації на початковому етапі становить -22,5 градуса, а остаточний перехід розчину в тверду фазу відбудеться при -29,5 градусах.

Температура замерзання води з сіллю знаходиться в тісному зв'язку зі ступенем її солоності: чим більше солі в розчині, тим при більш низькому положенні ртутного стовпчика він замерзне.

Для вимірювання солоності води використовують особливу одиницю - «проміле». Отже, ми встановили, що температура замерзання води зі збільшенням концентрації солей знижується. Пояснимо це на прикладі:

Рівень солоності океанської води дорівнює 35 проміле, при цьому середня величина її замерзання становить 1,9 градуса. Ступінь солоності чорноморських вод налічує 18-20 проміле, тому замерзають вони при більш високій температурі з діапазоном від -0,9 до -1,1 градуса Цельсія.

Температура замерзання води з цукром (для розчину, моляльність якого становить 0,8) дорівнює -1,6 градуса.
Температура замерзання води з домішками багато в чому залежить від їх кількості та характеру домішок, що входять до складу водного розчину.
Температура замерзання води з гліцерином залежить від концентрації розчину. Розчин, що містить 80 мл гліцерину, замерзне при -20 градусах, при зниженні вмісту гліцерину до 60 мл процес кристалізації почнеться при -34 градусах, а початок замерзання 20% розчину - мінус п'ять градусів. Як можна помітити, лінійна залежність в даному випадку відсутній. Для замерзання 10% розчину гліцерину буде досить температури -2 градуси.
Температура замерзання води з содою (мається на увазі їдкий луг або каустична сода) представляє ще більш загадкову картину: 44% розчин каустику замерзає при +7 градусах Цельсія, а 80% - при + 130.

Замерзання прісних водойм

Процес утворення льоду на прісноводних водоймах відбувається в дещо іншому температурному режимі.

Температура замерзання води в озері, точно так же, як і температура замерзання води в річці, дорівнює нулю градусів за шкалою Цельсія. Замерзання найчистіших річок і струмків починається не з поверхні, а з дна, на якому присутні ядра кристалізації у вигляді частинок донного мулу. Кіркою льоду спочатку покриваються корчі і водні рослини. Варто лише донного льоду піднятися на поверхню, як річка миттєво промерзає наскрізь.
Замерзла вода на Байкалі іноді може охолоджуватися до негативних температур. Відбувається це лише на мілководді; температура води при цьому може становити тисячні, а іноді й соті частки одного градуса нижче нуля.
Температура байкальської води під самою кіркою крижаного покриву, як правило, не перевищує +0,2 градуса. У нижчих шарах вона поступово підвищується до +3,2 на дні найглибшої улоговини.

Температура замерзання дистильованої води

Замерзає чи дистильована вода? Нагадаємо про те, що для замерзання води необхідно присутність в ній деяких центрів кристалізації, якими можуть стати бульбашки повітря, зважені частинки, а також пошкодження стінок ємності, в якій вона знаходиться.

Дистильована вода, абсолютно позбавлена \u200b\u200bвсяких домішок, не має і ядер кристалізації, а тому її замерзання починається при дуже низьких температурах. Початкова точка замерзання дистильованої води становить -42 градуси. Вченим вдалося домогтися переохолодження дистильованої води до -70 градусів.

Вода, піддана впливу дуже низьких температур, але при цьому не кристалізуватися, називається «переохолоджених». Можна, помістивши пляшку з дистильованою водою в морозильну камеру, домогтися її переохолодження, а потім продемонструвати дуже ефектний трюк - дивіться у відео:

Тихенько постукавши по пляшці, витягнутої з холодильника, або кинувши в неї невеликий шматочок льоду, можна показати, як миттєво вона перетворюється на лід, який має вигляд подовжених кристалів.

Дистильована вода: замерзає чи ні під тиском ця очищена субстанція? Такий процес можливий лише в спеціально створених лабораторних умовах.

Температура замерзання солоної води

Солі, розчинені в морській воді. У морокою воді розчинено багато різних солей, які надають їй своєрідний гірко-солоний смак. Солоний смак морської води обумовлюється головним чином розчином хлористого натрію (повареної солі). Горький же смак залежить від розчинів солей магнію (MgCl 2 , MgSO 4 ). 1 тис. г(Літр) океанічної води в середньому містить 27,2 г хлористого натрію, 3,8 гхлористого магнію, 1,7 г сірчанокислого магнію. Далі йдуть сірчанокислий кальцій (CaSO 4 ) 1,2 г,сірчанокислий калій (K 2 SO 4 ) 0,9 гта інші, зміст яких не перевищує 0,1 мТаким чином, на 1 тис. гокеанічної води припадає 35 г солей.

Як би не була розбавлена \u200b\u200bморська вода прісними водами, процентне співвідношення солей, що входять в її склад, залишається строго постійним.

так:

Крім того, до складу морської води входить ще до 30 різних речовин, але кількість їх так мало, що всі вони разом складають не більше 0,1%.

Вода океанів і морів, як уже говорилося, знаходиться в безперервному кругообігу. Вона випаровується, падає атмосферними опадами, проходить довгі шляхи підземними та наземними водами і знову повертається в океан. Проходячи ці довгі шляхи, вода розчиняє багато різних речовин і приносить їх у Світовий океан. Таким чином, Світовий океан є як би місцем накопичення тих розчинних речовин, які весь час приносяться туди річками і річками. Однак, якщо порівняти хімічний склад розчинів, що містяться в морській і прісній воді, то ми помітимо велику різницю.

У морській воді переважають хлористі солі, а в річковій, навпаки, їх дуже мало. У річковій воді дуже багато вуглекислих солей (вуглекислого кальцію), тоді як в морській воді їх дуже мало. Останнє пояснюється тим, що вуглекислий кальцій, кремній та інші речовини в морях у величезній кількості витрачаються тваринними і рослинними організмами на створення будь-якого роду скелетних утворень, раковин, коралових споруд і т. Д. Після смерті цих організмів їх скелети і раковини падають на дно, утворюючи там величезні товщі відкладень. Взагалі слід зазначити, що співвідношення солей в морській воді весь час регулюється органічної життям моря.

Солоність. На 1 л (1 тис. г)морокою води, як уже говорилося, всередньому припадає близько 35 гсолей. Інакше кажучи: на 1 тис. Вагових частин морокою води припадає 35 вагових частин солей. Число 35 в даному випадку позначає солоністьморської води, виражену в тисячних частках. Символічно солоність позначається так: S\u003d 35 ° / оо, т. Е. Солоність (S) \u003d 35 проміле.

Вода океанів, взята далеко від берегів, має зазвичай солоність (S) \u003d 35 ° /oo. Вода ж прибережних частин, опріснення річками, має солоність 34-33 і навіть 32% о. У поясах пасатів, де дощі падають рідко, а випаровування велике, солоність підвищується до 36 і навіть 37% о.

У Північному Льодовитому океані, навпаки, в зв'язку з малою испаряемостью солоність на поверхні знижується до 34% о. Знижена солоність спостерігається також в екваторіальному поясі, де випадає дуже багато опадів (ріс.157).

На глибині понад 1000-1500 мсолоність у всіх океанах 35% 0.

Дещо інша справа з морями. Крайові моря, з'єднані з океанами широким протокою або великою кількістю проток, мають досить високу солоність. Так, наприклад, в Японському морі вона виражається в ЗЗ 0/00 в Охотському - 32 ° / оо. Віддалені від океанів внутрішньоматерикові моря, в які вливається багато великих річок, мають слабку солоність. Так, наприклад, солоність Чорного моря 14-19 ° / Про о, Балтійського 8-12% 0, а в північній частині Ботнічної затоки навіть 3 ° / 00. Навпаки, моря, оточені областями з сухим кліматом, мають підвищену солоність. Так, Середземне море має солоність 38-39 ° / оо, а Червоне море, оточене пустелями, має солоність близько 41% 0.

Вивчення солоності має велике значення як в науці, так і в практичному житті. Точне знання солоності дає можливість визначати течії і взагалі рух водних мас як в горизонтальному, так і вертикальному напрямку. Велике значення солоність і питома вага морських вод має в оборонному справі. Плавання підводних човнів, глибина і швидкість занурення, мінування вод, торпедування ворожих судів і ін. Вимагають точних знань про солоності і течіях в тій чи іншій дільниці моря.

Колір. Чисте віконне скло нам здається абсолютно прозорим. Але якщо покласти два-три десятка чистих прозорих стекол в стопку, то виявиться, що стопка стекол стала напівпрозорої і насилу пропускає блакитний або злегка зеленуватий світло. Значить, чисте прозоре скло все ж не цілком прозоро і не безбарвне.

Приблизно те ж доводиться, сказати і про воду. Чистий дистильована вода здається безбарвною і абсолютно прозорою. Однак це спостерігається тільки в тому випадку, якщо шар води порівняно тонкий. У більш товстому шарі вода здається блакитним. Цей блакитний колір легко помітити в білій ванні, наповненою чистою прозорою водою.

Для точного визначення кольору чистої води брали скляну трубку в 5 мдовжини і, наповнивши її дистильованою водою, закривали обидва кінці трубки плоскими стеклами. Трубку поміщали в світлонепроникний футляр. Встановивши один кінець трубки в вікно, дивилися в інший кінець на світло. Виявилося, що чиста дистильована вода має чудовий ніжний і чистий блакитний колір. Це означає, що вода поглинає червоні і жовті промені спектру і добре пропускає блакитні.

Знаючи, що чиста вода має блакитний колір, ми легко зрозуміємо, чому чиста вода озер, морів і океанів має переважний блакитний колір. Будь-яка ж домішка до води змінює забарвлення. Так, наприклад, якщо до чистої води додати найтонший порошок жовтого або червонуватого кольору, то вода набуває зеленуватий відтінок і т. Д. Останнє добре видно на морі біля берегів після сильних прибою: взмученной вода біля берегів набуває зелене забарвлення.

Солі, розчинені в морській воді, на колір води не впливають, в силу чого вода морів має переважну блакитне забарвлення. Однак домішки завислих частинок мулу відразу ж надають воді той або інший відтінок. Так, наприклад, р. Хуанхе (Жовта), що протікає через лесові області Китаю, забарвлює морську воду в жовтуватий колір (Жовте море). Домішка мулистих частинок, принесених річками, надає воді Білого моря зеленуватий колір, а водам Балтійського моря - мутно-зелений відтінок.

Прозорість. Домішки різних речовин не тільки змінюють колір, але також змінюють і ступінь прозорості води. Кожному відомо, що каламутні води найменш прозорі, а чиста вода відрізняється найбільшою прозорістю. В науці і в практичному житті (особливо в оборонному справі) вивчення кольору і прозорості води має велике значення. Для дослідження ступеня прозорості води вживається дуже простий прилад - диск Секкі. Він складається з цинкового диска, що має 30 смв діаметрі, пофарбованого в білий колір. Диск на зразок чашки звичайних ваг підвішують до шнура і повільно занурюється в воду. При цьому зверху стежать, на якій глибині білий диск перестає бути видимим. Ця глибина визначає ступінь прозорості води в басейні. Так, наприклад, в Білому морі диск стає невидимим на глибині 6-8 м,в Балтійському 11 -13 м,в Чорному 28 м. Найбільшою прозорістю відрізняються води Середземного моря - до 50-60 м.Великий прозорістю відрізняються також води Тихого океану (59 м)і особливо Саргассова моря (66 м).

При визначенні прозорості зазвичай визначають і колір. Білий диск в міру занурення змінює колір. В одних басейнах диск на деякій глибині приймає блакитний колір, в інших зелений і т. Д.

Для точності позначення спостережуваного кольору вживається шкала, що складається з ряду трубочок, наповнених розчинами різних відтінків від блакитного до жовтого кольору.

Світіння моря. У нічний час нерідко спостерігається світіння морської води. Останнє відбувається не від самої води, а від деяких організмів, що мешкають в морській воді, здатних випромінювати світло. До числа таких організмів відносяться: світяться бактерії, одноклітинні (особливо ночесветка, які у великій кількості з'являються в кінці літа), деякі медузи та ін.

Температура морської води. Вода - саме теплоємність тіло на Землі. Щоб нагріти 1 см 3води на 1 0, потрібно затратити тепла стільки ж, скільки буде потрібно його на нагрівання 5 см 3на той же 1 ° граніту або 3134 см 3повітря. Це означає, що теплоємність води в п'ять разів більше теплоємності граніту і в 3 тис. З гаком разів більше теплоємності повітря.

Поверхня океанів і морів становить понад 2/3 поверхні земної кулі. Стало бути, більше 2/3 сонячної енергії, що поглинається поверхнею земної кулі, припадає на Світовий океан. Частина цього тепла витрачається на випаровування, частина на нагрівання повітря над морем, частина, відбиваючись, випромінюється в небесний простір і частина йде на нагрівання самої водної поверхні. У підсумку, за приблизними підрахунками, з усієї кількості сонячного тепла, падаючого на одиницю поверхні водного басейну, в тропічному поясі на нагрівання йде 60%, в помірних близько 30% і в холодних до 10%.

Роль цього тепла в житті атмосфери і життя материкових вод нами вже зазначалося. Говорилося також і про те, що добові і річні коливання температури водної поверхні зовсім інші порівняно

із сушею. Нагадаємо тільки, що добова амплітуда поверхні океану в тропічному поясі виражається в 0,5-1 °, в помірному поясі близько 0 °, 4 і холодному близько 0 °, 1. Що ж стосується річної амплітуди, то вона також дуже невелика: в жаркому поясі 2-3 °, в помірному від 5 до 10 ° і холодному 1-2 °. Відзначивши ці особливості в нагріванні водної поверхні, перейдемо тепер до температур океанів і морів.

Вимірювання температур морів і океанів. Вимірювання температури поверхневих шарів не представляє ніяких труднощів. Беруть відро води, опускають у відро термометр, який і покаже температуру. Що ж стосується більш глибоких шарів води і особливо вимірювання температури на глибинах, то тут доводиться застосовувати термометри абсолютно особливого пристрої, які називаються глибинними термометрами(Рис. 158).

Глибинний термометр насамперед повинен протистояти силі того величезного тиску, яке існує на глибинах. Це досягається, по-перше, тим, що термометр полягає в трубку з товстого скла, а потім в мідну гільзу таким чином, щоб вода стосувалася толстостенной скляної трубки термометра тільки близько ртутного кульки. Крім того, глибинний термометр повинен фіксувати ту температуру, яка зазначена ним на глибині. Останнє досягається тим, що в потрібний момент, за даним зверху сигналу, термометр швидко повертається верхом вниз. При цьому стовпчик ртуті в термометрі розривається, що і дозволяє фіксувати показання термометра.

Температура поверхні океанів і морів. Корабчи, які плавають по різним морях і океанах, щодня, разом з визначенням географічних координат, визначають і температуру води на поверхні моря. На підставі подібних численних спостережень складаються карти середніх місячних і річних температур поверхні Світового океану і наносяться відповідні ізотерми (рис. 159). За картками ізотерм видно, що температура поверхні океанів в жаркому поясі підвищується на захід, а в помірному на схід. Останнє залежить, як ми побачимо далі, від морських течій, які в тропічному поясі спрямовуються переважно на захід, а в помірному відхиляються на схід.

Порівнюючи ті ж середні річні температури повітря над сушею і над океанами, ми бачимо, що в жаркому поясі середня річна температура на суші трохи вище, ніж над морем. У помірному і холодному поясах, навпаки, температура над морем значно вище, ніж над сушею. Це умеряющее і зігріваючий вплив моря ми свого часу вже відзначали.

Температури на глибинах. Безпосередні виміри показали, що добові коливання, правда, дуже незначні, можна помітити до глибини 25-30 м,річні ж до 200-300 м,а в деяких випадках навіть до 350 м. глибше 300-350 мтемпература залишається незмінною в усі пори року. Інакше кажучи, на глибині 300-350 мми маємо шар постійної температури. Однак з глибиною температура продовжує поступово знижуватися (на кожні 1 тис. мглибини приблизно на 1-2 °), і на глибині 3-4 тис. мвона доходить до 2 ° і навіть до - 1 °. це

поступове зниження температури з глибиною пояснюється тим, що холодна вода, маючи велику щільність, занурюється вниз, а тепла вода, як легша, зосереджується в верхніх шарах. На відміну від прісної води морська вода набуває найбільшу щільність ні до 4 ° С, а при 2 ° і нижче, що знову-таки залежить від ступеня її солоності. Низька температура глибин всіх океанів пояснюється впливом полярних морів і океанів. Там вода, охолоджуючись до - 1 і - 2 °, опускається і повільно розтікається по дну всіх океанів. Відбувається, правда, дуже повільне, але постійний рух води в придонних частинах від полюсів до екватора і в верхніх частинах від екватора до полюсів (рис. 160). Наявність подібного руху робить зрозумілим, чому придонні температури південних частин океанів нижче тих же придонних температур північних частин океанів. Підводний поріг (Томсона) в Атлантичному океані перегороджує шлях придонних холодних вод Північного Льодовитого океану, в силу чого в північній частині Атлантичного океану придонна температура 3 °, 5 і 4 °, а за порогом Томсона, в Північному Льодовитому океані, вона відразу ж падає до -1 °, 2.

Відсутність подібних порогів в південній частині Атлантичного океану призводить до зворотних результатів. Там уже з 50 ° ю. ш. придонна температура нижче 0 °.

Ще різкіше відокремлена північна частина Тихого океану від Північного Льодовитого океану, що призводить до зниження температур на південь.

Замерзання морської води. Процес замерзання морської води протікає значно складніше в порівнянні з прісною. Прісна вода при звичайних умовах замерзає при 0 °, а морська - при більш низьких температурах. Температура замерзання морської води залежить перш за все від ступеня її солоності, що добре видно з наведеної таблиці:

Прісна вода найбільшу щільність має при 4 ° С. Що ж стосується морської води, то вона найбільшою щільності досягає при більш низьких температурах, знову-таки в залежності від ступеня солоності. Так наприклад:

Вода прісноводних басейнів при охолодженні з поверхні стає важчою і занурюється вниз, а на її місце з глибини піднімається легша тепла вода. Це своєрідний рух (зване конвекцією)поступово захоплює все більші й більші товщі води. Коли ж, нарешті, вся маса води охолоджується до 4 ° С, т. Е. Досягне своєї максимальної щільності, конвекція припиняється, тому що вода на поверхні басейну, охолоджуючись далі, стає легше. При умовах, що склалися поверхневий шар далі охолоджується дуже швидко і скоро замерзає. У морській воді конвекція не припиняється, тому що щільність води з пониженням температури весь час зростає. Крім того, при замерзанні морської води кристалики льоду утворюються з чистою (прісної) води, причому сіль виділяється і підвищує солоність незамерзаючих води. З підвищенням ж солоності температура замерзання і температура найбільшої щільності, як це видно з наведених вище таблиць, значно знижується. Все це разом узяте сильно уповільнює процес замерзання. Таким чином, для замерзання морської води потрібні більш низькі температури і велика тривалість часу. Рясне випадання снігу (опріснювати поверхню морської води) прискорює замерзання. Хвилювання, навпаки, уповільнює замерзання.

При замерзанні прісних вод ми розрізняли три моменти: освіту сала, освіту блінчатого льоду і, нарешті, повне замерзання всій поверхні. Приблизно так само протікає і замерзання моря. Кристали в морській воді утворюються більші і зростаються більшими грудками і крижинками, які майже суцільно покривають море. Останнє надає морю своєрідний матовий відтінок. Цей початковий період замерзання моря відомий у моряків під назвою крижаного сала.

Далі крижини збільшуються в розмірах, труться одна об одну і приймають вид великих плаваючих тарілок більш-менш округлої форми. Цей своєрідний, поки ще не суцільний рухливий крижаний покрив називають блінчатие льодом.

Якщо погода стоїть тиха і хвилювання на морі слабке, то окремі «млинці» змерзаються, в результаті чого утворюється суцільний крижаний покрив, товщина якого поступово збільшується. Сильне хвилювання зазвичайрозбиває крижаний покрив на величезні плоскі крижані шматки, які називаються крижаними полями.Крижані поля під впливом вітрів рухається один на одного, зламуються по краях, нагромаджуючи купи і вали уламків, відомих під назвою крижаних торосів(Рис. 161).

Висота торосів над поверхнею крижаного поля зазвичай не перевищує 5 м,але в окремих випадках доходить до 9 м.Цей підводний маса льоду утримується великим скупченням льоду під Торос. Товщина крижаних мас під Торосом зазвичай перевершує висоту Тороса в два-три рази, так що загальна товщина Тороса доходить до 15-20 м.

Торосистого льоди легко застряють на мілинах і утворюють біля берегів скупчення рухомих льодів, відомих під назвою берегового приспів.Найбільших розмірів берегової припай досягає у східних берегів Таймиру і особливо у Новосибірських островів і о. Врангеля (300-400 км ширини). Окремо сидять на мілинах тороси називають стамухамі.

Крижані поля, що знаходяться в межах Північного Льодовитого океану, не встигають розтавати протягом короткого і прохолодного літа. У наступну зиму товщина льоду збільшується. Виходить товщий дворічний лід. Потовщення льоду триває і в наступні роки. В результаті утворюється товстий і дуже міцний лід до 5 і більше метрів. Великі скупчення рухомого багаторічного льоду відомі під назвою полярного пака.Полярний пак займає більшу частину поверхні Північного Льодовитого океану.

Ми вже говорили про те, що крижані поля Північного Льодовитого океану за літо не можуть розтанути. Якби в Північний Льодовитий Океан не вливалися теплі води Атлантичного океану (течія Гольфстрім) і холодну Гренландское протягом не виносило полярні льоди в Атлантичний океан, то весь Північний Льодовитий океан перетворився б на суцільну крижану пустелю. Дуже можливо, що відсутність проходу між Атлантичним і Північним Льодовитим океанами і було однією з

найголовніших причин тих льодовикових періодів, які пережила Євразія і Північна Америка в четвертинний час. Вплив течій на замерзання Світового океану добре видно на прикладеної кліматичної карті.

Айсберги. Материк Антарктида, о. Гренландія і багато інших островів Північного Льодовитого океану, як ми вже знаємо, мають потужні товщі материкового льоду. Материкові льоди, сповзаючи в море, дають початок численним плаваючим горах, або айсбергам. За приблизними підрахунками в одне тільки Баффиново море з західних берегів Гренландії щорічно надходить понад 7 тис. Айсбергів.

Питома вага льоду близько 0,9, в той час як питома вага морської води трохи більше 1,0. За даних умов крижані гори виявляються зануреними у воду на 6 / 7 свого обсягу. Таким чином, над водою піднімається всього 1/5 - 1 / 7 частина крижини.

Наскільки великі можуть бути плаваючі крижані гори Антарктиди, можна бачити з наступних прикладів. Материкові льоди Антарктики сповзають величезними масами, утворюючи крижані стіни, що піднімаються над рівнем моря на 30-40 і більше метрів. Крижана стіна «Великого бар'єру» (рис. 162), прямовисно падаюча в море, тягнеться на протязі 750 км.Над водою вона піднімається на 30-40, а місцями на 70 м.Середня товщина льоду тут не менше 180-200 м.Зрозуміло, що уламки такого льодовика можуть досягати величезних розмірів і мають столообразную форму. У 1854 р в південній частині Атлантичного океану ряд кораблів в своїх суднових журналах відзначив зустріч з крижаною горою, довжина якої була більш 100 км,а висота над водою 90 м.У 1911 р на південь від Австралії була зустрінута крижана гора 64 кмдовжини. Крижані гори меншого розміру зустрічаються значно частіше. Так, наприклад, наша експедиція під начальством Беллінсгаузена в 1819 р зустріла біля берегів Антарктиди до 250 крижаних гір. Іноді судам доводиться йти серед крижаних гір протягом 400-500 км.

Айсберги виносяться течіями іноді дуже далеко за межі полярного кола. Так плаваючі крижані гори біля берегів Північної Америки заходять значно південніше о. Ньюфаундленд і створюють велику загрозу кораблям. У південній частині океану айсберги заходять ще далі. В окремих випадках вони досягали 30 і навіть 25 ° ю. ш., т. е. майже меж тропічного поясу.

- Джерело-

Половинкин, А.А. Основи загального землезнавства / А.А. Половінкін.- М .: Державне навчально-педагогічне видавництво міністерства освіти РРФСР, 1958.- 482 с.

Post Views: 981

Морська вода, на відміну від прісної, не має певної точки замерзання, але вона завжди нижче 0 ° С. Температура замерзання морської води залежить від її солоності: чим більше солоність, тим нижче температура замерзання. Так, при середній для океану солоності 35% вода замерзає при -1,9 ° С, а при солоності 40% - при -2,2 ° С. У Чорному морі, наприклад, де солоність від 15 до 20%, лід з'являється при охолодженні води від -0,8 до -1,1 ° С.

Коли морська вода охолоне до температури замерзання відповідно до своєї солоності, починається утворення кристалів льоду (замерзання). При замерзанні містяться в морській воді солі не входять до складу кристалів утворився льоду, так як температура замерзання сольового розчину значно нижче (наприклад, температура замерзання попаренной солі -21 ° С). Тому велика частина солей випадає в незамерзаючу підлідну воду, а деякий се кількість вмерзає в лід у вигляді дрібних крапель міцного розчину солей, які суттєво впливають на фізико-хімічні та механічні властивості морського льоду. Чим нижче температура, при якій замерзає вода, тим більше крапель розсолу залишається в морському льоду і тим, отже, більше його солоність. Солі, що випадають в процесі замерзання морської води в поверхневий шар, збільшують його солоність, що знижує температуру замерзання.

Температура найбільшої відносної щільності і температура замерзання морської води зі збільшенням солоності знижуються. При солоності 24,7% обидві температури стають однаковими: -1,33 ° С. Води, солоність яких менше 24,7%, називаються солонуватими, температура їх найбільшої щільності вище температури замерзання. Тому процес замерзання води солоністю менше 24,7% відбувається так само, як і прісної води: спочатку вода досягає температури найбільшої щільності при даній солоності, потім точки замерзання.

У води солоністю більше 24,7% температура найвищої щільності завжди нижча за температуру замерзання, тому до самого моменту замерзання щільність морської води з пониженням температури збільшується, і верхні охолоджені шари води (як більш важкі) опускаються вниз; на поверхню піднімаються менш щільні і більш теплі води, що ускладнює льодоутворення. У зв'язку з цим в морях і океанах пода замерзає лише після тривалих осінніх холодів, коли вся товща води, охоплена вертикальної циркуляцією (конвекцією), охолоне до температури замерзання.

Прісна вода має найбільшу щільність при + 4 ° С і починає замерзати при 0 ° С. У прісноводому басейні після охолодження води до + 4 ° С подальше охолодження поверхневого її шару відбувається дуже швидко. Вода тут стає легше нижележащих вод, що виключає перемішування, отже, і підняття на поверхню більш теплих водних мас з глибини. Лід, що утворився з прісної води, являє собою однорідну масу крижаних кристалів, в яку вкраплені бульбашки повітря і різні тверді частинки, що знаходилися в воді.

При таненні морського льоду з нього, в першу чергу, виходить сіль. В результаті, він поступово стає прісним.