МОРСКА́Я ВОДА́
-
Рубрика: География
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
МОРСКА́Я ВОДА́, вода, сосредоточенная в морях и океанах. О происхождении М. в. см. в ст. Земля (раздел Гидросфера).
Состав. М. в. – многокомпонентная система, состоит из воды (96,5% по массе), разл. растворённых солей (ок. 3,5%), незначит. количества (менее 0,01% от общей массы растворённых солей) взвешенных твёрдых веществ, растворённых газов, органич. веществ. В М. в. растворены все химич. элементы, встречающиеся на Земле, 99,9% всех растворённых веществ составляют первые 20 химич. элементов периодич. таблицы. Большинство солей присутствует в форме ионов (преобладают 11 ионов; табл.), незначит. часть – в форме коллоидов и суспензий.
Солевой состав М. в. вблизи устьев рек, а также в замкнутых (напр., Каспийское м.) и полузамкнутых (напр., Балтийское и Чёрное моря) водоёмах значительно отличается от открытых частей Мирового ок., где относит. доля растворённых компонентов приблизительно постоянна (закон Диттмара).
Основные характеристики. Солёность вод Мирового ок. изменяется в осн. в пределах 33–37‰. Исключение составляют приустьевые районы, бассейны опреснения (напр., Балтийское и Чёрное моря), где солёность значительно меньше (7–18‰), и бассейны осолонения (напр., Средиземное и Красное моря), где солёность превышает 38‰. Ср. солёность воды Мирового ок. 34,72‰.
Температура М. в. изменяется гл. обр. от ок. –2 °C до ок. 30 °C. Нижняя граница определяется темп-рой замерзания Tf, которая зависит от солёности и давления (при солёности 35‰ и атмосферном давлении Tf=–1,92 °C). Верхняя граница зависит от теплообмена между океаном и атмосферой. В замкнутых морях и в мелководной прибрежной зоне темп-ра М. в. может превышать 30 °C. Ср. темп-ра воды в Мировом ок. составляет 3,73 °С. Темп-ра М. в. с глубиной обычно убывает; в придонных слоях она составляет 0–2,5 °C, в бассейнах осолонения (напр., Средиземное м.) темп-ра имеет более высокие значения. Под влиянием разл. физич. процессов возможно формирование инверсионных слоёв, где наблюдается повышение темп-ры с глубиной (см. Инверсия температуры).
Ср. плотность М. в. Мирового ок. 1027,54 кг/м3, она возрастает с увеличением солёности и давления. Зависимость плотности М. в. от темп-ры имеет особенность – наличие в определённом диапазоне солёности максимума плотности. Темп-ра, при которой наблюдается макс. плотность, называется темп-рой наибольшей плотности Tm; её величина влияет на вертикальную устойчивость вод и их перемешивание в морях и океанах. Для чистой М. в. при атмосферном давлении Tm=3,982 °C; с увеличением давления и солёности она уменьшается. М. в. с солёностью меньше 24,6‰ называется солоноватой и имеет Tm выше темп-ры замерзания Tf. Собственно М. в. называется вода в морях при солёности выше 24,6‰ и имеет обратное соотношение Tm и Tf. Однако в реальных условиях Tm в этом случае не может быть достигнута, т. к. вода не охлаждается ниже Tf.
Ионный состав морской воды (при содержании солей 35 г·кг-1)
Катионы | Анионы | ||||||||||
Ионы | Na+ | Mg2+ | Ca2+ | K+ | Sr2+ | Cl− | SO2−4 | HCO−3 | Br− | H2BO−3 | F− |
Концентрация, г·кг-1 | 10,7638 | 1,297 | 0,408 | 0,3875 | 0,0136 | 19,3534 | 2,7007 | 0,1427 | 0,0659 | 0,0265 | 0,0013 |
М. в. обладает наиболее высокой теплоёмкостью среди большинства веществ (кроме водорода и жидкого аммиака), что имеет огромное значение для формирования климатич. условий на Земле. М. в. отдаёт атмосфере огромное количество тепла, уменьшая тем самым амплитуды колебаний темп-ры воздуха на б. ч. поверхности Земли, особенно над самим океаном и прибрежными областями материков, создавая здесь мор. климат. Удельная теплоёмкость М. в. при постоянном давлении cp уменьшается с увеличением солёности и давления, удельная теплоёмкость при постоянном давлении, рассчитанная по ср. значениям солёности и темп-ры, ок. 3987 Дж/(кг·К).
Осмотич. давление играет важнейшую роль в физиологии мор. организмов, определяя перенос воды и растворённых веществ через биологич. мембраны. При солёности 35‰ и атмосферном давлении осмотич. давление достигает 2,42·106 Па при темп-ре 5 °С и 2,67·106 Па при темп-ре 35 °С. Величина осмотич. давления почти линейно возрастает с увеличением солёности – примерно на 0,7·105 Па на каждую единицу солёности.
Вязкость М. в. в реальном океане важна при оценке эффектов диссипации энергии, возникновения турбулентности, для расчёта параметров мелкомасштабной конвекции, динамики взвеси и др. Она зависит от темп-ры, солёности и давления. При атмосферном давлении, солёности 35‰ и темп-ре 25 °C коэф. динамич. вязкости μ составляет 0,95615·10–3 кг/(м·с). Наибольшее влияние на вязкость оказывает темп-ра: при её повышении от 0 до 30 °C значение коэф. μ уменьшается более чем в 2 раза; увеличение солёности от 0 до 35‰ повышает вязкость менее чем на 20%. Влияние давления сказывается лишь при темп-рах ниже 5 °C и не превышает 4%.
Поверхностное натяжение γ М. в. – одно из самых высоких для жидкостей, вызывает адсорбцию, способствует образованию и разрушению капиллярных волн на поверхности океана, имеет большое биологич. значение. Поверхностное натяжение и, следовательно, свободная энергия поверхности, уменьшаются с повышением темп-ры воды и под действием поверхностно-активных веществ (большинство органич. плёнок на поверхности океана, возникающих под действием природных биологич. процессов и антропогенного загрязнения). Величина γ для чистой М. в. при темп-ре 20 °C составляет ок. 0,073 Н/м; естеств. органич. плёнки понижают эту величину до 0,05–0,06 Н/м, плёнка нефти может уменьшить поверхностное натяжение до 0,014–0,025 Н/м.
М. в. относится к слабо концентриров. электролитам. Электрич. проводимость М. в. слагается из проводимости растворов осн. электролитов, входящих в её состав, и определяется концентрацией свободных зарядов и их подвижностью. Проводимость М. в. увеличивается с повышением её солёности, темп-ры и в меньшей степени давления.
М. в. обладает аномально высокой диэлектрич. проницаемостью, что обусловливается полярностью её молекул. Зависимость диэлектрич. проницаемости М. в. от темп-ры имеет сложный характер: при увеличении темп-ры воды уменьшается её молекулярная вязкость, что облегчает ориентацию дипольных моментов молекул воды, в то же время усиливающееся тепловое движение молекул препятствует ориентации дипольных моментов. С ростом солёности диэлектрич. проницаемость сначала медленно возрастает, а затем, достигнув некоторого уровня, начинает быстро падать.
Скорость звука в М. в. больше, чем в пресной воде, и возрастает с повышением солёности (при 0^{\bullet} °C от 1399 м/с для солёности 0‰ до 1445 м/с для солёности 35‰) и темп-ры (для солёности 35‰ от 1445 м/с при 0 °C до 1543 м/с при 30 °C). Показатель преломления света в М. в. слабо возрастает при повышении солёности и понижении темп-ры. Коэф. поглощения света максимален в ИК-области спектра.
Использование. С древнейших времён М. в. используется с лечебной целью (напр., при болезнях кожи и верхних дыхательных путей). В М. в. заключены огромные запасы мн. химич. веществ, однако она ещё мало используется как источник сырья, поскольку стоимость его извлечения слишком высока; в пром. масштабах из неё получают хлорид натрия, бром и магний. В перспективе М. в. рассматривается как источник пресной воды, особенно в странах, где пресная вода дефицитна.