Солоність вод Світового океану

У водах Світового океану розчинена величезна кількість хімічних елементів. Їх достатньо, щоб покрити всю поверхню суші нашої планети шаром в 240 м. Морська вода по масі складається на 95% з чистої води і більше 4% з розчинених у ній солей, газів і зважених часток. Тому морська вода відрізняється від води прісних водойм рядом особливостей:

• гірко-солоним смаком;
• питомою вагою;
• прозорістю;
• кольором;
• більш агресивним впливом на будівельні матеріали.

Все це пояснюється вмістом в морській воді значної кількості розчинених твердих речовин і газів, а також зважених часток органічного та неорганічного походження.

Кількість розчинених твердих мінеральних речовин (солей), виражена в грамах на кілограм (літр) морської води називається її солоністю.

Загальний вміст розчинених солей у морській воді становить в середньому для відкритих частин Світового океану 35 г/кг води, або 0,035 часткою кілограма. Тисячну частку цілого називають проміле, записують знаком% о і позначають символом S. Отже, середня солоність Світового океану дорівнює 35% (S = 35 ‰ ). В окремих районах Світового океану солоність може в широких межах відхилятися від середньої величини в залежності від гідрологічних і кліматичних умов.

У морській воді розчинено багато різних речовин, але представлені вони неоднаково. Одні речовини містяться в ній в порівняно великих кількостях (в грамах на 1 кг (літр) води), інші – в кількостях, що обчислюються лише тисячними частками грама на тонну води. Ці речовини – мікроелементи, поширені в морській воді.

Вперше склад морської води був визначений Дитмаром на підставі дослідження 77 проб, зібраних в різних пунктах Світового океану. Вся маса океанічної води являє собою рідке “рудне тіло”. У ній містяться практично всі елементи таблиці Менделєєва.

Теоретично в морській воді знаходяться всі відомі хімічні елементи, але ваговий їх зміст по-різному. Виділяють дві групи елементів, що містяться в морській воді. До першої групи належать 11 основних елементів, які, власне, і визначають властивості морської води, найголовніші з них ми вже називали; до другої групи належать всі інші елементи – їх часто називають мікроелементами, загальний вміст яких не перевищує 3 мг/кг. Так, наприклад, в 1 кг морської води міститься 3х10 -7 г срібла, 5х10 -7 г золота, а такі елементи, як кобальт, нікель, олово, виявляють тільки в крові морських тварин, що уловлюють їх з води.

Основні елементи знаходяться в морській воді зазвичай у вигляді сполук (солей), головними з яких є:

• хлориди (NaCl і MgCl), що складають 88,7% від ваги всіх розчинених у морській воді твердих речовин;
• сульфати (MgSO₄, CaSO₄), складові 10,8%;
• карбонати (CaC0₃) – складові 0,3%.

Зміна солоності поверхневих вод Світового океану по широтам

Солоність на поверхні океану у відкритих його частинах залежить головним чином від співвідношення між кількістю опадів і величиною випаровування. Чим більше різниця температури води і повітря, швидкості вітру, тим більше величина випаровування.

Випадання опадів зменшує поверхневу солоність. Крім того, істотний вплив на зміну солоності надає перемішування вод океанів і морів. У полярних областях солоність змінюється при таненні, утворенні льоду. Поблизу гирла річок солоність залежить від стоку прісної води.

Всі перераховані чинники дозволяють судити про зміну солоності по широтах.

Коливання солоності по широтах мають приблизно однаковий характер для всіх океанів. Солоність збільшується в напрямку від полюсів до тропіків, досягає максимального значення близько 20-25 північних і південних широт і знову зменшується на екваторі. Така закономірність пов’язана з режимом опадів і випаровування.

У смузі пасатної циркуляції більшу частину року зберігається ясна, сонячна погода без опадів, постійно дмуть сильні вітри при досить високій температурі повітря, що викликає інтенсивне випаровування, що досягає 3 м в рік, в результаті чого солоність поверхневих вод в тропічних широтах океанів постійно найвища.

В екваторіальній зоні, де вітри дуже рідкісні, незважаючи на високу температуру повітря, а випадають опади рясні, спостерігається деяке зниження солоності.

У помірній смузі опади переважають над випаровуванням і солоність у зв’язку з цим знижується.

Рівномірна зміна поверхневої солоності порушується завдяки наявності океанічних і прибережних течій, а також в результаті винесення прісних вод великими річками:

• Конго;
• Амазонка;
• Міссісіпі;
• Брахмапутра;
• Меконг;
• Хуанхе;
• Тигр;
• Євфрат та ін.

Область самої високої солоності Світового океану (S = 37,9 ‰ ), не рахуючи деяких морів, лежить на захід від Азорських островів. Солоність морів тим більше відрізняється від солоності океану, чим менше моря сполучаються з океаном, і залежить від їх географічного положення. Солоність вод більше, ніж води океану, мають моря:

• Середземне – на заході 37-38 ‰ , на сході 38-39 ‰ ;
• Червоне – на півдні 37 ‰ , на півночі 41 ‰ ;
• Перська затока – на півночі 40 ‰ , у східній частині 41 ‰ .

Солоність на поверхні морів Євразії коливається в широких межах.

• В Азовському морі в середній його частині становить 10-12 ‰ , а біля берегів 9,5 ‰ ;
• в Чорному морі – в середній частині 18,5 ‰ , а в північно-західній частині 17 ‰ ;
• в Балтійському морі при східних вітрах 10 ‰ , при західних і південно-західних 20-22 ‰ ,
• у Фінській затоці, в окремі дощові роки, при східних вітрах солоність зменшується до 2-3 ‰ .

Солоність полярних морів у віддалених від берега районах становить 29-35 ‰ і може дещо змінюватися в залежності від припливу вод з інших областей океану.

Безстічні моря (Каспійське і Аральське) мають відповідно середню солоність 12,8 ‰ і 10 ‰ .

Зміна солоності по глибині

По глибині помітні коливання солоності відбуваються лише до 1500 м., а нижче цього горизонту солоність змінюється незначно. У ряді місць величина солоності стабілізується починаючи з меншої глибини.

• У приполярних областях при таненні льоду солоність з глибиною підвищується, а при утворенні льоду – знижується.
• У помірних широтах солоність мало змінюється з глибиною. У субтропічній зоні солоність швидко убуває до глибини 1000-1500 м.
• У тропічній зоні солоність наростає до глибини 100 м, потім убуває до глибини 500 м, після чого незначно збільшується до глибини 1500 м і нижче залишається незмінною.

На розподіл солоності по глибині так само, як і на поверхні, впливають горизонтальні переміщення і вертикальна циркуляція водних мас.

Розподіл солоності на поверхні Світового океану на картах показано за допомогою ліній, званих ізогаліни – тобто лінії рівної солоності.

У різні періоди року солоність теж має свої коливання. Для аналізу зміни солоності в часі будується графік – галіноізоплет, на якому по вертикальній осі виписується величина солоності, а по горизонталі – час спостереження. Горизонтальний розподіл солей на різних глибинах суттєво відрізняється від розподілу її по поверхні. Це пояснюється рядом причин. Одна з них полягає в тому, що розподіл води в океані по шарах визначається її щільністю, а так як температура води з глибиною зазвичай знижується, то для стійкої рівноваги не вимагається підвищення солоності в міру збільшення глибини. Солоність з глибиною може знижуватися (анагалінность), зростати (катагалінність) або залишатися незмінною (гомогалінність).

Так, наприклад, у високих широтах рясні опади розпріснюють поверхневу воду, роблять її менш щільною, що викликає велику стійкість вод і перешкоджає перемішуванню. Тому в районах мінімальної поверхневої солоності не обов’язково чекати аналогічного положення солоності на глибині. Велику роль у порушенні узгодженості в горизонтальному розподілі солоності на поверхні і на глибинах грають глибинні течії. Так, в горизонті 75-150 м. у екватора в Тихому та Атлантичному океанах вже не простежується вторинний мінімум солоності, властивий поверхневим обріям. Тут поверхневі води підстиляються горизонтом високосолоної води (36 ‰ ), глибинними екваторіальними протитечіями Кромвеля і Ломоносова.

Походження солей у Світовому океані

На питання про походження солей у Світовому океані вчені ще не дали певної відповіді. До недавнього часу були два припущення з цього приводу. Відповідно до першого вода Світового океану була солоною з часу його виникнення. Відповідно до другого океан осолонювався поступово, внаслідок виносу солей в океан річками і завдяки вулканічної діяльності.

На підтвердження правильності першого припущення наводяться аналізи складу найдавніших відкладень калійної солі, що утворилися у віддалені ери існування Землі. Ці відкладення виникли внаслідок всихання морських басейнів з солоною водою. Залишки древніх морських організмів, що збереглися в згаданих відкладеннях, дають підстави припускати, що вони існували в солоних водах. До того ж вода є прекрасним розчинником, і неможливо припускати, що води первинного океану були прісними.

Очевидною є правильність другого припущення про мінливість солоності і сольового складу під впливом річкового стоку і процесів дегазації Мантії Землі. І особливо справедливе це твердження для періоду, що передував появі біологічного регулятора сольового складу.

В останні роки висунута ще одна гіпотеза з приводу походження солоності Світового океану, що є ніби синтезом різних сторін розглянутих щойно припущень. Відповідно до цієї гіпотези:

• Води первинного океану були солоними з моменту його виникнення, але їх солоність і сольовий склад, безумовно, були іншими, ніж тепер;
• Солоність Світового океану і склад його солей за своїм генезисом є результатом складних і тривалих процесів, пов’язаних з історією розвитку Землі. Роль одного тільки річкового стоку хоча і може пояснити накопичення всієї маси солей за кількістю, але недостатня для пояснення існуючого нині складу. Надходження найголовніших катіонів у води океану дійсно зобов’язано процесам вивітрювання гірських порід і річковому стоку, більшість же їх, напевно, надійшло з надр земних;
• Солоність змінювалася протягом усього періоду існування Світового океану, як у бік її підвищення, так і у бік зниження, а не однобічно, як це випливає згідно з другим припущенням. До кінця палеозою, судячи зі складу солей існуючих тоді морів і згодом висохлих, хімічний склад океану був вже близький до сучасного.

§ 42. Властивості вод світового океану

ЧОМУ МОРСЬКА ВОДА СОЛОНА. Ви вже знаєте, що вода — чудовий розчинник. Тому в природі немає води, яка не містила б певної кількості розчинених речовин. У річках розчинених речовин небагато, тому вода в них прісна. У морській воді таких речовин міститься дуже багато.

У воді Світового океану розчинені всі відомі на Землі речовини, але в різній кількості. У ній виявили навіть срібло та золото! Проте їх кількість мізерна. Найбільше ж у морській воді розчинено кам’яної солі. Вона й надає їй солоного смаку. А гіркуватого присмаку додають розчинені солі магнію. Через великий вміст солей пити таку воду неможливо.

РЕКОРДИ СВІТУ ЛЮДЕЙ І ПРИРОДИ

Найсолоніше море Землі — Червоне, найменш солоне — Балтійське

Води Світового океану не скрізь однаково солоні. Це залежить від випаровування води з поверхні океану і надходження в нього атмосферних опадів та прісних вод річок. У тропічних широтах води найсолоніші, тому що опадів там мало, а випаровування велике. У екваторіальних широтах води менш солоні — там випадають рясні опади, які розбавляють солону воду. У полярних районах води ще менш солоні. Опадів там випадає небагато, але й випаровування невелике. Солоність зменшується і внаслідок танення льоду.

Мал. 193. Співвідношення об’єму морської води і розчинених у ній речовин

Найсолонішим на Землі є Червоне море, яке розташоване в тропічних широтах і в яке не впадає жодна річка. Якби в нього не надходила вода через протоку з Індійського океану, воно висохло б унаслідок випаровування води. Води Чорного моря є середньосолоними, Азовського — малосолоними.

Соляні гори

Загальна кількість розчинених у морській воді речовин величезна. Якби з океанів випарувалася вся вода, то дно вкрилося б 60- метровим шаром солей із них можна було б скласти вал заввишки 280 м, завширшки 1 км, який оперізував би усю Землю.

Мал. 194. Видобування солі з морської води

ЯКА ТЕМПЕРАТУРА ВОДИ В ОКЕАНІ. Температура води в морях і океанах важлива не тільки для плавців і рибалок, а й для риби і водоростей. Температура впливає на здатність утримувати кисень, яким дихає все живе під водою. Світовий океан отримує від Сонця багато тепла. Але сонячні промені нагрівають тільки поверхневий шар води (до 20 м нижче від поверхні). Його температура в різних районах океану неоднакова.

Сонячне проміння освітлює і нагріває тільки поверхневий шар води

Температура поверхневого шару води залежить від клімату і знижується від екватора до полюсів (мал. 195). Найвища температура (+25. + 27 °С) — в екваторіальних і тропічних широтах із жарким кліматом. Найнижча (-1,8°С) — у полярних районах з холодним кліматом.

Мал. 195. Зміна температури води у Світовому океані (°С)

Коли температура прісної води річок і озер становить 0 °С, то вони починають вкриватися кригою. Температура замерзання солоної води нижча від 0 °С. Тому води Світового океану вкриваються кригою тільки в полярних районах. Лід постійно вкриває лише центральну частину Північного Льодовитого океану та оточує Антарктиду. Влітку крижаний покрив звужується, а взимку — розширюється.

РЕКОРДИ СВІТУ ЛЮДЕЙ І ПРИРОДИ

Найтепліші води має Тихий океан, найхолодніші — Північний Льодовитий. Найвищі температури поверхневих вод спостерігаються в Червоному морі — понад +35 °С.

Крім цього, в океанах є плавуча крига, що відколюється від льодового покриву Антарктиди й островів полярних широт. Морські течії й вітри переміщують її у помірні широти, де вона поступово тане (мал. 196).

Температурні відхилення

На дні океанів є місця, де з розломів земної кори виходять гарячі води. В одному з таких джерел на дні Тихого океану температура води сягає +400 °С.

Maл. 196. Плавуча крига біля берегів Антарктиди

Температура води змінюється з глибиною: що глибше, то вода холодніша. На глибині більш як 1000 м температура завжди +2. +5 °С. На дні глибоководних западин вона становить 0 °С. Середня ж температура океанічної води лише +4 °С. Теплі води зосереджені у відносно тонкому поверхневому шарі — приблизно 100 м завтовшки. На таку глибину проникає і сонячне світло, глибше — панує темрява. Отже, океан — холодний, темний і солоний.

Позначення межі плавучої криги на карті

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ

• Води морів і океанів стають солонішими через випаровування і замерзання води, менш солоними — у результаті випадання опадів, опріснення річковими водами і танення льоду.

• Температура вод Світового океану змінюється залежно від географічного положення та з глибиною.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

• 1. Чому морська вода має солоний гіркуватий смак?
• 2. Покажіть на фізичній карті світу найсолоніше море. За шкалою глибин з’ясуйте його приблизні глибини.
• 3. Як змінюється температура поверхневих вод Світового океану залежно від географічного положення?
• 4. Чому з глибиною температура води знижується?
• 5. Визначте за картою півкуль, де проходить межа плавучої криги у північних районах земної кулі.

ПОПРАЦЮЙТЕ В ГРУПІ

Перелічіть чинники, які роблять воду в океанах і морях:

• група 1 — менш солоною;
• група 2 — більш солоною;

Поясність, чому такі наслідки впливу цих чинників. Користуючись картою, наведіть приклади морів, зважаючи на їх розташування у певних широтах, з менш і більш солоною водою.