Соленость океанов по возрастанию. Места с наименьшим и наибольшим значением промилле

В водах Мирового океана растворено огромное количество химических элементов. Их достаточно, чтобы покрыть всю поверхность суши нашей планеты слоем в 240 м. Морская вода по массе состоит на 95 % из чистой воды и более 4 % из растворенных в ней солей, газов и взвешенных частиц. Поэтому морская вода отличается от воды пресных водоемов рядом особенностей: горько-соленым вкусом, удельным весом, прозрачностью, цветом, более агрессивным воздействием на строительные материалы.

Все это объясняется содержанием в морской воде значительного количества растворенных твердых веществ и газов, а также взвешенных частиц органического и неорганического происхождения.

Количество растворенных твердых минеральных веществ (солей), выраженное в граммах на килограмм (литр) морской воды называется ее соленостью.

Средняя соленость Мирового океана равна 35 ‰. В отдельных районах Мирового океана соленость может в широких пределах отклоняться от средней величины в зависимости от гидрологических и климатических условий.

В морской воде растворено много различных веществ, но представлены они неодинаково. Одни вещества содержатся в ней в сравнительно больших количествах (в граммах на 1 кг (литр) воды), другие - в количествах, исчисляемых лишь тысячными долями грамма на тонну воды. Эти вещества - микроэлементы, распространенные в морской воде.

Впервые состав морской воды был определен Дитмаром на основании исследования 77 проб, собранных в различных пунктах Мирового океана. Вся масса океанической воды представляет собой жидкое "рудное тело". В ней содержатся практически все элементы таблицы Менделеева.

Теоретически в морской воде находятся все известные химические элементы, но весовое их содержание различно. Выделяют две группы элементов, содержащихся в морской воде. К первой группе относятся 11 основных элементов, которые, собственно, и определяют свойства морской воды, главнейшие из них мы уже называли; ко второй группе относятся все остальные элементы - их часто называют микроэлементами, общее содержание которых не превышает 3 мг/кг. Так, например, в 1 кг морской воды содержится 3х10-7 г серебра, 5х10-7 золота, а такие элементы, как кобальт, никель, олово, обнаруживают только в крови морских животных, улавливающих их из воды.

Основные элементы находятся в морской воде обычно в виде соединений (солей), главными из которых являются:

1) хлориды (NaCl и MgCl), составляющие 88,7 % от веса всех растворенных в морской воде твердых веществ;

2) сульфаты (MgSO4, СаБ04,К2804), составляющие

3) карбонаты (CaCO3) - составляющие 0,3 %.

Изменение солености поверхностных вод Мирового океана по широтам. Соленость на поверхности океана в открытых его частях зависит главным образом от соотношения между количеством осадков и величиной испарения. Чем больше разность температуры воды и воздуха, скорости ветра, тем больше величина испарения.

Выпадение осадков уменьшает поверхностную соленость. Кроме того, существенное влияние на изменение солености оказывает перемешивание вод океанов и морей. В полярных областях соленость изменяется при таянии, образования льда. Вблизи устьев рек соленость зависит от стока пресной воды.

Все перечисленные факторы позволяют судить об изменении солености по широтам.

Колебания солености по широтам имеют примерно одинаковый характер для всех океанов. Соленость увеличивается в направлении от полюсов к тропикам, достигает максимального значения около 20-25 северных и южных широт и снова уменьшается на экваторе. Такая закономерность связана с режимом осадков и испарения.

В полосе пассатной циркуляции большую часть года сохраняется ясная, солнечная погода без осадков, постоянно дующие сильные ветры при достаточно высокой температуре воздуха, что вызывает интенсивное испарение, достигающее 3 м в год, в результате чего соленость поверхностных вод в тропических широтах океанов постоянно самая высокая.

В экваториальной зоне, где ветры очень редки, несмотря на высокую температуру воздуха, а выпадающие осадки обильны, наблюдается некоторое понижение солености.

В умеренной полосе осадки преобладают над испарением и соленость в связи с этим понижается.

Равномерное изменение поверхностной солености нарушается благодаря наличию океанических и прибрежных течений, а также в результате выноса пресных вод крупными реками (Конго, Амазонка, Миссисипи, Брахмапутра, Меконг, Хуанхэ, Тигр, Евфрат и др.).

Область самой высокой солености Мирового океана (S = 37,9 %), не считая некоторых морей, лежит к западу от Азорских островов. Соленость морей тем больше отличается от солености океана, чем меньше моря сообщаются с океаном, и зависит от их географического положения. Соленость вод большую, чем воды океана, имеют моря: Средиземное - на западе 37-38 %, на востоке 38-39 %; Красное - на юге 37 %, на севере 41 %; Персидский залив - на севере 40 %, в восточной части 41 %. Соленость на поверхности морей Евразии колеблется в широких пределах. В Азовском море в средней его части составляет 10-12 % , а у берегов 9,5 %; в Черном море - в средней части 18,5 %, а в северо-западной части 17 %; в Балтийском море при восточных ветрах 10 %, при западных и юго-западных 20-22 %, а в Финском заливе, в отдельные дождливые годы, при восточных ветрах соленость уменьшается до 2-3 % . Соленость полярных морей в удаленных от берега районах составляет 29-35 % и может несколько изменяться в зависимости от притока вод из других областей океана.

Бессточные моря (Каспийское и Аральское) имеют соответственно среднюю соленость 12,8 % и 10 %.

Изменение солености по глубине. По глубине заметные колебания солености происходят лишь до 1500 м, а ниже этого горизонта соленость меняется незначительно. В ряде мест величина солености стабилизируется начиная с меньшей глубины.

В приполярных областях при таянии льда соленость с глубиной повышается, а при образовании льда - понижается.

В умеренных широтах соленость мало изменяется с глубиной.

В субтропической зоне соленость быстро убывает до глубины 1000-1500 м.

В тропической зоне соленость нарастает до глубины 100 м, затем убывает до глубины 500 м, после чего незначительно увеличивается до глубины 1500 м и ниже остается неизменной.

На распределение солености по глубине так же, как и на поверхности, влияют горизонтальные перемещения и вертикальная циркуляция водных масс.

Распределение солености на поверхности Мирового океана на картах показано при помощи линий, называемых изогалины - т. е. линии равной солености.

В различные периоды года соленость тоже имеет свои колебания. Для анализа изменения солености во времени строится график - галиноизоплет, на котором по вертикальной оси выписывается величина солености, а по горизонтали - время наблюдения. Горизонтальное распределение солей на различных глубинах существенно отличается от распределения ее по поверхности. Это объясняется рядом причин. Одна из них состоит в том, что распределение воды в океане по слоям определяется ее плотностью, а так как температура воды с глубиной обычно понижается, то для устойчивого равновесия не требуется повышения солености по мере увеличения глубины. Соленость с глубиной может понижаться (анагалинность), возрастать (катагалинность) или оставаться неизменной (гомогалинность).

Так, например, в высоких широтах обильные осадки распресняют поверхностную воду, делают ее менее плотной, что вызывает большую устойчивость вод и препятствует перемешиванию. Поэтому в районах минимальной поверхностной солености не обязательно ожидать аналогичного положения солености на глубине. Большую роль в нарушении согласованности в горизонтальном распределении солености на поверхности и на глубинах играют глубинные течения. Так, в горизонте 75-150 м у экватора в Тихом и Атлантическом океанах уже не прослеживается вторичный минимум солености, свойственный поверхностным горизонтам. Здесь поверхностные воды подстилаются горизонтом высокосоленой воды (36 %о), глубинными экваториальными противотечениями Кромвела и Ломоносова.

Происхождение солей в Мировом океане. На вопрос о происхождении солей в Мировом океане ученые еще не дали определенного ответа. До недавнего времени имелись два предположения на этот счет. Согласно первому вода Мирового океана была соленой со времени его возникновения. Согласно второму океан осолонялся постепенно, вследствие выноса солей в океан реками и благодаря вулканической деятельности.

В подтверждение правильности первого предположения приводятся анализы состава древнейших отложений калийной соли, образовавшихся в отдаленные эры существования Земли. Эти отложения возникли вследствие усыхания морских бассейнов с соленой водой. Остатки древних морских организмов, сохранившихся в упомянутых отложениях, дают основания предполагать, что они существовали в соленых водах. К тому же вода является прекрасным растворителем, и невозможно предполагать, что воды первичного океана были пресными.

Очевидной является правильность второго предположения об изменчивости солености и солевого состава под влиянием речного стока и процессов дегазации Мантии Земли. И особенно справедливо это утверждение для периода, предшествовавшего появлению биологического регулятора солевого состава.

В последние годы выдвинута еще одна гипотеза по поводу про-исхождения солености Мирового океана, являющаяся как бы синтезом различных сторон рассмотренных только что предположений. Согласно этой гипотезе:

1. Воды первичного океана были солеными с момента его возникновения, но их соленость и солевой состав, безусловно, были иными, чем теперь.

2. Соленость Мирового океана и состав его солей по своему генезису являются результатом сложных и длительных процессов, связанных с историей развития Земли. Роль одного только речного стока хотя и может объяснить накопление всей массы солей по количеству, но недостаточна для объяснения существующего ныне состава. Поступление главнейших катионов в воды океана действительно обязано процессам выветривания горных пород и речному стоку, большинство же их, наверное, поступило из недр земных.

3. Соленость менялась в течение всего периода существования Мирового океана, как в сторону ее повышения, так и в сторону понижения, а не односторонне, как это следует согласно второму предположению. К концу палеозоя, судя по составу солей существующих тогда морей и впоследствии высохших, химический состав океана был уже близок к современному.

4. Соленость и состав воды меняются и в настоящее время, но этот процесс настолько медленный, что из-за недостаточной чувствительности методов химического анализа люди не могут заметить эти изменения. Смена геологических периодов, резко отличающихся характером горообразовательной, вулканической деятельности, а также климатическими условиями, появление жизни в океане - вехи, знаменующие направленность процесса изменчивости солевого состава и солености Мирового океана.

Солёность – суммарное содержание твердых растворенных веществ в 1кг морской воды, выраженная в промилле. Средняя величина солености Мирового океана равна 34,71°/оо.

Средняя солёность МО от 32 до 37%о на пов-ти и от 34 до 35 в придонных слоях. Солёность и температура определяют плотность воды. Средняя плотность морской воды более 1, наивысшая характерна для пов. вод в тропиках и прид. на больших глубинах, последнее обстоятельство связано не столько с соленостью, сколько с температурой воды которая в придонных слоях очень низкая. Высокая соленость наблюдается в поверхностных водах тропических широт, где испарение значительно преобладает над осадками. Вода с наиболее высокой соленостью (до 37,9°/оо) формируется в Атлантическом океане в зоне Азорского антициклона. В экваториальной зоне океанов, где часты сильные ливневые осадки, соленость понижена (34-35°/оо). В умеренных широтах она в сравнительно равна 34°/оо. Самая низкая соленость океанских вод - до 29°/оо наблюдается летом среди тающих льдов в Северном Ледовитом океане. Соленость глубинных и придонных вод в океанах примерно 34,5°/оо, и ее распределение определяется циркуляцией вод Мирового океана. В прибрежных районах океанов со значительным речным стоком (Амазонки, Святого Лаврентия, Нигера, Оби, Енисея и др.) соленость может быть значительно меньше средней солености и равняться всего 15-20°/оо. Соленость вод в средиземных морях может быть как меньше, так и больше солености океанских вод. Так, соленость поверхностных вод в Черном море 16-18°/оо, в Азовском 10-12°/оо, Балтийском 5- 8°/оо. В Средиземном и Красном морях, где испарение значительно превышает осадки, соленость достигает 39 и 42°/оо соответственно. Соленость вместе с температурой определяет плотность морской воды, от которой зависят осадка судна, распространение звука в воде и многие другие физические характеристики воды.

Биологическая продуктивность вод МО

В океане обитает более 150 тыс. видов животных и более 15 тыс. видов растений; особенно много одноклеточных организмов в частности одноклеточных водорослей (они составляют до 80% всей фитомассы). На долю океана приходится около 40% первичной продукции и не более 0,5% всей биомассы нашей планеты. По условиям обитания морские организмы делятся на: планктон1, бентос2 и нектон3. 1 – многочисленные виды одноклеточных водорослей, простейшие, черви, кишечнополостные и моллюски. 2 – различн. Животные и растения живущие либо на пов-ти морского дна, или в донном грунте. 3 – объединяет всех морских животных, активно перемещающихся в воде или по её пов-ти (рыбы, млекопитающие и тд) Биомасса нектона ~ в 23 раза меньше суммарной массы планктона, т.о. роль нектона бентоса и планктона как по биомассе так и по продуктивности неоднозначна. В МО выделяются две области жизни - пелагиаль (пов-е воды и водная толща) и бенталь (дно). В пелагиале наиболее населена верхняя 50метровая толща воды но и здесь распростр-е её неравномерно. Она гораздо более обильна к берегу. В Бентали жизнь в основном так же сконцентрирована на малых прибрежных глубинах. Повышенным кол-вом первичной продукции характеризуются приустьевые р-ны океана, и зоны апвеллинга – р-ны, где глубинные воды поднимаются на пов-ть. (Бискайский залив, р-ны Бенгельскогоканарского перуанского течений, область муссоных циркуляций Инд-го океана, района зарождения пассатов. Участки устойчивого опускания вод – области конвергенции бедны жизнью.

Особенности природы Исландии

Исландия – Обширный остров (103к км2) в северной части срединно-атлантического хребта с появлением неогеновой и четвертичной вулканической деятельности. Исландия в наст. Время явля-ся одним из крупнейших на Земле очагов активного вулканизма Своеобразие природы И. заключается именно в сочетании интенсивной вулк. Деятельности (влк.Гекла 1491м) с холодным влажным морским климатом и современным оледенением. Тут господствуют холодные ветры дожди и туманы, фонтанируют гейзеры. Рельеф острова преимущественно гористый, высшая точка влк. Хваннадальсхнукор 2119м. Менее 1/5 низменности (в осн. на з. и ю-з.). Зачительная часть острова занимают базальтовые плато с высотами 400-600м и круто обрывающимися к морю. С множеством фьордов. В ледниковые периоды ост-в целиком покрывался мощным оледенением. Островное положение И. в центре зимней барической депрессии определяет сильное воздействие на её климат циклонической циркуляции и постоянную неустойчивость погоды, усиливающуюся благодаря схождению у её берегов вод тёплого Северо-Атлантич-го и холодного Восточно-Грендландскоготеч-й, потому над ю. и ю-западными районами острова часты сильные ветры, дожди, туманы при сред. t0 января от +1 до-1.Значт-но холоднее в северных регионах острова ср. t янв. От -5 до -15. Погодные условия летнихмес-цев более устойчивые t от +7... +12. Годовая сумма осадков на западе и юге достигает соответственно 1-3 мм, продолжительность вегетационного периода не превышает 3 мес. Многочисленные реки И. имеют ледниковое питание. И. расположена в зоне субарктических горных тундр с широким распространением мохово-лишайниковых и кустарниковых формаций, развивающихся на переувлажненных темноцветных вулканических тундровых почвах.

3. Характеристика океанической водной среды.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила".

Океаническая среда, то есть морская вода – это не просто известное нам с самого рождения вещество, представляющее собой окись водорода Н 2 О. Морская вода – это раствор самых разнообразных веществ. В водах Мирового океана находятся в виде различных соединений практически все известные химические элементы.

Больше всего в морской воде растворено хлоридов (88,7 %), среди которых преобладает хлористый натрий, то есть обыкновенная поваренная соль NaCl. Значительно меньше содержится в морской воде сульфатов, то есть солей серной кислоты (10,8 %). На все другие вещества приходится лишь 0,5 % общего солевого состава морской воды.

После солей натрия на втором месте в морской воде стоят соли магния. Этот металл используется при изготовлении лёгких и прочных сплавов, необходимых в машиностроении, особенно в самолётостроении. В каждом кубометре морской воды содержится 1,3 килограмма магния. Технология его добычи из морской воды основана на переводе его растворимых солей в нерастворимые соединения и осаждении их известью. Себестоимость магния, получаемого непосредственно из морской воды, оказалась значительно ниже себестоимости этого металла, ранее добывавшегося из рудных материалов, в частности, доломитов.

Стоит отметить, что открытый в 1826 году французским химиком А. Баляром бром не содержится ни в одном минерале. Получить бром можно только из морской воды, где он содержится в относительно небольшом количестве – 65 граммов на кубический метр. Бром применяется в медицине как успокаивающее средство, а также в фотографии и нефтехимии.

Уже в конце XX века океан стал давать 90 % мирового производства брома и 60 % магния. Из морской воды в значительных количествах добывается натрий и хлор. А что касается пищевой (поваренной) соли, то человек издавна получал её из морской воды путём выпаривания. Морские соляные промыслы до сих пор действуют в тропических странах, где соль получают прямо на мелководных участках берега, отгораживая их дамбами от моря. Технология здесь не очень сложная. Концентрация поваренной соли в воде выше, чем остальных солей, и поэтому при выпаривании она первая выпадает в осадок. Осевшие на дне кристаллы извлекают из так называемого маточного раствора и промывают пресной водой, чтобы удалить остатки солей магния, которые придают соли горький вкус.

Более совершенная технология добычи соли из морской воды используется на многочисленных солеварнях Франции и Испании, которые в больших объёмах поставляют соль не только на европейский рынок. Например, один из новых способов получения соли состоит в том, что в бассейнах солеварен устанавливают специальные распылители морской воды. Вода, превращенная в пыль (суспензию), имеет огромную площадь испарения и из мельчайших капель она испаряется мгновенно, а на землю выпадает только соль.

Добыча поваренной соли из морской воды будет в дальнейшем возрастать, потому что залежи каменной соли, как и других полезных ископаемых, рано или поздно истощатся. В настоящее время в море добывается около четверти всей необходимой человечеству поваренной соли, остальное количество добывается в соляных копях.

Содержится в морской воде также йод. Но процесс получения йода непосредственно из воды был бы совершенно нерентабельным. Поэтому йод получают из высушенных бурых водорослей, растущих в океане.

Даже золото содержится в океанской воде, правда в ничтожных количествах – 0,00001 грамма на один кубометр. Известна попытка химиков Германии в 1930-х годах извлечь золото из вод Немецкого моря (так по-немецки часто называют Северное море). Однако наполнить хранилища рейхсбанка золотыми слитками не удалось: затраты на производство превысили бы стоимость самого золота.

Некоторые учёные предполагают, что в ближайшие несколько десятилетий может стать экономически целесообразным получение из моря тяжёлого водорода (дейтерия), и тогда человечество будет обеспечено энергией на миллионы лет вперёд... А вот уран из морской воды уже добывают в промышленных масштабах. С 1986 года на берегу внутреннего Японского моря работает первый в мире завод по извлечению урана из морской воды. Сложная и дорогостоящая технология рассчитана на получение 10 кг металла в год. Для получения такого количества урана требуется профильтровать и подвергнуть ионной обработке более 13 млн.тонн морской воды. Но настойчивые в труде японцы справляются с этой работой. К тому же им хорошо известно, что такое атомная энергия. -)

Показателем количества растворённых в воде химических веществ служит особая характеристика, которая называется солёностью. Солёность – это выраженная в граммах масса всех солей, содержащаяся в 1 кг морской воды . Солёность измеряется в тысячных долях, или промилле (‰). На поверхности открытого океана колебания солёности невелики: от 32 до 38‰. Средняя поверхностная солёность Мирового океана составляет около 35‰ (более точно – 34,73‰).

Воды Атлантического и Тихого океанов имеют солёность чуть выше среднего значения (34,87‰), а воды Индийского океана – чуть ниже (34,58‰). Здесь сказывается распресняющее действие антарктических льдов. Для сравнения укажем, что обычная солёность речных вод не превышает 0,15‰, что в 230 раз меньше, чем поверхностная солёность морской воды.

Наименее солёными в открытом океане являются воды приполярных районов обоих полушарий. Это объясняется таянием материковых льдов, особенно в Южном полушарии, и большим объёмам речных стоков в Северном полушарии.

К тропикам солёность увеличивается. Наибольшая концентрация солей наблюдается не на экваторе, а в полосах широт 3°-20° к югу и северу от экватора. Эти полосы иногда называют поясами солёности.

Тот факт, что в экваториальной зоне поверхностная солёность воды относительно низкая, объясняется тем, что экватор – это зона проливных тропических дождей, опресняющих воду. Нередко в районе экватора плотные облака закрывают океан от прямых солнечных лучей, что снижает в такие моменты испарение воды.

В окраинных и особенно во внутренних морях солёность отличается от океанской. Например, в Красном море поверхностная солёность воды достигает самых высоких в Мировом океане значений – до 42‰. Объясняется это просто: Красное море находится в зоне высокого испарения, причём с океаном оно сообщается через мелководный и неширокой Баб-эль-Мандебский пролив, а пресных вод с континента не получает, так как в это море не впадает ни одна река, а редкие дожди не в состоянии сколько-нибудь заметно распреснить воду.

Балтийское море, далеко вдающееся в пределы суши, сообщается с океаном через несколько мелких и узких проливов, находится в зоне умеренного климата и принимает воды множества крупных рек и небольших речек. Поэтому Балтика один из самых распресненных бассейнов Мирового океана. Поверхностная солёность центральной части Балтийского моря составляет всего 6-8 ‰, а на севере, в мелководном Ботническом заливе опускается даже до 2-3 ‰).

С увеличением глубины солёность меняется . Это объясняется движением подповерхностных вод, то есть гидрологическим режимом конкретного бассейна. Например, в экваториальных широтах Атлантического и Тихого океанов ниже глубины 100-150 м прослеживаются слои очень солёных вод (выше 36 ‰), которые образуются за счёт переноса глубинными противотечениями с западных окраин океанов более солёных тропических вод.

Солёность резко изменяется только до глубин порядка 1500 м. Ниже этого горизонта колебания солёности почти не наблюдается. На больших глубинах разных океанов показатели солёности сближаются. Сезонные изменения солёности на поверхности открытого океана незначительны, не более 1 ‰.

Аномалией солёности специалисты считают солёность воды в Красном море на глубине около 2000 м, которая достигает 300 ‰.

Основным методом определения солёности морской воды является метод титрования. Суть метода состоит в том, что к пробе воды добавляют некоторое количество азотнокислого серебра (AgNO 3), которое в соединении с хлористым натрием морской воды выпадает в осадок в виде хлористого серебра. Так как отношение количества хлористого натрия к другим растворённым в воде веществам постоянно, то, взвесив осаждённое хлористое серебро, можно довольно просто рассчитать солёность воды.

Имеются и другие способы определения солёности. Поскольку такие, например, показатели, как преломление света в воде, плотность и электропроводность воды зависят от её солёности, то, определив их, можно измерить солёность воды.

Взять пробы морской воды для определения её солёности или других показателей – совсем непростое дело. Для этого пользуются специальными пробоотборниками – батометрами, обеспечивающими взятие проб с разных глубин или из разных слоёв воды. Этот процесс требует от гидрологов много внимания и осторожности.

Итак, основными процессами, влияющими на солёность воды, являются скорость испарения воды, интенсивность перемешивания более солёных вод с менее солёными, а также частота и интенсивность осадков. Эти процессы определяются климатическими условиями того или иного района Мирового океана.

Кроме этих процессов на солёность морской воды влияют близость тающих ледников и объёмы пресной воды, приносимой реками.

В целом процентное соотношение различных солей в морской воде во всех районах океана почти всегда остаётся одинаковым. Однако в отдельных местах на химический состав морской воды заметное влияние оказывают морские организмы. Они используют для своего питания и развития многие растворённые в море вещества, хотя и в различных количествах. Некоторые вещества, как например, фосфаты и азотистые соединения, потребляются особенно в больших объёмах. В районах, где морских организмов много, содержание этих веществ в воде несколько уменьшается. Заметное влияние на химические процессы, происходящие в морской воде, оказывают мельчайшие организмы, входящие в состав планктона. Они дрейфуют по поверхности моря или в приповерхностных слоях воды и, отмирая, медленно и непрерывно падают на дно океана.

Солёность Мирового океана. Карта текущего мониторинга (увеличить) .

Каково же общее содержание солей в Мировом океане? Теперь ответить на этот вопрос совсем не сложно. Если исходить из того, что общее количество воды в Мировом океане равно 1370 млн.кубических километров, а средняя концентрация солей в морской воде равна 35‰, то есть 35 г в одном литре, то получается, что в одном кубокилометре содержится примерно 35 тысяч тонн соли. Тогда количество соли в Мировом океане выразится астрономической цифрой 4,8*10 16 тонн (то есть 48 квадриллионов тонн).

Это означает, что даже активное извлечение солей для бытовых и промышленных нужд не сможет изменить состав морской воды. В этом отношении океан без преувеличения можно считать неисчерпаемым.

Теперь необходимо ответить на не менее важный вопрос: откуда в океане столько соли?

Многие годы в науке господствовала гипотеза о том, что соль в море принесли реки. Но эта гипотеза, на первый взгляд вполне убедительная, оказалась научно несостоятельной. Установлено, что каждую секунду реки нашей планеты выносят в океан около миллиона тонн воды, а годовой их сток равен 37 тысячам кубических километров. Для полного обновления воды в Мировом океане требуется 37 тысяч лет – примерно за такое время можно речным стоком заполнить океан. И если принять, что в геологической истории Земли таких периодов было не менее ста тысяч, а содержание солей в речной воде в среднем приближении составляет около 1 грамма на литр, то получится, что за всю геологическую историю Земли в океан реками было вынесено около 1,4*10 20 тонн солей. А по подсчёту учёных, который мы только что привели, в Мировом океане растворено 4,8*10 16 тонн соли, то есть в 3 тысячи раз меньше. Но дело не только в этом. Химический состав солей, растворённых в речной воде, резко отличается от состава морской соли. Если в морской воде абсолютно преобладают соединения натрия и магния с хлором (89 % сухого остатка после выпаривания воды и лишь 0,3 % составляет углекислый кальций), то в речной воде углекислый кальций занимает первое место – свыше 60 % сухого остатка, а хлориды натрия и магния вместе – лишь 5,2 процента.

У учёных осталось одно предположение: океан стал солёным в процессе своего рождения. Самые древние животные не могли существовать в слабосолёных, а тем более в пресных бассейнах. Значит, состав морской воды не менялся с момента его возникновения. Но куда подевались карбонаты, приходящие в океан вместе с речными стоками в течение сотен миллионов лет? Единственно правильный ответ на этот вопрос дал основоположник биогеохимии, великий русский учёный академик В.И. Вернадский. Он утверждал, что почти весь углекислый кальций, а также соли кремния, приносимые реками в океан, сразу же извлекаются из раствора теми морскими растениями и животными, которым эти минералы нужны для их скелетов, панцирей и раковин. По мере отмирания этих живых организмов содержащийся в них углекислый кальций (CaCO 3) и соли кремния отлагаются на морском дне в виде осадков органического происхождения. Так живые организмы на протяжении всего времени существования Мирового океана поддерживают неизменным состав его солей.

А теперь несколько слов ещё об одном минерале, содержащемся в морской воде. Мы потратили так много слов для восхваления океана за то, что в его водах содержится много разных солей и других веществ, в том числе таких как дейтерий, уран и даже золото. Но мы не упомянули о главном и основном минерале, который находится в Мировом океане – о простой воде Н 2 О . Без этого «минерала» на Земле не было бы вообще ничего: ни океанов, ни морей, ни нас с вами. Об основных физических свойствах воды у нас уже была возможность поговорить. Поэтому здесь мы ограничимся лишь некоторыми замечаниями.

За всю историю науки люди не разгадали всех тайн этого достаточно простого химического вещества, молекула которого состоит из трёх атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода. К слову сказать, современная наука утверждает, что атомы водорода составляют 93 % всех атомов Вселенной.

А среди загадок и тайн воды остаются, например, такие: почему замёрзшие водяные пары превращаются в снежинки, форма которых является удивительно правильной геометрической фигурой, напоминающей великолепные узоры. А рисунки на оконных стёклах в морозные дни? Вместо аморфного снега и льда мы видим кристаллики льда, которые выстроились таким удивительным образом, что выглядят как листья и ветви каких-то сказочных деревьев.

Или вот ещё. Два газообразных вещества – кислород и водород, соединившись вместе, превратились в жидкость. Многие же другие вещества, в том числе твёрдые, соединившись с водородом, становятся, как и водород, газообразными, например, сероводород Н 2 S, селеноводород (H 2 Se), или соединение с теллуром (H 2 Te).

Известно, что вода хорошо растворяет многие вещества. Говорят, что она растворяет, хотя и в исчезающее малой степени, даже стекло стакана, в который мы её налили.

Однако самое важное, что нужно сказать о воде, это то, что вода стала колыбелью жизни. Вода, изначально растворив в себе десятки химических соединений, то есть став морской водой, превратилась в уникальный по разнообразию компонентов раствор, который в итоге оказался благоприятной средой для зарождения и поддержания органической жизни.

В первой главе этого нашего рассказа мы уже отметили, что является почти общепризнанной. Гипотеза теперь превратилась в теорию происхождения жизни, каждое положение которой, по мнению авторов этой теории, опирается на фактические данные космогонии, астрономии, исторической геологии, минералогии, энергетики, физики, химии, в том числе биологической химии и других наук.

Первым мнение о том, что жизнь зародилась в океане, высказал в 1893 году немецкий естествоиспытатель Г. Бунге. Он понял, что удивительное сходство между кровью и морской водой по составу растворённых в них солей не является случайным. Позднее теорию океанического происхождения минерального состава крови детально разработал английский физиолог Мак-Келлюм, который подтвердил правильность этого предположения результатами многочисленных анализов крови различных животных, начиная с беспозвоночных моллюсков и кончая млекопитающими.

Оказалось, что не только кровь, но и вся внутренняя среда нашего организма демонстрирует следы, сохранившиеся от длительного пребывания наших далёких предков в морской воде.

В настоящее время у мировой науки нет никаких сомнений по поводу океанического происхождения жизни на Земле.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила"

Среди свойств вод Мирового океана выделяют температуру и соленость.

Температура воды Мирового океана изменяется в вертикальном направлении (понижается с глубиной, т. к. солнечные лучи не проникают на большую глубину) и горизонтальном (температура поверхностных вод понижается от экватора к полюсам от +25 °С до - 2 °С в связи с разницей количества получаемого солнечного тепла).

Температура поверхностных вод . Вода океана нагревается от притока солнечного тепла на его поверхность. Температура поверхностных вод зависит от широты места. В отдельных районах океана это распределение нарушается неравномерным размещением суши, океаническими течениями, постоянными ветрами, стоком вод с материков. Температура изменяется, естественно, и с глубиной. Причем вначале температура понижается очень быстро, а затем довольно медленно. Среднегодовая температура поверхностных вод Мирового океана +17,5 °С. На глубине 3-4 тыс. м она обычно держится в пределах от +2 до 0 °С.

Соленость воды Мирового океана.

В океанической воде концентрируются разные соли : хлористого натрия (придает воде соленый вкус) – 78% всего количества солей, хлористого магния (придает воде горький вкус) – 11%, другие вещества. Соленость морской воды вычисляется в промилле (в соотношении определенного количества вещества к 1000 весовым единицам), обозначается ‰. Соленость океана неодинакова, она изменяется от 32‰ до 38‰.

Степень солености зависит от количества осадков, испарения, а также опреснения водами рек, впадающих в море. Соленость изменяется также с глубиной. До глубины 1500 м соленость несколько уменьшается по сравнению с поверхностью. Глубже изменения солености воды незначительны, она почти везде составляет 35‰. Минимальная соленость – 5‰ – в Балтийском море, максимальная – до 41‰ – в Красном море.

Таким образом, соленость воды зависит : 1) от соотношения атмосферных осадков и испарения, которое изменяется в зависимости от географической широты (т. к. изменяется температура, давление); меньше соленость может быть там, где количество осадков превышает испарение, где велик приток речных вод, где тают льды; 2) от глубины.

Таблица «Свойства вод океана»

Вспоминаем: Как разделяются воды планеты по солености? Почему путешественники и моряки берут в морские путешествия пресную воду?

Ключевые слова: морская вода, соленость, температура воды, промилле.

1. Соленость вод. Во всех морях и океанах вода имеет горько-соленый вкус. Пить такую воду невозможно. Поэтому моряки, уходящие на судах в плавание, берут с собой запас пресной воды. Соленую воду можно опреснять в специальных установках, которые имеются на морских судах.

В основном в морской воде растворена поваренная соль, которую мы употребляем в пищу, но есть и другие соли (рис. 92).

* Горький вкус воде придают соли магния. В воде океана обнаружены алюминий, медь, серебро, золото, но в очень малых количествах. Например, 2000 т воды содержит 1 г золота.

Почему воды океана соленые? Часть ученых считают, что первичный океан был пресным, потому что его образовали воды рек и дожди, обильно выпадавшие на Землю миллионы лет назад. Реки приносили и продолжают приносить в океан соли. Они накапливаются и приводят к солености океанической воды.

Другие ученые предполагают, что океан при своем образовании сразу стал соленым, потому что пополнялся солеными водами из недр Земли. Ответ на этот вопрос могут дать будущие исследования.

Рис. 92. Количество веществ, растворенных в воде океана.

** Количества растворенных в океанической воде солей достаточно, чтобы покрыть поверхность суши слоем толщиной в 240 м.

Предполагается, что в морской воде растворены все имеющиеся в природе вещества. Большинство из них содержится в воде в очень малых количествах: в тысячных частях грамма на тонну воды. Другие вещества содержатся в сравнительно больших количествах - в граммах на килограмм морской воды. Ими и определяется ее соленость.

С о л е н о с т ь морской воды – это количество растворенных в воде солей.

Рис. 93. Соленость поверхностных вод Мирового океана

Соленость выражается в п р о м и л л яе , т. е. в тысячных долях числа, и обозначается -°/oo. Средняя соленость вод Мирового океана 35°/oo. Это означает, что в каждом килограмме морской воды содержится 35 граммов солей (рис. 92). Соленость пресных речных или озерных вод - менее 1°/oo.

Наиболее соленые поверхностные воды имеет Атлантический океан, наименее соленые - Северный Ледовитый (см. табл. 2 в Приложении 1).

Соленость океанов не везде одинакова. В открытой части океанов соленость достигает наибольших значений в тропических широтах (до 37 – 38 °/oo), а в полярнх областях соленость поверхностных океанических вд снижается до 32 °/oo (рис. 93).

Соленость воды в окраинных морях обычно мало отличаются от солености прилегающих частей океана. Вода внутренних морей отличается от воды открытой части океанов по солености: она повышается в морях жаркого пояса с сухим климатом. Например, соленость воды в Красном море - почти 42°/oo. Это самое соленое море Мирового океана.

В морях умеренного пояса, которые принимают в себя большое количество речных вод, соленость ниже средней, например в Черном море – от 17°/oo до 22°/oo, в Азовском - от 10°/oo до 12°/oo.

* Соленость морской воды зависит от атмосферных осадков и испарения, а также течений, притока речных вод, образования льдов и их таяния. При испарении морской воды соленость повышается, при выпадении осадков - уменьшается. Теплые течения несут обычно более соленую воду, чем холодные. В береговой полосе морские воды опресняются реками. При замерзании морской воды соленость возрастает, при таянии людов, наоборот, понижается.

Соленость морской воды изменяется от экватора к полюсам, от открытой части океана к берегам, с возрастанием глубины. Изменения солености охватывают лишь верхнюю толщу воды (до глубины 1500 - 2000 м). Глубже соленость остается постоянной и равна примерно среднеокеанической.

2. Температура вод. Температура океанской воды у поверхности зависит от поступления солнечного тепла. Те части Мирового океана, которые находятся в тропических широтах, имеют температуру + 28 0 С – +25 0 С, а в некоторых морях, например в Красном, температура достигает иногда +35 0 С. Это самое теплое море Мирового океана. В полярных районах температура опускается до - 1,8 0 С (рис.94). При температуре 0 0 С пресная вода рек и озер превращается в лед. Морская же вода не замерзает. Ее замерзанию мешают растворенные вещества. И чем выше соленость морской воды, тем ниже температура ее замерзания.

Рис.94. Температура поверхностных вод Мирового океана

При сильном охлаждении морская вода, как и пресная, замерзает. Образуются морские льды. Они постоянно покрывают большую часть Северного Ледовитого океана, окружают Антарктиду, зимой появляются в неглубоких морях умеренных широт, где летом тают.

*До глубины 200 м температура воды меняется в зависимости от времени года: летом вода более теплая, зимой становится холоднее. Ниже 200 м температура меняется за счет притока течениями более теплых или более холодных вод, а в придонных слоях она может повышаться за счет поступления горячих вод разломов океанической земной коры. В одном из таких источников на дне Тихого океана температура достигает 400 0 С.

Температура вод океанов изменяется и с глубиной. В среднем на каждые 1 000 м глубины температура понижается на 2 0 С. На дне глубоководных впадин температура около 0 0 С.

1. Что называется соленостью морской воды, в чем она выражается? 2. От чего зависит соленость морской воды и как она распределяется в Мировом океане? Чем объясняется такое распределение? 3. Как изменяется температура вод Мирового океана с широтой и глубиной? 4*. Почему в тропических областях соленость достигает наибольших значений для открытой части океана (до 37 - 38°/oo), а в экваториальных широтах соленость значительно ниже?

Практическая работа.

Определите соленость, если в 1 л морской воды растворено 25 г солей.

2*. Высчитайте, сколько соли можно получить из 1 т воды Красного моря.

Конкурс знатоков . На земле есть море, в котором человек может находится на поверхности воды как поплавок (рис. 95). Как называется это море и где оно находится. Почему вода в этом море обладает такими свойствами?

Рис. 95 «Море», в котором могут купаться не умеющие плавать.