в чем измеряется соленость вод мирового океана
Солёность
Солёность — содержание солей в воде.
Содержание
Описание
Измеряется в «‰» («промилле») или единицах PSU (Practical Salinity Units) практической шкалы солености (Practical Salinity Scale).
Солёность в промилле это количество твёрдых веществ в граммах, растворённое в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены заменены эквивалентным количеством хлора, все карбонаты переведены в окислы, органическое вещество сожжено.
В 1978 году введена и утверждена всем международными океанографическими организациями шкала практической солености (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78) [1] в которой измерение солёности основано на электропроводности (кондуктометрия), а не на выпаривании воды. В 1970-х годах широкое применение в морских исследованиях получили океанографические CTD зонды, и с тех пор солёность воды измеряется в основном электрическим методом. Для поверки работы ячеек электропроводности, которые погружаются в воду используют лабораторные солемеры, такие как Guildline Autosal 8400. В свою очередь, для проверки солемеров используют стандартную морскую воду. Стандартная морская вода, рекомендованная международной организацией IAPSO для поверки солемеров, производится в Великобритании лабораторией Ocean Scientific International Limited (OSIL) из стандартной морской воды. При соблюдении всех стандартов измерения можно получить точность измерения солёности до 0,001 единицы PSU.
Шкала PSS-78 даёт числовые результаты близкие к измерениям массовых долей, и различия заметны либо когда необходимы измерения с точностью выше 0,01 PSU, либо когда солевой состав не соответствует стандартному составу океанской воды.
Средняя солёность мирового океана — 35 ‰ или PSU. Для калибровки приборов в Бискайском заливе добывается так называемая нормальная вода с солёностью близкой к 35 ‰ или PSU.
Показатель преломления воды зависит от солености, на этом основан рефрактометрический метод её измерения. Преимущества этого метода в оперативности и возможности проводить измерения в небольших (несколько капель) пробах воды.
Содержание некоторых элементов в морской воде
| Элементы | Содержание, мг/л | Элементы | Содержание, мг/л |
|---|---|---|---|
| Хлор | 19 500 | Углерод | 20 |
| Сера | 910 | Стронций | 13 |
| Натрий | 10 833 | Бор | 4.5 |
| Калий | 390 | Кремний | 0.5 |
| Магний | 1 311 | Фтор | 1.0 |
| Кальций | 412 | Рубидий | 0.2 |
| Бром | 65 | Азот | 0.1 |
Солёность по географическим объектам
Солёность океанов
Cредняя солёность Мирового океана — 35‰
Соленость
Существует специальная величина для измерения солености морских вод. Для ее определения используется специальный прибор. Соленость воды в море связана с рядом факторов.
При этом соли на морской поверхности распределяются неравномерно. У различных морей на планете отмечаются разные показатели солености. Они бывают как сильносолеными, так и слабосолеными.
Что это такое?
Под соленостью морской воды понимается конкретный уровень солей в ней. Это означает то, сколько их содержится в 1 литре воды. Поскольку главными компонентами соли выступают натрий и хлор, то под соленостью воды понимается концентрация этих веществ в ее 1 литре.
Как измеряется и в каких единицах?
Для измерения уровня солей используется специальная единица.
Она называется промилле. Это 1/1000 доля. Если брать во внимание процентное соотношение, то промилле составляет 1/10 часть от процента.
Соленость воды, измеряемая в промилле, означает то количество минеральных веществ, которые содержатся в одном ее литре. Обозначается данная единица значком «‰».
Для измерения применяется специальный прибор. Он называется рефрактометром. Этот прибор фиксирует значение преломления солнечного света в водной среде.
Именно по преломлению света в морской воде можно довольно точно узнать концентрацию содержащихся в ней солей. Достаточно налить несколько капель во внутреннее отверстие рефрактометра, закрыть крышкой и зафиксировать показатель, который появится на обратной стороне прибора.
Почему вода в море соленая?
Соленость водоемов объясняется круговоротом воды. Этот процесс имеет место на планете многие миллиарды лет. С морской и океанической поверхности активно испаряется влага.
Она попадает в атмосферу, после чего выпадает в виде осадков. Ее значительная часть попадает на сушу, после чего проникает в грунтовые воды под землей.
Выпавшая в виде осадков вода впитывает в себя минеральные соли, которые содержатся в земле и горных породах. После этого уже соленой она попадает в реки. Те впадают в моря, обеспечивая пополнение их солями.
Реки не являются главным источником наполнения морей солями. В речных водоемах их концентрация значительно ниже. Они пресные.
Моря становятся солеными преимущественно за счет интенсивного испарения влаги с их поверхности.
В ходе этого процесса пресная вода испаряется, а соли остаются.
Как соль распределяется по морской поверхности?
Процент солей на поверхности водоемов разный. Минералы распределены по их поверхности неравномерно. В центральных частях водоемов обычно уровень солей выше. По берегам показатель значительно падает. Это связано с впадением рек. У береговых линий они опресняют морские воды, делая их менее солеными.
В некоторых морях солевой состав разный в зависимости от стороны света, в которой расположены их берега. Это заметно на примере Балтики. В ее восточной прибрежной зоне соленость выше, чем в западной части. То же касается южных и северных берегов. У первых солей больше, чем у вторых.
От чего зависит уровень?
На солоноватость оказывают влияние следующие факторы:
Показатели в разных морях России
Самые известные моря России имеют следующую концентрацию солей:
В Каспии концентрация солей сильно отличается в области устья Волги и на юго-востоке водоема.
В первом месте она низкая (0,05‰). В юго-восточной части Каспия ее показатель почти достигает 13‰.
Чему равны наибольшие и наименьшие показатели?
На планете можно выделить следующие моря с наибольшими показателями солевого состава:
В число морей с наименьшим уровнем солей входят:
Подробнее читайте в нашей статье.
Существует ли абсолютно не соленый водоем?
Полностью пресноводных морей на планете не существует. Это обусловлено круговоротом воды, который длится миллиарды лет.
Неизменно соли и минералы попадают в крупные водоемы через реки. С их поверхности всегда происходит испарение влаги. При этом соли остаются в водоемах.
Это связано с тем, что с его поверхности продолжает активно испаряться влага. За счет испарения концентрация солей поддерживается на определенном уровне.
Морские водоемы не становятся пресными также из-за рельефа своего дна и особенностей их береговой линии. Вода стачивает горные породы на дне водоемов.
Из-за эрозии они разрушаются. В итоге в водную среду попадают минералы и соли. То же касается и береговых линий. В некоторых местах берега выстланы из скал. Вода стачивает их. Из горных пород в воду попадают соли, делая даже пресноводные водоемы солоноватыми.
Заключение
Соленость воды в морях означает концентрацию солей в ее одном литре. Показатель солей в таких водоемах измеряется при помощи рефрактометра. Уровень солей измеряется в промилле, что является 1/10 от процента. Поверхностная соленость морей неравномерна и зависит от ряда факторов.
Имеет значение географическое положение, количество впадающих рек, интенсивность испарения, наличие течений и близость к океану. Есть как сильносоленые, так и слабосоленые моря. Но абсолютно пресных не существует.
Солёность
Из Википедии — свободной энциклопедии
| Элемент | Содержание, мг/л |
|---|---|
| Хлор | 19 500 |
| Натрий | 10 833 |
| Магний | 1 311 |
| Сера | 910 |
| Кальций | 412 |
| Калий | 390 |
| Бром | 65 |
| Углерод | 20 |
| Стронций | 13 |
| Бор | 4,5 |
| Фтор | 1,0 |
| Кремний | 0,5 |
| Рубидий | 0,2 |
| Азот | 0,1 |
Солёность в промилле — это количество твёрдых веществ в граммах, растворённое в 1 кг морской воды, при условии, что все галогены заменены эквивалентным количеством хлора, все карбонаты переведены в оксиды, органическое вещество сожжено.
Шкала практической солёности PSS-78 основана на сравнении электропроводности исследуемой пробы воды с электропроводностью раствора хлорида калия, содержащего 32,4356 грамма KCl в 1 кг раствора. Измерения проводят при температуре растворов 15 °C и давлении 1 атм (стандартные условия по ISO 13443). Солёность рассчитывается из отношения электропроводности пробы и стандартного раствора по эмпирической формуле:
где a 0 = 0,008 ; a 1 = − 0,169 2 ; a 2 = 25,385 1 ; a 3 = 14,094 1 ; a 4 = − 7,026 1 ; a 5 = 2,708 1 ; ∑ a i = 35 ; <\displaystyle a_<0>=0<,>008;\;a_<1>=-0<,>1692;\;a_<2>=25<,>3851;\;a_<3>=14<,>0941;\;a_<4>=-7<,>0261;\;a_<5>=2<,>7081;\;\sum a_=35;> 
Средняя солёность Мирового океана — 35 ‰ или 35 ПЕС. [2] Для калибровки приборов в Бискайском заливе добывается так называемая нормальная вода с солёностью, близкой к 35 ‰ или 35 ПЕС.
Показатель преломления воды зависит от солёности, на этом основан рефрактометрический метод её измерения. Преимущества этого метода в оперативности и возможности проводить измерения в небольших (несколько капель) пробах воды.
Солёность воды в океане: что это, в чём измеряется, от чего зависит
Более двух третей поверхности нашей планеты покрывает водное пространство, причём практически вся эта вода содержит большое количество солей. Именно они придают водам Мирового океана характерный горьковато-солёный вкус.
Однако концентрация соли в разных морях и океанах не одинакова. Иногда в местах, где смешиваются воды двух водоёмов с разным уровнем солёности, граница заметна невооружённым глазом. Итак, рассмотрим, что такое солёность океанской воды и от чего она зависит.
Откуда в морской воде появилась соль?
Геологические исследования древних минеральных отложений свидетельствуют, что миллионы лет назад морская вода содержала гораздо меньше соли, чем сейчас. Чтобы понять, откуда взялась эта соль, давайте вспомним, какие процессы протекают в атмосфере и гидросфере нашей планеты.
Ежедневно с поверхности водного зеркала морей и океанов испаряются десятки тысяч тонн воды. Попадая в атмосферу, пар поднимается на многокилометровую высоту, где под действием низкой температуры и пониженного давления конденсируется в капли дождя или замерзает и становится снегом. Осадки выпадают на сушу и через некоторое время впитываются в почву. Проходя через слой минералов, вода растворяет небольшое количество содержащихся в грунте солей. Обогащённая солями, она стекает в реку, которая несёт свои воды к ближайшему морю.
Вода в реке кажется нам пресной на вкус, но лишь потому, что концентрация солей в ней очень мала. Однако по своему составу она далека от чистого дистиллята. Попадая вновь в море, вода опять испаряется с его поверхности – а соли, которые она принесла с суши, остаются и понемногу накапливаются. За миллионы лет такого круговорота солёность морских вод возросла во много раз и продолжает увеличиваться в настоящее время.
В каких единицах измеряют солёность?
С точки зрения науки солёность – это показатель содержания в воде различных солей. Для её измерения используются промилле или единицы PSU.
Измеренная в промилле солёность показывает, сколько в одном литре воды растворено твёрдых веществ, причём масса солей выражена в граммах. Для обозначения промилле используют специальный значок «‰». Средняя солёность Мирового океана составляет 35-37 ‰. Это означает, что в одном литре морской воды содержится 35-37 граммов солей и других твёрдых веществ. Для определения количества примесей воду, забранную в океане, выпаривают, а оставшиеся твёрдые осадки взвешивают.
В настоящее время для измерения количества соли принята так называемая шкала практической солёности, которая устанавливает связь между содержанием соли и электропроводностью воды. Этот метод измерений является значительно более точным, быстрым и не настолько трудоёмким, как выпаривание. Чтобы измерить солёность в любой точке океана, достаточно опустить за борт специальный прибор и зарегистрировать его показания.
От чего зависит солёность морской воды?
Измерения солёности морей и океанов в разных точках земной поверхности показали, что содержание соли в морской воде не одинаково. Существует закономерность: чем ближе к экватору, тем вода солонее, чем ближе к полюсам – тем ниже концентрация солей. В то же время, воды крупных океанов являются более солёными, чем воды прилегающих к ним морей. Исчерпывающего объяснения этому факту нет, однако можно предположить, что морскую воду немного разбавляют пресноводные стоки рек. Чем больше рек впадает в море и чем меньше связь этого моря с океаном, тем меньше соли в его воде.
Наиболее солёной в среднем является вода Индийского океана, основная масса которой сосредоточена в экваториальной области. Меньше всего соли содержит Северный Ледовитый океан, который пополняется крупными сибирскими реками и талой водой полярного ледника. Однако его солёность в течение года меняется: летом, когда в океан попадает много пресной воды, уровень соли падает, а зимой, когда реки скованы льдом, а часть воды замерзает – его солёность повышается.
Показатели солёности Тихого и Атлантического океанов примерно одинаковы. В то же время Атлантику смело можно назвать самым неоднородным по солёности океаном. В его акваторию входит Балтийское море, уровень солёности которого в среднем составляет 20 промилле, Карибское море с 39-40 промилле, и Красное море с показателем 41 промилле. Перемешиванию воды способствуют океанические течения. Наиболее известные из них – Гольфстрим, несущий слабо солёную воду, и Лабрадор с повышенной концентрацией соли.
Соленость мирового океана: причины ее возникновения и способы измерения
Более 96 % водной оболочки планеты Земля занимает Мировой океан, наполненный водными массами, содержащими значительное количество соли. На долю пресноводных рек и озер приходится менее 4%.
Соленость мирового океана — величина, показывающая среднее количество граммов соли в килограмме океанической воды. Это один из важнейших параметров, влияющих на подводный мир. Среднее значение показателя составляет 35 ‰, то есть в килограмме океанической воды содержится 35 граммов соли.
Свойства океанической воды
Жидкость в океане обладает горько-соленым вкусом. Отличается от пресной цветом, степенью прозрачности, удельным весом, температурой замерзания, количеством минеральных веществ. По разному взаимодействует с теми или иными веществами.
Что такое соленость воды
Под соленостью понимается наличие в воде растворенных веществ, обладающих соответствующими свойствами. Соли — вещества, молекулы которых состоят из анионов кислотных оснований (нитраты, сульфаты), соединенных с катионами металлов (калия, натрия). Катионы несут положительный заряд, анионы — отрицательный.
Причины
Согласно наиболее распространенной гипотезе, моря и океаны были обогащены солью вследствие ее вымывания из почвы и горных пород. Океаны и моря наполняются жидкостью в основном за счет впадающих в них рек.
В процессе течения по руслу потоки пресной воды соприкасаются с различными породами, из которых вымывают соли и другие вещества, и направляются в океаны. При нагревании от солнечных лучей жидкость испаряется, затем снова попадает в реки, и процесс начинается заново. Покинуть свое местонахождение молекулы соли не могут, так как они не участвуют в процессе испарения. В течение многих миллионов лет минеральные соединения накапливались, и водоемы становились все более солеными.
Существует еще одна гипотеза: моря и океаны не были пресными изначально. В период формирования планеты Земля по причине мощной вулканической активности на поверхность выпадали кислотные дожди, которые наполнили самый первый водоем. Постепенно молекулы кислоты разъедали горные породы и образовывали с ними новые химические соединения — соли, которые постепенно полностью заменили кислоты.
Как измеряют
С 1970-х годов для измерений солености ученые наиболее часто пользуются электрическим методом. Ячейки электропроводности опускаются в исследуемую жидкость, их работу фиксируют лабораторные солемеры. На основе такого исследования получают точность измерения до 0,001 ПЕС. Кроме лабораторных, используются более простые методы.
Инструменты, которыми пользуются для измерения растворов:
С помощью этих приборов соленость можно исследовать самостоятельно. Наиболее точным прибором считается рефрактометр.
Соленость мировых океанов
Измеряется в промилле ( ‰ ) — это физическая единица, обозначающая количество граммов определенного вещества в килограмме воды. В зависимости от широты, количества впадающих пресных рек, климатических условий и других факторов показатели могут меняться.
Тихий
Занимает территории обоих земных полушарий. На западе окружен континентами Евразия и Австралия, на востоке граничит с Северной и Южной Америкой, на юге — с Антарктидой. Занимает более 30 % поверхности Земли, его площадь — 178 784 000 км². Объем — 710,36 млн км³, это почти половина общего объема Мирового океана. Рельеф дна очень разнообразен — здесь находится наибольшая часть глубоководных желобов Мирового океана.
Средняя соленость — 34,5 ‰. Максимальные показатели наблюдаются в тропических районах (до 35,6 ‰) вследствие активного испарения жидкости и скудных осадков. На востоке показатели снижаются благодаря холодным течениям. На экваторе параметры также невысокие по причине обильных осадков.
Индийский
Большая часть Индийского океана находится в южном полушарии. Он граничит с Евразией на севере и северо-востоке, с Африкой — на западе, с частью Южного океана — на юго-востоке. Площадь — 76 174 000 км². Объем — 282,65 км³.
Средняя соленость — 34,8 ‰. Именно здесь, в Красном море и Персидском заливе, наблюдаются наиболее высокие показатели всего мирового океана — 40–41 ‰. Значениям выше 36 ‰ соответствует степень солености водных масс южного тропического пояса и Аравийского моря в северном полушарии. Низкие показатели (30–34 ‰) наблюдаются в Бенгальском Заливе вследствие опреснения воды за счет рек Иравади, Ганг и Брахмапутра.
В арктических и экваториальных районах можно заметить довольно значительную сезонную разницу в солености. Муссонное течение зимой транспортирует водные массы низкой солености с северо-восточных океанических областей и образует вдоль 5° северной широты «язык» пониженного содержания солей, который исчезает в летний период.
Атлантический
Степень содержания солей в Атлантическом океане практически такая же, как в Тихом — в среднем 35,4 ‰. Показатели понижены в зонах, расположенных рядом с экватором, из-за обильных осадков ( 34 ‰) и повышены в области субтропиков и тропиков ( 37,25 ‰). Максимальное значение наблюдается в Средиземном море — 39 ‰. Резкое снижение показателей фиксируется в зонах близ устьев рек (Ла-Плата — 18–19 ‰).
Северный ледовитый
Самый маленький в мире океан находится весь целиком в северном полушарии, граничит с Евразией и Северной Америкой. Площадь — 14 750 000 км². Объем — 18,07 км³.
Это океан с самым низким содержанием солей — 32 ‰. Показатель варьируется в зависимости от слоя водных массивов. У поверхности наблюдаются более низкие значения из-за опресняющего влияния рек, стока талых вод и очень малого испарения.
Следующий слой более соленый (до 34,3 ‰ ) за счет слияния верхнего с нижним (37 ‰ и выше), подстилающим промежуточным, источник которого находится в Гренландском море. Глубинный слой характеризуется меньшими значениями (35 ‰) по сравнению с предыдущим, он также переносится из Гренландского моря.
Южный
Представляет собой совокупность южных частей океанов, омывающих Антарктиду (Тихого, Атлантического, Индийского). Отсутствуют четкие очертания его границ. Площадь — около 86 000 000 км² (данные разнятся).
Степень содержания солей — 34–34,2 ‰. На юге показатели сниженные, а в самых северных областях повышаются до 34,8–35 ‰. В разные сезоны соленость неодинакова — летом ниже, чем зимой. Это особенно ярко выражается в прибрежных районах.
Имеет значение и глубина — чем ниже расположен водный слой, тем выше в нем концентрация солей, а поверхностный слой наиболее пресный среди прочих. Все изменения параметра находятся в диапазоне от 33 ‰ до 35 ‰. Образование и таяние ледников является одним из факторов изменения солености.
Почему меняется соленость
Уровень солености водных масс непостоянен, показатели меняются, не бывают одинаковыми даже в одной климатической зоне в разные сезоны.
Распределение солености воды зависит от глубины. Испаряясь, молекулы воды (H2O) покидают океан, но соль не испаряется и остается в оставшемся количестве жидкости. В результате соленость повышается. При выпадении осадков в океане увеличивается количество воды, но содержание минеральных соединений остается прежним. В результате соленость понижается.
В процессе образования льдов участвует вода, но не соль. Поэтому ледники содержат в себе именно пресноводные запасы. При образовании льда молекулы солей остаются в незамерзшей жидкости и тем самым повышают ее соленость. В период таяния, напротив, показатель понижается вследствие увеличения количества воды.
Соленость меняется в зависимости от течений — теплые увеличивают ее, холодные — понижают. Кроме этого, на показатели оказывает влияние глубина: чем она ниже, тем вода более пресная.
Исследования
В 18 веке океанические воды изучал Михаил Васильевич Ломоносов. Позже, в 19 веке, имеющиеся данные обогатились исследованиями Ивана Федоровича Крузенштерна и Юрия Федоровича Лисянского, участвовавших в океанографической экспедиции.
Более подробные исследования проводил Э. X. Ленц (1804-1865). С помощью изобретенного им же самим барометра ученый изучил глубинные образцы воды. Он опровергнул господствовавшее ранее утверждение о том, что на территориях близ экватора соленость более высокая по сравнению с другими областями. Ленц доказал, что в этих районах плотность вод и концентрация солей ниже, чем на территориях с субтропическим климатом. Способы и инструменты исследования, изобретенные этим ученым, применяются и в наши дни.
С 1881 года океанографией занялся еще один русский исследователь С. О. Макаров. Он занимался изучением мирового океана и, в частности, вопросами, касающимися черноморских водных масс. Макаров раскрыл механизм встречных (поверхностного и глубинного) течений Босфора, применив для этого ряд оригинальных приемов. Полученные данные пролили свет на многие особенности гидрологического режима и палеогеографии Черного моря. К роме этого, ученый составил карту течений Тихого океана.
В 19-20 веках исследования продолжил Юлий Михайлович Шокальский. Благодаря своим научным трудам, ученый смог окончательно выделить океанографию как отдельную науку.
Температура воды
Факторы, влияющие на изменение температуры:
Температура воды повышается по мере приближения к экватору.
Отличие от пресных вод
Температура замерзания соленой воды в среднем на 2 градуса Цельсия ниже пресной. Плотность ее тоже выше, 1 литр морской жидкости на 25 граммов тяжелее пресной. Благодаря этому в ней легче держаться на плаву, вода как бы выталкивает тело вверх. В океане водные массы богаче по составу, в них содержится до 60 химических соединений.
Морская вода испаряется дольше, чем пресная. Молекулам жидкости необходимо сначала отделиться от солевого окружения. После этого вода сможет перейти в газообразное состояние. На процесс разделения требуется определенное количество времени.
Условия существования обитателей рек и морей отличаются, имеют свои особенности. Не все океанские организмы смогут выжить в пресноводных реках и озерах.
Интересные факты
Мертвое море — самое соленое на Земле. Здесь показатели достигают 270 ‰. Водоем находится рядом с территориями Израиля и Иордании. Плотность жидкости равна 1,3–1,4 г/м³, что сводит возможность утонуть практически к нулю.
Соленая вода может замерзнуть, только если она находится вблизи поверхности или немного ниже нее расположен более соленый слой. В северных морях рыбы не замерзают благодаря содержащимся в крови особым белкам, которые мешают превращению воды в лед.
Вода Каспийского моря тоже является соленой, но по своему составу сильно отличается от морской, однако пить ее тоже нельзя. Набор полезных минеральных веществ в ней тоже не такой большой. Водоем замкнутый и не слишком глубокий, поэтому его можно отнести к озерам. Здесь хорошо развито рыболовство и ведется добыча морепродуктов в промышленных масштабах.
Посещая соленые озера России, можно увидеть «космические» ландшафты берегов таких водоемов, на них практически отсутствует растительность. С помощью этой воды лечатся заболевания кожи и дыхательных путей. Большинство водоемов находится на границе с Казахстаном, в сильно засушливых местах.
Самые известные соленые озера на территории России:
Видео
Посмотрите видео, в котором даны объяснения, почему в море вода соленая.