Вода в океане: пресная или соленая

Состав воды в морях и океанах издревле вызывал удивление у людей. В Германии существуют легенды, утверждающие, что на дне каждого моря есть магическая соляная мельница, а в Венгрии - что это всё из-за слёз несчастной девушки, скорбящей под толщей воды.

Узнать, солёная ли вода в океане, на самом деле проще простого - достаточно обратиться к материалам современных исследований. Действительно, морская и океаническая вода очень солона, причём иногда концентрация солей чрезмерно велика: достаточно одного стакана «напитка» из Мёртвого моря, чтобы вовсе не прийти в сознание.

Самыми солёными водными просторами в мире считаются:

• Атлантический океан: южная часть (концентрация соли составляет 37, 9 промилле) и северная часть (37,6);
• Тихий океан: южная часть (36, 9) и северная (35,9);
• Индийский океан целиком (36, 4 промилле).

Почему вода в океане солёная

Как ни странно, но на такой простой вопрос - почему вода в океане соленая - даже современные учёные так и не нашли однозначного ответа. Некоторые исследователи считают, что это связано с вулканической деятельностью, а другие - что соль приходит в океаны через реки и моря.

Две теории

Первая группа учёных утверждает, что очень давно, когда земная кора только образовывалась, вулканы на Земле были чрезвычайно активны. Их извержения приводили к возникновению кислотных дождей - но и сам Мировой океан состоял из кислот. В итоге различные сложные вещества «сталкивались» друг с другом, и в результате реакции океанические воды стали безопасными для жизни, которой ещё следовало зародиться. Но только очень уж солёными.

Что касается «земляной» теории, то она гласит, что соли содержатся во всех водоёмах мира. И это действительно так - пресная вода не лишена солей, просто их очень мало. Впадая в океаны, реки и моря приносят с собой вымытые из почвы соли. Они, в свою очередь, остаются на месте - а куда ещё им деться? Да, в ходе естественного круговорота вода испаряется и с поверхности океанов, но соли слишком тяжелы, чтобы отправиться вслед за ней.

Как вы можете убедиться сами, эти теории вполне логичны. А может, правы сразу обе группы исследователей, и сначала соли возникли благодаря вулканам, а многочисленные течения принесли их ещё больше?

Может ли возникнуть пресный океан

От чего зависит соленость воды в океане? Здесь играют роль многие факторы, в том числе подводные течения, наличие ледников, интенсивность их таяния, активность испарений и т. д. Кроме того, в глубине, под самым дном океана, существуют залежи чистейшей пресной воды.

Но даже если представить, что на Земле появится кристально чистое водное пространство, очевидно, что пресная вода в океане надолго бы не задержалась. Ведь то, что реки постоянно добавляют в океанские воды вымытые из почвы соли, ни у кого не вызывает сомнений - ученые со скепсисом относятся только к тому, что это могло стать причиной появления обширных солёных водоёмов как таковых.

Можно ли пить морскую воду

Итак, мы разобрались, почему вода в морях и океанах соленая, и выяснили, что пить её не рекомендуется. Но за счёт чего существует такое ограничение?

На самом деле океаническая вода противопоказана человеку из-за особенностей строения организма. За выведение солей и прочих «тяжёлых» веществ, поступивших с пищей, отвечают почки, которые могут просто не справиться с избыточной нагрузкой. А в литре морской воды содержится более 30 граммов соли! Именно поэтому несчастные, потерпевшие кораблекрушение и сумевшие спастись в шлюпках, нередко умирают от жажды посреди водных пространств.

Почему море соленое: Видео

Более того, характеристики воды в океанах не являются стабильными и находятся в постоянном изменении. Еще один важный момент — в разных участках одного и того же океана вода может достаточно сильно различаться по составу.

Откуда вообще в океанах берется соль? Источником поступления солей в океан являются впадающие в него реки. Соль вымывается реками из горных пород и грунта, а затем поступает в океан. Но ведь в реках вода тоже должна быть соленой? Так и есть.

Просто если содержание солей в воде ниже одного промилле, она считается пресной. За многие тысячи лет пресная вода скапливалась в океане, а при испарении воды соль оставалась в нем, таким образом она достигла таких величин, чтобы можно уровень солености достиг нескольких десятков промилле.

Поверхностные океанские воды на участках, где нет прямого воздействия с суши, может колебаться в пределах от 32 до 37.9 промилле (3.2-3.79%).

В океане количество приходящей и уходящей с суши воды, а также осадки, испарение и конденсация оказывают непосредственное влияние на уровень солености. Баланс пресной и соленой воды в океане может быть положительным или отрицательным.

Наибольшее снижение солености наблюдается в районе экватора, потому что в данной зоне выпадает значительное количество осадков, а испарение не очень интенсивное.

В направлении к северу и югу от экватора соленость воды постепенно увеличивается.

Ветры, осадки, давление — все эти факторы оказывают влияние на уровень солености воды в океане. Теплые океанские течения увеличивают соленость, холодные течения — уменьшают. В среднем, самым соленым считается Атлантический океан — 35.3 промилле. Северный Ледовитый океан — наиболее пресный из всех.

Наиболее соленые участки океанов:

• Атлантический океан, южная часть — 37.9 промилле
• Атлантический океан, северная часть — 37.6 промилле
• Индийский океан — 36.4 промилле
• Тихий океан, северная часть — 35.9 промилле
• Тихий океан, южная часть — 36.9 промилле

Встречается ли пресная вода в океане? Уровень океанских вод не всегда был одинаковым. Много тысяч лет назад уровень мирового океана был значительно ниже, чем сейчас. После таяния ледников он увеличился, но в глубине, под океанским дном остались достаточно большие залежи пресной воды.

Мировой океан и пресная вода — взаимосвязанные вещи. В каком океане пресная вода может быть найдена? Таких мест достаточно много, но извлечение пресной воды из океанских глубин требует наличия сложного оборудования. По сути, похоже на добычу полезных ископаемых.

Единственное различие океанской пресной воды и обыкновенной заключается в том, что океанская все же содержит в себе некоторое количество солей (около 10 промилле).

Поэтому в условиях ухудшающейся экологической ситуации и недостатка пресной воды океан может стать источником ценных водных запасов.

Пресная вода в соленом океане.

журнал "Море" 1996 №3

Сергей Добролюбов

В последние годы проблема изменений климата привлекает повышенный интерес.

До сих пор наши знания о таких вариациях с периодом порядка десятилетий весьма поверхностны из-за недостаточной продолжительности и немногочисленности рядов инструментальных наблюдений, из-за трудностей описания основных процессов в климатической системе. Тем не менее, в результате исследований к настоящему времени сложилось понимание ключевой роли Мирового океана как важнейшего звена перераспределения энергии и формирования долгопериодных колебаний климата. Новым этапом в рассмотрении этой проблемы стала разработка около 10 лет назад схемы двухслойной межокеанской циркуляции, получившей название "глобального конвейера". В соответствии с этой концепцией, образующиеся в Северной Атлантике глубинные водные массы движутся на юг, а затем заполняют абиссальные горизонты Индийского и Тихого океанов. По мере движения происходит постепенный подъем этих вод к поверхности. Для поддержания стационарного состояния, очевидно, должен существовать и компенсационный поток в верхнем слое из Тихого и Индийского океанов в противоположном направлении, замыкающий глобальную циркуляцию.

Эта схема, видимо, не получила бы большого распространения, если бы не два обстоятельства. Первое - обнаружение аномального направления потока тепла в Южной Атлантике: от Антарктиды к экватору! Этот феномен легко объяснить с позиций двухслойной межокеанской циркуляции: двигающиеся на север в Атлантическом океане воды термоклина компенсируют отток холодной глубинной водной массы, а за счет разности температур двух слоев формируется дополнительный поток тепла. Второе обстоятельство - обнаружение колебаний интенсивности этой межокеанской циркуляции в современную эпоху и в период оледенений, которые приводят к неравномерности в количестве тепловой энергии, возвращаемой в Атлантику и передаваемой от океана к атмосфере.

Что же приводит в действие такую гигантскую машину, перекачивающую тепло между океанами? Для ответа на этот вопрос нам необходимо рассмотреть средние значения температуры и солености северных частей Тихого и Атлантического океанов и характер их взаимодействия с атмосферой. Атлантика, в отличие от других океанов, отдает тепло в атмосферу, отрицательный пресноводный баланс ее поверхности составляет около 0,5 млн.куб.м в секунду пресной воды, что примерно в 3 раза больше стока самой полноводной реки мира - Амазонки. В северной части Тихого океана наблюдается превышение осадков и речного стока над испарением примерно на такую же величину.

Если сравнить области умеренных и высоких широт открытых частей океанов (40-65(с.ш.), то разница соленостей на поверхности составит 2-3 промилле. Поэтому даже при температуре замерзания плотность вод на севере Тихого океана недостаточна для конвекции, проникающей до дна: северо-атлантическая глубинная водная масса и в сильно трансформированном виде имеет здесь более высокую плотность по сравнению с охлажденной поверхностной водой.

Средняя по объему температура в Северной Атлантике даже с учетом Северного Ледовитого океана на 1,3(выше, чем в северной части Тихого океана, соленость выше почти на 0.5 промилле. В результате зависящий от плотности уровень поверхности воды на севере Тихого океана поднят по отношению к поверхности Атлантики почти на 1 метр, что подтверждают и данные нивелировок на территории Северной Америки. Нами было оценено влияние температурных и соленостных факторов на эту разницу уровня, формирующую стоковое течение в верхнем слое по его наклону. Выяснилось, что разница высот более чем на 3/4 определяется различиями в солености, т.е. в конечном счете, аномалиями водного баланса. По меткому выражению С.С.Лаппо, Атлантический океан служит для Мирового океана своеобразным "Средиземным морем", и именно это "Средиземное море" за счет превышения испарения над осадками и речным стоком определяет интенсивность глобального переноса водных масс.

Соленостная по своей сути, межокеанская циркуляция определяет и тепловое взаимодействие между океаном и атмосферой. Например, уже отмечавшаяся аномальность направления переноса тепла в Южной Атлантике приводит к поступлению его дополнительного количества в Северное полушарие и в конечном счете к смягчению климата Европы. Очевидно также, что рассмотрение переносов тепла должно быть обязательно дополнено оценкой океанского компонента гидрологического цикла.

Но как превышение испарения над осадками в отдельных районах океана на границе с атмосферой может быть восполнено? Henry Stommel предложил рассматривать так называемый "меридиональный перенос пресной воды в океане". Например, для атмосферы обоих полушарий характерeн поток влаги из тропических районов (около 20(с. и ю.ш.) как к полюсам, так и к экватору. Очевидно, для восполнения испаряющейся влаги в океане должен существовать перенос "пресной воды" в противоположную сторону (т.е. от высоких широт и экватора к тропикам). В действительности пресную воду в чистом виде океан, конечно, не переносит (за исключением отколовшихся айсбергов), но эта характеристика представляется наиболее удобной при оценке распресняющего эффекта водных масс пониженной солености. Она может быть рассчитана либо из уравнения водного баланса поверхности океана, либо прямо из наблюдений на океанографических разрезах как поток отрицательных аномалий солености, отнесенный к средним для плоскости сечения солености и плотности.

Если Атлантический океан перекачивает через атмосферу 0,5 млн.куб.м в секунду влаги в Тихий океан, то для поддержания равновесия такое же количество "пресной воды" должно идти в обратную сторону в виде водных масс пониженной солености. Значит, в "глобальном конвейере" северо-атлантическая глубинная вода не только более холодная, но и более соленая, чем компенсационный поток в вышележащих слоях. Где эти пути распресненных вод пролегают? По существу, возможны три варианта возврата пресной воды в Атлантику:

Через моря Индонезии, Индийский океан и далее вокруг Африки,

Через Берингов пролив и Арктический бассейн,

Через Южный океан и пролив Дрейка.

Заметим, что точно такие же возможные пути существуют и для возврата теплой воды верхнего слоя по наклону уровня из Тихого океана.

Проведенный анализ переносов тепла и пресной составляющей в океанах выявил интересную особенность: межокеанский "глобальный конвейер", компенсируя поток абиссальных водных масс, возвращает в Атлантический океан пресную воду и тепло разными путями! Дополнительное тепло поступает в Атлантику из Индийского океана в системе течения Агульяс, только при таком варианте разница температур между поверхностным и глубинным слоями достаточна для возникновения наблюдаемого направления переноса тепла в Южном полушарии. Распреснение же из северной части Тихого океана осуществляется через Берингов пролив и Арктический бассейн в приповерхностном слое и за счет выноса льда (около 40%), а также через пролив Дрейка и из Атлантического сектора Южного океана (около 60%).

Более того, простая двухслойная схема глобальной циркуляции, где рассматриваются только поверхностные и глубинные воды, должна быть обязательно дополнена и третьим слоем - промежуточным. Условия на границе с атмосферой в районе Полярных фронтов обоих полушарий регулируют глубину проникновения распресненных вод из поверхностного слоя высоких широт на промежуточные или абиссальные глубины. Оказалось, что именно промежуточные водные массы ответственны за перераспределение аномалий солености и во многом определяют условия глубокой конвекции.

Ведущая роль Атлантики и, особенно, северо-атлантических глубинных вод в формировании водообмена океанов заставляет обращать особое внимание на возможные причины изменений в функционировании такого "глобального конвейера" и образовании абиссальных водных масс. Автор концепции "глобального конвейера" Wallace Broecker описал схему "соленостного осциллятора", функционировавшего во время таяния ледников 13-10 тыс.лет назад. Волна распреснения в Северной Атлантике привела к уменьшению в 4 раза объема вновь формирующейся глубинной воды за счет запирания зимней конвекции, что в свою очередь замедлило поступление тепла и соленой воды с юга. В период "отключения" конвейера 10.5 тыс. лет назад температура в приповерхностном слое к северу от 40(с.ш. за несколько десятилетий упала на 6-7(С, соленость понизилась на 2 промилле. В зависимости от того, в каких широтах идет разгрузка талых вод ледников Северной Америки (в Мексиканский залив или в залив Святого Лаврентия), эффект распреснения мог ослабевать или усиливаться.

Анализ наблюдений свидетельствует, что и в современном Мировом океане существуют значимые климатические изменения температуры и солености не только в поверхностном слое, но и на абиссальных глубинах. Одно из наиболее значительных событий такого рода - распреснение в 1970-е годы вод субарктического круговорота Северной Атлантики, названное "Большой соленостной аномалией" , замедлившее обновление глубинных вод. Очевидно, что уменьшение интенсивности их формирования и глубины конвекции может перевести вновь образующиеся глубинные воды в иной интервал плотности, сделать их "промежуточным слоем пониженной солености", т.е. ситуация в Северной Атлантике может повторить картину в Тихом океане. Но главное, в этом случае резко уменьшится компенсационный поток в верхнем слое на север, перенос тепла, а следовательно, и его отдача в атмосферу. Аномалия солености в районе субарктического круговорота Северной Атлантики по масштабам своего воздействия на климат умеренных и высоких широт сравнима с воздействием Эль-Ниньо - Южного Колебания на тропические районы. По данным С.С.Лаппо, декада, последовавшая за распространением этой аномалии солености в Северной Атлантике (1976-85гг.) характеризовалась повышенной по сравнению с предшествующей (1966-75гг.) на 50% циклонической деятельностью и на 30% большим стоком Волги.

Изучению потоков пресной составляющей в океане и обмену влагой с атмосферой уделяется большое внимание в ряде международных программ, таких как GEWEX (Глобальный эксперимент энергетического и водного циклов), WOCE (Глобальный эксперимент по циркуляции океана) и ряд других. Усилия мирового научного сообщества позволят уточнить имеющиеся представления о переносе "пресной воды" в соленом океане и оценить возможное влияние аномалий этого потока на климат Земли.

На Земле существует огромный круговорот воды. Что это такое? А вот посмотрите на рисунок 9.

Круговорот воды в Природе. Солнце светит и нагревает воду в океане, море или озере. Вода испаряется. Пресный водяной пар образует влажный воздух. Он поднимается в атмосферу и охлаждается. Происходит конденсация, и формируются обла­ка. Ветер подхватывает облака и переносит на сушу. Наверное, наблюдали, как «плывут» по небу облака? А уж над сушей из облаков выпадает дождь. Но ведь пар, из которого образовался дождик, бывает только пресным! Поэтому и дождь тоже прес­ный. Пресная дождевая вода стекает в ручейки, а те - в реки. А уж реки несут пресную воду в соленые океаны и моря. Ведь из океанов не вытекает ни одной реки! И такой круговорот воды в природе происходит изо дня в день, из месяца в месяц, из года в год.

Еще немного о соленой океанской воде. Мы знаем, что вода в океанах и морях соленая. Содержащейся в Мировом океане соли достаточно, чтобы покрыть все материки слоем толщиной 150 м! Морская вода содержит несколько разных солей: пова­ренную, английскую и другие. И вот что удивительно. Пропорции

этих солей во всех океанах и морях одинаковы! Больше того, состав солей в крови человека близок к их соотношению в морской воде! Кстати, это говорит о том, что наши далекие предки когда-то жили в океане! И похоже, что это соотношение солей не меняется в океане уже много десятков миллионов лет. Об этом свидетельствует, например, то, что кровь таких древних животных, как акулы, по своему составу очень близка к составу морской воды!

Почему вода в океанах соленая?

Речная вода пресная. По­чему же тогда вода в океанах и морях соленая? На этот счет в науке нет общей точки зрения, а есть только гипотезы. Соглас­но одной из них, океаны уже были солеными, когда только фор­мировались, примерно 3 миллиарда лет назад. По другой гипо­тезе, соленость вначале пресных океанов постепенно увеличива­лась, пока не наступило равновесие, близкое к современному. Вода в реках, хотя на вкус и пресная, но уже чуть-чуть соленая, пото­му что реки успевают собрать немножко солей на территориях, по которым протекают. Ведь вода, как мы знаем, - прекрасный растворитель! Ежегодно реки приносят в Мировой океан почти миллиард тонн солей! При испарении воды соли остаются в оке­анах и морях. Казалось бы, океаны должны становиться все более и более солеными. Но этого не происходит. Во-первых, многие океанские обитатели используют часть солей в своих ко­рыстных целях. Во-вторых, некоторые соли взаимодействуют между собой. Образующиеся в результате новые соединения вы­падают на дно океанов в осадок. И, наконец, когда ветер сры­вает гребни океанских волн, вместе с брызгами в атмосферу попадают частички соли. Ветры переносят их на сушу. Таким образом, в океанах поддерживается равновесие поступающей и уходящей соли - солевой баланс. Иногда его еще называют водно-солевым балансом.

Можно ли пить соленую океанскую воду?

Похожий водно- солевой баланс можно обнаружить у многих животных, да и у нас самих. Не верите? А вот смотрите. Мы пьем пресную воду. А когда потеем, пот всегда соленый. Это наш организм с по­мощью великого вещества - воды - выводит наружу ненужные ему соли. Поиграл в футбол, попрыгала на скакалке, пропотели, и всегда ужасно хочется пить. Кажется, море бы выпил! Это организм для выведения солей затратил слишком много воды и требует ее обратно для восстановления нарушенного солевого баланса. Попробуй не дай! Или после бани всегда хочется не только пить, но и съесть что-нибудь солененькое. В бане мы теряем не только воду, но и много солей. И наш организм опять «просит» восстановить нарушенный водно-солевой баланс. Лю­ди, потерпевшие кораблекрушение в океане, могут погибнуть от жажды! Почему? Казалось бы, кругом столько воды! Но нельзя пить соленую воду: слишком много солей вместе с ней поступит в ваш организм. И чтобы потом от них избавиться и восстано­вить солевой баланс, придется выпить море пресной воды. Так что сколько морской воды ни пей - жажду все равно не уто­лишь!