Чому вода в морі солена?

Світовий океан покриває майже ⅔ поверхні Землі. Солона вода становить 97,5% всіх світових запасів, а ось прісна — всього 2,5%. Сучасні технології дозволяють отримати з солоної води питну з відносно невеликими витратами, та все ж неочищена вода такою не вважається. Ми не будемо говорити про технології, а розберемося чим обумовлена концентрація солі у воді.

Чому океан солоний?

Все починається з дощу. Вода з поверхні океану випаровується і піднімається вгору утворюючи там хмари, що складаються з мікрокрапельок дистиляту, які практично не містять розчинених частинок. Коли ці краплі укрупнюються і випадають на землю дощем, вони контактують з атмосферою. Одним з основних компонентів повітря є вуглекислий газ, який добре розчиняється в воді, утворюючи слабку вугільну кислоту. Коли цей розчин падає на землю, він повільно вимиває різноманітні мінеральні породи. Іони розчиняються у воді струмків, які впадають в річки, а вони, своєю чергою, впадають в океан. Частина цих домішок поглинається морськими мікроорганізмами або осідає на дно в результаті хімічних реакцій, а частина накопичується у вигляді розчинених іонів у величезних обсягах води океанів.

Другою причиною є рідини, які надходять з гідротермальних джерел на океанському дні. Вода просочується через розломи та тріщини в морському дні та нагрівається магмою, що міститься в ядрі Землі. Це нагрівання призводить до того, що з води виділяються кальцій, магній, розчинений кисень, але розчиняються інші мінерали: наприклад, залізо, цинк, мідь та ін.

Рідше солі утворюються у воді завдяки вивержень підземних вулканів.

Які солі є в морській воді?

Якщо спробувати морську воду на смак, вона буде відрізнятися від звичайної води, в літрі якої розчинили 35 грамів солі, чи не так?

Хлорид натрію дійсно становить досить вагому частину солоності, але насправді вода містить безліч інших найменувань мінеральних домішок. Нижче в таблиці представлені іони, які становлять 99,9% маси морської солі.

Частина елементів є біогенними та сорбується водоростями й живими мікроорганізмами, а частина просто знаходиться в розчиненому стані в морській воді. Концентрація солі в морській воді також впливає на стабільність тканин риб і водоростей. Це обумовлено осмотичним ефектом, який викликає переміщення води з об'єму з більшою концентрацією солей в об'єм з меншою. 

Скільки солі в літрі морської води?

Середня солоність світового океану становить 35 ‰ (або 35 ПЕС) - це означає, що в літрі води розчинено 35 грамів солі. Середня солоність - арифметичне значення, отримане з безлічі проб води з різноманітних точок на поверхні земної кулі.

Як вимірюється солоність води?

Існує два методи вимірювання концентрації солі у воді:

• коли визначають скільки грамів солі в одному літрі води шляхом випаровування (в цьому випадку одиниці називають проміле і позначають "‰");
• коли вимірюють електропровідність води (кондуктометрія), в такому випадку солевміст визначається в ПЕС (практичні одиниці солоності).

Зрозуміло, що деякі водойми можуть містити більше розчинених солей, а деякі менше, це залежить від ряду чинників: опадів, річок, що впадають, температури. Океан можна уявити, як склянку з водою — на нього діють ті ж процеси: розчинення, розведення, дифузія тощо. Звичайно в залежності від обсягу води вони сповільнюються і згладжуються, але в цілому картина дуже схожа.

Осади

Кількість дощу, яка випадає навколо басейнів річок, що впадають в моря та океани, а також на поверхню води, грає, мабуть, найважливішу роль. Наприклад, середня солоність Атлантичного океану становить 35,4 ‰. У субтропічній зоні, де дуже мало опадів, вона вище - 37,25%. А вже в його екваторіальній частині, де постійно йдуть дощі, солоність нижча — всього 34 ‰.

Найнижчий вміст солі найчастіше спостерігається в гирлах великих річок, де він може досягати 18‰, пов'язано це з тим, що великі обсяги прісної води швидко змішуються з солоною. У таких випадках солоність досить швидко знижується при віддаленні від берега.

Випаровування

Сильна сонячна активність, яка призводить до посиленого випаровуванню води з океанічної поверхні, є однією з причин підвищення солоності. Ймовірно, цим можна пояснити той факт, що в придонних океанічних шарах солоність зазвичай нижча, ніж на поверхні.

Температура

Цей фактор також відіграє важливу роль. Коли знижується температура води, падає і розчинність більшості мінералів, тому холодні течії є менш солоними, ніж теплі.

Важливо відзначити, що розчинність основного компонента морської води — хлориду натрію або кухонної солі залежить від температури мало, можливо, якби базовим компонентом був якийсь інший мінерал, коливання сольового складу води зробили б її менше населеною різноманітними живими істотами, які можуть функціонувати в воді завдяки осмотичним процесам.

Льодовики

Ще одним важливим елементом, який регулює солоність, є наявність льоду. Оскільки температура замерзання сольових розчинів знижується зі збільшенням їх концентрації, то при формуванні морського або океанічного льоду, відбувається своєрідне концентрування чистої води, яка замерзає швидше. Відповідно, рідка вода стає більш солоною. Коли лід тане, вода, знову розводиться і стає менш концентрованою, тобто менш солоною. Це стосується переважно північних морів. Якщо говорити про Північний Льодовитий океан, який є найменш солоним, то там все працює навпаки.

Рівень солоності морів і океанів

Вище ми дізналися, що середня солоність вод світового океану становить 35 ‰, і від яких умов вона залежить. А тепер розглянемо більш детально, де вода більше солона, а де менше.

Середня солоність вод Атлантичного океану становить 35,4 ‰, максимальна солоність спостерігається в Середземному морі (39%), а у відкритій частині океану в субтропіках — до 37,2%. Мінімальна солоність характерна для екваторіальної зони, де багато річок і дощів.

Середня солоність Індійського океану — 34,8 ‰, максимальна - 40-41 ‰ в Перській затоці та Червоному морі; в Бенгальській затоці внаслідок опріснювального впливу стоку Гангу, Брахмапутри та інших повноводних річок солоність знижується (30-34 ‰).

Середня солоність Тихого океану близько 34,5%, максимальна - 35,5-35,6 ‰, знижується вміст солі в його східній і північній частинах.

Найменш солоним є Північний Льодовитий океан. Середній вміст солі в ньому всього 32 г/л. Причини низької солоності Північного Льодовитого океану в тому, що внаслідок низької температури мало води випаровується з його поверхні, а також він постійно поповнюється досить великим річковим стоком і талими водами, які постійно зменшують концентрацію солі розведенням. В такому випадку також цікавий той факт, що солоність води з глибиною зростає, а не знижується.

Рейтинг солоності морів

Солоність морської води може сильно відрізнятися від океанічної. Якщо згадати нашу аналогію зі склянкою, то всі фактори, які ми згадували вище, будуть впливати на склад води сильніше.

Випаровування верхнього шару води через активне сонячне випромінювання і низький річковий стік, завжди говорять про те, що солоність буде вище. Наприклад, Червоне море, яке оточене пустелею і не має жодного прісного джерела, має найвищу солоність (41 г/л). У Середземному морі спостерігається подібна ситуація: чим холодніший клімат і більше впадають річок, тим нижча солоність, чим тепліший, тим вона вища.

Зворотна ситуація спостерігається в Балтійському морі, середня солоність вод якого всього 7 ‰, але її різниця по різних ділянках величезна. Наприклад, у Датських проток, які пов'язують Балтійське море з Північним, вона досягає 20‰, в центральній частині — 6-8 ‰, а вже в Фінській і Ботніцькій затоці, де максимальний річковий стік, вона складає всього 2-3 ‰. Важливо відзначити, що в даному морі солоність з глибиною також зростає.

Нижче наведена таблиця солоності морів, яка дозволяє порівняти всі фактори й оцінити їх вплив на солоність води.

Коротко хочеться зупинитися на морях, які знаходяться поруч з Україною: Чорному та Азовському.

Середня солоність води в Чорному морі становить 18 ‰, вона характерна для поверхневого шару води. Нижній же шар води насичений сірководнем, і має солоність близько 22 ‰, там практично немає кисню і не живуть ніякі організми, крім сіркобактерій, які, власне, і генерують цей сірководень.

Що стосується Азовського моря, воно має один з найнижчих показників солоності — в середньому 14 ‰, а ще 15 років тому вона взагалі становила 9,5 ‰. Низька солоність води в Азовському морі обумовлена великим припливом прісної води та слабким водообміном з Чорним морем. Особливістю води Азовського моря є те, що переважаючим іонним компонентом солоності не є іони хлору і натрію, а кальцій, сульфати й карбонати.