УСТАНОВОЧНАЯ ЛЕКЦИЯ. ИСТОРИЯ ОСВОЕНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА С ПРИРОДНОЙ СРЕДОЙ

Плотность морской воды зависит от ее темпе­ратуры и солености. Плотностью морской воды в океанографии принято называть отношение веса единицы объема воды при дан­ной температуре t к весу такой же единицы дистиллированной воды

при температуре 4°. Обозначается символом

Так как плотность и удельный вес морской воды почти всегда больше единицы, то для сокращения их записи в океанографи­ческих таблицах единицу отбрасывают, а запятую переносят на три знака вправо. Полученное таким образом число называется условной плотностью и условным удельным весом .

Например, при условная плотность .

Зависимость плотности и удельного веса от солености и темпе­ратуры морской воды.

Плотность морской воды зависит от ее со­лености и температуры, а удельный вес только от солености.

При температуре воды 0° удельный вес численно равен плотности. В зависимости от температуры и солености вес единицы объема мор­ской воды может заметно отличаться (быть значительно больше), чем вес такого же объема пресной (дистиллированной) воды. На­пример, если плотность морской воды при солености 35 %₀ и тем­пературе 0° составляет 1,028126, то это значит, что 1 м³ такой во­ды весит на 28 кг 126 г больше, чем дистиллированная вода в том же объеме.

Плотность и удельный вес морской воды с повышением соле­ности всегда увеличиваются.

Зависимость плотности от температу­ры более сложная. Плотность пресной воды, как известно, имеет наибольшее значение (равное единице) при 4°. С повышением тем­пературы она уменьшается, уменьшается также и при понижении температуры от 4° до температуры замерзания, т. е. до 0°. Плот­ность морской воды, соленость которой меньше 24,695%о, зависит от температуры так же, как и плотность пресной воды. Она умень­шается с повышением температуры от значения температуры наи­большей плотности.

Как видно из данных таблицы, при солености морской воды, равной 24,695%_о, температура наибольшей плотности равна тем­пературе замерзания. Плотность морской воды, имеющей соленость больше 24,695 %₀, уменьшается с повышением температуры от точки замерзания и имеет наибольшую плотность при темпера­туре ниже точки замерзания.

Таблица

Соленость воды	Температура наибольшей плотности	Температура замерзания	Наибольшая плотность	Плотность при темпера­туре замерзания
	3,95	0,00	1,00000	0,99987
	2,93	0,27	1,00415	1,00396
	1,86	- 0,53	1,00818	1,00800
	0,77	- 0,80	1,01213	1,01203
	- 0,31	- 1,07	1,01607	1,01606
24,695	- 1,332	- 1,332	1,019852	1,019852
	1,40	- 1,35	1,02010	1,02010
	- 2,47	- 1,63	1,02415	1,02415
	- 3,52	- 1,91	1,02822	1,02821
	- 4,54	- 2,20	1,03232	1,03227

 

 

Изменения плотности морской воды (по данным Океанологи­ческих таблиц проф. И. И. Зубова), вызванные изменением темпе­ратуры на 1°, колеблются для разных значений солености (от 0 до 40%о) в пределах от 0,00000 до 0,00035. Изменения плотности во­ды, обусловленные изменениями солености на 1%₀, при разных температурах составляют от 0,00074 до 0,00082.

Вдали от берегов в открытых частях океанов и морей соленость вод вообще меняется в небольших размерах (обычно 2 – 3%₀), а амплитуда годовых колебаний температуры воды, например, в средних широтах Мирового океана может быть значительной (до 20° и более). В тропиках и в полярных широтах (в Арктике и Ан­тарктике), где амплитуда колебаний температуры воды в океане в течение года очень мала (2 – 4°), изменения плотности в поверх­ностном слое зависят главным образом от изменения солености морских вод.

Способы определения солености морской воды. Есть несколько способов определения солености морской воды. Химический способ заключается в определении содержания хлора в пробе морской воды. Существует зависимость между соленостью и содержанием хлора, выведенная опытным путем. Зная содержание хлора, можно затем по специальным Океанологическим таблицам определить общее количество солей, содержащихся в этой воде, т. е. ее соле­ность.

Другой самый распространенный из способов, широко исполь­зуемый на морских гидрометеорологических станциях, — это опре­деление солености морской воды путем определения ее удельного веса с помощью ареометра.

Ареометр (рис.) представляет собой стеклянный цилиндри­ческий поплавок 1 с тонкой вытянутой трубкой — шейкой 2. В шей­ке помещена бумажная шкала 4. Для того чтобы ареометр при погружении в воду стоял вертикально, нижняя его часть, имеющая форму каплевидного или шарообразного резервуара 3, за­мена дробью или ртутью.

По глубине погружения (осадки) ареометра в жидкость, отсчитанной по шкале, определяется ее удельный вес (плотность). Счет делений на шкале идет сверху вниз, так как чем меньше удельный вес жидкости, тем ареометр больше погружается. Зная удельный вес морской воды, приведенный к температуре 17,5° по Океанологическим таблицам, можно определить и соленость данной пробы морской воды.

Распределение солености и плотности воды на поверхности и на глубинах океанов и морей.

Соленость вод океанов и морей неодинакова как на поверхности, так и на глубинах. Она не остается постоянной и в одном данном месте Мирового океана. Величина изменения зависит от стока речных вод, количества осадков, величины испарения, образования и таяния льдов, процессов перемешивания вод, конденсации водяных паров на морской поверхности и т. п.

Средняя соленость Мирового океана равна 35 %_0. В зависимости от факторов, повышающих или понижающих ее, она может колебаться в ту или другую сторону от средней величины. В открытых частях океанов соленость изменяется в сравнительно небольших пределах (32—37,9%о), в морях значительно больше — от 8 (в Балтийском море) до 42%₀ (в Красном море).

Общая закономерность солености поверхностных вод по широтам в океанах примерно одинакова. На рис. показано среднее годовое распределение по широтам со­лености вод Мирового океана. Вблизи экватора (в экваториальной штилевой полосе) соленость колеблется в пределах от 34 до 35%о. Это обусловлено большим количеством выпадающих здесь осадков.

К северу и югу от штилевой экваториальной полосы (примерно от 35 до 10° с. ш. и от 35 до 10° ю. ш.) господствуют постоянные сухие ветры — пассаты, мало выпадает осадков, высокие температуры воздуха и велико испарение (в год испаряется слой воды до 3 м). Здесь соленость повышенная и составляет от 36 до 37 %₀.

От пассатных широт к полюсам соленость убывает. В средних широтах количество осадков больше, а температура ниже и нет устойчивых и сухих ветров, что обусловливает слабое испарение воды; соленость здесь составляет около 35 %_о. Из полярных областей

поступают плавучие льды в более низкие широты, таяние льдов вызывает опреснение в приполярных районах (в широтах 55-65) и здесь отмечается соленость менее 34 %₀ (второй ми­нимум значений солености). В полярных широтах соленость не­сколько повышается — около 34,5%₀ вследствие образования льда.

Наибольшую соленость имеют воды Атлантического океана. Здесь к западу от Азорских островов располагается область са­мой высокой солености открытой части Мирового океана, где она достигает 37,9 %₀. В Тихом и Ин­дийском океанах максимальная соленость несколько меньше — 36,5 %₀.

Соленость на поверхности морей может быть и больше, и меньше, чем в океанах. Соленость окраинных морей всегда меньше отличается от океанской, чем соленость внутренних. Внутренними морями с соленостью больше океанской являются Средиземное и Красное. В западной части Средиземного моря соленость 37— 38%о, а в восточной — 38—39%₀ и более. В Красном море самая большая соленость вод морей Мирового океана. На севере этого моря она достигает 42%₀, а в южной — 37%₀.

К морям с соленостью значительно меньше океанской относят­ся Балтийское, Азовское, Черное и др. В Балтийском море в цент­ральной части соленость не превышает 8%о, а в вершинах заливов понижается до 2—3%₀. В средней части Азовского моря она ко­леблется от 10 до 12 %о, в центральной части Черного моря — от 17 до 18%₀.

Распределение солености вод по глубинам (по вертикали) в различных широтных зонах океанов неодинаково. В высоких ши­ротах, особенно в полярных районах, соленость с глубиной внача­ле быстро возрастает, а затем ее рост замедляется и с глубин по­рядка 400—500 м практически остается постоянной.

В низких и средних широтах характер вертикального распреде­ления солености другой. В экваториальной штилевой зоне с глу­биной она быстро увеличивается и достигает максимума на глуби­не около 100 м, а затем уменьшается, глубже 500 м изменения очень малы.

изменяется.

В некоторых районах В субтропической зоне соленость уменьшается с глубиной до 1000 м, а глубже почти не океанов и морей (в местах впадения рек, подводных течений, интенсивного таяния льда) соленость воды может резко изменяться по глубине. В результате чего на различ­ных глубинах образуются так называемые слои скачка солености.

Географическое распределение плотности воды в поверхност­ном слое Мирового океана зависит от распределения температуры (главным образом) и от солености. Наименьшая плотность отмечается в районах с высокой температурой и малой соленостью, наибольшая — в районах с низкой температурой и относительно высокой соленостью.

Плотность воды в поверхностном слое в разных местах Мирового океана колеблется от 1,019 до 1,0275 (табл. ).

 

Океаны и моря	Плотность г/см3	Океаны и моря	Плотность г/см3
Тихий	1,0268-1,0265	Черное	1,013-1,014
Атлантический	1,0267-1,0273	Мраморное	1,015-1,019
Индийский	1,0267-1,0264	Северное	1,0265-1,0263
Средиземное море	1,0283-1,0298	Балтийское	1,0058-1,0077

 

 

Сжимаемость морской воды и давление на глубинах.Вода обладает некоторой, хотя и небольшой сжимаемостью. Коэффициент сжимаемости дистиллированной воды выражается величи­ной, равной 0,0000490; для морской воды этот коэффициент умень­шается с увеличением солености. При солености 35%о он равен 0,0000442. Он зависит также и от величины давления и температуры.

 

Плотность морской воды с глубиной увеличивается за счет сжимаемости примерно следующим образом:

 

Глубина, м	Плотность
	1,02810
	1,02856
	1,03274
	1,07758

 

Следовательно, при изучении вертикального распределения плотности воды в океанах и морях, оказывающей большое влияние на движение водных масс (течения), скорость распростране­ния звука и многие другие явления и процессы в Мировом океа­не, необходимо, кроме солености и температуры, принимать в рас­чет и сжимаемость морской воды.

Давление с глубиной возрастает практически пропорцио­нально погружению (около 1 атм на каждые 10 м погружения). Таким образом, на больших глубинах океанов и морей господст­вуют огромное давление, порядка сотен атмосфер, а в глубоковод­ных впадинах – до 1000 атм и более. Это оказывает влияние на физические и химические свойства морской воды и на биологическую жизнь в глубинах океана. Например, давление увеличивает растворимость различных веществ в воде.

 

Учет солености и плотности морской воды.

Соленость и состав морской воды учитывается в вопросах судовождения, судострое­ния, морского гидротехнического строительства, эксплуатации флота, метеорологии, гидробиологии, ихтиологии, геологии моря и т. д.

Соленость оказывает большое влияние на плотность морской воды, от которой зависит осадка судов; при переходе больших су­дов из океанской воды в пресную и наоборот осадка их может из­меняться до 0,3 м и более. Поэтому для правильной погрузки су­дов в портах и обеспечения безопасности судовождения необходи­мо знать величину солености и плотности в порту погрузки и на переходе в море до порта назначения, а также правильно их учи­тывать.

Соленость имеет большое значение для определения правиль­ного технического использования морской воды на флоте (питание котлов, опреснительных установок и пр.). От нее зависит интен­сивность замерз

 

Список рекомендованной литературы:

1.Мартыненко В.Т., Цымбал М.М. География морского судноплавства: Учебное пособие /Одесса, ОНМА, Феникс, 2006.-248с.

2. Справочник капитана дальнего плавания /Л.Р. Аксютин, В.М. Бондарь, В.И. Быков и др.;М:Транспорт,1988-248с.

3. Аксютин Л.Р. Общий курс морского транспорта: конспект лекций. /Одесса, ЛАТСТАР,1998.-120с.

4. Щукин О.И. Общий курс транспорта: Конспект лекций- СПб.: Гос.морск.акад. им адм.С.О.Макарова, 2007.-96с.

5. Серебряков В.В. География морских путей-М.:Транспорт,1981.-190с.

6. Алексишин В.Г., Долгочуб В.Т. Практическое судовождение.// ОНМА, -3-е изд., испр. и доп. – О.: Феникс, 2008.- 376с.

7. Интернет.