Соленость. Океанская вода по весу состоит на 96,5% из чистой воды и на 3,5% из растворенных в ней солей, газов и взвешенных нерастворимых частиц. Присутствие сравнительно небольшого количества различных веществ придает ей существенные отличия от других природных вод. Это питательный раствор, содержащий все известные на Земле химические элементы. Особенно много вода Океана содержит хлора, натрия, магния, серы. Значительно меньше содержится в ней брома, углерода, стронция, бора. На все остальные элементы приходится меньше 1%, т. е. их содержание ничтожно мало. Среди них и биогенные элементы (фосфор, азот и т. п.) и микроэлементы, совершенно необходимые для организмов. Общее количество солей в Океане достигает 50 • 1016 т. Они могут покрыть дно Океана слоем примерно в 60 м, всю Землю слоем в 45 м, а сушу слоем в 153 м. Больше всего в океанской воде (27,2 г на 1 л) натрия (NaCl, Na2SO4), т. е. поваренной соли (NaCl), поэтому вода Океана на вкус соленая. Затем следуют соли магния MgCl2 (3,8 г на 1 л) и MgSO4 (1,7 г на 1 л), придающие воде горький вкус. В воде Океана содержится серебра 0,3 мг в 1 м3 и золота 0,008 мг в 1 м3 и, хотя общее количество их значительно (золота около 11 млрд. т), добыча на такой концентрации нерентабельна.
Удивительная особенность океанской воды — постоянство солевого состава. Раствор может быть в разных частях Океана слабее или крепче, но соотношение главнейших солей остается неизменным. Причину постоянства солевого состава океанской воды видят в её перемешивании, но это объяснение нельзя считать исчерпывающим. Предполагают, что при выделении воды из вещества мантии вместе с водяным паром выделялись вулканические дымы, содержащие соединения хлора, брома, фтора. «Первая» вода на Земле была кислой, она разрушала, выщелачивала горные породы, извлекая из них щелочные элементы: натрий, калий, кальций, магний и др.
Первоначально состав солей в речных водах, вероятно, был близок к составу вод Океана. Но со временем в результате изменения относительного содержания минералов на поверхности суши он стал иным. Соли, приносимые реками в Океан, в значительной мере расходуются. Соединения кальция и кремния извлекаются из воды организмами, строящими скелеты и раковины.
Средняя соленость Мирового океана 35‰ Отклонения от средней солености в ту и другую сторону вызываются главным образом изменениями в приходно-расходном балансе пресной воды. Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность Океана, сток с суши, таяние льдов вызывают понижение солености, испарение; образование льда, наоборот, повышают ее. Приток вод с суши заметно сказывается на солености у берегов и особенно вблизи впадения рек.
Поскольку соленость на поверхности Океана в его Открытой части зависит в основном от соотношения атмосферных осадков и испарения (т. е. от климатических условий), постольку в ее распределении обнаруживается широтная зональность. Это хорошо видно на карте изогалин — линий (карта схема 1.) соединяющих пункты одинаковой соленостью.
Широтную зональность в распределении солености на поверхности Океана нарушают течения: теплые повышают ее, холодные, наоборот, понижают.
Средняя соленость на поверхности океанов различна. Наибольшую среднюю соленость имеет Атлантический океан — 35,4‰, наименьшую — Северный Ледовитый — 32‰. Повышенная соленость Атлантического океана объясняется влиянием материков при его сравнительной суженности. В Северном Ледовитом океане опресняющее действие оказывают сибирские реки (у берегов Азии соленость падает до 20‰).
Характер изменения солености с глубиной зависит от условий, определяющих соленость на поверхности Океана. Выделяют четыре типа изменения солености с глубиной:
I — экваториальный
II — субтропический
III — умеренный
IV — полярный
I. В экваториальных широтах с глубиной соленость постепенно возрастает и достигает максимума на глубине 100 м, где к экватору приходят более соленые воды из тропической части Океана. Глубже 100 м соленость убывает, а начиная с глубины 1000—1500 м становится почти постоянной.
П. В субтропических широтах соленость воды быстро уменьшается до глубины 1000 м, глубже она постоянная.
III. В умеренных широтах соленость с глубиной изменяется мало.
IV. В полярных широтах соленость на поверхности Океана наиболее низкая, с глубиной она вначале быстро возрастает, а затем примерно с глубины 200 м почти не изменяется.
Соленость воды из поверхности морей может сильно отличаться от солености в открытой части Океана. Она также определяется прежде всего балансом воды и, значит, зависит от климатических условий. Море испытывает влияние омываемой ими суши значительно в большей степени, чем открытый Океан. Чем глубже вдается море в сушу, чем меньше связь его с Океаном, тем больше отличается соленость его воды от средней океанской.
Моря в полярных и умеренных широтах имеют положительный баланс воды, и поэтому соленость на поверхности их понижена, особенно у впадения рек. Моря в субтропических и тропических широтах, окруженные сушей с малым количеством рек, имеют повышенную соленость. Большая соленость Красного моря (до 42%о) объясняется его положением среди суши, в условиях сухого и жаркого климата. Осадки на поверхность моря выпадают за год всего в количестве 100 мм, сток с суши отсутствует, а испарение достигает 3000 мм в год. Водообмен с Океаном происходит через узкий Баб-эль-Мандебский пролив глубиной 125 м. Повышенная соленость Средиземного моря (до 39%о) — результат того, что сток с суши и осадки н« компенсируют испарения, а водообмен с Океаном затруднен. В Черном море (18%0), наоборот, испарение почти компенсируется стоком (годовой слой стока 80 см), и осадки делают баланс воды положительным.
Газы в воде Океана. В воде Океана всегда растворены газы. Способность океанской воды растворять газы зависит от ее температуры, солености и гидростатического давления. Чем выше температура и соленость воды, тем меньше газов может в ней раствориться. Растворены в воде прежде всего кислород и углекислый газ (двуокись углерода), а также сероводород, аммиак, метан. Газы попадают в воду из атмосферы, выделяются при химических и биологических процессах, их приносят реки, они поступают при подводных извержениях. Перераспределение газов происходит посредством перемешивания.
Кислород поступает в Океан из атмосферы и выделяется при фотосинтезе. Расходуется он на дыхание, окисление. При нагревании (весна, лето) вода отдает кислород атмосфере, при охлаждении (осень, зима) поглощает его из атмосферы. Так как интен сивность процесса фотосинтеза зависит от освещения воды солнечными лучами, количество кислорода в ней колеблется в течение суток и уменьшается с глубиной.
Углекислый газ, попадает в воду из атмосферы, выделяется при дыхании организмов и при разложении органического вещества, поступает из земной коры при подводных извержениях. Углекислый газ, как в кислород, лучше растворяется в холодной воде. Поэтому при повышении температуры вода отдает его атмосфере, при понижении — поглощает.
Азот всегда есть в океанской воде, но содержание его по отношению к другим газам меньше, чем в атмосфере. Большой роли в Океане, по-видимому, он не играет. Некоторые придонные бактерии превращают его в нитраты и аммоний.
В воде морей количество и распределение газов может быть существенно иным, чем в океанах. В морях, глубины которых не снабжаются кислородом, накапливается сероводород. Происходит это в результате деятельности бактерий, использующих в анаэробных условиях кислород сульфатов для окисления питательных веществ. Примером моря, глубины которого заражены сероводородом, может быть Черное.
Плотность воды Океана увеличением солености всегда повышается, поскольку растет содержание веществ, имеющих больший, чем вода, удельный вес. Увеличению плотности поверхностных слоев воды способствует охлаждение, испарение и образование льда. Нагревание, а также смешение соленой воды с водой атмосферных осадков или талой воды вызывают понижение плотности. При повышении плотности воды поверхностного слоя возникает конвекция.
Плотность воды Океана – отношение массы единицы ее объема при данной температуре к массе чистой воды того же объема при температуре +40С.
На поверхности океана наблюдается изменение плотности в пределах от 0,9960 до 1,083. В открытом Океане плотность, как правило, определяется температурой н поэтому от экватора к полюсам в общем растет. С глубиной плотность воды в Океане увеличивается,
Давление. На каждый квадратный сантиметр поверхности Океана атмосфера давит приблизительно с силой 1 кг (одна атмосфера). То же давление на ту же площадь оказывает столбик воды высотой всего в 10,06 м. Таким образом, можно считать, что на каждые 10м глубины давление увеличивается на 1 атм. Все процессы, происходящие на большой глу6ине, совершаются под сильным давлением, но это не препятствует развитию жизни в глубинах Океана.