Hustota morskej vody a tlak

Hustota materiálu sa udáva v jednotkách hmotnosti na jednotku objemu a vyjadruje sa v kilogramoch na meter kubický v systéme SI jednotiek. V oceánografia hustota morskej vody bola historicky vyjadrená v gramoch na kubický centimeter. Hustota morskej vody je funkciou teploty, slanosti a tlaku. Pretože oceánografi vyžadujú, aby boli merania hustoty presné s presnosťou na desatinné miesto, manipulácia s údajmi si vyžaduje zapísanie mnohých čísel na zaznamenanie každého merania. Účinok tlaku možno tiež v mnohých prípadoch zanedbať použitím potenciálnej teploty. Tieto dva faktory viedli oceánografov k prijatiu jednotky hustoty zvanej sigma- t ( σ t ). Táto hodnota sa získa odpočítaním 1,0 od hustoty a zvyškom zvyšku 1 000. The σ t nemá žiadne jednotky a je to skrátená hustota morskej vody riadená slanosťou a teplota iba. The σ t morskej vody rastie so zvyšujúcou sa slanosťou a klesajúcou teplotou.

Vzťah medzi tlak a hustota sa demonštruje pozorovaním vplyvu tlaku na hustotu morskej vody pri 35 psu a 0 ° C. Pretože jeden meter (tri stopy) stĺpce morskej vody vytvára tlak asi jeden decibar (0,1 atmosféry), tlak v decibaroch sa približne rovná hĺbke v metroch. (Jeden decibar je desatina baru, čo je zase 105newtonov na meter štvorcový.)



Hodnoty spojené so zmenou hustoty morskej vody s hĺbkou sú uvedené v tabuľke.



Hustota sa mení s hĺbkou (morská voda 35 promile a 0 ° C)
hĺbka (m) tlak (decibar) hustota (g / cm3)
0 0 1,02813
1 000 1 000 1,03285
2 000 2 000 1 03747
4 000 4 000 1,04640
6 000 6 000 1,05495
8 000 8 000 1,06315
10 000 10 000 1,07104

Zvyšujúce sa hodnoty hustoty demonštrujú stlačiteľnosť morskej vody pod obrovskými tlakmi prítomnými v hĺbke oceán . Keby bola morská voda nestlačiteľná, rozšíril by sa každý kubický centimeter vody vo vodnom stĺpci a hodnoty hustoty vo všetkých hĺbkach by boli rovnaké. Ak bol priemerný tlak vyskytujúci sa v hĺbke 4 000 metrov (asi 13 100 stôp, približná priemerná hĺbka oceánu) nejakým spôsobom nahradený priemerným tlakom, ktorý sa vyskytol vo výške 2 000 metrov (asi 6 600 stôp), a oblasť oceánov zostala konštantná, došlo by k priemernému vzostupu hladiny mora asi o 36 metrov (120 stôp).

ako často sa koná copa america

Teplota maximálnej hustoty a bod tuhnutia vody klesá, keď sa do vody pridáva soľ, a teplota maximálnej hustoty klesá rýchlejšie ako bod mrazu. Pri slanosti nižšej ako 24,7 psu sa maximálna hustota dosiahne pred bodom ľadu, zatiaľ čo pri vyšších slanostiach typickejších pre otvorené oceány sa maximálna hustota nikdy nedosiahne prirodzene. Napríklad pri 5 psu sa maximum hustoty nachádza medzi 0 a 10 ° C (32 a 50 ° F). (Skutočná poloha je pri 3 ° C, kde σ t hodnota je 4,04 pre 5 psu.) Táto schopnosť vody s nízkym obsahom slanosti a samozrejme čerstvej vody prechádzať maximálnou hustotou spôsobuje, že sa obidve správajú odlišne od morských systémov, keď je voda ochladená na povrchu a dôjde k prevráteniu vyvolanému hustotou.



Počas jesene a jazero sa ochladzuje na svojom povrchu, povrchová voda klesá a konvekčné prevracanie pokračuje, keď hustota povrchovej vody rastie s klesajúcou teplotou. V čase, keď povrchová voda dosiahne 4 ° C (39,2 ° F), čo je teplota maximálnej hustoty pre sladkú vodu, konvektívny prevrat založený na hustote dosiahol dno jazera a prevrat sa zastaví. Ďalším ochladzovaním povrchu sa vytvára menej hustá voda a jazero sa stabilne stratifikuje, pokiaľ ide o hustotu s regulovanou teplotou. Iba relatívne plytká povrchová vrstva sa ochladí na menej ako 4 ° C. Keď sa táto povrchová vrstva ochladí na teplotu ľadu 0 ° C, vytvorí sa ľad ako latentné teplo sa extrahuje fúzia. V hlbokom jazere zostáva teplota v hĺbke 4 ° C. Na jar sa povrchová voda ohrieva a ľad sa topí. Pokračuje plytký konvektívny prevrat, kým jazero nie je pri teplote 4 ° C opäť izotermické. Pokračujúcim otepľovaním povrchu sa vytvára stabilný vodný stĺpec.

prečo sa im hovorí éterické oleje

V morskej vode, ktorej slanosť presahuje 24,7 psu, dochádza tiež počas chladiaceho cyklu k konvekčnému prevráteniu a preniká do hĺbky určenej slanosťou a teplotou kontrolovanou hustotou ochladenej vody. Pretože nie je dosiahnuté maximum hustoty, je tepelne poháňaný konvekčný prevrátenie kontinuálne, až kým sa nedosiahne bod ľadu, kde sa morský ľad vytvára extrakciou latentného tepla fúzie. Pretože soľ je vo väčšine prípadov z ľadu z veľkej časti vylúčená, slanosť vody pod ľadom sa mierne zvyšuje a pri formovaní morského ľadu pokračuje konvekčný prevrat, ktorý je riadený jednak soľou, jednak teplotou.

Pokračujúci prevrátenie vyžaduje, aby sa veľké množstvo vody ochladilo na nový bod ľadu, ktorý je diktovaný zvýšením slanosti skôr, ako sa vytvorí ďalší ľad. Týmto spôsobom sa vytvára veľmi hustá morská voda, ktorá je studená aj so zvýšenou slanosťou. Také oblasti ako Weddellovo more v Antarktída produkujú najhustejšiu vodu oceánov. Táto voda, známa ako Antarktická spodná voda, klesá do najhlbších hlbín oceánov. Pokračujúci prevrátenie spomaľuje rýchlosť formovania morského ľadu a obmedzuje sezónnu hrúbku ľadu. Ďalšími faktormi, ktoré regulujú hrúbku ľadu, sú rýchlosť, ktorou sa teplo vedie cez vrstvu ľadu a izolácia, ktorú poskytuje sneh na ľade. Sezónny morský ľad zriedka presahuje hrúbku asi 2 metre. Počas teplejšej sezóny dodáva topiaci sa morský ľad sladkovodnú vrstvu na morský povrch a stabilizuje tak vodný stĺpec ( viď morský ľad).



Povrchové procesy, ktoré menia teplotu a slanosť morskej vody, prispievajú k procesu riadenia vertikálnej cirkulácie oceánov. Známy ako termohalinná cirkulácia, neustále nahrádza morskú vodu v hĺbke vodou z povrchu a pomaly nahrádza povrchovú vodu inde vodou stúpajúcou z hlbších hĺbok.