Gęstość wody morskiej Gęstość wody morskiej stanowi stosunek masy objętości wody morskiej o temperaturze jaką posiada w danej chwili i miejscu ( in situ ) do takiej samej objętości wody destylowanej w temperaturze +4°C przy ciśnieniu równym ciśnieniu atmosferycznemu (St/4). Tak zdefiniowana gęstość wody morskiej zmienia się w szerokich granicach - od nieco poniżej jedności w silnie nagrzanych, całkowicie wysłodzonych wodach (np. w ujściach rek tropikalnych) do 1.076 w najgłębszych częściach oceanu (w pobliżu dna Rowu Mariańskiego). Średnia gęstość wody morskiej dla powierzchni Oceanu Światowego jest szacowana na około 1.025, co oznacza, że 1 m3 wody morskiej ma średnią masę 1.025 t lub 1.025 g/cm3. W oceanografii często używa się pojęcia "umownej gęstości wody morskiej" (ro), którą oblicza się jako: ro = (gęstość - 1) * 1000, i oznacza symbolem małe "ro" greckiego alfabetu. Dokładność obliczania ro, wystąrczająca dla celów nawigacji wynosi trzy miejsca po przecinku. W przypadku użycia gęstości umownej, zapis średniej gęstości wody powierzchniowej Oceanu Światowego będzie 25.000 [(1.025 - 1) = 0.025, 0.025 * 1000 = 25]. W rzeczwistości oceanografowie podaja gęstość umowną z dokładnością najczęściej do czterech miejsc po przecinku. Gęstość wody morskiej stanowi funkcję trzech zmiennych: • zasolenia (im większe zasolenie tym większa gęstość; rozpuszczone substancje mineralne są cięższe od wody, im jest ich więcej w jednostce objętości, tym jej masa jest większa. Wzrost zasolenia o 1 promil e powoduje wzrost gęstości 0.0008 g/cm3), • temperatury (im wyższa temperatura, tym gęstość mniejsza; temperatura określa rozszerzalność objętościową wody, im wyższa temperatura, tym ta sama masa ma większą objętość), • ciśnienia (im wyższe ciśnienie, tym większa gęstość - ciśnienie określa stopień ściśliwości wody, im woda poddana zostaje większemu ciśnieniu, tym "upakowanie" cząstek w jednostce objętości staje się większe. Wzrost ciśnienia odpowiadający przejściu wody od powierzchni do głębokości 1000 m spowoduje wzrost gęstości o 0,0045 g/cm3). Wobec niewielkiej ściśliwości wody, do głębokości kilkunastu-kilkudziesięciu metrów można zaniedbać wpływ wzrostu ciśnienia nadległego słupa wody i traktować gęstość jako niezmienną w stosunku do gęstości na powierzchni. W takim przypadku gęstość można traktować jako funkcję dwu zmiennych - zasolenia i temperatury. Na otwartych przestrzeniach oceanicznych przestrzenne zmiany temperatury
(…)
…, przy temperaturze
wody równej 17°C gęstość wody będzie równa 1.004. Na Morzu Czarnym (zasolenie
~20 promille) latem (tw = 24°C) gęstość wody będzie wynosić około 1.012, zimą (tw
= 4°C) - 1.016. Na najsilniej zasolonym akwenie, jakim jest Morze Czerwone (średnie
zasolenie 40 promille), wobec występowania stale wysokiej temperatury wody
(~30°C), gęstość wody nie jest specjalnie wysoka i wynosi 1.0251.
Znając…
… gęstości wody morskiej na powierzchni wywierają wpływ na zanurzenie
statku. Dla statku o dużej pełnotliwości kadłuba, zgodnie z prawem Archimedesa:
Z1 = (ro0 / ro1) * Z0,
gdzie
Z1 = zanurzenie po zmianie gęstości wody morskiej z ro 0 do ro1,
Z0 i ro0 - zanurzenie i gęstość wody w stanie początkowym.
Przykładowo, niech statek o zanurzeniu Z0 = 10.00 m płynący latem na Sagerraku
w wodzie o gęstości ro0…
… w obszary ujściowe rzek, itp.
Taka właśnie sytuacja występuje przy przechodzeniu przez Cieśniny Duńskie, gdzie
zasolenie bardzo szybko się zmienia na niewielkich odległościach. Głęboko
zanurzone, duże statki, przechodzące z Morza Północnego przez Wielki Bełt na
Bałtyk Zachodni muszą pokonać płytkowodzie Darser Schwelle (Próg Dars,
pogłębiony w latach 70.). W tym rejonie dodatkowo występują znaczne wahania…
…
większym zasoleniu, to na granicy tych warstw tworzy się strefa skoku
gęstościowego nosząca nazwę piknokliny (mian. piknoklina). Piknoklina stanowi
granicę do której może sięgnąć konwekcja, gdyż woda w piknoklinie będzie miała
większą gęstość, od wychłodzonych, opadających wód i tym samym ruch wody w
głąb nie może być kontynuowany (prawo Archimedesa).
W Arktyce na dużych powierzchniach występują…
… zgodny z zasięgiem przestrzennym piknokliny
oddzielającej ciepłe i silniej zasolone wody atlantyckie od wysłodzonych (33-34.2
promille) powierzchniowych wód arktycznych.
W Morzu Bałtyckim, w którym występuje silnie zaznaczone uwarstwienie zasolenia
wód i związane z tym uwarstwienie gęstości, zimowa konwekcja nie sięga do dna
lecz do piknokliny. W rezultacie nie dochodzi do corocznej, nawet ograniczonej…
…
wymiany wód zalegających w głębiach, co ogranicza tam zasoby tlenu
rozpuszczonego w wodach. Stanowi to jedną z przyczyn powstawania w głębiach
warunków beztlenowych i rozwój stref wód wysyconych siarkowodorem (zasoby tlenu
zostają szybko zużyte na procesy mineralizacji nadmiaru substancji organicznej).
[Odnowa wód w głębiach i przywrócenie warunków tlenowych w głębiach bałtyckich
związana jest z wlewami…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)