Dlaczego woda w oceanie jest słona, a nie czysta?
- Szczegóły
Początki życia na Ziemi miały miejsce w oceanie. Dopiero po ok. 3 mld lat pierwsze organizmy wyszły na ląd. Woda wciąż jest jednak czynnikiem niezbędnym do życia dla każdego organizmu. Nawet nasze ciała w ok. 70% składają się właśnie z niej.
Zasoby wody na Ziemi
Łączne zasoby wodne Ziemi oceniane są na niespełna 1,4 mld km3. Zdecydowana większość znajduje się w morzach i oceanach. Rośliny i zwierzęta w nich bytujące mają zatem wody pod dostatkiem. Warto jednak pamiętać, że stworzenia oceaniczne i morskie żyją w wodzie słonej, muszą więc radzić sobie z problemem usuwania nadmiaru soli.
Z większymi trudnościami zmagają się organizmy lądowe. Zaledwie 3‑3,5% zasobów wody występuje na lądach, a większość z nich to lądolody, lodowce, wieczne śniegi i lód gruntowy oraz głębinowe wody podziemne. Tylko maleńka część wód lądowych jest dostępna dla roślin, zwierząt i ludzi. Znajduje się w jeziorach, rzekach, bagnach, glebie i w atmosferze oraz w samych organizmach.
Jednak nawet ta niewielka część zasobów wody rozmieszczona jest bardzo nierównomiernie. Duże zróżnicowanie warunków klimatycznych powoduje, że łatwy dostęp do niej spotykamy w obszarach okołorównikowych, a w porze deszczowej w obszarach o klimacie podrównikowym i monsunowym. Wystarczający dostęp do wody zapewniają także klimat podzwrotnikowy morski w porze zimowej oraz klimaty umiarkowane w odmianach morskich i przejściowych.
Ogromne obszary kuli ziemskiej, znajdujące się głównie w zwrotnikowej strefie klimatycznej, pokrywają tereny pustynne i półpustynne, gdzie wody brakuje przez cały rok lub przez większą jego część. Podobnie dzieje się w porze suchej w klimatach podrównikowych, podzwrotnikowych i monsunowych. Terytoria o klimatach kontynentalnych w strefach podzwrotnikowej i umiarkowanej mają z reguły w roku dwa okresy suche. W strefach polarnych woda w postaci ciekłej niemal nie występuje.
Przeczytaj także: Korzyści z Używania Nawilżacza Powietrza
Typy mórz i charakterystyka wód morskich
Wszechocean, czyli obszar połączonych ze sobą wszystkich oceanów i mórz, pokrywa ok. 71% powierzchni naszej planety. Dzięki połączeniu wód ich poziom jest zasadniczo taki sam. Różne czynniki mogą jednak powodować krótkotrwałe bądź okresowe zmiany tego poziomu na pewnej części wszechoceanu.
Niektóre fragmenty oceanów zwyczajowo nazywamy morzami. Fragmenty mórz z trzech stron otoczone lądem nazywamy zatokami, a zwężenia obszaru wodnego rozdzielające dwa obszary lądowe - cieśninami.
Temperatura wszechoceanu poniżej 1,5 tys. m głębokości wynosi pomiędzy 1°C a 3°C. Wody powierzchniowe natomiast mogą mieć temperaturę od nieznacznie poniżej 0°C do ponad 30°C.
Średnie zasolenie oceanów waha się między 30‰ a 38‰ w zależności od szerokości geograficznej i klimatu. Zasolenie mórz jest bardziej zróżnicowane i waha się od 7-8‰ w Morzu Bałtyckim do 46‰ w Morzu Czerwonym. Wody oceanów i mórz podlegają różnym ruchom.
Siły grawitacji Księżyca i Słońca powodują cykliczny wzrost (przypływ) i spadek (odpływ) poziomu wody w morzach i oceanach. Duże, słone jeziora są niekiedy nazywane morzami. Określenie to z geograficznego punktu widzenia jest nieprawidłowe, ale ze względu na tradycję nie zostało zmienione. Przykładami takich jezior są Morze Kaspijskie oraz Morze Martwe.
Przeczytaj także: Jakość powietrza w Polsce: Analiza
Skąd się bierze sól w morzu?
Pytanie „dlaczego woda w morzu jest słona?” zwykle pada na plaży, gdy pierwsza fala pryśnie do ust. Smak jest tak charakterystyczny, że trudno go pomylić z czymkolwiek innym. Tymczasem deszczówka i woda w kranie są słodkie. Co więc sprawia, że woda morska jest słona, a jeziorowa - zazwyczaj nie?
Najkrócej: woda w morzu jest słona, bo przez miliony lat rozpuszczała i gromadziła sole z lądów oraz dna oceanicznego. Do tego dochodzą procesy geologiczne w skorupie ziemskiej i fakt, że mórz nie da się „przepłukać” - woda paruje, a sól zostaje.
Co właściwie jest słone w wodzie morskiej?
W mowie potocznej mówi się, że woda morska zawiera „sól”. Chodzi oczywiście o znaną z kuchni sól kuchenną - chlorek sodu (NaCl). Jednak chemik, analizując wodę z morza, zobaczy znacznie bogatszy skład. Woda morska to roztwór wielu soli i gazów, a nie jednego prostego związku.
Najważniejsze składniki mineralne wody morskiej to:
- jony sodowe (Na⁺) i chlorkowe (Cl⁻) - tworzą klasyczną sól kuchenną, odpowiadają za większość słonego smaku;
- jony magnezowe (Mg²⁺) - dają lekko gorzkawy posmak;
- jony siarczanowe (SO₄²⁻) - w połączeniu z innymi jonami tworzą różne sole siarczanowe;
- jony wapniowe (Ca²⁺) i potasowe (K⁺);
- śladowe ilości innych pierwiastków: jod, brom, stront, bor i wiele mikroelementów.
Dlatego woda w morzu nie smakuje identycznie jak roztwór soli kuchennej. Jest bardziej złożona, niektórzy wyczuwają w niej lekką gorycz i metaliczny posmak. To efekt całego „koktajlu” jonów, a nie tylko NaCl.
Przeczytaj także: Napoje gazowane: Pepsi i gaz
Ile soli jest w wodzie morskiej?
W oceanografii używa się zwykle pojęcia zasolenia, czyli ilości soli rozpuszczonych w jednym kilogramie wody morskiej. Wyraża się je w promilach (‰) lub w praktycznej skali zasolenia (psu), które są bardzo zbliżone.
Upraszczając: średnie zasolenie oceanów to ok. 35‰. Oznacza to, że w jednym kilogramie wody morskiej znajduje się około 35 gramów soli mineralnych, głównie chlorku sodu. Reszta, czyli ok. 965 gramów, to czysta woda H₂O.
Dla porównania:
- woda słodka (rzeki, jeziora) ma zwykle poniżej 0,5‰ soli, czyli poniżej 0,5 g na kg wody;
- roztwór soli do płukania gardła przygotowany w domu (np. 1 łyżeczka soli na szklankę) to w przybliżeniu 9-10 g na litr, czyli ok. 9-10‰ - mniej niż morze, ale już wyraźnie słony;
- Morze Martwe ma zasolenie dochodzące do ok. 300‰ - to już prawdziwy „słony syrop”, dlatego tak łatwo się w nim unosić.
Z tej perspektywy ocean wydaje się umiarkowanie słony, za to niesamowicie równomierny - zasolenie na ogromnych obszarach zmienia się tylko o kilka promili.
Jak woda wypłukuje sól z lądów?
Podstawowym bohaterem historii o słonej wodzie jest… deszcz. Krople deszczu to w większości czysta woda, ale w kontakcie z powietrzem rozpuszczają w sobie niewielkie ilości dwutlenku węgla (CO₂), tworząc słaby kwas węglowy. Dzięki temu deszczówka staje się minimalnie kwaśna, a przez to lepiej rozpuszcza niektóre minerały.
Gdy taka lekko kwaśna woda spada na skały, zaczyna powoli je „zjadać”. Wypłukuje z nich różne jony - sodu, wapnia, magnezu, potasu i wiele innych. Ten proces nazywa się wietrzeniem chemicznym. Nie dzieje się w ciągu roku ani dwóch, tylko trwa w skali milionów lat, ale zachodzi cały czas, dzień po dniu.
W efekcie oswobodzone jony trafiają do gleby i wód powierzchniowych. Woda opadowa zbiera się w rzekach, potokach i strumieniach. To one stają się „autostradami”, którymi wymyte z minerałów jony wędrują dalej. Rzeki niosą ze sobą zarówno rozpuszczone soli mineralne, jak i materiały stałe (piasek, muł, drobne okruchy skał).
Choć woda w rzekach smakuje z reguły słodko (zawiera stosunkowo mało soli), non stop doprowadza ich pewną ilość do mórz i oceanów. Różnica w smaku wynika głównie z tego, że rzeki:
- mają ciągły odpływ - woda stale płynie, więc sole nie gromadzą się tak intensywnie,
- są częścią cyklu obiegu wody - świeża woda z opadów stale rozcieńcza zasolenie,
- mają zwykle mniejszą objętość i krótszy czas przebywania w jednym miejscu niż morza.
Z punktu widzenia oceanów każda rzeka to cienka rurka, która nieprzerwanie dostarcza mikroilości soli. Tylko że tych rzek są tysiące, a proces trwa od setek milionów lat. Suma małych porcji daje ogromny efekt.
Poza rzekami: źródła podmorskie i wulkanizm
Do oceanów dociera sól nie tylko z powierzchni Ziemi. Część pochodzi z samego wnętrza planety. Na dnie oceanicznym znajdują się kominy hydrotermalne, zwane potocznie „czarnymi dymiącymi” (black smokers). To miejsca, gdzie gorąca woda, podgrzana przez magmę, wydostaje się z wnętrza skorupy.
Taka woda jest niezwykle bogata w minerały. Przepływając przez gorące skały, rozpuszcza z nich różne związki chemiczne i wyrzuca je do oceanu. Dużą rolę odgrywa także:
- wulkanizm podmorski - lawa wydobywająca się na dnach oceanów wchodzi w reakcje z wodą, oddając do niej różne pierwiastki;
- reakcje między wodą morską a bazaltami dna oceanicznego - wymiana jonów pomiędzy skałami a wodą.
Ten „dopływ od spodu” uzupełnia to, co rzeki przynoszą od góry. W efekcie oceany są zasilane solami z dwóch kierunków: z lądów oraz z głębi Ziemi.
Dlaczego sól zostaje w morzu?
Najważniejszy powód, dla którego morza są słone, a nie słodkie, jest zaskakująco prosty: woda potrafi parować, a sól - nie. Cząsteczki H₂O łatwo opuszczają powierzchnię oceanu, gdy dostaną energię z promieniowania słonecznego. Atomy i jony tworzące sole mineralne są w wodzie znacznie mniej ruchliwe i nie przechodzą do pary wodnej.
W efekcie:
- rzeki dostarczają do morza wodę + niewielką ilość soli,
- słońce ogrzewa powierzchnię mórz i oceanów,
- woda odparowuje do atmosfery, tworząc chmury i opady,
- sól pozostaje w zbiorniku, przez co stopniowo rośnie stężenie soli.
To trochę tak, jakby gotować zupę bez przerwy: woda odparowuje z garnka, a sól i przyprawy zostają. Po jakimś czasie zupa robi się coraz bardziej słona. Tak samo dzieje się z oceanami, tylko w ogromnej skali czasowej.
Dlaczego jeziora zwykle nie są słone?
Na tle mórz i oceanów jeziora wydają się zaskakująco słodkie. Przecież też są zasilane rzekami, też płyną do nich wody spływające po skałach. Różnica tkwi w tym, że wiele jezior ma odpływ (np. rzekę, która wypływa z jeziora) i stosunkowo krótki czas przebywania wody w zbiorniku.
Jeżeli do jeziora wpływa rzeka i wypływa z niego inna rzeka, sole mineralne nie mają szans, by gromadzić się w dużych ilościach. Woda wraz z rozpuszczonymi solami jest odprowadzana dalej. W efekcie zasolenie pozostaje stosunkowo niskie.
Zasolenie mórz
Średnie zasolenie oceanu światowego wynosi ok. 35‰ (promili), co oznacza około 35 gramów soli na litr wody morskiej. Nie oznacza to jednak, że wszędzie smak jest identyczny. Różne akweny potrafią dość mocno się różnić, jeśli chodzi o ilość soli i proporcje poszczególnych jonów.
O zasoleniu decyduje kilka głównych czynników:
- parowanie - im cieplej i suchiej, tym większa utrata wody i silniejsze zagęszczenie soli,
- dopływ słodkiej wody - rzeki, deszcz, topniejący śnieg i lód rozcieńczają wodę morską,
- wymiana z otwartym oceanem - wody „zamknięte” (prawie bez wymiany) łatwiej się zasalają lub rozcieńczają,
- cyrkulacja prądów - prądy mogą przywozić bardziej słoną lub mniej słoną wodę z innych regionów.
Morze Bałtyckie jest jednym z najmniej słonych mórz na świecie.Przyczyn jest kilka:
- do Bałtyku wpływa wiele rzek niosących duże ilości słodkiej wody,
- parowanie jest stosunkowo niewielkie - klimat umiarkowany, chłodne zimy, niezbyt upalne lata,
- wymiana wody z bardziej słonym Morzem Północnym jest ograniczona - wąskie cieśniny działają jak „wąskie drzwi”.
Efekt: woda jest brakiczna, czyli o mieszanej słono-słodkiej naturze. Na północy, bliżej Morza Północnego, jest bardziej słona; w głębi Zatoki Botnickiej zbliża się do wody słodkiej
Na drugim biegunie leży Morze Martwe, które w rzeczywistości jest słonym jeziorem bez odpływu. Woda dopływa do niego głównie rzeką Jordan i strumieniami, ale prawie w ogóle nie wypływa. Zamiast tego intensywnie paruje, bo region jest gorący i suchy.
Co to daje?
- ogromne stężenie soli (kilka razy większe niż w oceanie),
- wodę tak gęstą, że trudno się w niej zanurzyć - ciało wypychane jest ku powierzchni.
Wpływ zasolenia na organizmy
Wody mórz i oceanów całego świata zamieszkują najrozmaitsze gatunki zwierząt. Większość z morskich ryb pije słoną wodę, aby zachować mniejszą koncentrację soli wewnątrz. Nadmiar soli, zamiast pozostać w płynach wewnętrznych, zostaje wydzielany w postaci słonego śluzu.
Gdyby przełożyć rybę morską do wody słodkiej to prędzej, czy później ta się utopi. Mechanizm osmotyczny ryby, zacznie napełniać komórki coraz większą ilością wody, a to spowoduje rozerwanie tkanek i śmierć. Ryba słodkowodna przebywająca w wodzie słonej po pewnym czasie zginie z powodu wysuszenia organizmu.
Foki i morsy wydzielają nadmiar soli z moczem, a krokodyle i żółwie płaczą. Z kolei żyjące nawet setki kilometrów od brzegu ptaki morskie korzystają ze specjalnego gruczołu solnego. Nadmiar soli usuwany jest w postaci wydzieliny spływającej z czubka dziobu. Człowiek nie jest przystosowany do picia wody morskiej, ponieważ natura nie wyposażyła nas w mechanizm mogący pozbyć się tak dużych ilości soli.
Na barwę wody wpływa kilka czynników np. rotacja ziemi, zawartość składników mineralnych lub procent jej zasolenia. Do tego dochodzi również wiele innych czynników zewnętrznych jak na przykład kąt padania promieni słonecznych. Na ciemną barwę wpływają również osady. Wzdłuż niektórych wybrzeży ciemniejszy piasek i naturalny muł również przyciemniają barwę wody, zwłaszcza tuż przy wejściu do niej z plaży.
Kolor wody zależy także od procentu jej zasolenia. Im jest wyższy, tym woda jest jaśniejsza i wydaje się czystsza. Kolor jasnoniebieski to wynik dużej liczby organizmów, które potrafią żyć w zasolonym środowisku i wysokiej temperaturze wody. Morze Śródziemne jest o wiele bardziej słone niż Bałtyk i zaliczane jest do najbardziej zasolonych mórz świata. Jego średnie zasolenie wynosi 4%, co jest wynikiem wyższym o 0, 5% w stosunku do innych słonych mórz.
tags: #dlaczego #woda #w #oceanie #jest #słona
