Где есть соленая вода. Изучаем соленость морей: почему вода в море соленая
Почему вода в море соленая? На поверхности Земли так много воды, что ее часто называют «голубой планетой». Суша занимает всего 29% площади Земли, а оставшиеся 70% приходятся на загадочный и почти неизученный Мировой океан. Очевидно, что такое количество воды не может иметь абсолютно идентичный состав, что видно на примере разной насыщенности солями рек и морей. Но как объяснить эти различия?
Вода славится своей способностью размывать любой вид горных пород. Не важно, что точит камень — мощный поток или отдельная капля — итог всегда предсказуем. В ходе разрушения породы выводит из нее легкорастворимые компоненты. Соли, которые также вымываются из камня, придают воде характерный вкус.
Ученые так и не смогли прийти к единому мнению, по какой причине в одних водоемах вода пресная, а в других соленая. К настоящему времени сформулированы две дополняющие друг друга теории.
Первая теория
Первая теория основана на том, пресная такая же соленая, как и морская, однако концентрация соли в ней в семьдесят раз ниже. Свободную от солей воду можно получить только в лабораторных условиях методом дистилляции, в то время как природные жидкости никогда не были и не будут очищены от химических составляющих и микроорганизмов.
Все примеси, которые растворяются, а затем вымываются водой из рек и ручьев, неизбежно оказываются в водах Мирового океана. Затем вода испаряется с его поверхности и превращается в , соль же становится частью ее химического состава. Этот цикл непрерывно повторяется вот уже два миллиарда лет, поэтому нет ничего удивительного в том, что за это время Мировой океан стал настолько богат солями.
Сторонники данной теории приводят в доказательство не имеющие стока соленые озера. Если бы вода изначально не имела в своем составе достаточного количества хлорида натрия, они были бы пресными.
Морская вода обладает одним уникальным свойством: она включает в себя практически все существующие химические элементы, в том числе магний, кальций, серу, никель, бром, уран, золото и серебро. Общее их количество приближается к шестидесяти. Однако самый высокий показатель приходится на долю хлорида натрия, так же известного, как поваренная соль, который и отвечает за вкус морской воды.
И именно химический состав воды стал камнем преткновения этой гипотезы. Согласно исследованиям, морская вода содержит высокий процент солей соляной кислоты, а речная — солей угольной кислоты. Вопрос о причине подобных различий до сих пор остается открытым.
Вторая теория
Вторая точка зрения основывается на предположении о вулканической природе океанских солей. Ученые считают, что процесс образования земной коры сопровождался повышенной активностью вулканов, в результате которой газы, насыщенные парами фтора, бора и хлора преобразовывались в кислотные дожди. Из этого можно сделать вывод о том, что первые моря на Земле содержали огромный процент кислоты.
В таких условиях не могли зародиться живые организмы, однако в дальнейшем кислотность океанской воды существенно снизилась, и произошло это так: кислая вода вымывала из базальта или гранита щелочи, которые затем трансформировались в соли, нейтрализующие океанскую воду.
Со временем вулканическая активность существенно ослабела, и атмосфера начала постепенно очищаться от газов. Состав морской воды тоже перестал изменяться и пятьсот миллионов лет назад пришел в стабильное состояние.
Однако и в наши дни соленость воды контролируется большим количеством подводных вулканов. Когда они начинают извергаться, минералы, входящие в состав лавы, смешиваются с водой, повышая общий уровень соли. Но, несмотря на то, что в Мировой океан каждый день попадает новая порция разнообразных солей, его собственная соленость остается неизменной.
Возвращаясь к вопросу о карбонатах, исчезающих из пресной воды при ее попадании в моря, стоит добавить, что эти химические вещества активно используют морские организмы для формирования раковин и скелетов.
Всем известно, что морская вода очень вредна и неприятна на вкус. Однако многие придерживаются ошибочных представлений, согласно которым она вполне может заменить пресную в условиях крайней необходимости. Подобные заблуждения не только могут нанести вред человеку, оказавшемуся в экстремальной ситуации, но и стоить ему жизни.
Все дело в том, что нагрузка, связанная с фильтрацией попадающей в организм любой жидкости, полностью ложится на почки. Их задача состоит в выведении лишней жидкости посредством мочи и пота. В случае с морской водой почкам придется переработать большое количество солей, которые могут задерживаться, образовывая камни и ухудшая работу всего организма.
Благодаря почкам, в течение суток человек выделяет около пятидесяти процентов выпитой им в этот период жидкости. Вместо с мочой из организма выходят излишки солей натрия, кальция и калия. Морская вода до такой степени насыщена солью, что почки очень быстро изнашиваются, пытаясь справиться с непосильной для них работой. Один литр морской воды содержит тридцать пять грамм соли, что в разы превышает ее содержание в человеческой .
В ежедневную норму выпиваемой взрослым человеком жидкости входит не только вода, но и влага, получаемая во время приемов пищи. Каждые сутки в организме оседает от пятнадцати до тридцати пяти грамм соли, которую почки успешно выводят.
Таким образом, получается, что для избавления от тридцати пяти грамм соли, попавшей в организм вместе с литром морской воды, ему придется выработать полтора литра собственной жидкости с учетом того, что выпитого количество воды будет явно для этого недостаточно. Чтобы выполнить свою задачу, почки начнут работать на пределе своих возможностей и очень быстро откажут.
Кроме того, дефицит жидкости вкупе с критическим уровнем соли в организме приведут к сильному обезвоживанию, а через несколько дней прекратят функционировать почки. Избыток соли вызовет поражение внутренних органов, первыми из которых пострадают те же почки и ЖКТ. Вследствие недостатка влаги в нервной системе тоже произойдут необратимые изменения.
Кроме того, обезвоживание в процессе утоления жажды морской водой вызывается наличием в ее составе сульфата магния, обладающего слабительным действием. В результате обезвоживание происходит гораздо стремительнее обычного, и человек быстро теряет силы и способность бороться за выживание.
Организм больше не может производить собственную жидкость и справляться с высоким уровнем соли. Кроме того, в морской воде присутствуют и другие опасные вещества, на усвоение которых организм потратит свои последние ресурсы.
Однако выжить в условиях отсутствия пресной воды все-таки можно. Некоторые ученые и специалисты по выживанию советуют выжимать жидкость из рыбы, как бы странно это ни звучало. Существует несколько задокументированных случаев, когда людям удавалось спастись именно с помощью такого рыбного «сока».
Таким образом, соль, содержащаяся в водах Мирового океана может приносить людям как ощущения полета от покачивания на поверхности моря, так и стать их злейшим врагом, постепенно лишая того океана, который заключен в теле каждого из нас.
Вода - один из самых сильных растворителей. Она способна растворить и разрушить любую горную породу на поверхности земли. Потоки воды, ручейки и капли постепенно разрушают гранит и камни, при этом происходит выщелачивание из них легкорастворимых составных частей. Ни одна прочная порода не сможет противостоять разрушительному воздействию воды. Это процесс долгий, но неотвратимый. Соли, которые вымываются из горных пород, придают морской воде горько-солёный вкус.
Но почему же вода в море солёная, а в реках пресная?
На этот счет имеется две гипотезы.
Гипотеза первая
Все примеси, растворенные водой, сносятся ручьями и реками в моря и океаны. Речная вода тоже солёная, только солей в ней в 70 раз меньше, чем в морской воде. Вода из океанов испаряется и вновь возвращается на землю в виде осадков, а растворенные соли остаются в морях и океанах. Процесс "поставки" солей в моря реками продолжается уже более 2 млрд. лет - время, достаточное, чтобы "засолить" весь Мировой океан.
Дельта реки Клута в Новой Зеландии.
Здесь Клута разделяется на две части: Матау и Коау,
каждая из которых впадает в Тихий океан.
Морская вода содержит в себе почти все элементы, существующие в природе. В ней есть магний, кальций, сера, бром, йод, фтор, в небольшом количестве содержатся медь, никель, олово, уран, кобальт, серебро и золото. Химики нашли в морской воде около 60 элементов. Но больше всего в морской воде содержится хлорида натрия, или поваренной соли, вот потому она и соленая.
В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что озёра, которые не имеют стока, - тоже солёные.
Таким образом, получается, что изначально вода в океанах была менее соленая, чем сейчас.
Но эта гипотеза не объясняет различия в химическом составе морской и речной воды: в море преобладают хлориды (соли соляной кислоты), а в реках - карбонаты (соли угольной кислоты).
Гипотеза вторая
Согласно этой гипотезе, вода в океане была солёной изначально, и виной тому вовсе не реки, а вулканы. Сторонники второй гипотезы считают, что в период образования земной коры, когда была очень высока вулканическая активность, вулканические газы, содержащие пары хлора, брома и фтора, проливались кислотными дождями. Таким образом, первые моря на Земле были... кислыми. Вступая в химическую реакцию с твердыми породами (базальтом, гранитом), кислая вода океанов извлекала из горных пород щелочные элементы - магний, калий, кальций, натрий. Образовались соли, которые нейтрализовали морскую воду - она стала менее кислой.
По мере снижения вулканической активности атмосфера очищалась от вулканических газов. Состав океанской воды стабилизировался примерно 500 млн. лет назад - она стала соленой.
Но куда же пропадают карбонаты из речной воды, попадая в Мировой океан? Их используют живые организмы - для построения раковин, скелетов и т. д. А вот хлоридов, которые преобладают в морской воде, они избегают.
В настоящее время учёные сошлись на том, что обе эти гипотезы имеют право на существование, и не опровергают, а взаимно дополняют друг друга.
Каждый, кто был на пляже, мог убедиться, что вода в море на вкус солёная. Но откуда там взяться соли, если в океан поступает пресная вода через дожди, реки и ? Почему море солёное и всегда ли так было – время разбираться!
Как определяется солёность воды
Под солёностью понимается содержание солей в воде. Чаще всего солёность измеряется в «промилле » (‰). Промилле – это одна тысячная числа. Приведём пример: солёность воды 27 ‰ будет означать, что в одном литре воды (это примерно 1000 граммам) содержится 27 грамм соли.
Пресной считается вода со средней солёностью 0,146 ‰.
Средняя солёность Мирового океана составляет 35 ‰ . Непосредственно солёной воду делает хлористый натрий, известный также как поваренная соль. Среди других солей её доля в морской воде самая высокая.
Самое солёное море – Красное море. Его солёность – 41‰.
Откуда соль в морях и океанах
Учёные до сих пор расходятся во мнении о том, была ли морская вода солёной изначально или приобрела такие свойства со временем. В зависимости от версий рассматриваются и разные источники появления солей в Мировом океане.
Дожди и реки
Пресная вода всегда имеет небольшое количество солей, и дождевая вода не является исключением. Она всегда содержит следы растворенных в ней веществ, которые были захвачены во время прохождения через атмосферу. Попадая в почву, дождевая вода вымывает небольшое количество солей и в итоге доносит их до озёр и морей. С поверхности последних вода интенсивно испаряется, снова выпадает в виде дождей и приносит новые минералы с суши. Море солёное, потому что все соли остаются в нём.
Тот же принцип и с реками. Каждая из них не является полностью пресной, а содержит небольшое количество солей, захваченных на суше.
Подтверждение теории – солёные озёра
Доказательством того, что соль поступает через реки, являются наиболее солёные озёра: Большое Солёное озеро и Мертвое море. Оба примерно в 10 раз более соленые, чем морская вода. Почему эти озёра солёные , в то время как большинство озер мира нет?
Обычно озера являются временными хранилищами для воды. Реки и ручьи приносят воду к озерам, а другие реки из этих озёр её уносят. То есть с одного конца вода поступает, с другого – уходит.
Большое Солёное озеро, Мертвое море и другие соленые озера не имеют выходов. Вся вода, которая течет в эти озера, уходит только путем испарения. Когда вода испаряется, растворенные соли остаются в водоёмах. Таким образом, некоторые озера соленые, потому что:
- реки несли к ним соль;
- вода в озерах испарялась;
- соль оставалась.
За многие годы соль в озёрной воде накопилась до нынешнего уровня.
Интересный факт: Плотность солёной воды в Мёртвом море настолько высока, что она практически выталкивает человека, не позволяя ему пойти ко дну.
Тот же процесс сделал моря солеными. Реки несут растворенные соли в океан. Вода испаряется из океанов, чтобы снова выпадать в виде дождя и пополнять реки, но соли остаются в океане.
Гидротермальные процессы
Реки и дожди – не единственный источник растворенных солей. Не так давно на океаническом дне были обнаружены гидротермальные вентиляционные отверстия . Они представляют собой места, где морская вода просочилась в породы земной коры, стала более горячей и теперь поступает обратно в океан. Вместе с ней поступает большое количество растворенных минералов.
Подводный вулканизм
Ещё одним источником солей в океанах является подводный вулканизм – извержение вулканов под водой . Он похож на предыдущий процесс тем, что морская вода реагирует с горячими вулканическими продуктами и растворяет некоторые минеральные компоненты.
Будут ли моря солонее
Скорее всего, нет. На самом деле море имело примерно такое же содержание соли на протяжении сотен миллионов, если не миллиардов лет. Содержание соли достигло устойчивого состояния. Дело в том, что часть солей уходит на образование минеральных пород на дне – это компенсирует поступление новых солей.
Резюме
В ответе на вопрос: «Почему море солёное» нет никакой загадки. Соль наносят дожди и реки, гидротермальные и вулканические процессы на дне океанов.
Если попробовать на вкус воду из морей и океанов, можно почувствовать солёный привкус . Причём каждый из этих водоёмов имеет свой вкус, который отличается степенью «солёности». Дело в том, что в различных морях и океанах содержится различное количество химических элементов. Состав этих элементов зависит от состава морского дна и суши, которую омывает океан.
Откуда в море взялась соль?
Как ни удивительно, но морская вода содержит, помимо солей, практически все элементы таблицы Менделеева . Например, кроме натрия и хлора, которые входят в состав обычной соли, в воде содержатся такие вещества, как магний, кальций, калий, бром и ещё огромное количество элементов.
А вот на вопрос: «Почему морская вода солёная? » пытались ответить учёные ещё в древние времена. Многие считают, что соль была занесена вместе с потоками рек, впадающими в море. А те, в свою очередь, вымывали минералы из почвы. Кроме того, соль содержится и в породах, слагающих морское и океаническое дно. Возможно, оттуда она попала и в воду.
Средняя солёность всех океанов и морей составляет 35 граммов соли на 1 литр воды. Но в воде разных морей и океанов разное количество соли. Самые «малосолёные» - это воды Финского залива и Балтийского моря. Самым солёным является Красное море .
Мертвое море
Однако солёными могут быть не только моря и океаны, но и озёра. Например, озеро, называемое Мёртвым морем , более соленое, чем Красное море . Интересен и такой факт: чем больше натрия и хлора содержит вода, тем лучше она выталкивает тела, попавшие в неё. Поэтому лучше всего учиться плавать в Мёртвом море.
В солёных водах количество и состав химических элементов всё время остаётся практически неизменным. Поэтому морские обитатели очень привередливы. Если поместить рыбу из одного моря в другое, она вряд ли сможет выжить.
Где текут солёные реки?
Речная вода хоть и пресная на вкус, тем не менее, содержит небольшое количество солей. А вот в одном из притоков сибирской реки Лены вода солёная, словно морская. Поэтому и название у притока соответствующее - Солянка . Но ещё солонее впадающие в него ручьи - гидрологи подсчитали, что, в среднем, их вода содержит 21 грамм соли на литр. Необыкновенное явление объясняется тем, что питающая их вода проходит через мощные солончаки толщиной до 17 метров. Это остатки древнего моря, высохшего миллионы лет назад.
Почему Черное море соленое?
Почему Черное море соленое? Почему и всегда ли моря были солеными? Откуда взялась вода на нашей планете? На все эти вопросы ищут ответ ученые: океанографы, геологи, палеонтологи, химики. По мере развития этих наук углубляются и знания о нашей планете.
Академик О. Ю. Шмидт говорил, что в естествознании есть три важных вопроса: происхождение Земли, происхождение жизни на Земле и происхождение человека. Любой вопрос - о причинах горообразования, о причинах магнетизма, о причинах землетрясений (добавим от себя - а также и вопрос о происхождении какого-то моря) упирается в решение вопроса о происхождении Земли.
Долгое время в науке господствовали гипотезы о катастрофическом, случайном происхождении планет солнечной системы, в том числе и нашей Земли. В настоящее время большинство ученых считает происхождение нашей планеты не катастрофическим, а эволюционным, например, при столкновении друг с другом космических частиц разной величины. Ничего нет исключительного в том, что Солнце могло захватить по мере своего движения в Галактике облако холодной пыли. Однако есть доказательства того, что многие встречающиеся на Земле горные породы были когда-то в расплавленном состоянии. Возможно, они были выделены из древних вулканов или расплавлены их теплом. Есть предположение, что вода, ныне покрывающая две трети нашей планеты, тоже является продуктом вулканической деятельности. И сейчас при извержении вулканов вода составляет от 3 до 8% всех изверженных веществ.
Свежие вулканические пеплы содержат много легкорастворимых солей натрия, калия, кальция, магния. Этого количества вполне хватило бы на то, чтобы образовать солевой состав морской воды.
В последнее время ученые склоняются к выводу о том, что вся эволюция внешних оболочек Земли — литосферы, гидросферы и атмосферы, так же как возникновение жизни, есть преобразование первичных вулканических продуктов. Мифического владыку подземного царства Плутона поэтому стали величать Плутон-созидатель.
Возможно, постепенное разогревание планеты произошло в результате ядерных реакций. Над Землей носились тогда черные зловещие тучи, содержавшие не только воду, но и соли, испарившиеся с поверхности раскаленной планеты. Постепенно ядерные процессы ослабевали, и Земля остывала. Когда окружавшие планету пары достигли состояния насыщения, начался ливень. Это был настоящий «всемирный потоп», длившийся тысячи лет. Конечно, никто не наблюдал этого явления, ибо ни одного живого существа на Земле не было. Так образовался первичный океан на поверхности нашей планеты.
Нарисованная выше картина еще одна из гипотез происхождения водной оболочки Земли. Есть и другие гипотезы. Имеется предположение, что все соли морской воды вынесены в океан реками. С этим трудно согласиться, так как морская вода имеет иной солевой состав, чем речная, не говоря уже о несоизмеримо малой солености речной воды по сравнению с водой океанской.
Можно выделить две части Черного моря: северо-западную, мелководную, и основную, глубоководную. Первая из них лежит на древней платформе, которая окаймляет с юга Русскую платформу и идет через степной Крым — Добруджу. Основная часть моря представляет собой впадину земной коры с плоским дном и относительно крутыми краями. Происхождение этой впадины относят к концу третичного — началу четвертичного периодов, когда образовались горы Кавказа, Крыма, и Малой Азии. По ее краям и сейчас продолжаются движения земной коры, сопровождаемые землетрясениями. Так, в Крыму за последние 635 лет было 25 сильных землетрясений. Особенно сильным было уже упоминавшееся землетрясение 1927 года, несколько эпицентров которого лежали в море на глубине от 200 до 1000 метров.
В строении дна Черного моря и истории его развития, как в капле воды, отражаются процессы, происходившие и происходящие на всем земном шаре. Известно, что в составе земной коры есть два рода образований: устойчивые платформы и подвижные области (так называемые геосинклинали). Платформы состоят из галечников, песков, известняков, древних сланцев, лежащих параллельными слоями. Есть такая огромная платформа и в Америке (основа ее — Канадский щит). Европейская платформа простирается также на большие расстояния. Ее основой являются Украинский и Балтийский щиты. На этой-то платформе и лежит северо-западная часть Черного моря.
Геосинклиналыные области состоят из глин, известняков, вулканических лав. Здесь много складок и разломов горных пород, которые произошли при движениях земной коры в этих районах. Такой в геологическом отношении подвижной областью является основная часть дна и побережий Черного моря.
Известно, что в течение времени платформы и геосинклинали меняются местами. Считается, что все участки Земли были когда-то дном моря. Даже высочайшая гора земного шара Джомолунгма имеет в составе пород известняки морского происхождения. Тем не менее есть много участков морского дна, которые никогда не были сушей* На дне древних морей, так же как и сейчас, накапливались осадки, происходили движения земной коры, эти осадки поднимались выше уровня воды, сминались в складки при горообразовании, по трещинам изливалась лава. Есть образное выражение, что история земли — это история непрерывной борьбы Нептуна с Плутоном. Следы этой борьбы мы видим и на берегах Черного моря.
Если на берегах моря во время горообразования возникли складки, то центральная его часть несколько раз опускалась и в (настоящее время напоминает провал, который окаймляется огромными ступенями.
После прекращения вулканической деятельности начинается размыв горных пород дождевыми водами, а у самого берега— волнами. Немалую роль в разрушении этих пород играет и ветер. Продукты разрушения относятся в море, где накапливается материал для образования будущих платформ. На этой стадии и находится основная часть дна и побережий Черного моря.
На протяжении геологической истории район, где расположено Черное море, неоднократно менял свой вид: суша сменялась морем, море то соединялось с океаном, то отделялось от него. В течение одного только четвертичного периода Черное море три раза соединялось с Каспийским и два раза со Средиземным.
Рассмотрим основные этапы развития Черного моря.
Десятки миллионов лет тому назад в районе современных морей Средиземного, Мраморного, Черного, Азовского, Каспийского и Аральского простирался залив древнего громадного моря Тэтис, так его назвали в честь богини моря Фетиды, или Тетиды— дочери царя Нептуна — бога морей. Залив состоял из двух частей: западной (современное Средиземное море) и восточной (остальная часть). Западная часть моря была соленой, восточная—опресненной, так как сюда стекало много рек.
Около 13 миллионов лет тому назад при образовании Альпийских гор связь между двумй частями моря Тэтис прервалась. Вместо восточной части моря образовалось опресненное Сарматское море, а его обитатели частично вымерли, частично приспособились к опресненной воде.
Примерно 10 миллионов лет тому назад путем постепенного изменения (эволюции) сократилась акватория прежнего моря, причем соленость его значительно повысилась. Изменились и обитатели моря: одни из них приспособились к новой солености, другие вымерли, третьи перешли в заливы, ближе к рекам.
8 миллионов лет тому назад образовалось так называемое Понтическое море (включавшее современные Черное и Каспийское моря). Современные горы Кавказа и Крыма вырисовывались тогда в виде островов. Понтическое море было почти пресным (соленость его была меньше солености современного Каспия).
Дальнейшее поднятие суши миллион лет тому назад окончательно разделило Черное и Каспийское моря, Каспийское море осталось опресненным, Впоследствии несколько раз Черное море соединялось со Средиземным, все время осолонявшим его. Последнее соединение произошло 8 тысяч лет тому назад. Вероятно, это соединение при образовании пролива Босфор произошло внезапно после землетрясения, Масса соленой средиземноморской воды хлынула тогда в котловину Черного моря. Историки полагают, что это событие произошло на глазах обитавшего здесь человека и могло найти отражение в легенде о всемирном потопе (ведь в библии точно не указано место, где происходил потоп), От притока соленой средиземноморской воды погибло тогда много организмов. Разложение остатков этих организмов в глубине моря, лишенной кислорода, создало тот первоначальный запас сероводорода, который, постепенно пополняясь, продолжает существовать до сих пор.