Реки несут в моря и океаны в основном пресную воду, однако средняя солёность океанской воды составляет около 35 частей на тысячу. На первый взгляд это кажется противоречием: если вода постоянно приходит с суши, почему океан не становится преснее? Ответ связан с круговоротом воды, разрушением горных пород и длительными геохимическими процессами, которые идут миллионы лет.
Соль начинается с горных пород
Дождевая вода не является химически абсолютно нейтральной. Проходя через атмосферу и почву, она взаимодействует с углекислым газом и другими веществами, а затем постепенно разрушает минералы в горных породах. В результате в воде появляются растворённые ионы.
Ручьи и реки переносят эти вещества к морю. В речной воде их концентрация обычно слишком мала, чтобы человек воспринимал её как солёную. Но океан принимает растворённые вещества из огромного количества водосборных бассейнов на протяжении геологического времени, поэтому итоговая концентрация становится намного выше.
Почему вода испаряется, а соли остаются
Круговорот воды постоянно удаляет воду с поверхности океана через испарение. В атмосферу уходят в основном молекулы воды, а растворённые соли остаются в море. Затем водяной пар конденсируется, выпадает осадками и снова участвует в разрушении пород и речном стоке.
Так возникает своеобразный природный цикл переноса: вода может многократно покидать океан и возвращаться, тогда как многие растворённые ионы задерживаются в морской системе значительно дольше. Это одна из причин большой разницы между солёностью рек и океана.
Какие вещества преобладают в морской воде
Самые распространённые растворённые ионы в океане — хлорид и натрий. Вместе они составляют примерно 85% всех растворённых ионов морской воды. Именно сочетание натрия и хлора знакомо человеку как основа поваренной соли, хотя химический состав океана намного сложнее.
Заметную долю также дают магний и сульфат. В меньших концентрациях присутствуют кальций, калий и множество других компонентов. Поэтому морская вода — это не просто раствор хлорида натрия, а сложная смесь растворённых веществ.
Соли приходят не только с суши
Второй важный источник связан с морским дном. Вода проникает в трещины океанической коры, нагревается рядом с горячими породами и вступает с ними в химические реакции. Затем гидротермальные растворы возвращаются в океан через подводные источники.
Во время этого пути состав воды меняется: одни элементы из неё удаляются, другие переходят в раствор из пород. Подводная вулканическая активность и взаимодействие морской воды с океанической корой являются частью большой геохимической системы, которая влияет на состав океана.
Почему океан не становится всё солонее
Если бы соли только поступали в океан и никогда его не покидали, солёность действительно должна была бы непрерывно расти. Но у растворённых веществ есть механизмы удаления. Они могут включаться в минералы, оседать на дно, участвовать в химических реакциях или использоваться живыми организмами.
Разные ионы проводят в океане разное время. Современный океан находится в состоянии сложного динамического равновесия: вещества продолжают поступать, но одновременно идут процессы их удаления. Поэтому нельзя представлять море как ёмкость, в которой соль бесконечно накапливается без обратного потока.
Почему солёность неодинакова во всём океане
Среднее значение около 35 частей на тысячу удобно для общего описания, но реальная солёность меняется от района к району. Там, где испарение велико и осадков сравнительно мало, поверхностная вода может становиться более солёной. Обильные дожди, речной сток и таяние льда, наоборот, разбавляют верхний слой.
Поэтому на солёность влияют климат, циркуляция океана, баланс осадков и испарения, а также поступление пресной воды. В замкнутых и полузамкнутых морях эти различия могут быть особенно заметными.
Что происходит, когда морская вода замерзает
Соль влияет и на температуру замерзания. Обычная пресная вода замерзает около 0 градусов Цельсия, тогда как морская вода со средней океанической солёностью начинает замерзать примерно при минус 1,9 градуса. При образовании морского льда большая часть соли не встраивается в кристаллическую решётку льда.
Из-за этого молодой морской лёд и окружающая его вода проходят сложный процесс перераспределения солей. Со временем лёд может становиться значительно менее солёным, чем исходная морская вода.
Почему реки всё же остаются пресными
Реки тоже содержат растворённые соли и минералы, просто их концентрация обычно намного ниже морской. Вода в речной системе сравнительно быстро движется к океану и постоянно пополняется дождём, снегом и подземными водами. Поэтому соли не концентрируются в ней так же, как в огромном океаническом резервуаре, где вода постоянно испаряется.
Солёность океана в итоге оказывается результатом не одного процесса, а взаимодействия геологии, атмосферы, рек, морского дна, живых организмов и круговорота воды. Океан сохраняет характерный химический состав потому, что поступление и удаление растворённых веществ идут одновременно.