Felietony

Listy czytelników

Numer 1/2019
Wiedza i Życie

Szanowna Redakcjo!

W artykule Pana R. Żbikowskiego „Błękitny krwiobieg Ziemi” („WiŻ” 11/2018) na s. 52 możemy przeczytać: „W rejonie Arktyki woda ochładza się, przez co znaczna część zawartej w niej soli zaczyna się wytrącać i opadać w kierunku dna”. Poniżej jest też mowa o zapadaniu się olbrzymich ilości soli.

Ale stężenie soli (różnych soli: chlorku sodu, chlorku magnezu, siarczanu magnezu i in.) w wodzie morskiej jest zbyt niskie, by mogły się one wytrącać, nawet po ochłodzeniu do 0˚C:

– stężenie chlorku sodu (NaCl) w wodzie morskiej wynosi średnio 28–32 g/dm3 (w Zatoce Perskiej 43 g/dm3), a rozpuszczalność w 0˚C – ok. 297 g/ dm3,

– stężenie chlorku magnezu (MgCl2) w wodzie morskiej to ok. 3,8 g/dm3*, a rozpuszczalność w 0˚C – 271,5 g/dm3,

– stężenie siarczanu magnezu (MgSO4) w wodzie morskiej to ok. 1,7 g/dm3*, a rozpuszczalność w 0˚C – 236 g/dm3.

Stężenia innych soli (CaSO4, K2SO4, MgBr2) są jeszcze mniejsze.

Nie znając bliżej omawianej problematyki, przypuszczam, że przyczyną opisanego w publikacji prądu zstępującego może być wzrost gęstości wody morskiej, będący wynikiem jej schładzania się, a poza tym dopływ do warstwy powierzchniowej wody o mniejszym zasoleniu (i o mniejszej gęstości), z większym udziałem wody z topniejącego lodu.

RAFAŁ DYLEWSKI

* Dane wg „Encyklopedii powszechnej PWN”, t. 3, s. 178.

Szanowny Panie!

Dziękuję za list i zawarte w nim pytania. Cieszę się, że artykuły w „Wiedzy i Życiu” wzbudzają zainteresowanie tak wnikliwych czytelników. Poruszył Pan problem, który może się wydawać przewidywalny, jednak w rzeczywistości jest o wiele bardziej złożony. Poniżej przedstawiam jego ogólny zarys.

Jak wiadomo, obniżanie temperatury czystej wody słodkiej skutkuje wzrostem jej gęstości, aż do t = 4˚C, w której osiąga ona największą gęstość. Dalsze jej oziębianie powoduje zmniejszanie gęstości, aż do utworzenia lodu w 0˚C. Z kolei ochładzanie wody słonej powoduje stały wzrost jej gęstości, aż woda osiągnie temperaturę zamarzania bliską –2˚C. Z kolei wzrastająca gęstość wody morskiej jest wynikiem działających wspólnie zmian temperatury i zasolenia. Dobrym tego przykładem jest sytuacja w rejonie Arktyki. Docierające tam ciepłe masy wody napotykają suche, mroźne powietrze i zaczynają się ochładzać, oddając ciepło w procesie parowania. Podobnie jak w przypadku wody słodkiej, część najsłabiej ze sobą połączonych cząsteczek wody, czyli te z powierzchni, opuści roztwór wodny. W ten sposób ciecz zuboży się o cząsteczki o dużej energii kinetycznej (uciekną do atmosfery), a energia kinetyczna pozostałych stanie się niższa, czyli obniży się temperatura danej masy wody. Tylko pamiętajmy, że w procesie parowania wody morskiej jej powierzchnię opuszczać mogą jedynie pojedyncze lekkie molekuły czystej wody, natomiast cięższe molekuły soli zostają. W ten sposób dochodzi do podwyższenia zasolenia warstwy wody na powierzchni w stosunku do mas leżących poniżej. Ostatecznie warstwa z powierzchni zaczyna opadać w kierunku dna. Powodem tego jest wzrost gęstości wywołany nie tylko ochłodzeniem cieczy, ale również jej zatężaniem wskutek ucieczki do atmosfery znacznej ilości molekuł czystej wody. I dlatego w rejonie Arktyki powstaje znacznie silniejszy prąd w kierunku dna niż np. w głębokich jeziorach, gdzie w głównej mierze zależy on od temperatury.

Dodatkowo w Arktyce równocześnie zachodzi kolejny proces, który w wielu rejonach wzmaga zstępujący prąd wody. Lód na pełnym oceanie nie tworzy się z opadającego śniegu jak na lądzie, lecz wskutek tzw. wymrażania wody. Woda morska zamarza dopiero w temperaturze bliskiej –2˚C. Gdy warstwa wody na powierzchni aż tak się ochłodzi, to pojedyncze cząsteczki wody zaczynają się zbliżać i łączyć. W ten sposób powstają mniej więcej dwumilimetrowe lodowe kryształki zwane śryżem. Z czasem zaczynają one przyrastać, tworząc krążki lodowe, a ostatecznie jednolitą warstwę lodu. W tym samym czasie w ochładzającym się roztworze spomiędzy molekuł wody są wytrącane cząsteczki soli, które jako cięższe przemieszczają się niżej. W ten sposób woda morska, zamarzając, traci część soli. Ostatecznie warstwa cieczy pod lodem ulega zatężeniu i niczym solanka spływa w kierunku dna. Nawet jeśli części soli uda się wbudować w sieć krystaliczną lodu, to i tak z czasem zostanie „wyciśnięta” i usunięta w postaci spływających mikrokanalikami kropli solanki. Wieloletnie grube kry lodowe pływające po Oceanie Arktycznym są w smaku słodkie, choć powstają z wody słonej. Podobny proces zatężania roztworu czy też usuwania z wody substancji poprzez wymrażanie stosuje się w przemyśle spożywczym, np. przy zatężaniu soków oraz klarowaniu win i piwa.

Podsumowując, w Arktyce w sposób równoważny zarówno zmiany temperatury, jak i zasolenia wpływają na tworzenie się głębinowych prądów zstępujących. Jako że obydwa elementy odgrywają olbrzymią rolę w cyrkulacji wód w oceanach, to globalny pas transmisyjny wciąż nazywa się cyrkulacją termohalinową (thermo – temperatura, haline – sól). Z kolei topnienie lodu bardzo szkodzi zapadaniu się wód w głębiny. Woda słodka, rozlewając się po powierzchni oceanu, nawet jeśli zacznie się schładzać, to i tak nie zapadnie się z taką siłą jak ochładzająca się woda słona. Poza tym masy wody pozbawione okrywy lodowej (odbija ok. 80% energii słonecznej) będą się bardziej nagrzewać niż wtedy, gdyby były pokryte lodem.

RADOSŁAW ŻBIKOWSKI

01.01.2019 Numer 1/2019
Reklama
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną