Почему море солёное

Море солёное, потому что реки приносят в него растворённые вещества из пород, а испарение уносит воду и оставляет соли. Почему реки пресные?

Чтобы ответить, пройдём путь дождевой капли от камней до моря. Потом разберём число 35‰, посмотрим, как океан избавляется от части веществ, и сравним моря, которые отличаются по солёности в несколько раз.

В статье вы узнаете:

• От дождя до реки: где вода находит соль
• Что означает «солёность 35‰»
• Почему река обычно пресная, если тоже несёт соли
• Испарение оставляет соль, но не создаёт её
• Морское дно тоже участвует в обмене веществ
• Почему океан не становится солонее каждый год без конца
• Почему в разных морях вода на вкус разная
• Проверьте разделение воды и соли дома
• Три коротких ответа на частые вопросы
• Главное: у воды и соли разные маршруты

От дождя до реки: где вода находит соль

Вообразите дождь, который идёт над холмами. Капли попадают на почву и камни, часть воды просачивается в трещины, часть стекает по поверхности. Камень выглядит крепким, но вода взаимодействует с ним на протяжении лет и веков. В дождевой воде растворяется немного углекислого газа из воздуха, поэтому она слегка кислая. Это помогает высвобождать из пород растворимые вещества. Они попадают в ручьи и реки в виде ионов, очень маленьких частиц с электрическим зарядом.

Не нужно представлять, будто каждая река размывает огромные залежи готовой белой поваренной соли. Разные породы отдают воде разные вещества; часть растворяется, часть остаётся песком и илом. Вода может оставаться прозрачной, даже когда в ней есть растворённые ионы. Соль нельзя увидеть по цвету воды так же, как нельзя увидеть растворённую щепотку соли в стакане.

Река собирает воду со всего своего бассейна. Крупные и маленькие притоки несут вещества из разных мест и в конце концов отдают их морю. Этот путь продолжается при каждом новом дожде. Главный вклад в солевой состав океана за огромные промежутки времени связан именно с выветриванием пород на суше и речным стоком. Есть и другие пути, о которых поговорим ниже.

Проследите на схеме два маршрута по отдельности. Синяя линия воды проходит через облако, дождь, реку и море, а затем часть воды возвращается в воздух паром. Коралловые точки растворённых веществ попадают в реку из пород и движутся к морю, но не идут вместе с испаряющейся водой в облако. Именно разделение маршрутов объясняет долгую историю солёного моря.

Что означает «солёность 35‰»

В открытом океане солёность в среднем составляет около 35 промилле. Знак ‰ означает «частей на тысячу». Если взять один килограмм морской воды, в нём будет примерно 35 граммов всех растворённых солей и около 965 граммов воды. Это среднее, а не одинаковое число для любого берега и любой глубины. По массе соли составляют примерно 3,5% морской воды.

Здесь легко ошибиться дважды. Во-первых, 35 граммов относятся к килограмму раствора, а не к любому литру воды: литр морской воды весит немного больше килограмма. Во-вторых, «соли» во множественном числе не означают 35 граммов чистого хлорида натрия из солонки. В морской воде растворены разные ионы. Больше всего среди них натрия и хлорида; есть также магний, сульфат, кальций, калий и другие. Их смесь и создаёт характерный морской вкус.

Удобно представить килограмм морской воды на весах. Если мысленно отделить все растворённые соли, их масса окажется примерно равна 35 кусочкам по одному грамму. При этом сами ионы не плавают в море отдельными крупинками, как песок. Подробный состав и среднюю солёность объясняет NOAA.

Почему река обычно пресная, если тоже несёт соли

Пресная вода не означает идеально чистую воду без единого растворённого вещества. В реках тоже есть соли и другие минералы. Просто их обычно гораздо меньше, чем в морской воде. Реку постоянно пополняют дождь, таяние снега и подземные воды, а сама она движется дальше. Растворённые вещества не остаются навсегда в том же русле: поток несёт их к озеру или морю.

Океан принимает воду множества рек и хранит растворённые вещества очень долго. У моря есть течения и обмен с соседними морями, но для всего мирового океана нет «следующей реки», в которую можно слить весь раствор. С поверхности испаряется вода, а большая часть растворённых солей остаётся. Затем пресный дождь снова падает на сушу и начинает путь по камням. Поэтому образ «река приносит соль, океан её собирает» полезен, если помнить: море не закрытая банка и из него тоже существуют пути удаления солей.

Представьте две ёмкости. Через первую непрерывно проходит слабосолёная вода и вытекает дальше: это похоже на реку. Во вторую поступает вода с небольшим количеством растворённых веществ, но часть воды уходит только паром: концентрация оставшихся веществ растёт. Океан намного сложнее этой ёмкости, однако сравнение сразу объясняет, почему одних речных «пресных» притоков недостаточно, чтобы он стал пресным.

Есть исключения на суше. Река может стать заметно солонее из-за природных солёных пород, испарения в сухом климате или человеческого воздействия. Слово «обычно» здесь важно: оно описывает привычное сравнение реки и моря, а не закон о любой воде, которая течёт по руслу.

Испарение оставляет соль, но не создаёт её

После дождя мокрый асфальт высыхает: молекулы воды уходят в воздух. Точно так же с поверхности моря постоянно испаряется вода. Растворённые соли почти не переходят вместе с ней в водяной пар. Поэтому пар, который потом образует облака, не несёт с собой всю морскую солёность. Выпавший дождь снова оказывается пресным в обычном смысле слова.

В оставшейся морской воде отношение соли к воде может увеличиться. Если из условного образца убрать часть воды, не убирая соль, раствора станет меньше, а доля растворённых веществ выше. Испарение повышает концентрацию; первоначальную соль оно не производит. Этот порядок причин особенно важен: без притока минералов из пород и химического обмена на дне у испарения не было бы того, что концентрировать.

Дождь, большой речной сток и таяние морского льда действуют в обратную сторону: добавляют пресную воду и разбавляют верхний слой. Когда морская вода замерзает, большая часть соли остаётся в незамёрзшей воде, поэтому соседняя вода может стать солонее. Это ещё одна причина, почему морской лёд ведёт себя иначе, чем лёд на пресном озере. Потом течение и перемешивание снова меняют картину. Солёность в конкретном месте зависит не только от жары, а от соотношения испарения, осадков, притока пресной воды и обмена с соседними водами.

Морское дно тоже участвует в обмене веществ

Часть морской воды проходит через трещины в дне, нагревается возле горячих пород и возвращается в океан через гидротермальные источники. Пока она путешествует внутри земной коры, идёт химический обмен: вода может отдавать породам одни вещества и забирать другие. Подводные извержения и соляные отложения тоже участвуют в истории морских солей.

Здесь важно не рисовать на дне простой «кран с солью», который лишь добавляет её в море. Например, возле горячих пород морская вода может терять магний и сульфаты, зато получать металлы. Для отдельных ионов это источник, а для других путь удаления. Поэтому состав моря нельзя восстановить по одному куску камня или по одному подводному вулкану. Речной путь, химия дна и жизнь в море действуют вместе, хотя их роли различаются.

Если смотреть на океан как на большую химическую систему, появляется ещё один вопрос: почему в нём преобладают натрий и хлорид, хотя реки приносят разные ионы? Часть растворённых веществ легче включается в раковины и другие твёрдые образования, часть осаждается или реагирует с донными породами. Натрий и хлорид остаются в воде сравнительно долго. Нынешний состав моря отражает не только то, что в него попало, но и то, что из него вышло.

Почему океан не становится солонее каждый год без конца

В море постоянно поступают растворённые вещества, однако существует и выход. Морские организмы используют некоторые ионы для раковин и скелетов; частицы оседают на дно и со временем становятся отложениями; соли могут выпадать в осадок в отдельных условиях или вступать в реакции с породами. На геологических промежутках времени эти процессы способны уравновешивать приток многих веществ. Это не значит, что каждая капля или каждый год находится в идеально точном равновесии.

Представьте ванну с двумя кранами: из одного поступают вещества, через другой часть уходит. Если сравнивать только вход, кажется, что концентрация должна расти вечно. Если учесть оба направления, получится более правдоподобная картина. NOAA описывает нынешний океан как систему, в которой поступление и удаление солей, вероятно, близки к балансу.

В истории Земли солёность и состав океана могли меняться. Поэтому фразу «океан сегодня не солонеет без конца» не нужно превращать в обещание, что за миллионы лет он всегда имел ровно 35‰. Среднее современное значение удобно для объяснения масштаба, но оно не является неподвижной константой природы.

Почему в разных морях вода на вкус разная

Если мировому океану в среднем соответствует около 35‰, это не означает одинаковую солёность повсюду. На поверхности у устья большой реки солёность ниже: пресная вода разбавляет морскую. В жарком районе с сильным испарением и небольшим притоком рек она выше. Течения могут приносить воду другого состава, а узкий пролив ограничивает обмен.

Например, у Красного моря солёность поверхности нередко близка к 40‰: там жарко, испарение велико, а пресной воды приходит мало. Балтийское море показывает обратную сторону задачи: в него впадает много рек, а обмен с более солёной водой через проливы ограничен. В его центральной части поверхность примерно в четыре-пять раз менее солёная, чем в открытом океане. Но даже внутри одного моря значения различаются у берегов, проливов, на разной глубине и в разное время года.

Отдельно стоит назвать Мёртвое море. Его название вводит в заблуждение: это бессточное солёное озеро, а не часть мирового океана. Вода приходит в него, но естественного выхода рекой нет; сильное испарение оставляет растворённые вещества в озере. Поэтому оно гораздо солонее обычной морской воды. Сравнивать его с Красным или Балтийским морем как «самое солёное море» в научном смысле неправильно: это водоёмы разных типов.

Проверьте разделение воды и соли дома

Возьмите две одинаковые неглубокие прозрачные ёмкости. Налейте в обе понемногу воды, а в одной растворите небольшую щепотку поваренной соли. Поставьте ёмкости в одинаковое тёплое безопасное место, где их не опрокинут. Не нужно кипятить воду или ставить посуду на плиту. Отметьте исходный уровень и через несколько дней сравните его с новым.

Через несколько дней уровень воды может снизиться: скорость испарения зависит от температуры, влажности и движения воздуха. В солёной ёмкости на стенке или дне может появиться белый след, а после полного высыхания останутся кристаллы. Контрольная ёмкость тоже иногда оставляет лёгкий след, если в питьевой воде были собственные минералы. Поэтому важнее сравнение двух образцов, а не требование идеальной чистоты одного из них. Опыт показывает, что при испарении вода и растворённое вещество расходятся разными путями.

Сразу обозначим границу опыта. Соль вы добавили сами; ёмкость не объясняет, откуда она взялась в природе. За это в большой истории отвечают породы, сток и обмен с морским дном. Опыт проверяет только вторую половину ответа: испарение уносит воду и оставляет соли. Если соединить оба шага, причина солёности становится понятнее, чем после одного слова «испаряется».

Три коротких ответа на частые вопросы

Почему дождь не солёный, если он пришёл из моря? В облако поднимается в основном водяной пар, а растворённые ионы остаются в море. Дождевые капли не состоят из чистой лабораторной воды: по пути через воздух они могут получить примеси. Но они не наследуют солёность той морской воды, из которой испарился пар.

Почему соль не оседает на дне целиком? Пока концентрация достаточно мала для растворения, ионы распределены в воде и перемещаются вместе с ней. Это не песчинки, которые просто тонут. Отдельные вещества действительно удаляются в осадок или твёрдые образования, но всё содержимое океана не может разом выпасть белым слоем.

Морская вода всюду одинаково солёная на вкус? Нет. Вблизи речного устья, после сильных дождей или в жарком почти замкнутом море соотношение воды и солей разное. Вкус тоже плохо заменяет измерение: на него влияют состав растворённых веществ и индивидуальное восприятие. Чтобы узнать солёность, берут пробу и измеряют её, а не сравнивают два глотка.

Главное: у воды и соли разные маршруты

Дождь взаимодействует с породами, реки несут растворённые вещества к морю, а на дне идёт дополнительный химический обмен. Солнце помогает воде испариться, но большая часть солей остаётся в жидкой воде. Одновременно океан избавляется от части веществ через организмы, донные отложения и реакции с породами. Так появляется солёная вода со средним значением около 35‰, а не бесконечно растущий «раствор соли».

В следующий раз у моря можно мысленно нарисовать два пути. Часть молекул воды поднимется в воздух паром и когда-нибудь вернётся дождём. Растворённый ион проделает другую дорогу: из камня в реку, из реки в море, а затем, возможно, в раковину, осадок или породу. Именно различие этих путей и есть ответ на вопрос, почему море солёное.

Есть что добавить?

Напишите своё мнение, комментарий или предложение.