液體海底
液體海底
海水的密度是指單位體積內海水所包含的質量。海水密度一般在1.02~1.07之間,它取決於溫度、鹽度和壓力(或深度)。在低溫、高鹽和深水壓力大的情況下,海水密度大。例如,在大西洋深層冷水中,海水密度就大。而在高溫、低鹽的表層水域,如赤道表層海水密度就小。
一般情況下,由赤道向兩極,溫度逐漸變低,密度則逐漸變大。到了兩極海域,由於水溫低,海水結冰,剩下的海水鹽分高,所以密度更大。因此,北冰洋附近海域海水密度都很高。
海水的密度隨著深度增加而變大。大約從1500米的深度開始,密度隨深度的變化越來越小,到了最後,密度幾乎不再隨深度變化了。可是,有時候,由於水溫或鹽度分佈反常,海水的密度隨深度增加而突然變大,人們把海水密度在沿直方向上突然變大的水層叫密度躍層。密度躍層對潛艇的航行很有意義。科學家們經過多次實驗發現,躍層會使聲波傳播發生折射,這樣,當敵人的軍艦發射探測潛艇的聲波時,常被躍層擋了回去,這時潛艇躲在躍層下面就能避開敵人的耳目而不被發現。另外,躍層比較穩定,潛艇可以停坐在上面,既節省燃料,又安安穩穩,於是,人們又把密度躍層比作“液體海底”。
海水的密度是海水的一個重要物理特徵。密度大,海水的浮力就大。經常出海航行的人都知道,輪船的“吃水”(船體在水面以下的深度)在不同海區是不都一樣的,這主要取決於海水的浮力,也就是說與海水的密度有關。
海洋深層幾乎所有的海水運動都是由海水的密度差異引起的,密度大的下沉,密度小的上升。
人們把海水密度在沿直方向上突然變大的水層叫密度躍層。一般情況下,海水的密度分佈是穩定的。它隨著海水深度、溫度和鹽度的變化而變化。海水溫度低、鹽度和水深增大,密度變大,反之,則變小。通常表層海水密度小,向下密度逐漸變大。但由於外界干擾,如水文氣象條件變化,使某一深度的海水密度變化一反常態,突然變得特別大。在那裡,深度增加不是很深,可是密度卻急劇增加,好像隔了一層屏障,上面密度小,而下面密度大。這就是我們所說的密度躍層。
產生密度躍層的原因很多,但主要取決於海水的溫度和鹽度。通常,風平浪靜時,水溫隨著深度的增加,而逐漸降低。當海上出現大風浪,海水上下混合,上層水溫逐漸均勻,而風浪影響不到的下面水層,溫度依然在降低。這樣一來,上下水層之間的海水溫度呈現劇烈變化,從而形成了密度躍層。而在接近大陸的邊緣海域,大量江河淡水流入海中,使海水被沖淡,鹽度發生急劇變化,也會產生密度躍層。還有些躍層出現於兩個不同性質的水團接觸面上。如土耳其的伊斯坦布爾海峽中就有這種密度躍層。在那裡,表層海流始終從黑海流向地中海,而下面的海流則反其道而行,從地中海流向黑海,這兩股海流帶來的水團其溫度、鹽度均不相同,在其接觸面容易出現密度躍層。
密度躍層不僅對水面船隻和潛艇安全航行有影響,而且對海洋生物的影響也非常大。因為密度躍層猶如海水中隔了一層屏障,使上、下層海水之間的循環、對流受阻。這樣,當下層海水的魚類所必需的溶解氣體一旦用盡,又無法從上層水中得到相應的補充,致使魚類和其他生物窒息而死。同樣,上層水中海洋生物所需要的營養鹽也得不到下層水的供應,致使它們不易生長和繁殖。所以,有經驗的漁民有意遠離有密度躍層的海域,因為這些海域無魚可捕。當然,密度躍層也有可利用的地方,如潛艇隱蔽在躍層之下就不易被敵艦聲納發現,也可以停泊在躍層上面,伺機向敵艦發起進攻。所以,人們又把密度躍層稱為“柔軟的液體海底”。