2. Основні фізичні властивості морської води

До основних фізичних властивостей морської води відносять: оптичні, акустичні, електричні і радіоактивність.

Оптичні властивості. Звичайно під ними розуміють проникнення світла у воду, поглинання і розсіювання його у воді, прозорість морської води, її колір.

Морська вода - напівпрозоре середовище, тому світло не проникає на великі глибини, а розсіюється і поглинається. Ступінь розсіювання і поглинання зростає при зменшенні висоти сонця над горизонтом. Це пов’язано з тим, що довжина шляху проходження сонячних променів збільшується.

Ослаблення світлового потоку внаслідок поглинання характеризується коефіцієнтом поглинання, який є функцією довжини хвилі. Мірою загального ослаблення світла служить коефіцієнт екстинкції С, що є сумою коефіцієнтів поглинання і розсіювання світла.

Акустичні властивості. Визначають можливість поширення в морській воді звуку коливальних рухів часток пружного середовища, яким виступає морська вода. Сила звуку пропорційна квадрату частоти, яка визначається числом пружних коливань в секунду.

Внаслідок того, що товща морської води включає в себе шари з різною акустичною щільністю (результат зміни температури і тиску), траєкторія звукового променя не є прямолінійною, а викривлена - рефракція звуку. Розрізнюють негативну і позитивну рефракцію. У першому випадку звукові промені згинаються, звертаючись опуклістю догори, у другому випадку опуклістю вниз. Якщо на деякій глибині в товщі води є зони максимуму і мінімуму швидкості поширення звуку, то виникає знакозмінна рефракція.

Електричні властивості. Прісна вода - поганий провідник електрики. Морська вода, являючи собою майже повністю іонізований розчин, добре проводить електричний струм. Електропровідність залежить від солоності і температури води: чим вище солоність і температура, тим вище електропровідність. Причому в більшій мірі на електропровідність впливає солоність.

Радіоактивні властивості. Морська вода володіє радіоактивністю, оскільки в ній розчинені і радіоактивні елементи. Основна роль належить радіоактивному ізотопу ⁴⁰К і в значно меншій мірі радіоактивним ізотопам Th, Rb, С, U і Ra. Природна радіоактивність морської води в 180 раз менше радіоактивності граніту і в 40 раз менше радіоактивності осадових порід континентів.

Хімічний склад океанічних вод. Морська вода відрізняється від води рік і озер гірко-солоним смаком і більшою щільністю, що пояснюється розчиненими в ній мінеральними речовинами. Кількість їх, виражена в грамах на кілограм морської води, називається солоністю. Загальний вміст розчинених солей в морській воді складає в середньому 35 г на 1 кг води або 0,035 кілограма. Тисячні частки цілого називають промиля (%о). Отже, середня солоність води Світового океану рівна 35 промилів (35 %о). Така солоність морської води називається нормальної. Солоність морських вод коливається від 8 (поблизу місць втікання великих рік) до 45 %о (Червоне море). З всього різноманіття розчинених в морських водах солей потрібно виділити хлористі з’єднання (88,7 %о), сульфати (10,8 %о) і карбонати (0,3 %о), на частку інших припадає лише 0,2 %о . Це 70 різних компонентів, в тому числі U, Au, Ag, Pt.

Температура вод Світового океану. Основним джерелом тепла, що отримує Світовий океан є Сонце. Від нього тепло поступає у вигляді короткохвильової сонячної радіації, що складається з прямої радіації і радіації, розсіяної атмосферою. Частина радіації відбивається зворотно в атмосферу (відбита радіація). Додаткове тепло Світовий океан отримує внаслідок конденсації пари води на поверхні моря і за рахунок теплового потоку, що йде з надр планети. У той же час океан втрачає тепло при випаровуванні, ефективному випромінюванні і водообміні. Розподіл температури по поверхні Світового океану залежить, головним чином, від широти місцевості, тому найбільші температури розташовуються в при екваторіальній зоні (термічний екватор). З глибиною температура знижується. У відкритих частинах океану це відбувається порівняно швидко до глибини 300-500 м і значно повільніше до глибини 1200-1500 м; нижче за 1500 м температура знижується дуже повільно. У придонних шарах океану, на глибинах нижче за 3 км, температура тримається переважно між +2-З°С, досягаючи – 1 ^оС в Північному Льодовитому океані. Багаторічні спостереження показують, що середня температура поверхневих вод Світового океану рівна 17,54°С . Самий теплий Тихий океан (19,37°С), оскільки його поверхня поглинає найбільшу кількість тепла, далі слідують Індійський океан (17,27°С), потім Атлантичний (16,9°С), самий холодний - Північний Льодовитий океан (- 0,75°С).

Щільність і тиск морської води. Щільність будь-якої речовини - це величина, що вимірюється масою речовини в одиниці об’єму. За одиницю щільності приймається щільність дистильованої води при 4 °С і нормальному атмосферному тиску. Щільність морської води - це маса морської води (в кг), взята в 1 м³. Для її визначення порівнюють щільність морської води при температурі, яку вона мала в природі в місці її знаходження, з щільністю дистильованої води при 4 °С і нормальному атмосферному тиску. Щільність залежить від температури і солоності і позначається символом - St^о/4^°. З метою скорочення введене поняття умовної щільності. Для цього віднімають тисячу у числа, що показує щільність.

Тиск в морях і океанах зростає на кожні 100 м глибини на 1 МПа. Його величина залежить також від щільності води. Розрахувати тиск Р (в МПа) можна за формулою:

де Н - глибина, для якої проводиться розрахунок;  - щільність морської води, кг/м³.

Зміна гідрогеологічних елементів (температура, солоність, щільність) на одиницю відстані називається градієнтом зміни величини даного елемента. Шар, в якому вертикальні градієнти гідрогеологічних елементів великі і різко відрізняються від градієнтів в інших шарах, називається шаром стрибка.