陈珂玲
有一个科学问题,对所有人可称天经地义,但许多人却不知其所以然,那就是“海水为什么是咸的?”
海水的咸来自于其含有相当数量的盐(35‰左右)。海水里能有如此多的盐,有两个原因。
第一个原因在于海洋的形成过程。当地球刚形成不久(以亿年计),由于大量降雨和火山爆发,地球上的水分逐渐汇集到低洼的地方形成海洋,火山喷发的大量水蒸气、岩浆里的盐分,随着流水汇集到海洋里,海水就带有了咸味。不过,那时的海水并不像现在这样咸。随着海底岩石里的可溶性盐类不断溶解,又加上海底不断有火山爆发,在火山喷出物中,有些可溶性盐类便溶解于海水之中,海水才逐渐咸起来。
第二个原因是流向海洋的河流。海纳百川,大部分河流的最终归宿都是大海。在这个过程中,水流不断地冲刷泥土和岩石中的盐分,并将它们带到大海中。据估计,全世界河流每年带入海洋里的盐分至少在30亿吨以上。
那么问题又来了,全世界的海水,都咸成一样的“口感”吗?
我们之前提到的海水中含有35‰左右的盐,其实是指的大洋水的平均盐度。也就是说,每千克大洋水中的含盐量为35克。大洋水,指四大洋的水,平均盐度为35左右——说明海水的盐度在各个不同的海域、海区是有差异的,存在着一定的变化。
首先是四大洋的海水盐度是不同的,其次,在几大洋的内部,随着纬度的变化,盐度变化更为明显。有研究表明,在南北纬20°左右,海水盐度最高。在北大西洋,这一高盐区中心的盐度在37.25以上;在南太平洋,这一高盐区的数值分别为36.50和35.50;在印度洋,该高盐区数值为36.00。相较之下,赤道和更高纬度的其他区域的海水咸度,都明显低于一南一北纬度20°的区域。究其原因,该地区是地球的信风带,整个地区天气干燥,降雨量小,降水量远远小于蒸发量,盐度自然就上去了。
然而它们还不是拥有地球最咸海水的区域,最咸的海水出现在大洋内部一些“孤立的海盆”中。因为这些地方降水量和河流入海量都很小,地形又比较封闭,与邻近大洋水的交换不够顺畅。
此外,海水和大洋水的盐度往往也是有区别的。在大洋的中部,盐度的变化主要与海水的蒸发、降雨、海流和海水混合这四种因素有关;而近岸海水的盐度则主要与陆地河流向海洋输入淡水的多少有关。在我国长江口海域,冬季枯水期间测得的海水盐度为31,但到了夏季洪水季节,在同一地点所测盐度竟只有2.5左右,相差十多倍。而在地球高纬度海区,结冰和融冰对该海区海水盐度也有很大影响。在结冰期间,下层海水的盐度增高;融冰时,表层海水的盐度降低。有的地方,却是海水比大洋水更咸,比如地中海里的海水,就比相邻的大西洋中的水咸,那是因为在地中海海底的沉积岩中有一层相当厚的沉积盐,同时处于“地中”,相对封闭,与大洋海水交换不畅。
换个视角,从垂直方向来看,每一层的海水也是不一樣咸的。在赤道地区,最咸的海水层位于水下100~200米深处,比它高或者低的海水都会淡一些。在亚热带地区,刚好反过来,中层海水最淡,表层和深层的海水都会更咸一些。再到高纬度地区,海水最淡是在表层,并且随着深度变化越来越咸,深到水下1800米左右,盐度就不变了。
在浩瀚的大洋中,有几个调皮的“孩子”,他们的海水盐度与大洋水的平均盐度相差甚远。波罗的海是世界上盐度最低的海域,由于降雨较多、陆地河流的淡水输入以及与大西洋水交换较少,它的海水盐度大多小于10——对比起大洋平均盐度35这个数值,这是多么的低。其北部的波的尼亚湾,海水的盐度甚至只有1~2,已接近人们日常使用的淡水。
与之相反的是,黑海的卡拉嘎兹一哥罗湾的海水盐度为200,是正常海水的5.7倍。但盐度最高的水域还是大家所熟知的死海,其表面盐度是227一275,在40米水深处为281,为大洋水平均盐度的8倍!