海水的密度是指單位體積內(nèi)海水的質(zhì)量。海水密度一般在1.02~1.07之間,它取決于溫度、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。而在高溫、低鹽的表層水域,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,由于水溫低,海水結(jié)冰,剩下的海水鹽分高,所以密度更大。
在大洋上層,特別是表層,海水密度主要取決于海水的溫度和鹽度分布情況。赤道區(qū)溫度最高,鹽度較低,因而表層海水密度最小,約為1.0230 g/cm。由赤道向兩極,密度逐漸增大。在副熱帶海域,雖然鹽度最大,但因溫度下降不大,仍然很高,所以密度雖有增大,但沒有相應(yīng)地出現(xiàn)極大值。海水最大密度出現(xiàn)在寒冷的極地海區(qū),如在南極海區(qū),密度可達(dá)1.0270g/cm以上。對(duì)于固定深度來講,海水密度只是溫度和鹽度的函數(shù)。因此,隨著深度的增加,密度的水平差異與溫度和鹽度的水平分布相似,在不斷減小,至大洋底層則已相當(dāng)均勻。
海水密度躍層是因?yàn)楹K拿芏入S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。海水密度在表層與深層之間存在著極大的差異。密度小的海水會(huì)集聚在密度大的海水上面,上輕下重,使海水成層分布。這上下層之間,自然形成了一個(gè)屏障,叫作密度躍層。
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,由于水溫低,海水結(jié)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。
海水的密度是海水的一個(gè)重要物理特征。密度大,海水的浮力就大。經(jīng)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(qū)是不都一樣的,這主要取決于海水的浮力,也就是說與海水的密度有關(guān)。
海水的密度大于1,我們一般常聽說比重計(jì),對(duì)比輕計(jì)比較陌生,其實(shí),比輕計(jì)和比重計(jì)一樣都是一種密度計(jì),其工作原理也都一樣.他們都是根據(jù)阿基米德原理制做,用來測量液體密度的一種儀器.他們的不同點(diǎn)是,比重計(jì)是用來測量密度大于1的液體,即密度比水大,它的下端裝的鉛丸或水銀多一些.這種比重計(jì)的最小刻度線是“1”,它在標(biāo)度線的最高處,由上而下,順次是、1.1、1.2、1.3……把這種比重計(jì)放在水里,它的大于1的標(biāo)度線,全部在水面下而比輕計(jì)是用來測量密度比水小的液體.
讀取密度計(jì)示值的方法有兩種:
其一,密度計(jì)上標(biāo)有“按彎月上緣讀數(shù)”字樣,讀數(shù)時(shí)眼睛應(yīng)略高于液面,使視線通過量筒壁和干管上的彎月面上緣讀取示值所示;
海水密度突變?cè)斐傻挠绊懯浅霈F(xiàn)海水?dāng)嘌?,海水?dāng)嘌率侵冈诤K谐霈F(xiàn)了密度大大低于周圍海水密度的水。在這種情況下水的浮力會(huì)迅速下降,船只到此會(huì)因?yàn)楦×Φ难杆俳档投鍪鹿?。如同陸上行駛到斷崖突然掉下去一樣。這種情況一般是由于在海中存在一個(gè)較大的淡水源導(dǎo)致。海水?dāng)嘌绿貏e是在海底出現(xiàn)對(duì)潛艇威脅極大。
另外海水的溫度、鹽度、密度或聲速隨深度變化最顯著的水層。通常用躍層的強(qiáng)度、深度、厚度來表征躍層的特性。主要有溫度躍層、鹽度躍層、密度躍層和聲速躍層。溫度躍層在海洋中經(jīng)常存在,并影響鹽度、密度和聲速躍層。鹽度躍層多出現(xiàn)在河口區(qū)域或有大量降水、蒸發(fā)和融冰的海區(qū)。密度躍層通常出現(xiàn)在海水混合、兩種水團(tuán)交匯和江河淡水流入,水溫、鹽度發(fā)生突變處,除河口區(qū)域和鹽度垂直梯度特別大的個(gè)別海區(qū)外,密度躍層大體上和溫度躍層重合。聲速躍層通常因海水的溫度、壓強(qiáng)、鹽度不均勻,聲音傳播速度在垂直方向發(fā)生突變而形成。海洋躍層的分布及變化對(duì)潛艇活動(dòng)、水聲探測、水下通信等影響很大,但巧妙地利用躍層,有利于潛艇實(shí)施隱蔽攻擊。
1、海水的密度隨鹽度、溫度、壓力的變化而變化。
2、當(dāng)溫度降低、鹽度增加或壓力加大時(shí),海水的密度就大。
3、海水的密度比淡水密度大;海水的密度隨時(shí)間、空間變化幅度較??;海水的密度大,浮力也大,在海水中游泳比在淡水中不易下沉。
4、南極寒冷,鹽度高,海水的密度大。
由于海水密度不同會(huì)產(chǎn)生躍層的現(xiàn)象,產(chǎn)生密度躍層的原因很多,但主要取決于海水的溫度和鹽度。通常,風(fēng)平浪靜時(shí),水溫隨著深度的增加,而逐漸降低。當(dāng)海上出現(xiàn)大風(fēng)浪,海水上下混合,上層水溫逐漸均勻,而風(fēng)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(xiàn)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(fā)生急劇變化,也會(huì)產(chǎn)生密度躍層。還有些躍層出現(xiàn)在兩個(gè)不同性質(zhì)的水團(tuán)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。在那里,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(tuán)其溫度、鹽度均不相同,在其接觸面容易出現(xiàn)密度躍層。
當(dāng)然大了,在大洋上層,特別是表層,海水密度主要取決于海水的溫度和鹽度分布情況。赤道區(qū)溫度最高,鹽度較低,因而表層海水密度最小,約為1.0230 g/cm。由赤道向兩極,密度逐漸增大。在副熱帶海域,雖然鹽度最大,但因溫度下降不大,仍然很高,所以密度雖有增大,但沒有相應(yīng)地出現(xiàn)極大值。海水最大密度出現(xiàn)在寒冷的極地海區(qū),如在南極海區(qū),密度可達(dá)1.0270g/cm以上。對(duì)于固定深度來講,海水密度只是溫度和鹽度的函數(shù)。因此,隨著深度的增加,密度的水平差異與溫度和鹽度的水平分布相似,在不斷減小,至大洋底層則已相當(dāng)均勻。
大洋中,平均而言,溫度變化對(duì)密度變化的影響要比鹽度的大。因此,密度隨深度的變化主要取決于溫度。海水溫度隨著深度的分布是不均勻地遞降,因而海水的密度即隨深度的增加而不均勻地增大。約從1500 m開始,密度垂直梯度變?。辉谏顚?,密度幾乎不隨深度而變化。在赤道至副熱帶的低中緯海域,與溫度的上均勻?qū)酉鄳?yīng)的一層內(nèi),密度基本上是均勻的。向下,與大洋主溫躍層相對(duì)應(yīng),密度的鉛直梯度也很大,被稱為密度躍層。