آب دریا شور است چون باران در گذر زمان مواد معدنی سنگها را حل می‌کند و رودخانه‌ها یون‌های محلول را به دریا می‌رسانند. فعالیت‌های کف اقیانوس نیز بخشی از مواد را وارد آب میکنند. آب در چرخه تبخیر از سطح دریا جدا می‌شود، اما بیشتر نمک‌ها می‌مانند. این فرایند طی زمان طولانی، غلظت املاح را بالا برده است؛ البته نمک همواره وارد دریا نمیشود و راه‌های خروج نیز دارد.
- رودخانه‌ها مقدار کمی املاح محلول را به دریا می‌برند.
- تبخیر آب را کم می‌کند، اما نمک‌های محلول را جا می‌گذارد.
- سدیم و کلرید از مهم‌ترین یون‌های آب دریا هستند.
- شوری همه دریاها و همه فصل‌ها یکسان نیست.
نمک آب دریا از کجا آمده است؟
منبع اصلی بسیاری از یون‌های محلول، فرسایش شیمیایی سنگ‌های خشکی است. باران که مقدار کمی اسیدی است روی سنگ و خاک جریان می‌یابد و بخشی از مواد معدنی را در خود حل می‌کند. رودخانه این مواد را به اقیانوس می‌رساند. این روند آهسته است، اما در مقیاس زمین‌شناسی و با حجم عظیم رودخانه‌ها اثر زیادی دارد.
در کف اقیانوس نیز آب در شکاف‌های پوسته به گردش درمی‌آید و با سنگ‌های داغ واکنش می‌دهد. چشمه‌های گرمابی و فعالیت‌های آتشفشانی برخی مواد را اضافه یا از آب خارج میکنند. پس منشأ شوری فقط یک رودخانه یا یک معدن نمک نیست. ترکیب آب دریا حاصل مجموعه‌ای از ورودی‌ها و واکنش‌های طولانی است.
واژه «نمک» در گفت‌وگوی روزمره معمولاً به نمک خوراکی اشاره دارد. آب دریا مجموعه‌ای از یونها دارد و سدیم و کلرید سهم عمده‌ای از آن را تشکیل می‌دهند. کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سولفات هم وجود دارند. دانستن این تفاوت کمک می‌کند بفهمیم چرا ترکیب شیمیایی دریا را نمی‌توان با حل کردن یک قاشق نمک خوراکی به‌طور کامل بازسازی کرد.
اگر رودخانه‌ها نمک می‌آورند، چرا آبشان شیرین است؟
آب رودخانه کاملاً بی‌نمک نیست؛ املاح محلول دارد، اما غلظت آن معمولاً بسیار کمتر از آب دریاست و به همین دلیل شیرین نامیده می‌شود. رودخانه آب را پیوسته جابه‌جا می‌کند و فرصت تجمع طولانی املاح در آن کم است. دریا مخزن بسیار بزرگ‌تری است که آب از سطح آن تبخیر می‌شود و بسیاری از یونها در آن باقی می‌مانند.
به بیان ساده، یک لیوان آب رودخانه هنگام ورود به دریا مقدار کمی املاح همراه دارد. اگر بخشی از آب بعداً بخار شود، آن املاح همراه بخار به آسمان نمی‌روند. با تکرار این چرخه، غلظت مواد محلول در مخزن دریا بالا می‌رود. این توضیح ساده همه واکنش‌های شیمیایی را نشان نمی‌دهد، اما تفاوت اصلی رودخانه و دریا را روشن می‌کند.
ترکیب رودخانه‌ها هم یکسان نیست. رودخانه‌ای که از سنگ‌های آهکی یا منطقه خشک می‌گذرد می‌تواند مواد محلول بیشتری داشته باشد. برخی دریاچه‌های بسته نیز به‌دلیل تبخیر و نداشتن خروجی، بسیار شور می‌شوند. بنابراین «شیرین بودن» رودخانه یک مقایسه نسبی با آب دریاست، نه ادعای نبود هر ماده معدنی در آن.
تبخیر چگونه شوری را بیشتر می‌کند؟
گرمای خورشید مولکول‌های آب را از سطح دریا به بخار تبدیل می‌کند. بیشتر نمک‌های محلول در این فرایند در آب باقی می‌مانند؛ بخار بعداً ابر و بارش می‌سازد. وقتی آب خارج شود ولی نمک بماند، غلظت نمک در آب باقیمانده بیشتر می‌شود. این علت، شوری بیشتر ناحیه‌های پرتبخیر و کم‌بارش را تا حدی توضیح می‌دهد.
با این حال نباید تصور کرد تبخیر هر روز شوری کل اقیانوس را به‌طور پیوسته و بی‌حد بالا می‌برد. باران، رودخانه، ذوب یخ و جابه‌جایی جریان‌های دریایی آب تازه وارد میکنند. همچنین بخشی از یونها از راه رسوبگذاری، واکنش با سنگها و زیست‌فرایندها از آب خارج می‌شوند. شوری نتیجه تعادل چند جریان است.
به‌همین دلیل سطح دریا در یک نقطه ممکن است پس از بارندگی رقیق‌تر شود، ولی در نقطه‌ای دیگر با تبخیر شدید شورتر باشد. در مصب رودخانه، آب شیرین و شور لایه‌ها و ناحیه‌های مخلوط می‌سازند. اگر از عمق اقیانوس‌ها می‌خوانید، به یاد داشته باشید شوری سطح و عمق نیز می‌تواند تفاوت داشته باشد.
شوری متوسط اقیانوس چقدر است؟
مقدار میانگین معمول برای آب اقیانوس حدود ۳۵ گرم نمک در هر کیلوگرم آب دریاست؛ آن را حدود ۳۵ در هزار نیز بیان میکنند. این عدد یک میانگین است، نه اندازه دقیق هر ساحل یا هر عمق. واحدهای علمی جدید ممکن است شوری را با روش دیگری گزارش کنند؛ برای فهم عمومی همین نسبت تقریبی کافی است.
اگر بخواهید این نسبت را تصور کنید، در یک کیلوگرم آب دریا به‌طور متوسط حدود ۳۵ گرم مواد محلول وجود دارد. اما این مواد تنها سدیم کلرید خالص نیستند. شوری با دما یا رنگ آب به‌تنهایی معلوم نمیشود؛ برای اندازه‌گیری دقیق از ابزار و روش استاندارد استفاده میکنند. مزه کردن آب، هم غیردقیق است و هم برای سنجش ایمن و مناسب نیست.
شوری بالا بر چگالی آب اثر می‌گذارد و در کنار دما به حرکت توده‌های آب کمک می‌کند. موجودات دریایی نیز با محدوده شوری زیستگاه خود سازگار شده‌اند. تغییر ناگهانی شوری در مصب رودخانه یا حوضه بسته می‌تواند برای گونه‌ها مهم باشد. از یک عدد میانگین نباید درباره شرایط تمام جانداران و تمام نقاط دریا نتیجه گرفت.
چرا شوری دریاها با هم فرق دارد؟
نسبت تبخیر به بارش، ورود رودخانه‌ها، ارتباط با اقیانوس باز و ورود یا ذوب یخ تفاوت شوری را می‌سازند. دریایی با تبخیر زیاد، بارش کم و تبادل محدود آب معمولاً شورتر است. در منطقه‌ای با بارش فراوان یا ورود آب شیرین زیاد، شوری سطح می‌تواند کمتر باشد. نقشه جهانی شوری همین الگوهای متفاوت را نشان می‌دهد.
دریاهای نیمه‌بسته نیز ویژگی خود را دارند. اگر راه ارتباطی با اقیانوس باریک باشد، سرعت جایگزینی آب و نمک تغییر می‌کند. نباید فقط از نام «دریا» نتیجه گرفت شوری آن برابر اقیانوس باز است. بعضی پهنه‌ها در واقع دریاچه‌های بسته‌اند و سازوکار شوری آنها با اقیانوس متصل تفاوت دارد.
فصل هم مهم است. ذوب یخ در زمان گرم شدن هوا می‌تواند سطح آب را رقیق کند و تشکیل یخ، نمک را به آب مجاور پس بزند. باد و جریان‌های دریایی لایه‌ها را مخلوط میکنند. به همین دلیل برای مقایسه دو نقطه، باید زمان، عمق و روش نمونه‌برداری مشخص باشد. یک عدد ثبت‌شده در ساحل، نماینده تمام پهنه نیست.
آیا دریا هر سال شورتر می‌شود؟
ورود املاح از خشکی هنوز ادامه دارد، اما بسیاری از یونها نیز از آب خارج می‌شوند. برخی در رسوبات و پوسته جانداران دریایی جای می‌گیرند؛ برخی با سنگ کف اقیانوس واکنش می‌دهند. در مقیاس طولانی، این خروج‌ها با ورودی‌ها رابطه‌ای پویا دارند. بنابراین نمی‌توان گفت چون رودخانه‌ها نمک می‌آورند، اقیانوس الزاماً هر سال به یک اندازه شورتر می‌شود.
مقدار ورودی و خروجی برای هر یون یکسان نیست و تاریخ شیمی اقیانوس نیز تغییر کرده است. از یک آزمایش ساده تبخیر آب در خانه نمی‌توان روند میلیون‌ها سال را به دست آورد. مدل‌های زمین‌شیمیایی برای توضیح این روند، مقدار مواد ورودی، زمان ماندگاری و سازوکارهای رسوبگذاری را کنار هم بررسی میکنند.
در مقیاس کوتاه‌تر، تغییر شوری در یک منطقه ممکن است دیده شود؛ مثلاً خشکسالی، کاهش ورود رودخانه یا تغییر بارش می‌تواند شوری یک حوضه را تغییر دهد. این با ادعای افزایش همیشگی شوری همه اقیانوس‌ها تفاوت دارد. هنگام دیدن خبر درباره شوری، محدوده مکانی و بازه زمانی گزارش را بررسی کنید.
چرا باران معمولاً شور نیست؟
هنگام تبخیر، مولکول‌های آب از سطح جدا می‌شوند و بیشتر یون‌های نمک در دریا می‌مانند. بخار آب پس از سرد شدن به قطره‌های ابر و باران تبدیل می‌شود. به همین علت باران در چرخه معمول آب بسیار کم‌نمک‌تر از آب دریاست. این همان اصل پایه‌ای است که در تقطیر آب نیز به کار می‌رود.
با این حال باران از نظر شیمیایی آب خالص آزمایشگاهی نیست. گازها و ذرات جو می‌توانند در قطره‌ها حل شوند و باد ممکن است ذرات ریز نمک دریا را به هوا ببرد. این اثرها معمولاً باعث نمی‌شوند باران مانند آب دریا شور شود. تفاوت میان «بدون شوری محسوس» و «کاملاً فاقد ماده محلول» را باید حفظ کرد.
وقتی باران روی خشکی می‌بارد، دوباره با خاک و سنگ تماس می‌یابد و مواد محلول را با خود به رودخانه می‌برد. پس چرخه آب هم به رقیق شدن دریا در برخی نقاط کمک می‌کند و هم مسیر ورود تازه املاح را می‌سازد. برای فهم شوری، باید کل چرخه را دید، نه فقط لحظه تبخیر.
شوری چه اثری بر زندگی در دریا دارد؟
بدن موجودات دریایی باید تعادل آب و نمک را نگه دارد. بعضی ماهی‌ها و بی‌مهرگان برای محدوده نسبتاً ثابتی از شوری سازگارند و برخی گونه‌ها تغییر بیشتر را تحمل میکنند. در مصب رودخانه‌ها که آب شیرین و شور مخلوط می‌شوند، ترکیب جانداران می‌تواند با چند کیلومتر فاصله تغییر کند. شوری یکی از عوامل زیستگاه است، نه تنها عامل آن.
چگالی آب شورتر معمولاً بیشتر است و همراه دما بر لایه‌بندی و گردش آب اثر می‌گذارد. این گردش، جابه‌جایی گرما و مواد غذایی را تغییر می‌دهد. با این حال توضیح هر جریان دریایی فقط با شوری درست نیست؛ باد، شکل حوضه و چرخش زمین نیز نقش دارند. در مطالعه جانداران اعماق دریا نیز شرایط فشار، نور و خوراک را باید کنار شوری دید.
برای انسان، نوشیدن آب دریا راه رفع تشنگی نیست؛ مقدار نمک آن از توان بدن برای دفع بدون مصرف آب بیشتر فراتر می‌رود. شیرین‌سازی آب دریا به فرایندهایی مانند اسمز معکوس یا تقطیر نیاز دارد. جوشاندن ساده آب دریا بدون جمع‌آوری بخار، نمک را حذف نمی‌کند و حتی آب باقیمانده را شورتر می‌کند.
یک آزمایش ساده چه چیزی را نشان می‌دهد؟
اگر مقدار کمی آب شور را در ظرف کم‌عمق بگذارید تا آب تبخیر شود، بلور یا رسوب باقی میماند. این آزمایش نشان می‌دهد که نمک همراه بخار معمولی آب خارج نمیشود. اما نسبت دقیق املاح آب دریا یا تاریخچه زمین‌شناسی را ثابت نمی‌کند؛ برای آن باید نمونه واقعی، اندازه‌گیری و داده‌های علمی داشت.
برای مقایسه بهتر، دو ظرف مشابه از آب ساده و آب نمک با حجم برابر آماده کنید و پس از تبخیر، ته ظرف‌ها را نگاه کنید. مراقب باشید گردوغبار یا مواد ظرف نتیجه را تغییر ندهد. نیازی به نوشیدن، چشیدن یا گرم کردن شدید نیست. اگر آزمایش را در مدرسه انجام می‌دهید، مقدار نمک و زمان را یادداشت کنید.
این مشاهده را به چرخه طبیعی وصل کنید: رودخانه مقدار اندک مواد محلول می‌آورد، تبخیر آب را برمی‌گرداند و نمک میماند، در حالی که بخشی از مواد هم به رسوب یا سنگ منتقل می‌شود. پاسخ پرسش شوری دریا حاصل همین رفت‌وآمد طولانی آب و مواد است. یک جمله «چون تبخیر می‌شود» به‌تنهایی منشأ نمک را توضیح نمی‌دهد.
شوری دریا از ورود یون‌های محلول از خشکی و کف اقیانوس، ماندن بیشتر نمک‌ها هنگام تبخیر و گردش طولانی آب و مواد پدید آمده است. بارش، رودخانه، یخ، رسوب و واکنش با سنگها شوری را در مکان‌ها و زمان‌های مختلف تغییر می‌دهند.
آیا رودخانه‌ها کاملاً بدون نمک‌اند؟
آیا همه دریاها یک اندازه شورند؟
آیا جوشاندن آب دریا نمک را میگیرد؟
چرا اقیانوس بینهایت شور نمیشود؟
- اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا؛ چرا اقیانوس شور است؟
- اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا؛ چرا رودخانه‌ها شور نیستند؟
