Наука о морской воде: моделируйте океанские течения на вашей кухне

Исследование науки об океане от Science Buddies

Ключевые идеиОкеанские теченияЖидкостиПлотностьСоленостьДвижениеТеплоВведение Под волнами мирового океана существуют течения, которые могут перемещать огромное количество более теплой или более холодной воды от побережья одного континента к побережью другого. Эти течения оказывают глубокое воздействие на континентальный климат, особенно на регионы, граничащие с океаном. Например, Гольфстрим (теплое течение, которое течет из Мексиканского залива в северную часть Атлантического океана), вероятно, делает северо-западную Европу намного теплее, чем она могла бы быть в противном случае. Вы когда-нибудь задумывались, что вызывает эти важные течения? В этом научном задании вы смоделируете поведение этих «рек» с теплой и холодной водой в океане, чтобы выяснить, как температура влияет на направление и скорость течений.Фон Океанские течения глубоко влияют на погоду и климат, морской транспорт и круговорот питательных веществ. Глубоководные течения вызываются разницей в плотности воды, которая контролируется температурой (холодная вода плотнее теплой) и соленостью (соленая вода плотнее пресной). Как разная плотность вод океана создает глобальные течения? Чтобы понять глубинные океанские течения, проще всего сначала взглянуть на полярные регионы Земли. Вода, попадающая в эти области, становится холодной, что увеличивает ее плотность. Поскольку при замерзании воды образуется лед, пресная вода удаляется из океана (она превращается в лед), что делает океанскую воду более соленой. Холодная вода теперь более плотная из-за ее более низкой температуры и дополнительной соли, поэтому она опускается на дно океана. Затем поверхностная вода перемещается, чтобы заменить тонущую воду, создавая течение. Глобальный «конвейер» приводится в движение, когда плотная вода образуется в Северной Атлантике, опускается, движется на юг, циркулирует вокруг Антарктиды, а затем движется на север к бассейнам Индии, Тихого океана и Атлантического океана. Этот конвейер перемещает много воды — это огромная система циркуляции, которая транспортирует примерно в 100 раз больше воды, чем река Амазонка! Хотя движение океанских течений зависит от температуры и солености, в этом задании вы увидите, как одна лишь температура может создавать течения в жидкости.Материалы

Наблюдения и результаты Вы видели, как сушеные листья тимьяна быстро поднимаются вверх, когда находятся над пламенем, затем перемещаются горизонтально в сторону и медленно падают обратно? Поскольку более теплая жидкость менее плотна, чем более холодная, в этом случае жидкость, нагретая непосредственно над пламенем, должна быть менее плотной, чем жидкость, расположенная дальше от пламени. Следовательно, менее плотная жидкость непосредственно над пламенем должна двигаться вверх. Когда он достигнет поверхности, он должен двигаться горизонтально наружу (во всех направлениях, симметрично). По мере того, как она течет дальше от пламени и охлаждается, теперь более плотная жидкость замедляется и опускается обратно. В то же время, в то время как жидкость над пламенем движется вверх, близлежащая жидкость на дне тарелки движется внутрь, к пламени, чтобы заменить поднимающуюся жидкость — и, таким образом, создается ток. Именно эту закономерность вы должны были наблюдать в этом упражнении, наблюдая за движением сушеных листьев тимьяна. Это движение внутри жидкости, создаваемое подъемом менее плотной материи и опусканием более плотной материи, называется конвекцией и является основой глобального «конвейера» океанских течений. Хотя таким образом перемещается большое количество воды по всему миру, глобальный конвейер перемещает воду медленно, максимум десять сантиметров в секунду, поэтому воде из Северной Атлантики может потребоваться около 1000 лет, чтобы добраться до северной части Тихого океана! Но последствия изменений в циркуляции конвейерной ленты можно ощутить гораздо быстрее.Очистка Если вы оставили жирные пятна, попробуйте очистить их теплой водой с мылом. Смесь растительного масла и сушеных листьев тимьяна, приготовленную в ходе этого занятия, можно компостировать или выбросить в мусор (но не выливать в канализацию).