MÁSODIK RÉSZ.
AZ ÓCZEÁNOK FIZIKÁJA.
XII.
A tenger vizének állandói.
115. A tenger felszine. Ha a tengert nyugodtnak gondoljuk, a víz felszine mindig, minden ponton merőleges a Föld nehézségi erejére. Az óczeáni felszín összessége tehát mintegy megvalósítja a geoid-ot, melyről a földgömb természettanának tanulmányozásakor szóltunk.
Ez a geoid főbb vonásaiban forgás-ellipszoid, mely az egyenlítő felé kiduzzad és a sarkokon ellapul; e lapultság értéke 1/293. De következik belőle az is, hogy minden helyi eltérés, mely valamely ponton módosítja a nehézség, irányát vagy erősségét, módosítja egyszersmind a folyadékfelszín alakját is.
Különösen a szárazföldek és tengerek elválasztó pontjain igen erős zavarok vannak a függő irányában. Az ily pontokon a tenger szine már nem esik össze az elméleti ellipszoid felszinével. A szárazföldek közelsége általában emeli a tenger szintjét, melyet magához vonz a lapos partok rovására.
De az eltérések rendesen kicsinyek és csak csekély magasságkülönbségben nyilvánulnak, kivételi kell azonban tennünk a sandwich-szigeti eltéréssel, a melyről már szólottunk. (80.) Ha az a feltevés, melynek ez az eltérés volt a szülője, helyes, a Csöndes-óczeán szintje ezen a helyen több mint 1000 m.-rel volna alacsonyabb az átlagos geoidénál, azonban a földmérés mai állapotában a tenger szinén ezt igazolni nem tudjuk.
Az óczeáni felszín állandóságának, a bolygó középpontjától való mértani távolságának kiderítése egyike a legbonyolódottabb és legkényesebb feladatoknak. Még egyáltalában nincs teljességgel
megoldva; de sietünk kijelenteni, hogy gyakorlati szempontból a tenger szintje igen kielégítő állandóságú mérőalap. Éppen így elegendő pontossággal elfogadhatjuk a nyílt óczeánok, minő az Atlanti-óczeán és a belső tengerek, pl. a Közép-tenger szintjének egyenlőségét.
116. A tengervíz összetétele. A tengervíz nem tiszta; a számtalan szerves és szervetlen anyagon kívül, melyeket finoman eloszlott állapotban lebegve tart, ásványi sókat is foglal magában oldott állapotban. Ime a felsorolása a főbb sóknak mennyiségük viszonylagos arányában, ezredrészek szerint kitüntetve:
| Víz (H2O) | 962.0 | |
|
Chloridok és bromidok |
Konyhasó Magnéziumchlorid Káliumchlorid Magnéziumbromid |
27.1 5.4 0.4 0.1 |
| Szulfátok |
Magnéziumszulfát Kalcziumszulfát |
1.2 0.8 |
|
Kalcziumkarbonát Különféle maradékok |
0.1 2.9 |
|
| Összesen | 1000.0 |
Megtaláljuk benne különféle fémek nyomait, még arany is van benne.*) De a felsorolt anyagok a főbbek; kivonásuk igen jelentős tengerparti iparnak az alapja; a sós kertekből kapják a házi szükséglet sóját és azután más chémiai termékeket is állítanak elő az anyalúgból.
A tengervíz összes sótartalma 35 ezredrész. Ezt nevezik összes sótartalomnak. A konyhasó az összes sótartalomnak 3/4 része.
117. A tengervíz fajsúlya. Ebből következik, hogy az ásványi részekkel terhelt tengervíz szükségképpen nagyobb fajsúlyú, mint az édesvíz.
A különböző óczeánok vizének átlagos fajsúlya 1.028, a mi azt mondja, hogy 1 liter tengervíz 28 grammal súlyosabb, mint 1 liter édesvíz; a tonnánkénti 28 kg. nem hanyagolható el a hajóknak sem az úszóképessége, sem a bemerülése szempontjából és ezekből a szempontokból a tengert az édesvízhez viszo-
*) L. a tengervíz aranyáról Term. tud. Közlöny, 1908. évf. 109.
nyítva kedvezőbbé teszi. Tehát az a hajó, a mely 1000 tonnát szállíthat az édesvízben, 28 tonnával többet bír el a tengervízben. Az is következik ebből, hogy a tengervízoszlop nyomása nagyobb, mint az ugyanoly magasságú édesvízoszlopé, ugyanakkora területre. Ilyenformán csak 1007 m. magas tengeri víz-oszlop szükséges egy atmoszféra nagyságának előidézésére, míg édesvízből 1033 m. magas oszlop elégséges.
A fajsúly természetesen változik a víz sótartalmával. A Középtengerben, a hol a nagy meleg sok édesvizet párologtat el, a sótartalom növekedik és a fajsúly 1.029-re emelkedik. A Fekete-tengerben ellenkezőleg, a hol roppant nagy folyók óriási édesvíztömegeket zúdítnak belé, a sótartalom kisebb és a fajsúly leszáll 1.019-ra. Meg kell jegyeznünk, hogy a nagy mélységekben a tengervíznek csekély, de el nem hanyagolható összenyomhatósága következtében ez a fajsúly kissé – mintegy 5 ezredrészszel – emelkedik.
A tengervíznek, mint az édes víznek bizonyos hőfoknál maximális sűrűsége van. Ez a hőfok függ a sótartalomtól, de mindig 0° alatt van és –3.6° és –5.3° közt változik.
118. A tengervíz sótartalmának változása. Minden oknak, a mely a tengervíz párolgását idézi elő, a sótartalmat is növelnie kell. Ezért a sótartalomnak nagyobbnak kell lennie a meleg tengerekben, ha csak valami ellentétes ok nem állítja helyre a kezdeti állapotot. Innen van, hogy a forróövi Atlanti-óczeánban, a Szahara partjain, a hol a hőmérséklet nagyon magas és a hol semmi nevezetesebb folyó nem ömlik be, a sótartalom 38 ezredrészre rúg. Éppen így igen nagy a sótartalom abban az óriási áramlatban, a melyet később tanulmányozunk és a melynek neve Golf-áramlat.
A Közép-tengerben a párolgás jelentékeny és a vízpótlás elégtelen; ezért a sótartalom 38, sőt a tripoliszi partokon 39.5 ezredrészre emelkedik. De a Vörös-tengernek van legnagyobb sótartalma, ugyanis 43 ezredrész.
A minimum a Fekete-tengerben van 19 ezredrészszel és főként a Keleti-tengerben, melyet számos bővizű folyó higít; itt az összes sótartalom 5 ezredrész.
Tudjuk, hogy közlekedő edénybe helyezett két folyadékoszlopnak az őket elválasztó felszíntől mért magassága fordított arányban van sűrűségökkel. A sótartalomban gazdag tengervíz sűrűbb lévén, felszínének egy kissé mélyebbnek kell lennie, mint a kevésbé sósé-
nak; de fordítva emezek hidegebbek és sűrűségök ennek következtében kissé nő, míg a sósvíz melegebb lévén, ennek következtében sűrűsége csökken. E két ok: sósság és hőmérséklet, ellenkező irányban hat és hozzávetőleg kiegyenlíti egymást. Ennek következtében mindaddig, míg igen pontos mérések nem bizonyítják az ellenkezőt, gyakorlatilag véve nincs okunk foglalkozni a tengerek különböző sósságából eredő szintkülönbségekkel.
119. A tengervíz szine. – Foszforeszkálás. A tengervíz szine roppant változó: némely óczeánban, Bretagne partjain, az Északi-tengerben zöld; gyönyörű kék a Földközi-tengerben és a forró öv tengereiben.
A tengervíz szinét a benne levő oldott és lebegő anyagoknak tulajdonították. De csak az bizonyos, hogy a tenger annál kékebb, mennél sósabb; a Golf-áramlat vize sósabb lévén, kék szinével elkülönül a környező óczeáni vizektől.
Ha a víz sok idegen anyagot lebegtet, különös szinezetet ölt, melytől a helyi tenger nevét kölcsönzik (Sárga-tenger, Bibor-tenger, Vörös-tenger stb.).
A tengervíz fényáthatlansága meggátolja, hogy benne az 50 m.-nél mélyebben levő tárgyakat felismerhessük; kivétel a sarki tenger, melynek átlátszósága nagyobb; a legnagyobb mélység, a melyen alul az óczeánokban a napfény nem látszik, számos kísérlet alapján mintegy 500 m.-re tehető.
A tengervíz, főként a térítői vidékeken, jellemző foszforeszkálást mutat; ez a foszforeszkálás apró állatoktól származik. OTTO szellemes és megkapó kísérlettel, mesterségesen állította elő a víz foszforeszkálő tüneményét, ózonnal oxidálván a benne levő szervezeteket.
120. A tenger felszinének hőmérséklete. A víznek fajhője jelentékeny, ellenben a sugárzó hőből csak keveset tud elnyelni; a két okból az óczeán-felszín hőmérsékletének változása naponkint, vagy az év folyamán sokkal csekélyebb, mint a szárazföldek felett a levegőé. A tengervíz hőmérsékletének napi változása a felszínen sohasem haladja meg az 1 fokot. Az évi változás az egyenlítőn 2–2.5°, az Atlanti-óczeán északi részén, a partoktól távol 6–7°. A szárazföldek közelében az évi változás jelentékeny lehet; ebből megérthető, hogy a partoktól körülfogott tengerekben, minők a Földközi- és Keleti-tenger, aránylag nagyobb változások tapasztalhatók.
A víz hőmérséklete az óczeán felszinén tehát a szélességi fok és az évszakok szerint változik. A legnagyobb észlelt hőmérséklet 32° volt a Vörös-tengerben augusztus hónapban és 31° a Mexikói-öbölben ugyanebben a hónapban.
Az Atlanti-tengert járó hajók útjainak magasságában Európa és New-York közt a víz hőmérséklete az Atlanti-óczeán felszinén télen 10°, nyáron 16°.
Hogy a 0 fok hőmérsékletet megtaláljuk, nyáron a Spitzbergák és Novaja-Zemlja északi környezetéig kell felmennünk és télen csak Izland északi részéig. Megjegyezzük, hogy a hideg évszakban a tengervíz hőmérséklete Amerika partjai mentén, a Szent-Lőrincz folyó torkolatától kezdve, zérus hőmérsékletű, míg ugyanoly szélességi fokon Európa partjai mentén a Golf-áramlat meleg vize, a melyet egy következő fejezetben tanulmányozunk, +10 és +12° hőmérsékletű.
121. A tengerfenék hőmérsékletének megmérése. – Regisztráló termobatiméter. A tenger fenekén, a hol a víznek hőmérséklete mindig kisebb, mint a felszinen, bizonyos mélységtől fogva rendkívül kicsiny a hőmérsékletváltozás; azonban sokkal erősebben változik magával a mélységgel.
A hőmérséklet mérésének művelete rendesen a mélységméréssel kapcsolatos és vele egyidejű.
A nagy mélységek mérését súlyos fémtömeggel végzik, melyet hosszú aczéldrót végéhez erősítenek s ezt a drótot olyan dobra tekerik, a melynek forgását óramű számlálja. Nem írjuk le e műszer részleteit, melynek elrendezése az észlelők ízlése szerint változik.
Hogy a tenger vizének hőmérsékletét megkapjuk abban a pontban, a meddig a mélységmérő leér, a készülék ólomtömege fölé oly hőmérőt erősítünk, melyet különleges szerkezet megfordít úgy, hogy gömbje fölfelé áll, mihelyt a készüléket felhúzzuk; ekkor a kéneső-oszlop [higanyoszlop] a hőmérő alakjánál fogva kettészakad abban a pontban, a hol a csöve erősen összeszűkül; a fordításkor leeső kéneső mennyisége, az erre a czélra beosztott csövön mérve, megadja a fenék hőmérsékletét.
Ugyanegy művelettel hengeresen összehajtott papirosra jegyeztetheljük a víz hőmérsékletét és mélységét; erre a czélra írókészüléket terveztem, a termobatimétert, melyet oly drót végére köthetünk, melynek hosszát immár nem szükséges ismernünk.
|
50. rajz. |
E készülék, a melyet RICHARD szerkesztett, a következő elven alapszik: Gondoljunk rugalmas fémcsövet, minő a fémmanométerek csöve; képzeljük, hogy ez a cső egyik végén a tengerrel közlekedik [érintkezik] és másik vége, midőn a nyomás hatása alatt alakot változtat, függőleges C hengert forgat vízhatlanul záró öntöttvas-harangban (l. az 50. rajzot). Világos, hogy ha a készüléket a tenger fenekére sülyesztjük, a nyomás a mélységgel növekedik; ezt a nyomást a cső, M nyíláson át, manometrikusan felveszi. A C henger tehát annál nagyobb szöggel fordul el, mennél nagyobb mélységre száll a készülék. Ugyanekkor a T hőmérő gömbje a tengervízzel érintkezve, kiterjedését a harang belsejébe viszi át és az A írótűt mozgásba hozza; a tű tehát a hengerre görbe vonalat rajzol, melynek abszczisszái a mélységgel arányos nyomásokat, ordinátái pedig a megfelelő pontok hőmérsékletét adják. Az 50. rajz a készülék vázlatát mutatja, a valóságban azonban sokkal bonyolódottabb a szerkezete. Nagysága egy kalapéval ér fel. Jó oldala, hogy a mélységet vonal alakjában jegyezvén fel, számosabb észlelés-adatot nyujt; mig a tengervíz hőmérsékletének tanulmányozásakor a régi módszer szerint mindegyre fel kellett húzni a hőmérőt, addig ez a készülék minden mélységben a melyen áthalad, följegyzi a hőmérsékletet, míg legmélyebb bemerülését eléri. |
122. A tenger fenekének hőmérséklete. Az édesvízi tavakban télen a hőmérséklet mindig +4°, mi a víz legnagyobb sürűségének felel meg. De a tengervíznek legnagyobb sűrűsége zérus alatti hőmérsékleten, átlagban – –4.5°-on van. Fagyáspontja –2° lévén, látható, hogy a tengervíz legnagyobb sűrűségét túlhűtött állapotban éri el.
Ebből következik, hogy az óczeánokban a felszintől a fenékig fogy a hőmérséklet.
Látni fogjuk később, hogy a tengerekben meleg és hideg áramlatok vannak; a meleg áramlatok vizüknek kisebb sűrűsége miatt a felszinen húzódnak végig, míg a sarkokról jövő igen sok
áramlat tengeralatti és többé-kevésbé nagy mélységben kering. E mélységekben tehát kis hőmérsékletet kell találnunk.
Valóban így is van. Az északi és déli Atlanti-óczeánban még a forró övön is csak +3° vagy +2° hőmérsékletet találunk 1500–2000 méter mélységben. Braziliától keletre, az egyenlítő közelében több, mint 4000 méter mélységben még zérus fokot is találtak.
Általában az óczeánok nagy mélységeiben a hőmérséklet zérus fok körül van, de mindig valamivel zérus felett. Partokkal elrekesztett sarki tengerekben, mint a Baffin-öbölben, –1° és –2°-ot is találunk.
Közepes mélységekben, például az Atlanti-tenger 1000 m. mélységében maximum jelentkezik, melynek nagysága 30° szélességnél 8°; e ponttól kezdve akár északra, akár az egyenlítő felé haladva, ugyancsak 1000 m. mélységben, a hőmérséklet egyaránt csökken.
123. A Földközi-tenger vizének hőmérséklete. A zárt tengerek, a minő a Földközi-tenger is, a víz hőmérséklete dolgában különleges jelenségeket mutatnak.
Ez a tenger az Atlanti-óczeánnal a Gibraltár-szoroson át közlekedik, mely szoros nem mély, mert a feneke csak 350 m.-nyire van a felszíntől.
Már pedig az Atlanti-óczeán hőmérséklete 350 m. mélységben körülbelül +13°. Az Atlanti-óczeán vize tehát szükségképpen kiegyenlíti a Közép-tenger vizének hőmérsékletét a közlekedő csatorna fenekétől kezdve.
És a tapasztalat valóban ezt igazolja: a Közép-tenger fenekének hőmersékletét +12.8°, 12.9°-nak találjuk még 3000 m. mélységben is; míg az Atlanti-óczeánban ugyanily szélességi fokon és ugyanily mélységben csak +2° vagy +3°-ot találunk. A közlekedő áramlatnak csekély vízhozománya okozza, hogy a közép-tengeri víznek ez a hőmérséklete megmarad.
Végül megérthető, hogy ha a tenger sótartalma a mélységgel nagyon változik (mint például a Fekete-tenger esetében, a hol a felszinen a víz majdnem édes, míg a fenéken igen sós), a sóban gazdagabb víz, nagyobb sűrűsége miatt, állandó hőmérséklettel a fenéken marad és csakis a felszíni víz veszi fel csekély mélységig az éghajlat változásait; ezért még télen is az úgyszólva édes és hideg
víz a felszinen marad és a fenék sokkal melegebb, mint a felszíni rétegek.
124. Az óczeáni jegek. A Föld sarkai közelében levő két vidék folytonos jégtakaróval van borítva, melynek kiterjedése csökken nyáron, növekedik télen és melynek határvonalait az általános földrajzi atlaszok sarkvidéki térképei adják meg. Továbbá e határvonal és a mérsékelt vidékek közt a tengeren úszó jegekkel találkozunk, melyek hol kicsinyek, hol roppant tömegűek és állandó veszedelemmel fenyegetik e vidéket látogató hajósokat.
E jegek egy része a sarkvidéket ellepő jégárakból ered, más resze a tengervíznek a hideg következtében való közvetetlen megfagyásából.
125. A tenger vizének megfagyása. – Jégpadok. A tenger vizének fagyáspontja alacsonyabb, mint az édesvízé; a tengervíz csakis zérus alatt két fokon szilárdul meg. Túlhűtött állapotban is maradhat, de ekkor minden lökés, minden mozgás, minden érintkezés valami jégdarabbal, rögtönös fagyást idéz elő.
A "tengeri jég"-nek nem olyan az összetétele, mint a tengervíznek; a konyhasó egy része oldva marad a meg nem fagyott vízben, míg a jég gazdagabb szulfátokban és azonkívül tartalmaz még összetettebb vegyületeket is, a melyeket a chémikusok "kriohidrát" névvel jelölnek.
A jégréteg, a mely eleinte a partok közelében alakul ki, hol a hőmérséklet alacsonyabb, fokozatosan a tengerre terjed, hol a sarkvidékeken roppant kiterjedésű jégpadokat alkot. Ezek a jégmezők a tengeralatti áramlatok eltérítésének kitéve, folytonosan eltolódnak és hevesen zuzódnak; nyáron megolvadnak, szétrepedeznek és helyenként szabad nyílásokat hagynak; ez a "jégzajlás".
Egyébbként a jégmezők együttes mozgást végeznek és miként NANSEN kimutatta, a Behring-szorostól kiindulva, a Spitzbergák, Izland és Grönland felé térnek el.
Midőn a jégmezők egyes részei a meg nem fagyott vizen usznak, "úszó jég", a sarki hajósok icefloe-ja keletkezik. Nyáron Amerika partjain egész a Newfoundland déli részéig találhatjuk őket, hova a sarki áramlat hideg vize viszi őket. De Európa felé,
hol az őket megolvasztó Golf-áramlat meleg vizével találkoznak, nyár idején ritkán mennek túl a Farőer-szigeteken. (1)
A jégmező, midőn kialakul, egységes, de midőn rendülések érik, a melyek kimozdítják helyéből, részint repedéseket alkotva elválik, részint torlaszokban felemelkedik, melyeket hummocks-nak neveznek.
A jégmező felett az ég fehér fényben csillog, mit az ily helyeket felkereső hajósok iceblink néven ismernek.
126. Jéghegyek. A tenger nemcsak jégmezőket szállít, hanem roppant jégtuskókat is, melyek a sarkvidéket elborító glecserekből szakadnak le; ezek a jéghegyek. Midőn a jégréteg, a mely gyakran óriási vastagságú glecsereket alkot, a tengerbe nyomul előre, megtörténik, hogy e réteg egyes részeit csak a hidrosztatikus felhajtás tartja fenn; a hullámok mozgása eltörheti és így egyes részek leválnak, a melyek a jéghegyeket alkotják. Az 51. rajz mutatja kialakulásuk menetét.
51. rajz.
A jéghegy vízbemerült tömege körülbelül 9/10-ed része a teljes tömegének. Ez a tömeg néha óriási; észleltek oly jéghegyet, a melynek térfogata meghaladta a 15 millió köbmétert.
A jéghegyek a kevésbé hideg tengereken való vándorlásuk közben bemerült részükön megolvadnak; elérkezik tehát egy pillanat, midőn úszó egyensúlyuk többé nem lesz biztos; ekkor hirtelen felfordulnak és ez a váratlan bukás a közelükben haladó hajó vesztét okozhatja. Ez főként akkor áll be, mikor a sarki áramlatok a sarkvidékről oly délvidékekre viszik le e tömegeket, a melyeken a víz hőmérséklete 15 vagy 16°.