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为什么海水是咸的?

2024-04-28 02:56:10 来源:口口声声网 作者:百科 点击:646次

为什么海水是咸的?

这是海水个看似很简单的问题,因为海水是海水咸的是一个共同的认知,而海水之所以咸是海水因为其中有大量的盐分,一升海水中就有约35克的海水盐,这就相当于把一瓶矿泉水中加了三矿泉水瓶盖的海水盐所产生的盐度,确实有点齁人,海水而这恰恰也是海水海水不可以直接饮用的原因。但是海水,把这个问题往深一点想,海水就会延伸出两个问题:第一,海水为什么我们吃“盐”会觉得咸;第二,海水海水中的海水“盐”是哪里来的?下面我们就来简单的探讨一下这个两个问题。

首先我们来看看海水中的海水盐是哪里来的?

在整个地球上,占地球表面面积最大的海水就是海洋了,它约占地球总面积的海水71%,虽然海洋从某种程度上说占据了陆地面积,但是,对于生存都离不开水的地球生物来说,水多毕竟也是一件好事。不过,在地球上所有的水资源中,只有3%的为淡水,剩下的97%都是不可以直接饮用的海水。海水之所以无法供我们直接的饮用就是因为海水中的盐浓度太高,比我们人体中的体液盐浓度高了4倍,再加上人体代谢盐分主要的器官是肾脏,而肾脏已经完全适应了一定浓度的盐,过高的盐除了会增加肾脏负担外,还会导致人体内的细胞由于渗透压的变化形成脱水。因此,喝海水不但不会解渴,还会导致脱水,威胁到人的生命健康(一定量的哈,少量的喝几口也没有什么大问题,毕竟谁游泳还不偶尔喝几口水呢)。

众所周知,海水之所以是咸的是因为海水中有盐分,而盐分其实就是氯化钠,是氯和钠组成的一种化合物。那么这些化合物是如何在海水中形成的呢?这还要从地壳中的成分说起,地壳中最主要的元素为氧和硅,分别占到了48.6%和26.3%,剩下的25.1%中有92.2%是由铝、铁、钙、钠、钾、镁六大元素组成,约占地壳元素总质量的23.14%。这我们就找到了钠元素来源,在地壳中钠元素的占比虽然没有氧和硅高,但是也占到了2.74%,排在八大元素的第六位。

而氯离子的来源就简单多了,大气中本就含有氯离子,而且氯又比空气密度大,容易下沉,并且还溶于水,这样水中就有了源源不断的氯离子了。

在地球海洋形成之初,海洋中的盐分是非常低的。但是,随着水的蒸发,氯离子与钠离子这对负正离子的结合,逐渐的形成了氯化钠。并且雨水会把陆地上的泥土冲入海水中,这就为海水提供了大量的钠。但是,水蒸发后,其中的氯化钠并不会蒸发,这就使得海水中的氯化钠浓度越来越高。也就是说,在陆地面积越来越大之后,蒸腾作用使得海水量减少(一部分跑到了陆地上、淡水中),但是进入海洋的钠离子越来越多,形成氯化钠后稳定性又强。最终,形成了如今具有3.5%盐分浓度的海水了。

为什么我们喝海水会觉得咸?

这就牵扯到人类的味觉系统了。人有五味:酸甜苦辣咸,不同的食物给我们不同的味觉体验,而这些不同的味觉体验其实都是由我们舌头上的味觉细胞感知的。其中,人对苦的感知能力最强,不过不同的人味觉感知基因不同,这也决定了人能“吃苦”的程度。

而咸也是一个道理,除了基因不同外,长期的饮食习惯也会造成人对咸的感知程度不同,比如重口的人与一般人吃菜基本吃不到一块去。

根据科学的研究发现,咸味是人味觉细胞上的离子通道感知的,而且这个离子通道对碱金属离子的反应均为咸,其中以钠离子的感知最为强烈,其他的碱金属离子离钠越接近,我们感知到的咸味就与盐越接近。所以说是海水中氯化钠中的钠离子让我们的味觉细胞将它归类为“咸”。

同样的,喝过海水的小伙伴都知道,海水不但咸还发苦,这是因为人味觉细胞对镁离子的一种反应,而镁离子在地壳中的占比仅次于钠,达到了2%左右,在海水的成分中,氯化镁的占比也仅次于氯化钠达到了10.9%(每升海水中约有3.8克的氯化镁)。

总结

海水之所以是咸的是因为海水中氯化钠的占比非常的高,而我们的味觉细胞对钠离子的反应就是咸,钠离子越多,我们的感受就是越齁人。海水中之所以有如此多的氯化钠是因为地壳中的钠离子与大气中的氯离子在海水中结合的缘故。

海水占地球上水的97%,平均每升海水中有35克盐(35‰),呈现出碱性。海水里一共含有92种元素,主要是氧85.7%、氢10.8%、氯1.9%、钠1.05%、镁0.135%、硫0.0885%、钙0.04%、钾0.035%等。

但大海却不是一直都这样的,原始海洋一般指地球刚形成时的海洋。原始海洋的水大都来源于太阳系刚形成的重轰炸时期。那时空间中存在着大量的小行星,这些小行星蕴含着大量的水。它们撞击地球后,给地球带来了大量的水。



刚开始的地球温度还很高,水都以水蒸气的形式存在于大气之中。随着地球的冷却,水蒸气变成雨水降落地面,在低洼处形成了原始的海洋。所以,原始的海洋盐分不高,却含有大量的有机物,可能含量有1%,海水呈现出弱酸性。


图:原始的地球,大陆是连在一起

当时的海洋水量大约只有现在海洋的10%,随着地球内部的水不断的涌出,才形成了现代海洋的规模。由于海水在阳光照射下不断被蒸发,在高空冷却后形成雨水落在陆地上。雨水溶解了陆地上的盐,随着河流流入了大海。在这种周而复始的水循环作用下,海水中的盐分不断增加,形成了现在苦涩的海水。而且,海中的盐分还会慢慢不停的增加。

海水之所以是咸的,因为海水中包含了大量的盐,而这些盐中90%都是是氯化钠NaCl,即食盐的主要成分。

那么海水中到底有多少盐呢?让覆盖地球70%的海洋都变咸了。据估计,如果将海洋中所有的盐提取出来,平铺到地球的陆地上,则会形成一个厚166m的盐层。按照3米的楼层高度,相当于一个55层的高楼。那这么多盐究竟是哪里来的呢?

关于海水中盐的主要来源,最开始有两个主流说法。

河流外源说:一部分科学家认为最开始的时候,海水并不是咸的,海水的盐主要是通过河流流入的海洋中。因为雨水本身有一定酸性,通过冲刷陆地上的土壤与岩石裹挟着盐,汇聚成河流,随着河流流入到海洋。据统计,全球地表径流每年给海洋送去了约400万吨的盐分。经过陆地与海洋间亿万年不断的水循环,最终海水变成了今天咸咸的样子。

火山内源说:另一部分科学家认为,在海洋初始形成的时候,大量的降雨与火山爆发,让海水溶解了大量的盐分,再加上海底火山喷发活动,也促使海水中盐分不断增加,让海水本来就是咸的。

这个问题一直被科学家们争论不休,大家的说法都有一定道理,只是侧重点不同的问题。但是谁也说服不了谁,彼此的说法也都有一些漏洞,比如河流与海水的化学组成成分差别很大。海洋中盐类的成分按照多少排序是氯化物、硫酸盐、硝酸盐,而河流中盐类的成分多少排序则是相反的。还有就是海水中盐的浓度并没有越来越高,而是平均稳定在3.3%~3.5%,按照两种说法随着雨水循环或火山喷发等海水中盐的浓度应该会越来越高。

深海热泉

直到1979年, 美国科学家比肖夫博士首次在太平洋2500米接近海底时,发现了非常壮观的海底“黑烟囱”即深海热泉,海水会通过大陆板块间被撕裂的巨大裂谷,流入地球内部,被地壳内的岩浆加热并与岩层发生反应,最后海水又会再次被从地壳中喷涌出来返回海洋。形成一个个类似冒烟的烟囱,通过颜色不同,被大家分为黑烟囱、白烟囱、黄烟囱。

那时人们突然意识到,通过深海热泉系统的循环,让海水中的化学物质发生了变化。海底热泉活动在离散板块和汇聚板块间均有出现,遍布整个地球,大约每600~800万年会让海水循环一次。同时科学家也猜测是深海热泉,让海水的盐分维持在了一个稳定的浓度,它就像是一个游泳池的水循环系统,最终这个说法得到了大多数科学家的支持。

生命起源

热泉不仅帮忙大家解释了海水中盐的成分问题,同时还激发了另外一个伟大发现地球生命的起源。20世纪80年代,麦克罗素(Mike Russell)提出了热泉可能是地球生命的发源地假设,因为在深海中的热泉喷口是大量嗜热菌的所在地,它们是在80~113摄氏度下生长的单细胞生物,嗜热菌拥有古老的血统,可能代表了地球上最早出现的生命。

结尾

想想也很神奇,海洋作为地球生命的摇篮,为地球赋予生命,最后有了我们现在的人类,而人类早已离开了海洋的怀抱,但是却离不开海洋的结晶--氯化钠NaCl。

由于自然降水汇集后形成河流,这个过程中河流中溶解了地表的各种盐类,河流里的水最后都进一步汇集到了海里,大海里的水不断蒸发,而氯化钠和其他盐类不能随水一起蒸发被留在海里,同时河流还在不断带来盐分,这是一种蓄积作用,所以海水越来越咸。

看一幅图,
自然界中的水循环 ,所谓水循环,就是地球上的水连续不断地变换地理位置和物理形态的运动过程。水的三态变化特性是水循环的内因,太阳辐射和重力作用是水循环的外动力。水循环分为小循环和大循环,小循环又分海洋小循环和陆地小循环,与本文关系不大,此略。大循环就是由于太阳辐射,海洋温度升高,海洋里的水大量蒸发变成水蒸气,水蒸气被气流带到陆地上空,遇冷凝结,形成云,当空气支持不住的时候,就会下落形成降水,落向地面。一部分降水被植被拦截或被植物散发,一部分降水形成地表径流,一部分降水渗入地下以表层壤中流和地下径流的形式进入河道,成为河川径流的一部分,储于地下的水,会以蒸发和泉水的形式回到地面。地表水和返回地面的地下水,最终沿着江河水系或地下水系注入海洋,完成了地球水分的大循环。对于海洋而言,水分有出有进,出去是以蒸发的方式,简单的海水淡化方法和晒制海盐的过程,都告诉我们,海水蒸发的主要是水,剩下的是各种盐类,其中主要是食盐。而经过大循环的水,在回来的过程中,一边流动,一边沿途将各种物质裹挟其中,其中包括各种盐类,结果,海水中的盐类不减反增,自然越来越咸。并且海水中不仅含有食盐,还有其他盐类,所以不光是咸,还又苦又涩。

在地球形成后不久,原始海洋就出现了,虽然我们把它们称之为“海洋”,但其实它并不咸,矿物质含量也不高。

但随着时间的推移,海水中的矿物质成本不断增加,海水的咸度也越来越高。那这究竟是怎么回事呢?

原始海洋是怎么形成的?

现如今,地球70%的陆地面积属于海洋,然而在地球刚形成之初,地球的温度还很高,地面呈现出的并不是海洋陆地,而是岩浆。

由于地球表面温度极高,导致水无法以液态的形式生存,而是以“氢离子和羟基”的形式存在。就这样,随着地球温度的不断降低,地球表面温度也降低到沸点之下,此时大气中的水分子可以凝结成水,以降雨的形式落在地球表面,这场雨持续了上百万年,甚至上千万年,在这一段时间里,雨水不断汇聚在地球的低洼之处,形成原始海洋。

除了地球自带的水分之外,在早期地球轨道周围还有许多小行星、陨石等,所以地球早期遭受小行星、陨石的撞击次数较多,而这些小行星以及陨石中又含有大量的水,它们源源不断地撞击地球,也源源不断地为地球送来水。

这一切在现如今的陨石中还能找到证据,研究发现一些陨石的含水量非常高,甚至在太阳系中,地球含水量都不是最高的星球。

海洋中的盐从哪里来?

盐,其实是一种化合物,一般是由金属离子和非金属离子组成,比如:氯化钠,硝酸亚铁等。这些元素形成于恒星内部或者是超新星爆炸,在宇宙中并不常见,但地球上的含量却比较丰富。

而且,元素又分为活泼元素和不活泼元素,其中氯以及钠等元素属于活泼元素,它们在自然界中容易以氯化钠的形式存在,而这也是食盐的主要成分。

氯化钠在常温下以固体的形式存在,在地球刚形成时,它们均匀地分布在地球表面。但它们易溶于水,所以降雨、河水都可以将它们脱离地表,并随着河水汇聚到海洋中,在海洋中沉淀。

我们知道,地球早期经历了一场持续时间极其长的一场雨,这场雨不仅汇聚成了原始海洋,还不断冲刷着地球表面的物质。除了这场雨之外,地球在之后的日子里也不断的遭受雨水的冲击,使得土壤以及岩石中的盐被源源不断地搬运到海洋之中。

海洋虽然从古至今都存在,但是海洋中的水分是会被蒸发的,将海水被蒸发时,这些盐依旧留在海洋之中,使得海洋盐分越来越高,甚至在有些海洋中的盐分过高,以至于生物无法在这里生存,比如:死海。

对于一些内陆湖而言,这里的盐分含量更高,甚至以固态的形式存在。这是因为水溶解盐的溶解度是有限的,当湖泊中的盐分含量过高时,此时多余的盐就会析出,以结晶的形式存在。

我们知道,我们的舌头上有味觉接收器,其中氯化钠被我们味觉接收器接收之后,呈现出的就是咸味,所以海水才是咸的。

生命诞生于海洋

虽然海洋中存在着较多的盐,但是海洋中的生命却缤纷多彩,而且据科学家们的研究发现,地球生命很可能起源于海底热泉口。

这是因为在最初时期,地球上的氧含量并不丰富,所以臭氧层还没有形成,使得紫外线能够直接照射到地球表面,生命无法在地球表面产生。

海水可以隔绝一部分紫外线,所以原始生命能够在这里生存。而且研究发现,在海底热泉口附近,虽然这里温度非常高,有时高达300-400℃,但也正是因为如此,使得水能够以超临界态形式存在,并且在热泉口附近有较强的氢离子浓度差,这可以使得氢离子能够定向移动,为原始生命提供能量。随着生命的不断演化,生命才得以脱离海洋,到陆地上生存。

总结

海水之所以这么咸,是因为海水每天会源源不断地接受河水,而河水中携带一定的盐,这些盐在海洋中不断汇聚,再加上海水不断蒸发,最终使得海水的盐含量较高,以至于我们尝起来咸咸的。

我们知道陆上有咸水湖和淡水湖,咸水湖的形成是水的只进不出,淡水通过太阳的蒸发形成了水汽,变成了云和雨,剩下的含盐量越来越高,海洋的水咸是一个道理

【原创】对于为什么海水是咸的呢之话题,我个人的观点认为,海水是咸的原因是由于在海水中含有氯化钠这种化学物质元素,氯化钠是属于一种矿物质,先天性存在于自然界所有的无机物质之中。为什么会这样说呢?因为:

地球上无机物质的来源,是依靠地心磁性吸引力的自然手段,源源不断地吸纳来自太空上的无机物质(各类卫体物质),以达到地球体积和质量不断发展壮大之目的。太空上无机物质的来源,是太阳持续核聚变燃烧过程所散发尘粒流物质聚集形成的表现结果,在太阳持续散发的尘粒流物质之中,先天性都含有一定比例的氯化钠化学元素存在。也就是说,地球上的所有无机物质之中都先天性含有一定比例的氯化钠之化学元素。

由于地球处在太阳系太空间宜居带的空间位置,会营造出稳定液态水体现象的自然环境,而存在于地球无机物之中的氯化钠,具有被液态水容解之特性,因而,地球地表上庞大数量的无机物质所含有的氯化钠之化学元素,都会被地球地表稳定性的液态水体(海洋)一一被容解进去,并存在于稳定性的液态水体(海洋)之中,由于氯化钠这种化学元素的矿物质是具有咸味的特征,因而,海洋中的海水就会呈现出咸水的自然现象。

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海水为什么是咸的?

海水为什么那么咸,这确实是一个问题,不过在这个问题之前首先要来解决另一个问题!地球上这么多水是从哪里来的?

地球水体的来源途径有几个:

一是来自于太空的脏雪球(彗星)!

二是来自形成之初的地球本身!

而地球形成初期的陨石雨和超大规模的火山喷发则是后期形成海洋的关键!

这陨石雨地球形成后开始清理轨道上的小行星天体时期形成的,大量的小行星撞击下地下岩浆涌出,整个地球都是一片火海!

高温将地壳中的水汽统统蒸发到了大气层中,在后来数百万年后轨道上的小行星清理完成后,地球表面逐渐冷却,这些保存在大气层中的大量水汽则凝结成雨落回了地面形成了大海....

形成了早期地球的模样......

这是海洋形成后地球水汽循环的过程,从这个过程中我们需要了解一个过程是蒸发只会将水以及容易挥发的物质从海洋里向大气层转移,比如一些溶解物则会留存在大海里!而每经过一次水汽循环,溶解在大海里的各种物质就会增加!理论上来说海洋里的各种盐类的成分是会越来越高的!除非陆地上再无可溶解物质,或者海洋溶解度饱和,那么将会析出结晶!

经过了数十亿年的循环,现在的海洋里含盐量比例大约是35‰,其中氯1.9%、钠1.05%、硫0.0885%、钙0.04%、钾0.035%、镁0.135%等!这个比例会增加吗?应该是会,但人类可以预期的时间里并不会有明显的改变!

海水是种均匀而复杂的混合液体,海水里溶解了多种盐类,主要是氯化钠,氯化镁,硫酸镁等。世界海洋平均含盐量百分之三十五,每一千克海水中大约有三十五克的盐,它总体积达二万三千立方千米。

作者:娱乐
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