คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของน้ำทะเล

โลกมักถูกขนานนามว่า “ดาวเคราะห์สีน้ำเงิน” เนื่องจากเมื่อมองจากอวกาศ จะเห็นว่าโลกถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทรเป็นส่วนใหญ่
มหาสมุทรของโลกครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 71% ของพื้นผิวโลกทั้งหมด ขณะที่พื้นทวีปคิดเป็นเพียง 29% ที่เหลือเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มหาสมุทรและทวีปไม่ได้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วโลก

ในซีกโลกเหนือ พื้นดินมีสัดส่วนมากกว่า โดยมหาสมุทรครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 61% ของซีกโลกนั้น ในขณะที่ใน ซีกโลกใต้ มหาสมุทรมีอิทธิพลครอบคลุมอย่างชัดเจน โดยกินพื้นที่ถึง 81% ของพื้นที่ทั้งหมดของซีกโลกนั้นเลยทีเดียว

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทวีปและแอ่งมหาสมุทร คือระดับความสูงโดยเฉลี่ยเมื่อเทียบกับระดับน้ำทะเล
ทวีปต่าง ๆ มีระดับความสูงเฉลี่ยเหนือระดับน้ำทะเลประมาณ 840 เมตร ในขณะที่มหาสมุทรมีความลึกเฉลี่ยอยู่ที่ 3,800 เมตร

มหาสมุทรหลักของโลกมี 3 แห่ง ได้แก่ มหาสมุทรแปซิฟิก มหาสมุทรแอตแลนติก และ มหาสมุทรอินเดีย โดยมหาสมุทรแปซิฟิกถือว่าใหญ่ที่สุดอย่างทิ้งห่าง มีขนาดเกือบเท่ากับมหาสมุทรแอตแลนติกและอินเดียรวมกัน และยังบรรจุน้ำมากกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณน้ำในมหาสมุทรทั้งหมดของโลก

แปซิฟิกยังเป็นมหาสมุทรที่ลึกที่สุด โดยมีความลึกเฉลี่ยประมาณ 3,940 เมตร ขณะที่ มหาสมุทรแอตแลนติก เป็นมหาสมุทรที่ตื้นที่สุด โดยมีความลึกเฉลี่ย 3,310 เมตร ซึ่งเป็นเพราะว่าแอตแลนติกมีทะเลที่ตื้นและอยู่ติดกันหลายแห่ง เช่น ทะเลแคริบเบียน อ่าวเม็กซิโก และ ทะเลเมดิเตอร์เรเนียน
นอกจากนี้ แอตแลนติกยังมี ไหล่ทวีป (continental shelves) ที่กว้างขวางตามแนวชายฝั่งจำนวนมาก ซึ่งมหาสมุทรแปซิฟิกไม่มีในระดับเดียวกัน

สมุทรศาสตร์ (Oceanography) เป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาทุกแง่มุมของมหาสมุทรโลก นักสมุทรศาสตร์โดยทั่วไปจะแบ่งโครงสร้างของมหาสมุทรในบริเวณน้ำลึกออกเป็น 3 ชั้นหลัก ได้แก่:

1. เขตผิวหน้าที่มีการผสม (surface mixed zone)

2. เขตเปลี่ยนผ่าน (transition zone หรือ thermocline)

3. เขตน้ำลึก (deep zone)

เขตผิวหน้าที่มีการผสม เป็นชั้นที่อบอุ่นที่สุด เนื่องจากเป็นบริเวณที่ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง การเคลื่อนที่ของคลื่นและกระแสน้ำทำให้น้ำในชั้นนี้มีอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกันอย่างสม่ำเสมอ ความหนาและอุณหภูมิของชั้นนี้จะแตกต่างกันไปตามละติจูดและฤดูกาล

ถัดลงมาคือ ชั้นเปลี่ยนผ่าน หรือที่เรียกว่า เทอร์โมไคลน์ (thermocline) ซึ่งอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็วจากชั้นบน

ใต้เทอร์โมไคลน์ลงไปคือ ชั้นน้ำลึก (deep zone) ซึ่งเป็นบริเวณที่น้ำมีอุณหภูมิต่ำมาก โดยทั่วไปแล้ว ที่ระดับความลึกมากกว่า 1,500 เมตร น้ำทะเลจะมีอุณหภูมิต่ำกว่า 4°C อย่างต่อเนื่อง และเนื่องจากมหาสมุทรมีความลึกเฉลี่ยถึง 3,800 เมตร นั่นหมายความว่า น้ำส่วนใหญ่ในมหาสมุทรมีอุณหภูมิใกล้จุดเยือกแข็ง

อย่างไรก็ตาม ในบริเวณเขตขั้วโลก (polar latitudes) น้ำผิวหน้าจะมีอุณหภูมิต่ำอยู่แล้ว และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามความลึกนั้นมีน้อย จึงทำให้โครงสร้างสามชั้นนี้ไม่สามารถใช้ได้กับพื้นที่ดังกล่าว

น้ำทะเลโดยพื้นฐานแล้วคือน้ำที่ผสมกับสารละลายของเกลือแร่ต่าง ๆ อย่างซับซ้อน
เกลือเหล่านี้คิดเป็นประมาณ 3.5% โดยน้ำหนัก ของน้ำทะเล แม้เปอร์เซ็นต์นี้อาจดูน้อย แต่ปริมาณเกลือที่อยู่ในมหาสมุทรนั้นมหาศาลมาก หากน้ำทะเลทั้งหมดถูกทำให้ระเหยหมด จะเหลือเกลือที่สามารถปกคลุมพื้นมหาสมุทรเป็นชั้นหนาได้ถึง 60 เมตร

ในสารละลายเกลือของน้ำทะเลนั้น มีธาตุต่าง ๆ ผสมอยู่หลายชนิด โดย โซเดียมคลอไรด์ (sodium chloride) หรือที่เรารู้จักกันดีในชื่อ เกลือแกง เป็นเกลือที่พบมากที่สุด คิดเป็นเกือบ 70% ขององค์ประกอบทั้งหมดในสารละลายเกลือของน้ำทะเล

เมื่อรวม โซเดียมคลอไรด์ กับเกลืออีก 3 ชนิดที่พบมากรองลงมา ได้แก่

• แมกนีเซียมคลอไรด์ (magnesium chloride)

• โซเดียมซัลเฟต (sodium sulfate)

• แคลเซียมคลอไรด์ (calcium chloride)
  ทั้ง 4 ชนิดนี้จะรวมกันคิดเป็นประมาณ 99% ขององค์ประกอบในน้ำทะเลทั้งหมด

แม้ว่าองค์ประกอบที่เหลือจะพบเพียงเล็กน้อยในรูปของร่องรอย (trace elements) แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาสภาพเคมีของน้ำทะเลให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในทะเล

สัดส่วนขององค์ประกอบหลักในเกลือทะเลยังคงค่อนข้างคงที่ ไม่ว่าจะเก็บตัวอย่างน้ำทะเลจากที่ใดก็ตามในมหาสมุทร
ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงของระดับความเค็ม (salinity) ในน้ำทะเลจึงเกิดขึ้น จากการเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำ ในสารละลายเป็นหลัก

ในพื้นที่ที่มีการระเหยของน้ำมากกว่าปริมาณฝนอย่างชัดเจน เช่น อ่าวเปอร์เซีย (Persian Gulf) หรือ ทะเลแดง (Red Sea) ความเค็มอาจสูงเกิน 42% ในทางตรงกันข้าม ในพื้นที่ที่ได้รับน้ำจืดจำนวนมากจากแม่น้ำหรือฝน เช่น ทะเลบอลติก (Baltic Sea) ระดับความเค็มมักจะต่ำกว่า 10%

โดยทั่วไป ความเค็มของน้ำในมหาสมุทรเปิดจะอยู่ในช่วงประมาณ 33% ถึง 37%

แหล่งกำเนิดหลักของเกลือในทะเลคืออะไร?
คำตอบคือ การผุพังทางเคมีของหินบนทวีป ซึ่งทำให้แร่ธาตุและเกลือต่าง ๆ ถูกชะล้างลงสู่มหาสมุทรผ่านลำธารและแม่น้ำ โดยมีปริมาณประมาณ 2.5 พันล้านตันต่อปี

แม้ว่าแม่น้ำจะส่งเกลือเข้าสู่มหาสมุทรอย่างต่อเนื่อง แต่ ระดับความเค็มของน้ำทะเลไม่ได้เพิ่มขึ้น เพราะเกลือถูกกำจัดออกจากน้ำทะเลในอัตราเร็วพอ ๆ กับที่มันถูกเติมเข้าไป

บางธาตุถูกดึงออกจากน้ำทะเลโดยสิ่งมีชีวิต เช่น พืชและสัตว์ที่ใช้เกลือในการสร้างโครงสร้างแข็ง (เช่น เปลือกหรือกระดูก) ขณะที่ธาตุอื่น ๆ จะถูกกำจัดออกจากน้ำทะเลโดยกระบวนการตกตะกอนทางเคมี กลายเป็นตะกอนที่สะสมอยู่ใต้ทะเล

Content Provided by :
Vancouver School Board

Powered by :
NSTDA Online Learning Project

เผยแพร่ : ณาดาร์ หมื่นชล
กลุ่มพัฒนาระบบสารสนเทศ (พร.)
กองระบบและบริหารข้อมูลเชิงยุทธศาสตร์การอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (กรข.)
สํานักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

Social Media
Facebook : stkcsociety
Twitter : stkcsociety
Tiktok : stkcsociety
Youtube channel : STKC Society