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海水被一分為二,在這地球上「最怪異」的地方,到底發生了什麼?

我們的認知里,自然界的水是流動的,它們從小溪流向河流,最後由河流流向大海。即便是人們常說的井水不犯河水,其實在自然界也是不成立的。它們兩者會悄悄地在地下暗流涌動,最後互相交換物質。海納百川也經常被用來比喻包容開放,因為大海接納了所有陸地上的水。

事實上,水並沒有大家想的那麼包容,相反,它們很排外,只要密度和自己不一樣的,它都不會接納。甚至它自己還在內部分化,同樣是水,但就是不互相融合,即便是海水也同樣如此。太平洋和大西洋的交界處,出現了一條明確的分界線,將整個海洋一分為二。那麼這種情況是如何出現的?

密度

不少人在生活中忽視了一個問題,冷水和熱水的密度一樣嗎?有人會說當然一樣,純淨水的密度不是一升一公斤嗎?如果我買了一杯純淨水,然後再將它燒熱,密度跟之前難道會不一樣?這不還是同樣的水嗎?物質不變則密度不變。答案並非如此。

做一個小實驗就可以判定冷熱水密度不一樣了。取兩杯同樣品牌、同樣種類的純淨水,將其中一杯水燒至沸騰,而另一杯水是室溫。然後將熱水倒入冷水裏面,這時會發現,水裏面出現了類似於油水混合時才會有的分層,但是很短暫,不到3秒鐘就會消失。隨後這杯混合水依然透明,沒有了任何界限。

即便是純淨水,也不會做到在每個溫度的密度都相同。科學實驗表明,水的密度在4攝氏度的時候最大。在4攝氏度之上,溫度越高密度越小;4攝氏度之下,溫度越低密度越小。而在我們平時生活的室溫中,水的密度與溫度是呈線性關係,溫度越大密度越小。

所以將熱水倒入冷水,與將油倒入水中是一回事,都是小密度入大密度,只不過熱水與冷水的密度相差非常小,當二者混合溫度達到一樣後,密度也就一樣了,自然發生了融合。

而不同種類的水,密度相差可能就更大了,本質上都能融合,但是融合的難度會根據密度差距的大小提升,於是就出現了成語「涇渭分明」。涇渭分明指的是涇河與渭河的水在匯聚的時候出現了不相融的情況,並在兩河的交匯處有一條明顯的分界線。

這是因為涇河與渭河兩者的泥沙含量不同,河水的密度也就不一樣,遇見後因為有密度差,融合過程中出現了分層。因為河面寬廣,分層顯得格外矚目。同理,不同海域的海水密度也會不相同。

海水分界線

人們總是將地球上的海洋看成一個整體,認為它們的水都是一體的。其實不然,比如加勒比海與墨西哥灣的海水密度就不相同;北冰洋的海水溫度低,而南太平洋的海水溫度高,這肯定不相同。不同的密度也就會出現分界線,於是在南美洲的德雷克海峽,大西洋與太平洋的交界處,一條明顯的分界線赫然顯現。

德雷克海峽以西是太平洋,以東是大西洋,大西洋的顏色更深,而太平洋的顏色更淺。並且仔細發現太平洋的水還比大西洋高出了50厘米。德雷克海峽原本是大西洋與太平洋唯一的交匯處,直到後來人類打通了巴拿馬運河。人們不禁有個疑問,太平洋和大西洋在地球上存在了上億年,為何它們兩個的密度依然沒能統一?一億年都不夠融合的嗎?

地球的百分之七十都是海水,海洋的面積超乎我們的想像,並且海底的情況也千變萬化。我們人類對海洋的探索只有大約5%,剩下的我們依然不知道。僅憑這5%我們可以知道,不同海域的環境是不一樣的。

比如有些海域海底有火山,火山爆發會將巨量的岩漿直接噴向海水裏,這裏面含有豐富的礦物質,瞬間改變了海水的濃度。還有就是不同地區的海域生活着不同的動物,氣候也不一樣,動物們的排泄物一樣會改變海水的密度。

而發生在德雷克海峽的一分為二,主要有三個原因。第一當然就是密度,這是肯定的,大西洋的年齡比太平洋小了很多,它的形成要追溯到侏羅紀時期。那個時候,北美洲從亞歐大陸上撕裂下來,形成了一道海峽,之後這個海峽不斷擴張有了今天的大西洋。

理論上大西洋依舊還在向西擴張,相應的太平洋在縮小。由於形成的時間就不一樣,因此兩片大洋的整體濃度會出現有別,局部的差別也許會更大。

第二,大西洋和太平洋的溫度也不一樣。即使二者的密度相同,但是它們的溫度相差也很大。太平洋一側有秘魯寒流,而大西洋一側有巴西暖流,同時還有西風漂流貫穿德雷克海峽。這就造成了西邊的太平洋海水溫度低,東邊的大西洋溫度高。在此處單看溫度的話,太平洋海水密度更高,大西洋密度更低。

最後一個原因就是地球的自轉,地球自轉自西向東,因此位於西側的太平洋海水會在地球的作用下,以一個撞擊的姿態與大西洋相遇,兩者會有一個碰撞過程。所以太平洋一側的海水會比大西洋的高大約50厘米。兩股不同速度的水也不是那麼好融合的。

不安靜的水

其實除了太平洋和大西洋,太平洋和印度洋也有分界線、太平洋和北冰洋同樣也有。總的來說,四大洋的水都存在着分界線,地圖上無法標識出來,只能親自前往現場觀看。那這是否說明,四大洋的水永不相融呢?

完全不是,因為它們的本質還是水,最終都是會融合的,只不過海洋的面積太大,融合的過程需要時間,所以才會展現出這樣明顯的分界線。其實在分界線之下,雙方的水正在瘋狂交換自己裏面的物質,以達到密度的平衡。只不過,海洋的水太多了,一個德雷克海峽的水量可能就超過了亞馬孫流域。

水是液體,可是將水無限放大我們會發現它是由水分子組成的,水分子有個特點那就是不安分,會四處遊動,並且溫度越高它就越興奮。比如剛出鍋的臭豆腐味道一條街都能聞到,可是放冷了的臭豆腐,只有靠近才能聞見。因為溫度高,分子的擴散速度加快,它很快就竄到其他地方去,水也是同樣的,溫度過高它甚至會擴散到天空中去。

其實這種水面一分為二的場景,在河流與大海的匯合處最常見。因為河水是淡水,海水是鹹水,這樣的密度差距讓分層現象十分嚴重。如果是在雨季,降水量增加,河水裏面含着的泥沙數量增多,河水的顏色與海水還會出現不同。發紅的洪水與入海口的海水之間,會形成強烈的色差,加上這個時候的密度不同,分界線也就越發明顯。

分界線消失

大西洋與太平洋的交界處的確十分壯觀,讓大家看到了地球上最怪異的一幕,但實際上,德雷克海峽的不相融並非是時時刻刻都在發生。前面說過,這種不相融其實是暫時的,只是因為海水的量特別多,需要持續的時間很長。

看似平靜的一分為二下面是水分子們在劇烈的活動,它們並非是敵對或者互相抵抗的狀態。根據地球上的熵值定律,所有事物都有向熵值增加的趨勢發展,因為這樣能夠做到能量守恆。水分子雜亂無章的運動,是需要能量的,它們原本還是希望做個安靜的水分子,只是因為地球上的能量太過於巨大,總是會在我們不經意間就釋放。

這就和我們把墨水滴到純淨水裏是一樣的,起初我們能看見這滴墨水在水中擴散開來猶如綻放了一朵花,這個時候我們甚至可以看見墨水的擴散路徑。人們會覺得,一滴墨水比起這麼多的純淨水很渺小,於是有人忍不住拿勺子去攪拌。這個攪拌的動作,就是人類為這個擴散施加了能量,加速了墨水的擴散。如果人類不去干預,墨水依舊會擴散,但是速度會很慢。

如果德雷克海峽的水只是靜靜躺在那裏,那麼這個分界線永遠都會存在。可是海水是在流動的,它們在季風和地球自轉的影響下流動。這就導致,水分子的運動速度會加快,太平洋和大西洋的交接處,有一股洋流自西向東,叫做西風漂流,它是由地球自轉而產生的洋流,貫穿了整個德雷克海峽,會加速水分子在這裏的活動。

德雷克海峽的南邊就是南極洲,一到冬天,海峽可能還會結冰或者飄滿海面上,對視線有遮擋。所以,德雷克海峽海水一分為二的景象並非天天都會上演。

對動物的影響

那麼在德雷克海峽的動物們會受到海水分層的影響嗎?除非這種動物非常嬌貴,一丁點環境改變都承受不起,不然這點鹽水濃度變化,幾乎可以忽略。因為它的鹽度相差並沒有大到動物承受不住的程度,相反,這種不容濃度的碰撞會加速水裏物質的交換,浮游生物更加旺盛。

生物的身體有一套體液濃度調節機制,只要濃度跨度別太誇張,比如從淡水一下跨越到死海的鹽度,大部分生物都是可以自己調節並承受的。

海洋中的很多魚類有洄游的生活習性,我們常說的三文魚,它是一種鮭魚,常年生活在冷水海洋里,是鹹水魚。可一到繁殖季節,它們就會跋山涉水逆流而上進入淡水河流裏面產卵,最後在這裏孵化,然後順着河流又回到大海。這一咸一淡的變化,對於三文魚來說沒有什麼危險,最大的危險是沿岸的捕食者。

德雷克海峽靠近南極洲,生活着很多磷蝦、海豹、企鵝等生物,還會有鯨類游過。關於交界處鹽度的變化,可能只在百分之零點幾,對於這些動物來說,完全沒有影響。不僅是德雷克海峽的動物沒有影響,就連河流入海口的分界處也會有動物適應這個濃度變化。

像牛鯊,它可以在淡水和海水裏自由交替,因為它的腎可以調節自身的濃度適應環境。這是很多鹹淡水交替生活的動物進化出來的調解體系,能夠改變細胞膜的通透性,讓自身的濃度與外界達成平衡,不至於在鹹水里失水。

事實上,某一區域的動物,本身就具備應對棲息地環境變化的能力,只不是人類對環境的改變太快了,導致很多動物來不及適應就滅亡了。

責任編輯: 王和  來源:奇趣魅麗坊 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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