top of page
הרשמו לידיעון המקוון שלנו

קבלו עידכונים על מאמרים חדשים והתרחשויות אחרות

תודה על הרשמתך

השתתפו במסע אופן הזמן

Ofan Logo a.png

מסע רב חושי בנבכי הזמן, שבו המרבד העשיר של הציוויליזציות הקדומות מתעורר לחיים ושואב אותנו אל תוכו.  

מדוע מי קרקעית האוקיינוס ​​כל כך קרים אם הם קרובים יותר לליבת כדור הארץ?

תגובה של אחד החברים בקבוצה, או למעשה קביעה שלו (שכמובן מנותקת חלוטין מהמציאות), גרמה לי לענות לו (תכל'ס התשובה לא יועדה אליו, כי הוא כבר אבוד בנבכי השטיחות), ומכיוון שדי השקעתי בתשובה החלטתי שכדאי שאהפוך אותה למאמר קצר. ובכן, הוא כתב כך:

דת המדע מוכרת לוקשים גם לכיוון השני ככל שנכנסים לליבת (גלעין) כדור הארץ אמור להיות חם 6000 מעלות אבל במציאות קרקעית האוקיינוסים מאוד קר 4 מעלות ומטה. במילים אחרות אין ליבה ואין כדור.

אז כן, יש ליבה ויש כדור, אבל זו שאלה מאד לגטימית כי ההגיון הפשוט באמת עשוי להוביל אותנו להניח שמי האוקינוס צריכים להיות חמים יותר ככל שמעמיקים. הנה ההסבר למדוע ההנחה הזו שגויה.

הטמפרטורה בקרקעית האוקיינוס ​​קרה למרות היותה קרובה יותר לליבת כדור הארץ בגלל מספר גורמים:


  1. החום מליבת כדור הארץ אינו מגיע ישירות לקרקעית האוקיינוס. החום של הליבה עובר דרך המעטפת והקרום בעיקר באמצעות מוליכות תרמית, שהיא תהליך איטי. עד שהחום מגיע לקרקעית האוקיינוס, הוא מתפוגג בצורה משמעותית.

  2. בעומקים גדולים יותר, הלחץ עולה, אבל זה לא תורם משמעותית להעלאת טמפרטורת המים. השילוב של שקיעת מים עיליים קרים והיעדר חדירת חום שומר על קור האוקיינוס ​​העמוק.

  3. מי האוקיינוס ​​מקוררים בעיקר על פניהם באזורי הקטבים. מים קרים וצפופים אלה שוקעים למעמקי האוקיינוס ​​בשל צפיפותם הגבוהה יותר ומתפשטים על פני קרקעית האוקיינוס. תהליך זה הוא מרכיב מרכזי במסוע הימי, המפיץ מים קרים אל האוקיינוס ​​העמוק.

  4. למים קיבולת חום גבוהה, כלומר הם יכולים לספוג ולשמור על כמות משמעותית של חום. עם זאת, מים הם גם מבודד טוב, ולכן הם אינם מעבירים בקלות את החום מפנים כדור הארץ אל מעמקי האוקיינוסים.

  5. השמש, מקור החום העיקרי של כדור הארץ, מחממת בעיקר את פני האוקיינוס. אור השמש אינו חודר עמוק לתוך האוקיינוס; רובו נספג במאות המטרים הראשונים. לפיכך, האוקיינוס ​​העמוק נותר ברובו בלתי מושפע מחימום השמש.


ועכשיו בהרחבה,


לחץ ועומק

החלקים הפנימיים של כדור הארץ מתחממים ללא הרף עקב דליפת אנרגיה תרמית מההתפרקות הרדיואקטיבית של חלקיקים בליבת הפלנטה. היגיון גס יכתיב שכתוצאה מהחימום הפנימי הזה, גם טמפרטורת המים בקרקעית האוקיינוס ​​צריכה לעלות. כמו כן, עובדה ידועה היא שהלחץ עולה באופן פרופורציונלי ככל שנכנסים עמוק יותר לתוך האוקיינוס.


אפשר גם לומר באופן הגיוני שהלחץ המוגבר הזה צריך לחמם את מי האוקיינוס ​​לטמפרטורות גבוהות מאד בעומקים גדולים, אבל באופן מעניין למדי, שום דבר מזה אינו קורה. למעשה, המציאות הפוכה בדיוק ממה שאפשר להניח. המים בקרקעית האוקיינוסים קרים מאד (רק כמה מעלות מעל קפאון). כל זה מעלה את השאלה: מדוע מי האוקיינוס ​​הופכים קרים יותר ככל שמעמיקים?


הרשו לי להתחיל בציון תפיסה מוטעית נפוצה מאד לגבי הקשר בין הלחץ והטמפרטורה של נוזל: לחץ גבוה גורם לטמפרטורה גבוהה. הרעיון שהגברת הלחץ של נוזל תמיד מעלה את הטמפרטורה שלו, לא משנה אם זה גז או נוזל, נפוץ למדי, אבל זה לא נכון!


תפיסה שגויה זו נובעת ככל הנראה מחוק הגז האידיאלי, או ליתר דיוק, מפשטנות יתר שלו. 'חוק הגז האידיאלי' קובע כי עבור כמות נתונה של גז אידיאלי, מכפלת הלחץ והנפח הוא פרופורציונלי לטמפרטורה המוחלטת. משוואת הגז האידיאלית נכתבת כך:


PV=nRT


P - לחץ

V - נפח

n - כמות הגז במולים

T - הטמפרטורה המוחלטת של הגז


במילים פשוטות, המשוואה קובעת שהגברת הלחץ של גז אידיאלי, תוך שמירה על נפח קבוע, תעלה את הטמפרטורה שלו.


למרות שהמשוואה מספקת קירוב טוב של גזים רבים בסטים שונים של תנאים, היא נכונה לחלוטין רק לגבי גז אידיאלי. בתור התחלה, גז אידיאלי הוא גז היפותטי (הוא לא קיים במציאות), המורכב מחלקיקים הנעים באקראי שעוברים התנגשויות אלסטיות לחלוטין, כלומר, חלקיקים המקיימים אינטראקציה זה עם זה מבלי לאבד את האנרגיה הקינטית שלהם. גז אידיאלי נדחס מושלם. לעומת זאת, מים הם בעיקר נוזל בלתי ניתן לדחיסה, כך שאין זה כמו גז אידיאלי. לפיכך, חוק הגז האידיאלי אינו חל על מים.


זה לא ממש לחץ, אלא דחיסה, שמעלה את הטמפרטורה של נוזל נתון. במילים אחרות, דחיסה של עוד ועוד חומר לאותו נפח מייצרת חום (על ידי הגדלת האנרגיה הקינטית של מולקולות) במערכת. עם זאת, כפי שצוין קודם לכן, מים הם באופן כללי נוזל בלתי ניתן לדחיסה. ובכל זאת, טמפרטורת המים בקרקעית האוקיינוס ​​עשויה לעלות אם הלחץ שלהם יעלה בפתאומיות, אבל המים בקרקעית אינם חווים שינויים בלחץ (כיוון שלמעשה הלחץ הוא קבוע בעומק זה), ולכן לא נדחסים, וזו הסיבה שהם לא מתחממים.


קרינת השמש

קרינת השמש מחממת את המים על פני האוקיינוסים. נוצר אידוי והמים הקרובים לפני האוקיינוס מאבדים חלק מהחום שלהם ומתחילים להתקרר. כשהם מתקררים, המים הופכים צפופים יותר ומתחילים לשקוע, ואז מוחלפים בשכבות המים שמתחת לפני המים. שכבת המים הדקה והמובחנת שבה הטמפרטורה משתנה במהירות ידועה כתרמוקלינה. בדרך זו, מים חמימים תמיד נשארים על פני המים, בעוד מים קרים יותר נעים כל הזמן כלפי מטה.

תרשים המתאר את ירידת הטמפרטורה לפי התרמוקלינה באוקיינוס.

המסוע הימי

פני האוקיינוס ​​מקוררים בעיקר באזורי הקטבים. המסוע הימי הוא תהליך בו מועברים מים בין האוקיינוסים השונים. המסוע גורם לחלק מההבדלים במאפייני המים של האוקיינוסים. המים המועברים קרים יותר מהמים הרחוקים יותר מהקטבים.


מקובל להתחיל את המסוע הימי בזרם הגולף. הזרם החם והמלוח נע צפונה לאורך החוף המזרחי של צפון אמריקה. עקב הקירור האינטנסיבי באזור הקוטב והעובדה שהוא צפוף יחסית הוא שוקע לקרקעית האוקיינוס האטלנטי ונע דרומה. באזור אנטארקטיקה מצטרפים לזרם מים קרים מאד ששקעו עקב קירור אינטנסיבי באוקיינוס הדרומי. מי העומק עולים בצפון האוקיינוס ההודי ובצפון האוקיינוס השקט.

סירקולציית המסוע הימי / GRID-Arendal

מוליכות תרמית

למים תכונות תרמיות ייחודיות המשפיעות על האופן בו החום מועבר ונשמר בתוכם, במיוחד בהקשר של האוקיינוסים. למים קיבול חום סגולי גבוה, מה שאומר שהם יכולים לספוג כמות גדולה של אנרגיית חום ללא עלייה משמעותית בטמפרטורה. תכונה זו עוזרת לייצב את הטמפרטורות באוקיינוס, אך גם אומרת שהעברת חום דרך מים היא תהליך איטי. עבור האוקיינוס ​​העמוק, זה אומר שגם אם חום מסוים מובל מקרום כדור הארץ, הוא מתפזר על פני נפח כל כך גדול של מים שיש לו השפעה מינימלית על הטמפרטורה הכללית.


מים הם מוליך חום גרוע יחסית לחומרים אחרים כמו מתכות. חום עובר במים בעיקר על ידי הולכה והסעה, אך מכיוון שהמים הם מוליך גרוע, תהליך ההולכה איטי. בעוד שההולכה איטית, הסעה באוקיינוס ​​כרוכה בתנועה של מסות מים עקב הבדלים בטמפרטורה ובמליחות. מים קרים וצפופים שוקעים ומתפשטים על פני קרקעית האוקיינוס. תהליך זה יעיל הרבה יותר בהנעת חום בהשוואה להולכה אך פועל גם לשמירה על הטמפרטורות הקרות של האוקיינוס ​​העמוק.


מים כמבודד

שכבות המים באוקיינוס ​​פועלות כמבודד. המים העיליים, אשר מתחממים על ידי השמש, יוצרים שכבה ברורה מעל המים הקרים והעמוקים יותר. ריבוד זה, בולט במיוחד בתרמוקלינים (שכבות שבהן שיפוע הטמפרטורה תלול), מונע ערבוב משמעותי בין מים עיליים חמים למים העמוקים הקרים. האוקיינוס ​​העמוק נותר מבודד מחימום פני השטח עקב ריבוד זה.


חימום גיאותרמי

במונחים של החימום הגיאותרמי (Geothermal heating) של קרקעית האוקיינוס ​​עקב דליפת אנרגיית חום מליבת כדור הארץ, כמות החום בפועל שנוצרת בדרך זו היא כל כך קטנה שהיא לא מתקרבת לכמות האנרגיה הנדרשת כדי לחמם את מי האוקיינוס. בקצב זרימת החום הנוכחי, ייקח יותר משנה לחמם את קרקעית האוקיינוס ​​במעלה אחת בלבד, וזה אפילו לא לוקח בחשבון את זרמי האוקיינוס.

מקורות:

100 צפיות0 תגובות

Comments


בקרו בחנות שלנו

הגמל המעופף מביא לכם פריטים יוצאי דופן ומותרות של ימי קדם אל מפתן דלתכם, כמו גם כלים ועזרים למסעות מחקר והרפתקה.

Site banner copy_edited.png
bottom of page