地球科学・海洋・気候・水循環/原理と探求
水温・塩分と海水の密度の解説
水温と塩分は海水の密度を一緒に変えるので、どの水が沈むかを決めた条件だけを見て判断しにくいです。 2つの海水の温度と塩分を調整し、密度と水温 - 塩分図を比較してください。異なる条件の海水でも密度が同じになる可能性があることを等密度線で調べます。
どのような原理？
冷たいまたは塩分の水が重いです。 T-Sチャートの同じ線上では密度が同じです。
重要な関係
ρ ≈ 1027·[1 − 1.7×10⁻⁴(T−10) + 7.6×10⁻⁴(S−35)] kg/m³
観察してみよう
- 接続ドアを開くを押して色インクの移動を観察します。青はA、ピンクはBから出発した水です。流れ矢印と密度図を一緒に見てください。
- 水温差のある条件と水温・塩分の両方が同じ条件を実行して記録します。
- 今回は水温をすべて10℃に固定します。二つの水の塩分を入れ替え重い方が変わるか比較します。
結果を読み解く
同じ水温で塩分だけ高くなった水の密度は？
この線形近似では、水温が低いか塩分が高いほど密度が大きくなります。 2つの変数を一緒に変更すると、お互いの効果が相殺される可能性があります。
モデルの仮定と限界
水温0～30℃・塩分30～40g/kgの表層海水を線形状態方程式で近似します。圧力・非線形性・混合による密度変化は省略します。カラーインクパスは概念的な流れであり、流速や混合時間を予測しません。