Merefüüsika

Definitsioon

Soolsus (tähis S) näitab merevees lahustunud mineraalsoolade hulka grammides ühe kilogrammi vee kohta (tähis g/kg või ‰) . Praktikas ei saa selle definitsiooni järgi väga täpselt tegutseda, kuna lahustunud materjali hulka merevees täpselt määrata on keeruline. Näiteks võivad vee aurustumise lõpustaadiumides kaduma minna kloriidid, mis on samuti mineraalsoolad.
Teise definitsiooni järgi on soolsus ühes kilogrammis merevees lahustunud kogu tahke materjali hulk, kui karbonaadid on muudetud oksiidideks, broom ja jood asendatud klooriga ning kogu orgaaniline materjal on oksüdeeritud. Mõiste võeti vastu Rahvusvahelise Mereuurimise Nõukogu poolt (inglise keeles International Council for the Exploration of the Sea, ICES).
Soolsust saab arvutada valemiga S = 1,80655 Cl, milles kasutatakse ära seda, et kõige levinumad merevees lahustunud ioonid kloriidiioonid moodustavad merevee kogu soolsusest konstantse osa.

Soolsuse vertikaalne muutumine

Pinnakihis ja põhjakihis on soolsus erinev. Pinnakihi soolsus suureneb aurumise ja jäätumise teel. Viimasel juhul seetõttu, et merejää soolsus on väiksem kui veel, millest jää moodustus. Pinnakihi soolsus väheneb sademete ja jää sulamise abil.
Keskmine maailmamere soolsus on 34,84‰. Keskmisest soolasemad alad jäävad laiustele 20°–30°, kuna seal aurub rohkem kui sademeid juurde tuleb. Ekvaatoril on soolsus peaaegu võrdne maailmamere keskmise soolsusega, kuna sademeid on palju. Pooluste suunas soolsus väheneb jää sulamise mõjul.
Soolsuse vertikaalne muutumine sõltub pinnakihi soolsusest: laiustel, kus soolsus on pinnal keskmisest suurem, soolsus väheneb sügavusega; laiustel, kus soolsus on pinnal keskmisest väiksem, soolsus suureneb sügavusega.
Sügavamates veekihtides muutub soolsus vähe. Nii on enam kui 2000 m sügavusel soolsus 34,6–35‰ ja ookeani põhjakihtides 34,7–34,9‰.
Veekihti, kus soolsus järsult muutub, nimetatakse halokliiniks ehk soolsuse hüppekihiks. Halokliin paikneb üldiselt üsna veepinna lähedal: troopikas sügavusel, kuhumaani aurumise tõttu püsib soolsus suur, ning poolustel sügavusel, kuhu jõuab jää sulamisvesi.

Maailmamere temperatuur

Maailmamere pindmiste kihtide temperatuuri mõjutab selles neelduv päikesekiirguse hulk. Keskmiselt neeldub 92% mere pinnale saabuvast päikesekiirgusest, 8% peegeldub veepeeglilt tagasi atmosfääri. Pinnale langeva kiirguse ja tagasi peegeldunud kiirguse suhet väljendab albeedo. Ookeani keskmine albeedo A=0,08. Väike albeedo seletab ka, miks veekogusid nimetatakse soojuse salvestajateks.
Albeedo sõltub suuresti ilmast. Selge taeva ja kõrge päikese korral on albeedo umbes pool maailmamere keskmisest albeedost ehk 4%, selge laineteta mere ja horisondilähedase päikesega võib albeedo ulatuda üle 50%.

Temperatuuri sõltuvus sügavusest

Pinnakihtidesse jõuab rohkem päikesekiirgust ja temperatuur on seal seetõttu kõrgem. Sügavamal temperatuur algul väheneb sujuvalt, 1000 m sügavusel langeb hüppeliselt ja alaneb umbes 4 °C-ni. Ka kõige sügavamates põhjakihtides ei lange temperatuur alla 4 °C, kuna sealne suur vee tihedus pärsib temperatuuri alanemist. Vedelikud on just tänu tihedusele ja suurele erisoojusele head soojusjuhid.

Stratifikatsioon

Veekogu stratifikatsioon ehk kihistumus sõltub kihtide tihedusest. Mõjutuste puudumisel paiknevad tihedamad kihid allpool ja kergemad ülalpool, mida võib ette kujutada üksteise peale laotud kastidena. Looduses ideaalset kihistumist ei esine, kuna merevee tsirkulatsioon segab veekihte. Vahel isegi nii, et kergemad asuvad raskematest allpool. Archimedese seaduse kohaselt selline anomaalia kaua ei püsi ja raskemad kihid paigutuvad allapoole.
Kihistumist on kolme tüüpi: ükskõikne ehk indiferentne, ebapüsiv ehk labiilne ja püsiv ehk stabiilne. Kihistumine on indiferentne, kui veemassile ei mõju vertikaalsuunalised jõud, ei toimu tähenduslikku üleslüket ega allasurumist. Kihistumine on labiilne, kui veemass hakkab allapoole vajuma või kõrgemale tõusma, tekitades vertikaalseid siirdeid. Kihistumine on stabiilne, kui vertikaalsed nihked on takistatud; veemassile mõjuvad jõud, kuid stratifikatsioon takistab vajumist ja tõusmist.

Lained

Lained tekivad ookeanides ja meredes peamiselt tuule, õhurõhu muutuste, loodete, maavärinate ja vulkaaniliste protsesside teel.
Laine asendi järgi eristatakse kolme lainetüüpi: pinnalained, pikad lained ehk pikilained ja siselained.
Pinnalained on lühikesed ja levivad veepinna läheduses, ulatudes mitte eriti sügavale, ning tekivad tuule mõjul. Pinnalained on näiteks säbarlained ehk ummiklained ja murdlained. Säbarlained tekivad pärast tuule vaibumist, mil lainetus aeglaselt vähenema hakkab. Lainetesse on jäänud veel energiat ning nad sumbuvad seda aeglasemalt, mida suurem on laine. Murdlainete puhul lainehari murdub, kuna lainepõhi pidurdub kokkupuutel veekogu põhjaga, lainehari liigub sama kiirusega edasi ning lõpuks murdub.
Pikad lained hõlmavad veemassi veekogu põhjani välja ja sellised on näiteks seismilised lained (näiteks tsunami) ning loodelained. Tsunami on hiidlaine, mis tekib veealuse maavärina, maalihke või vulkaanipurske korral. Loodelained on hiigellained, mis tekivad Maa ja teiste taevakehade gravitatsioonivälja mõjul.
Siselained tekivad kahe eri soolsusega veekihi piirpinnal, millel on erinev tihedus. Veekihtide piirpinnal võivad tekkida lained nagu veepinnalgi, näiteks mere veeringe mõjutusel. Merefüüsika uurib siselainete puhul näiteks lainete levimiskiirust ja kõrgust ehk vertikaalset ulatust.