Biển
Vật lý học > Nước biển

Bài chi tiết: Nước biển
Nước trong biển được cho là có nguồn gốc từ hoạt động phun trào núi lửa trên Trái Đất, bắt đầu cách nay 4 tỉ năm, làm giải phóng các khí từ đá nóng chảy. Công trình nghiên cứu gần đây hơn cho rằng hầu hết nước trên Trái Đất có thể từ sao chổi. Một đặc điểm quan trọng của nước biển là mặn. Độ mặn thường được đo bằng phần nghìn (ký hiệu ‰), và các đại dương chứa vào khoảng 35 gam (1,2 oz) chất rắn trên một lít, độ mặn 35 ‰ (khoảng 90% nước trong đại dương có độ mặn nằm trong khoảng 34 đến 35‰). Biển Địa Trung Hải có độ mặn cao hơn ở 37 ‰. Thành phần của muối ăn (natri và clo) chiếm khoảng 85% chất rắn hòa tan trong nước biển. Ngoài ra, còn có các ion kim loại khác như magie và calci, và các ion âm như sulphat, carbonat, và bromide. Mặc dù có sự khác biệt độ mặn trong vùng biển khác nhau, các thành phần tương đối của các muối hòa tan là ổn định trong khắp các đại dương của thế giới. Nước biển là quá mặn để con người có thể uống vì thận không thể bài tiết qua đường tiểu những chất mặn như nước biển. Ngược lại, các hồ nước mặn nằm trong lục địa có độ mặn cao hơn trong đại dương, ví dụ như Biển Chết có 300 gam (11 oz) chất rắn hòa tan trong một lít (300 ‰).
| Hòa tan | nồng độ (‰) |  % trong tổng muối |
| --- | --- | --- |
| Chloride | 19,3 | 55 |
| Natri | 10,8 | 30,6 |
| Sulphat | 2,7 | 7,7 |
| Magnesi | 1,3 | 3,7 |
| Calci | 0,41 | 1,2 |
| Kali | 0,40 | 1,1 |
| Bicarbonat | 0,10 | 0,4 |
| Bromide | 0,07 | 0,2 |
| Carbonat | 0,01 | 0,05 |
| Stronti | 0,01 | 0,04 |
Borat: 0,01
| Fluoride | 0,001 | < 0,01 |
| Các chất hòa tan khác | < 0,001 | < 0,01 |
Độ mặn của các vực nước thay đổi theo sự bay hơi từ bề mặt của nó (gia tăng bởi nhiệt độ cao, gió và chuyển động của sóng), lượng mưa, đóng băng hoặc tan chảy của băng biển, sự tan chảy của sông băng, dòng nước ngọt từ sông, và sự pha trộn của các vực nước có độ mặn khác nhau. Ví dụ, biển Baltic là trong một vùng khí hậu mát mẻ với độ bay hơi thấp, có nhiều con sông chảy vào nó và bổ sung liên tục từ Biển Bắc nên tạo ra một lớp nước bên dưới lạnh, dày đặc mà hầu như không hòa lẫn với các lớp bề mặt. Lớp trên cùng có thể có độ mặn 10-15 ‰, với mức độ thậm chí thấp hơn trong các cửa sông. Biển Đỏ ấm có độ bốc hơi cao nhưng lượng mưa thấp; có ít sông đổ vào nó, và Bab-el-Mandeb, nối nó với Vịnh Aden, đây là một vịnh hẹp có độ mặn trung bình 40 ‰.
Nhiệt độ của biển phụ thuộc vào lượng bức xạ mặt trời chiếu trên bề mặt của nó. Ở các vùng nhiệt đới, mặt trời chiếu thường xuyên, nhiệt độ bề mặt biển có thể lên đến hơn 30 °C (86 °F) trong khi ở gần các Cực, nhiệt độ ở trạng thái cân bằng với băng biển vào khoảng −2 °C (28 °F). Có một dòng hải lưu liên tục trong các đại dương. Các dòng hải lưu ấm trên mặt lạnh đi khi chúng chảy xa các vùng nhiệt đới, và nước trở nên đặc hơn và chìm xuống. Dòng nước lạnh di chuyển trở về xích đạo ở dạng các dòng ở dưới sâu, được điều khiển bở sự thay đổi về nhiệt độ và trọng lượng của nước, cuối cùng trồi lên mặt và tiếp tục tuần hoàn. Nước biển sâu có nhiệt độ khoảng −2 °C (28 °F) đến 5 °C (41 °F) trong tất cả các vùng trên toàn cầu.
Nước biển đóng băng ở nhiệt độ khoảng −1.8 °C (28.8 °F). Khi nhiệt độ của nước xuống đủ thấp, các tinh thể băng hình thành trên bề mặt. Các khối băng bề mặt này vỡ thành các mảng nhỏ và kết hợp lại thành đĩa phẳng tạo thành một hệ thống treo dày được gọi là băng đóng ở dưới đáy. Trong điều kiện tĩnh lặng, lớp này bị đóng băng thành một tấm phẳng mỏng được gọi là nilas, nó làm dày các lớp băng mới ở mặt dưới của nó. Trong vùng biển nhiều sóng gió hơn, các tinh thể băng đóng ở dưới đáy cùng tham gia vào đĩa phẳng được gọi là pancake. Các bánh này trượt với nhau và kết hợp lại để tạo thành băng trôi. Trong quá trình làm lạnh, nước muối và không khí bị bắt giữ trong các tinh thể băng. Nilas có thể có độ mặn 12-15 ‰, nhưng theo thời gian, băng biển sau một năm thì nó giảm xuống 4-6 ‰.
Lượng oxy có trong nước biển phụ thuộc chủ yếu vào thực vật phát triển trong đó. Các loài này chủ yếu là tảo, bao gồm thực vật phù du, với một số thực vật có mạch như cỏ biển. Hoạt động quang hợp vào ban ngày của các thực vật này sản sinh oxy, chúng hòa tan trong nước biển và được các động vật biển sử dụng. Vào ban đêm, hoạt động quan hợp dừng lại, lượng oxy hòa tan sụt giảm. Ở đới biển sâu, ánh sáng không đủ khả năng xuyên đến cho thực vật phát triển, thì có rất ít oxy hòa tan. Do thiếu oxy, vật liệu hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật yếm khí tạo ra hydro sulfide. Ấm lên toàn cầu có thể làm giảm hàm lượng oxy trong cả nước tầng mặt do khả năng hòa tan của oxy giảm do ở nhiệt độ cao, và cả trong nước tầng sâu do giảm khả năng hòa tan của oxy do tăng sự phân tầng cột nước.
Lượng ánh sáng xuyên thấu vào biển phụ thuộc vào góc tới của mặt trời, các điều kiện thời tiết, và độ đục của nước biển. Hầu hết ánh sáng phản xạ ở bề mặt, và ánh sáng đỏ hấp thụ xuống ở vài mét từ bề mặt. Ánh sáng vàng và lục xuyên thấu sâu hơn, và ánh sáng xanh và tím có thể xuống đến độ sâu khoảng 1.000 mét (3.300 ft). Không đủ ánh sáng cho quang hợp và thực vật phát triển ở độ sâu dưới 200 mét (660 ft).