Температура воды

Температура воды в природе зависит от солнечного нагрева, глубины и перемешивания: в открытом море суточные колебания у поверхности — десятые доли градуса, у берега на мелководье — несколько градусов. Ниже — как меняется температура морской воды по глубине и сезонам.

Температура морской воды

В открытом море дневной нагрев за счет солнечного излучения ощущается до относительно большой глубины. Из этого следует, что для заданной плотности теплового потока колебания температуры воды в поверхностном слое небольшие и составляют около 0,2–0,3 К. Чем ближе к берегу, тем дневные колебания становятся больше и могут достигать нескольких градусов, если глубина меньше 20 м.

Для пролива Ла-Манш средняя годовая температура воды составляет около 10 °C, т. е. она практически равна температуре воздуха или несколько превышает ее. Амплитуда годовых изменений температуры воды в проливе Ла-Манш достаточно высока, она достигает 6–8 К; с другой стороны, в открытом океане для умеренных широт эта амплитуда падает до 4 К. В тропических морях температура воды достигает 28–29 °C, и ее изменения, как дневные, так и годовые, очень малы. Однако уменьшение тепла, вызванное морскими течениями, может значительно изменить эту картину, особенно вблизи берегов.

Температура воды в реках

В реках, глубина которых составляет лишь несколько метров, изменения температуры в течение дня остаются очень небольшими, поскольку постоянное перемешивание воды, вызванное ее течением, выравнивает температуры в сечении потока. Напротив, внезапные метеорологические возмущения могут очень быстро привести к скачкам температуры, достигающим 5 К. Средняя температура воды в реке частично определяется температурой, которую она имеет на выходе из своего источника. Воды, текущие с гор, имеют, как правило, в среднем в течение года температуру ниже средней температуры воздуха, тогда как в других случаях температура воды слегка выше температуры воздуха.

Температура воды в озёрах

Что же касается озер, то при их достаточной глубине всегда существует расслоение, хорошо заметное в вертикальном разрезе. Летом самый теплый слой, т. е. имеющий самую маленькую плотность, простирается практически до глубины 10 м. Если зимой или весной температура воды однородна и равна 4 °C, то ветер может очень быстро изменить естественное расслоение на противоположное. Любое охлаждение воздуха передается воде, и поверхностный слой с меньшей плотностью становится более тяжелым, что влечет за собой появление вертикальных потоков, затем, если температура продолжает падать, появляется слой льда на поверхности.

Температура подземных вод

Что касается температуры подземных вод, то можно сказать, что она очень близка к среднегодовой температуре воздуха, если глубина меньше 10 м, а если больше, то их температура меняется так же, как и температура земли. Однако можно отметить очень значительные перепады в зависимости от отдельных факторов, таких, как просачивание воды из реки вблизи моря, зоны с постройками на поверхности и т.д.

От чего зависит температура воды

Температура воды в природе зависит от баланса тепла, которое вода получает и отдаёт. Главные факторы:

• Солнечное излучение — основной источник тепла; зависит от широты, сезона, облачности и прозрачности воды.
• Глубина и перемешивание — ветер и течение распределяют тепло по толще воды, поэтому глубокая и проточная вода нагревается медленнее и меньше колеблется.
• Испарение — каждый испарившийся килограмм уносит около 2 400 кДж, поэтому в сухую ветреную погоду вода остывает быстрее воздуха.
• Обмен с воздухом и грунтом — ночью и зимой вода отдаёт тепло воздуху, подземные воды держат температуру грунта.
• Течения и притоки — тёплые и холодные течения меняют температуру моря у берега сильнее, чем местная погода.

От чего зависит температура моря на практике видно по годовому ходу: у воды теплоёмкость вчетверо выше, чем у воздуха, поэтому море прогревается позже суши и позже остывает. Максимум температуры воды в умеренных широтах приходится на август, минимум — на февраль-март, а не на самые жаркие и холодные дни года.

Может ли температура воды быть ниже нуля?

Может: температура воды бывает ниже нуля в трёх случаях. Солёная вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная: морская вода с солёностью 35 ‰ — около −1,9 °C, поэтому у дна полярных морей вода остаётся жидкой при −1,8 °C. Чистая вода без центров кристаллизации может переохлаждаться до −20…−40 °C и мгновенно замерзает при встряхивании — см. переохлаждённая жидкость. И, наконец, раствор антифриза — гликоля — остаётся жидким при −20…−40 °C: на этом построены незамерзающие контуры чиллеров.

Температура воды для технических нужд

Природные источники дают такую температуру только часть года: грунтовая вода — около +8…+12 °C, речная летом — +18…+25 °C. Если воду нужно держать при заданной температуре круглый год — в купели, бассейне или технологическом процессе, — её охлаждают чиллером: см. чиллер для купели и бассейна. Как меняется плотность воды с температурой — в статье парадокс воды.

Частые вопросы

Почему температура воды в море меняется меньше, чем температура воздуха?

У воды в четыре раза большая теплоёмкость, чем у воздуха, а солнечное тепло распределяется перемешиванием на большую глубину. Поэтому суточные колебания у поверхности открытого моря — десятые доли градуса.

Какая температура у подземных вод?

На глубине до 10 м — близкая к среднегодовой температуре воздуха местности, в средней полосе России около +6…+10 °C; глубже она растёт примерно на 3 °C на каждые 100 м.

Почему озеро замерзает с поверхности, а не со дна?

Вода тяжелее всего при +4 °C. Осенью остывшая поверхностная вода опускается вниз, пока весь объём не достигнет +4 °C; дальнейшее охлаждение делает верхний слой легче, он остаётся сверху и замерзает.

Читайте также

• Холодильное оборудование на судах
• Особенности процесса охлаждения воды в градирнях
• Вертикальные кожухотрубные конденсаторы
• Влияние формы каналов