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思考 一运输油轮从印度出发途经红海、地中海、大西洋，后到达西欧。若不考虑印度洋季节洋流的因素，那么此油轮是一路顺水还是逆水呢？从海水密度的角度简要分析说明。 WELCOME 水文学 ——主讲人 2010级地理科学课件 Page ? * 水 水 Page ? * 第一章 地球上水的性质与分布 第一节 地球上水的物理性质 一、水的形态及其转化 二、水的化学性质 三、水温 四、水的密度 Page ? * 四、水的密度 纯水 纯水的介电常数很大、缔合力很强 纯水形式 在正常液态情况下，水分子排列成“最紧密的球形堆积”形式，也可以 104°31′—109°28′的原子键角排列成其它形式。 水分子三种结构形式 ①四面体结构； ②类石英晶体结构； ③最紧密的堆积结构。 （一）纯水的密度 （分子数相同时，第一种结构体积最大，第三种结构体 积最小。） 温度一旦增减，三种形式分布就要发生变化。 Page ? * 温度变化直接影响水 的密度变化，见表 水温℃ -20 -10 0（冰） 0（水） 3.98 10 100 密度g/cm3 0.9403 0.9186 0.9167 0.9999 1.0000 0.9997 0.9584 0℃的冰密度为 0.9167g/cm3 ； 0℃的水密度为0.9999g/cm3； 3.98℃时纯水密度为 1； 50℃水的密度为 0.9881g/cm3。 Page ? * 二、海水密度 海洋 （二）海水的密度 Page ? * 冰浮在海面的原因？ Page ? * 1、概念 海水密度是指单位体积内所含海水的质量，其单位为 g/cm3。 但是习惯 上使用的密度是指海水的比重，即指在一个大气压力条件下，海水的密度与水温 3.98℃时蒸馏水密度之比。因此在数值上密度和比重是相等的。海水的密度状况，是决定海流运动的最重要因子之一。 Page ? * 2、影响因素 海水密度是实用盐度（s）、温度（t）和压力（p）的函数。 因此，海水密度可用海水状态方程表示：　 　 ρ(s,t,p)=ρ(s,t,0)/[1-10ρ/k(s,t,p)] (1－3) 式中，ρ为海水密度；k 为海水正割体积弹性模量。 　 　k(s,t,p)=k(s,t,0) + Ap + Bp2 (1－4) 式中，A、B 为系数。 Page ? * 在一个标准大气压（p=0）下的海水密度，称条件密度，可由下式确定： ρ(s,t,0)=ρw+（b0+b1t+b2t2+b3t3+b4t4）s+（c0+c1t+c2t2）s3/2+d0s2 (1－5) 式中，ρw 为纯水的密度； b0=8.24493×10-1； b1=-4.0899×10-3； b2=7.6438×10-5； b3=-8.2467×10-7； b4=5.3875×10-9； c0=-5.72466×10-3； c1=1.0227×10-4； c2=-1.6546×10-6； d0=4.8314×10-4。 Page ? * 因为海水的密度一般都大于 1，例如，1.01600，1.02814 等，并精确到 小数 5 位，为书写简便，常用σs,t,p 来表示，即海水密度减 1 再乘 1000： σs,t,p=（ρs,t,p-1）×1000 (1－6) 因此，如ρs，t，p 为 1.02545 时，σs，t，p 为 25.45。 在现场温度、盐度和压力条件下所测定的海水密度，称为现场密度或当场密度。 Page ? * （1）、水平方向上 大洋表面密度随纬度的增高而 增大，等密度线大致与纬线平行 赤道地区 温度很高，盐度较低，因而 表面海水的密度很小，约 1.02300。 极地海区 温度很 低，所以密度最大 亚热带海区 盐度虽然很高，但那里的温 度也很高，所以密度仍然不大，一般在 1.02400 左右。 3、海水密度分布规律 Page ? * （2）垂直方向上 南北纬 20°之间 100 米左右水层内，密度最小，并且在 50 米以内垂直梯度极小，几乎没有变化 约从 1500 米开始，密度垂直梯度很小，在深层，密度几乎不 随深度而变化。 50—100 米深度上密度垂直梯度最大，出现密度的突变层（跃层）， 它对声波有折射作用，潜艇在其下面航行或停留在其上均不易被发现，故有 液体海底之称 垂直方向上，海水的结构总是稳定的，密度向下递增