师：这节课我们共同来学习海水的盐度和密度。首先来看一段视频。1963 年 4 月，美国海军的“长尾鲨号”攻击型核潜艇，在美国东部 330 公里处的海底，下潜 300 米做潜水试验。然而，令美军意想不到的是，在海底好好的“长尾鲨号”核潜艇眨眼间就消失了，一下子失去了联系。核潜艇里 180 人全部命丧 2300 米深的海底。“长尾鲨号”核潜艇于 1960 年下水服役，还是一艘很新的核潜艇，集中了大量先进技术，性能十分不错。按理来说它不应该出事，这次事故是世界上第一艘发生重大事故的核潜艇。在很长一段时间里，美军认为它消失了，坊间还盛传它被外星人打劫了，或者被海底大动物吃掉了，各种谣言都有。直到有一天，美军突然发现海上漂浮着许多铁块，正是前段时间消失的“长尾鲨号”，便立即紧急打捞。经过分析后，全世界第一次知道海底还有一个看不见的杀手——海水跃层。

　　海水跃层是怎么回事？这一现象涉及海水的什么理化性质？这节课我们继续学习海水的性质——海水的盐度和密度。说到海水，大家的第一反应就是它的味道又苦又咸，这是因为海水中含有氯化钠、氯化钾等盐类物质。如果把全球海水中的盐类物质分离出来，平铺在陆地上，可使全球陆地平均高度增加约 150 米。那海水中含有多少盐呢？我们用盐度来表示，即海水中盐类物质的质量与海水质量的比值。盐度通常用千分比表示，世界大洋的平均盐度约为 35‰ 。请大家看这两幅图，对比大洋表层海水温度和海水盐度的最大值出现的海域位置一样吗？绘制大洋表层盐度随纬度的变化图并归纳规律。

　　生：由图可知，海水温度的最大值在赤道附近海域，而海水盐度的最大值在副热带海区，并且从副热带海区分别向赤道、向两极，海水的盐度逐渐降低。

　　师：非常好，我们将它绘制到一张图上，是这个形状。所以说世界海洋表层的盐度呈马鞍形分布。请大家进一步思考，副热带海域为什么是大洋表层盐度最高的海域？大洋表层温度较高的赤道海域，为什么盐度不是最高的？大洋表层温度较低的高纬度海区为什么盐度也较低？

　　生：亚热带海区盐度最高，因为亚热带海区纬度较低，海水温度高，可溶解的盐分物质多，所以盐度较高。再加上它纬度低，温度高，蒸发量较大，因此盐度也偏高。另外受副热带高压影响，降水少，所以盐度达到了一个最大值。也就是说副热带海域炎热少雨，蒸发量大于降水量，因而盐度最高。

　　师：那赤道海域为什么盐度没有形成一个极大值呢？

　　生：因为赤道海域虽地处低纬地区，温度较高，蒸发量大。但它受赤道低压影响，气流上升，多阴雨天气，并且降水量大于蒸发量，因此盐度并不是一个最高值。

　　师：高纬度海区为什么盐度比较低呢？

　　生：高纬度海区纬度高，盐度低，可溶解的盐分少。加上高纬度海区蒸发量比较小，降水量较大，且加之反复的结冰和融冰，因此盐度比较低。

　　师：有的同学会进一步问，同为 60 度附近的海域，为什么北纬 60 度的海域比南纬 60 度的海域盐度要偏低呢？

　　生：这是因为北纬 60 度附近陆地面积广阔，有大量的淡水汇入海洋，因此盐度比南纬 60 度附近较低。

　　师：那图示圆内的海域盐度为什么也比较低呢？

　　生：也是由于该海域位于大陆沿海地区，河流等淡水注入量大，因此盐度较低。

　　师：那处于同纬度地区的 A、B 两地，盐度高低又如何？又是为什么呢？

　　生：由图可知 A 的盐度比 B 的盐度要低，是由于 A 地有寒流流经，低浓度的溶液流经盐度降低，因此 A 地盐度较低。同理，B 地附近有暖流流经，高浓度的溶液流经，因此盐度升高，所以 B 地盐度较高。

　　师：所以说寒流流经的地区盐度较低，而暖流流经的地区盐度较高。那影响海水盐度高低的因素有哪些呢？我们可以从化学的角度来思考。海水的盐度是盐类物质的质量和海水质量之比，那盐类物质的质量也就是溶质。海水的质量就是溶剂加上溶质，那我们就可以通过改变溶质量、改变溶剂量和改变溶液量来改变海水的盐度高低。温度越高，可溶解的溶质就越多。温度越低，可溶解的溶质就越少。所以说温度可以改变溶解溶质的多少。溶剂增加，海水的盐度降低，溶剂量减少，海水的盐度升高。降水增加了溶剂量，河流注入也增加了溶剂量，融冰同样也增加了溶剂量。所以因此降水、河流注入和融冰都可以使海水的盐度降低。相反，蒸发、结冰可减少溶剂量。因此说蒸发和结冰可以使海水的盐度增加。高浓度的溶液，比如说暖流流经可以使海水的盐度增加，而低浓度的溶液，寒流可以使海水的盐度降低。因此说影响海水盐度的因素有海水的温度、蒸发量和降水量的关系，入海径流、结冰和融冰，洋流。在外洋和大海，海水的盐度取决于海水温度、蒸发量和降水量。海水的温度越高，可溶解的溶质越多，盐度越高，蒸发量越大，盐度越高，降水量越大，盐度越低。在近岸地区，海水的盐度与入海径流和洋流也有着密切的关系。

　　位于非洲东北部和阿拉伯半岛之间的红海是世界上盐度最高的海区，盐度超过 40‰。而位于斯堪的纳维亚半岛和欧洲大陆之间的波罗的海是世界上盐度最低的海区，盐度低于 4‰。请大家思考二者盐度差异如此之大的原因是什么？

　　生：从海水温度、蒸发量和降水量的角度来看，红海地处副热带，终年炎热干燥，蒸发旺盛，降水稀少，所以盐度偏高。从河流的角度来看，河流发育少，淡水注入量少，因此盐度较高。波罗的海由于它纬度高，地处温带海洋性气候区，全年温和湿润，蒸发弱，降水丰富，因此盐度偏低，周围的河流发育比较多，淡水注入量大，因此盐度偏低。而二者海域都比较封闭，与外海的海水交换比较弱，因此红海成为世界上盐度最高的海域，而波罗的海成为世界上盐度最低的海域。所以说与外海的连通状况也影响了海水的盐度。

　　师：我国拥有漫长的海岸线，这意味着拥有辽阔的专属经济区，海水中丰富的有利用价值的化学物质便可弥补我国相对稀缺的陆地资源，其中海水晒盐具有悠久的历史。我国有三大盐场，它们是长芦盐场、布袋盐场、莺歌海盐场。其中位于河北省和天津市渤海沿岸的长芦盐场是我国海盐产量最大的盐场。这里海滩宽广平坦，日照充足，降水较少。

　　The world's leading producer and consumer of salt, Bo Hai Bay on the northeast coast. Here, the ancient practice of salt farming has been updated for modern times.

　　Chang Lu Tong Gu Salt Works, which dates back over 1,000 years, is the largest producer in China. It harvests almost 800,000 tons a year from an area almost the size of 1,000 football pitches.

　　盐业生产靠的是自然的风能和太阳能，以及广阔的滩田面积，目前长芦盐场的滩田占地面积还有 96 平方公里。

　　Wang Hongjing has seen the industry change since his father's generation worked the salt flats.

　　生：小的时候就见着过我的父辈们，他们是怎么产盐，那个过去都是比较落后的那种工艺，大部分就是靠体力来完成的。

　　师：He is part of a new generation who brings modern skills to an ancient practice.

　　生：那么到了大学正好学的是这个专业，从感性上面，应该说对盐场就有一个感性的认识。

　　师：Salt used to be harvested once a year in Autumn, so with this technology of progress.

　　生：我们现在逐步形成了常年置卤、常年结晶、季节性收盐的这么一种生产的模式。

　　师：我们还可以利用海水制碱，从海水中提取镁、溴等资源，我们还可以利用海水养殖。对海水养殖而言，盐度的稳定性极其重要，暴雨会引发养殖场的海水盐度降低，如应对不当，就会造成养殖的鱼虾等大量死亡。所以近年来随着技术的发展，人们开始向深海投放网箱进行养殖。这种技术能让网箱内的水体与海水充分自由交换，即便遭遇多日暴雨，深海网箱的海水盐度也不会发生急剧变化。

　　我们还可以进行海水淡化，随着科技的发展和观念的改变，海水也成为淡水资源的重要补充。许多沿海国家和地区将海水淡化，以缓解当地的缺水状况。此外，人们也直接用海水冲厕，将海水作为工业冷却水，还可以在海边滩涂种植海水稻，通过对淡水稀释海水灌溉水稻等。随着科技的发展，我们对海水的利用将会更加广泛。同为较为封闭的海域，红海温度高、盐度高，波罗的海温度低、盐度低。原因我们已经知道，那密度又如何呢？接下来我们共同探讨海水的密度。海水的密度是指单位体积海水的质量。请大家结合以上两幅图和视频，思考以下三个问题：一、归纳大洋表层海水密度随纬度变化的规律。二、分析赤道海域密度较小，副热带海域密度较大，高纬度海区密度最大的原因。三、归纳不同纬度海域海水密度随深度变化的规律。

　　If you've ever floated on an ocean swell, you'll know that the sea moves constantly. Zoom out, and you'll see the larger picture, our earth covered by 71% water moving in one enormous current around the planet. This intimidating global conveyor belt has many complicated drivers, but behind it all is a simple pump that moves water all over the earth. The process is called thermohaline circulation, and it's driven by a basic concept, the concentration gradient.

　　Let's leave the ocean for one moment and imagine we're in an empty room with lots of Roombas sardined together in one corner. Turn them all on at once, and the machines glide outwards, bumping into and away from each other until the room is filled with an evenly spaced distribution. The machines have moved randomly towards equilibrium, a place where the concentration of a substance is equally spread out. That's what happens along a concentration gradient as substances shift passively from a high or squashed concentration to a lower, more comfortable one.

　　How does this relate to ocean currents and thermohaline circulation? Thermo means temperature and haline means salt. Because in the real world scenario of the sea, temperature and salinity drive the shift from high to low concentrations. Let's put you back in the ocean to see how this works. Snap. You're transformed into a molecule of surface water off the temperate coast of New York, surrounded by a zillion rowdy others. Here, the sun's rays act as an energizer that set you and the other water molecules jostling about, bouncing off each other like the Roomba's did. The more you spread out, the less concentrated the water molecules at the surface become through this passive motion, you move from a high to a lower concentration. Let's suspend the laws of physics for a moment and pretend that your molecular self can plunge deep down into the water column.