To, co na pierwszy rzut oka wydaje się być jakimś magicznym, niewidzialnym murem, oddzielającym od siebie dwa rodzaje wody, w rzeczywistości jest fascynującym zjawiskiem fizycznym, które naukowcy tłumaczą bardzo prosto: różnicą gęstości.

Woda słodka i słona, choć bezpośrednio połączone, nie mieszają się natychmiastowo ani w pełni z tego samego powodu, dla którego olej unosi się na wodzie – mają inną gęstość.

Gęstość – klucz do zagadki

Woda słona jest znacznie gęstsza (a co za tym idzie – cięższa) niż woda słodka. Dlaczego? Odpowiedź tkwi w rozpuszczonych w niej solach, głównie chlorku sodu (czyli naszej kuchennej soli), ale także innych minerałach.

1. Woda słona: Zawiera dużą ilość rozpuszczonych cząsteczek soli. Te dodatkowe cząsteczki sprawiają, że woda morska jest bardziej „upakowana” i cięższa. Średnie zasolenie oceanów wynosi około 35 promili (35 gramów soli na litr wody).
2. Woda słodka: Zawiera bardzo mało rozpuszczonych soli (zazwyczaj poniżej 1 promila), co czyni ją lżejszą.

Kiedy rzeka (woda słodka) wpada do morza (woda słona), lżejsza woda słodka ma tendencję do unoszenia się na powierzchni cięższej wody słonej, zamiast się z nią natychmiast mieszać. Możemy to porównać do próby zmieszania oleju z wodą – choć olej i woda są cieczami, ich różna gęstość powoduje, że tworzą wyraźne warstwy.

Haloklina – niewidzialna granica

W miejscach, gdzie te dwie masy wody się spotykają, tworzy się specyficzna warstwa graniczna, którą oceanografowie nazywają halokliną (od greckich słów halos – sól i klinein – nachylać się).

Haloklina to pionowa strefa w słupie wody, w której następuje gwałtowna zmiana zasolenia. W praktyce oznacza to, że woda na powierzchni może być słodka (lub słonawa), a zaledwie kilka metrów niżej – już bardzo słona.

Właśnie ta różnica gęstości, a w konsekwencji haloklina, jest odpowiedzialna za wizualnie spektakularne zjawiska, które czasami można zaobserwować, na przykład, u ujścia rzek do morza (jak miało to miejsce u ujścia Wisły do Zatoki Gdańskiej).

Ciekawostka: Haloklina a Bałtyk

Bałtyk jest świetnym przykładem na to, jak działa haloklina. Jest to morze słonawe, ale jego zasolenie jest znacznie niższe niż w Atlantyku czy Morzu Północnym. Kiedy słona, gęsta woda z Morza Północnego wpływa do Bałtyku, opada na dno, tworząc stałą, głęboką warstwę. Lżejsza, słodkawa woda z rzek pozostaje na powierzchni. Ta stała haloklina w Bałtyku jest niezwykle ważna dla całego ekosystemu, ponieważ utrudnia mieszanie się wody i wymianę tlenu w głębinach, co prowadzi do powstawania tzw. pustyń tlenowych.

Dlaczego granica jest widoczna?

Choć fizycznym powodem jest gęstość, to co sprawia, że ta granica jest tak wyraźna i widoczna gołym okiem, to często różnica w kolorze i składzie chemicznym.

Woda rzeczna niosąca ze sobą osady (muł, piasek, szczątki organiczne) ma często szarorude lub brązowe zabarwienie. Woda morska, zwłaszcza w czystych oceanach, ma kolor niebieski lub zielonkawy. Kiedy te dwie masy się spotykają, różnica w kolorze jest bardzo wyraźna, co potęguje wrażenie "niewidzialnej ściany".

Warto jednak pamiętać: Mimo że mieszanie jest utrudnione, woda słodka i słona w końcu się mieszają. Proces ten jest po prostu powolny i zależy od wielu czynników, takich jak:

• Prądy i pływy: Silne prądy morskie i ruchy pływowe przyspieszają mieszanie.
• Wiatr i fale: Silne wiatry i duże fale mechanicznie mieszają warstwy wody.
• Temperatura: Różnice temperatur również wpływają na gęstość i mogą przyspieszać mieszanie (jest to związane ze zjawiskiem zwanym pyknokliną, czyli warstwą gwałtownej zmiany gęstości, która może być spowodowana zarówno zasoleniem, jak i temperaturą).

Podsumowując, brak natychmiastowego mieszania się to nie magia, ale prosta fizyka, w której główną rolę odgrywa różnica w gęstości obu mas wody.