มหาสมุทรแข็งตัวหรือไม่

ถ้าอุณหภูมิเย็นพอ, น้ำทะเล ทำ แช่แข็ง. แผ่นน้ำแข็งขั้วโลกที่ขั้วโลกเหนือเป็นแผ่นน้ำแข็งขนาดยักษ์ในมหาสมุทร. ที่ขั้วโลกใต้ของโลก, มวลดินที่ประกอบเป็นทวีปแอนตาร์กติกาทำให้สถานการณ์ซับซ้อนขึ้น, น้ำแข็งส่วนใหญ่จึงมีหิมะอัดแน่นอยู่. เหนือพื้นที่หนาวเย็น เช่น แอนตาร์กติกา, กรีนแลนด์, และแคนาดา, น้ำจืดในอากาศกลายเป็นน้ำแข็งจนกลายเป็นหิมะและตกลงสู่พื้นดินโดยไม่มีฤดูละลายเพื่อกำจัดมัน. ล่วงเวลา, หิมะนี้ก่อตัวและอัดแน่นเป็นมวลน้ำแข็งที่เรียกว่าธารน้ำแข็ง. แรงโน้มถ่วงค่อยๆ ดึงธารน้ำแข็งลงเนินจนยื่นออกไปสู่มหาสมุทร, กลายเป็นหิ้งน้ำแข็ง. ขอบมหาสมุทรของหิ้งน้ำแข็งค่อยๆ แตกออกเป็นภูเขาน้ำแข็งซึ่งลอยไปตามทางของมันเอง. สำหรับเหตุผลนี้, ธารน้ำแข็ง, ชั้นวางน้ำแข็ง, และภูเขาน้ำแข็งล้วนเป็นแผ่นน้ำจืดแช่แข็งหนาทึบ ไม่ใช่น้ำทะเลแช่แข็ง. ในทางตรงกันข้าม, เมื่อน้ำทะเลกลายเป็นน้ำแข็ง, มันก่อตัวเป็นชั้นแบนบางๆ ที่เรียกว่าน้ำแข็งทะเลหรือน้ำแข็งแพ็ค. น้ำแข็งในทะเลเป็นศัตรูของเรือที่แสวงหาเส้นทางเปิดผ่านน้ำเย็นมานานแล้ว, แต่เรือตัดน้ำแข็งสมัยใหม่ไม่มีปัญหาในการฝ่าเส้นทางผ่านทุ่งน้ำแข็งในมหาสมุทร.

แม้ว่ามหาสมุทรจะแข็งตัวเมื่ออุณหภูมิเย็นเพียงพอก็ตาม, น้ำทะเลจะคงสภาพเป็นของเหลวไว้ได้อย่างแน่นอนภายใต้สภาพอากาศที่หนาวเย็นกว่าที่คิดไว้มาก. ตัวอย่างเช่น, ไปที่ชายหาดในวันฤดูหนาวแล้วคุณอาจแปลกใจที่พบว่ามหาสมุทรยังคงเป็นของเหลวแม้ว่าหิมะและน้ำแข็งบนพื้นจะถูกแช่แข็งก็ตาม. มีปัจจัยหลักสี่ประการที่ทำให้มหาสมุทรมีสถานะของเหลวมากกว่าที่คาดไว้, ตามที่อธิบายไว้ในหนังสือเรียน Essentials of Oceanography โดย Tom Garrison.

1. เกลือ
เกลือที่มีความเข้มข้นสูงในน้ำทะเลจะทำให้จุดเยือกแข็งลดลงจาก 32° F (0° C) ถึง 28° F (-2° C). ผลที่ตามมา, อุณหภูมิโดยรอบจะต้องถึงจุดที่ต่ำกว่าเพื่อที่จะแช่แข็งมหาสมุทรมากกว่าที่จะแช่แข็งทะเลสาบน้ำจืด. ผลกระทบจากภาวะซึมเศร้าที่จุดเยือกแข็งนี้เป็นเหตุผลเดียวกับที่เราโยนเกลือลงบนทางเท้าที่เป็นน้ำแข็งในฤดูหนาว. เกลือจะลดจุดเยือกแข็งของน้ำแข็งให้ต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อมและละลาย. โปรดทราบว่าหากอุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 28° F (-2° C), น้ำในมหาสมุทรจะเป็นน้ำแข็งหากนี่เป็นเพียงผลกระทบเท่านั้น. ไม่เป็นเช่นนั้น, จึงต้องมีผลกระทบอื่นที่เกี่ยวข้องด้วย.

2. กระแสน้ำในมหาสมุทร
แรงดึงดูดของดวงจันทร์, การเคลื่อนที่แบบหมุนของโลก, และการพาความร้อนรวมกันเพื่อสร้างกระแสน้ำในมหาสมุทรขนาดใหญ่ที่เรียกว่ากระแสน้ำในมหาสมุทร. การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องของน้ำทะเลช่วยป้องกันไม่ให้โมเลกุลของน้ำกลายเป็นน้ำแข็งจนกลายเป็นผลึกน้ำแข็งที่อยู่นิ่ง. อย่างมีนัยสำคัญยิ่งขึ้น, กระแสน้ำในมหาสมุทรจะสูบน้ำอุ่นอย่างต่อเนื่องจากบริเวณเส้นศูนย์สูตรไปยังบริเวณมหาสมุทรที่เย็นกว่า.

3. เสียงดัง
ยิ่งมีปริมาณน้ำมากเท่าไร, ยิ่งต้องเอาความร้อนออกมากเท่าไรถึงจะแข็งตัวได้. น้ำหนึ่งช้อนชาที่วางในช่องแช่แข็งจะแข็งตัวได้นานก่อนที่จะมีน้ำหนึ่งแกลลอน. แม่นยำยิ่งขึ้น, มันคืออัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสำหรับอุณหภูมิภายนอกที่กำหนดซึ่งกำหนดอัตราการสูญเสียความร้อนและความเร็วของการแช่แข็ง. เพราะความร้อนจะต้องสูญเสียผ่านพื้นผิวของมัน, แอ่งน้ำตื้นขนาดเล็กที่มีพื้นผิวขนาดใหญ่จะแข็งตัวเร็วกว่าทะเลสาบลึก. ปริมาณและความลึกอันมหาศาลของมหาสมุทรทำให้ไม่กลายเป็นน้ำแข็งเร็วเกินไป, จึงทำให้กลไกการให้ความร้อนมีผลมากขึ้น.

4. ความร้อนภายในของโลก
ตามที่นักขุดทราบดี, โลกจะร้อนขึ้นและไม่เย็นลงเมื่อคุณขุดลงไปตรงๆ, แม้ว่าคุณจะห่างไกลจากแสงแดดอันอบอุ่นก็ตาม. เหตุผลก็คือโลกมีแหล่งความร้อนภายในของตัวเองซึ่งได้รับแรงผลักดันหลักจากการสลายตัวของธาตุนิวเคลียร์ภายในเนื้อโลก. ความร้อนภายในของโลกจะเห็นได้ชัดที่สุดเมื่อลาวาไหลและน้ำพุร้อนพุ่งทะลุพื้นผิว. เนื่องจากเปลือกโลกที่เป็นฉนวนของโลกนั้นบางกว่าใต้มหาสมุทรมากกว่าใต้ทวีปมาก, ความร้อนภายในโลกส่วนใหญ่หนีลงสู่มหาสมุทร. แม้ว่าอุณหภูมิของอากาศที่พื้นผิวมหาสมุทรอาจถึงจุดเยือกแข็งก็ตาม, อุณหภูมิของน้ำที่อยู่ลึกลงไปในมหาสมุทรจะอุ่นขึ้นอย่างมากเนื่องจากความร้อนภายใน.

ส่วนผสมของเกลือนี้, กระแสน้ำในมหาสมุทร, เสียงดัง, และระบบทำความร้อนภายในทำให้มหาสมุทรส่วนใหญ่อยู่ในสถานะของเหลวแม้ในช่วงฤดูหนาว.

เครดิต:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/04/29/why-dont-the-oceans-freeze/