¿Cómo no pueden mezclarse dos mares?

Question

¿Cómo no pueden mezclarse dos mares? Creo que esto es comúnmente conocido y la explicación que todo el mundo da es "porque tienen densidades diferentes".

Lo que entiendo es que al final se mezclarán, pero este proceso lleva mucho tiempo.

Por lo que se ve en esta foto se puede ver que tienen una clara línea de separación como si se mezclara agua y aceite.

Básicamente lo que me hace ser escéptico es la clara línea de separación entre ellos. Poner agua muy salada y agua normal en el mismo recipiente provocará una mezcla casi instantánea. ¿Se puede conseguir el mismo efecto que se muestra en la imagen en un cuenco en casa?

Estoy buscando una respuesta más completa que sólo que tienen diferentes densidades. Gracias.

Answer 1

Existen dos mecanismos de mezcla en una interfaz líquido-líquido, en primer lugar la difusión y en segundo lugar la agitación física.

La difusión es insignificantemente lenta en los líquidos, los solutos tardan días en recorrer unos pocos centímetros, por lo que la mezcla está dominada por la agitación física, por ejemplo, la acción de las olas, las corrientes de convención, la mezcla del viento, etc.

En este caso concreto es difícil juzgar el efecto de las olas y el viento. El mar parece muy tranquilo, así que supongo que las olas y el viento tienen poco efecto y no es tan sorprendente que la mezcla sea lenta. Apuesto a que esa línea no estaría tan bien definida a la mañana siguiente de una tormenta.

Este tipo de división no es tan inusual. Yo crecí en Jartum, donde confluyen el Nilo Blanco y el Nilo Azul, y la división entre ambos sigue siendo nítida en kilómetros. Aunque no tengo ninguna foto de esa época (tenía cinco años :-) la siguiente imagen encontrada con google images muestra bien la división.

Esto también puede verse desde el espacio, como en esta imagen del día del Observatorio de la Tierra de la NASA:

Answer 2

Le pregunté al oceanólogo ( Nikolai Koldunov ) sobre esta foto. Esta es su respuesta:

En el océano, incluso si la diferencia de densidad es pequeña (por ejemplo, del orden $0.1\,kg/m^3$ ) el proceso de mezcla entre dos masas de agua es bastante lento (sin fuertes turbulencias). La imagen probablemente fue tomada cerca del estuario de un gran río. En este caso la densidad entre el agua dulce del río y el agua salada del mar debe ser del del orden de $20\,kg/m^3$ por eso el límite es visible tan claro (teniendo en cuenta las condiciones de viento en calma).

Yo (Grisha) comprobé la ubicación en Google maps http://goo.gl/xY41z y sí - hay tres enormes ríos no lejos de la geoetiqueta de Flickr - Río Peligroso, Río Ahrnkin y Río Italio. ACTUALIZACIÓN. En realidad, ¡puedes ver claramente este afilado frente en Bing Maps! - http://binged.it/VoGDhh

Lo más probable es que el frente no sea estrictamente vertical - el agua dulce y cálida corre por encima del agua fría fría y salada del océano, que a su vez se sumerge bajo el agua dulce. agua dulce. Aquí está el fragmento de conferencia con la explicación de cómo se puede formar el frente vertical, por ejemplo, esta imagen Su imagen es un ejemplo de los llamados estuarios de cuña salina. El ejemplo clásico ejemplo de este tipo de cuña es el río Columbia .

En Internet, se puede encontrar muchas imágenes de este tipo procedentes de satélites, aquí hay dos ejemplos:

http://www.ifish.net/board/showthread.php?t=293094

http://www.aslo.org/photopost/showphoto.php/photo/271/title/fraser-river-satellite-image/cat/504

Answer 3

Nadie ha mencionado hasta ahora la probabilidad de que el agua dulce en la interfaz río-océano sea muy probable fangoso . ¿Qué significa esto? Significa que es probable que el agua contenga una suspensión estable de micro o nanopartículas de silicato, que no pueden agregarse debido a la repulsión electrostática de corto alcance. Esto es lo que se llama un coloide.

El ejemplo de la turbidez del agua dulce frente a la del océano fue uno que surgió en un curso de química física que hice hace unos años. La clarificación del agua en el delta de un río es algo que puede verse en las imágenes de satélite de todo el mundo y tiene menos que ver con la dilución del agua fangosa en un océano y más con el efecto desestabilizador de los iones disueltos en los coloides fangosos, lo que provoca una reducción radical de la escala de tiempo de agregación.

Lo que esto significa es que al mezclar agua dulce fangosa y agua salada clara, las partículas coloidales de lodo se agregarán rápidamente y caerán literalmente fuera del agua. Yo diría que lo que se representa aquí es en realidad una especie de transición de fase entre un "coloide estable" a la izquierda y un "coloide inestable" a la derecha, con la consiguiente diferencia de dispersión de la luz en las partículas suspendidas. Por lo tanto, el gradiente de salinidad puede ser algo más suave de lo que sugiere el límite, ya que un cambio bastante pequeño en la salinidad puede ser la diferencia entre el agua fangosa que es indefinidamente estable, frente al agua fangosa que se aclarará en segundos.

Answer 4

Cabe destacar que la separación de dos líquidos similares es un experimento habitual. La difusión de los líquidos entre sí se rige por Ley de Fick pero también puede entenderse en términos de Entropía de la mezcla .

La clave de este rompecabezas es entenderlo realmente en términos de entropía. Aunque la Negro y bronceado que se muestran en la imagen acabarán mezclándose con el tiempo, si encontráramos algún mecanismo por el que pudiéramos construir un ciclo dinámico similar a un ciclo termodinámico podríamos mantener el material separado mientras nuestra fuente de energía aguantara.

Hay que tener en cuenta que es tanto el gradiente de temperatura como la densidad del material (así como las propiedades de los sólidos disueltos) lo que rige la mezcla entre los materiales. Si los materiales de diferentes densidades tienen temperaturas sustancialmente diferentes, tenderán a permanecer separados más tiempo que si estuvieran a la misma temperatura.

En el caso de dos mares, dado que hay una fuente constante de energía (el sol, etc.), así como una fuente aparente de material que provoca diferentes densidades, esas fuentes dinámicas también deben tenerse en cuenta en nuestra comprensión del equilibrio. Es la dinámica del sistema total que se analiza la que hará que favorezca conjuntos de configuraciones que podrían no ser estables en un problema de difusión más "estático".

El problema de la mezcla de los océanos es probablemente el más generalizado en el estudio de modelos de circulación oceánica .

Answer 5

Inicialmente sospeché que la imagen aquí es la de una barra de arena junto a aguas más profundas, no la de dos "mares" que no se mezclan, donde el agua de color claro es clara porque es poco profunda, y estamos viendo la arena de abajo, y la región densa es oscura porque es demasiado profunda para ver el fondo, y la luz es absorbida en lugar de reflejarse.La espuma que vemos en la frontera es de las olas que son empujadas hacia arriba cuando las olas de aguas profundas se encuentran con aguas repentinamente menos profundas. Creo, después de haber leído otra respuesta (véase el comentario más abajo; no recuerdo el nombre del autor del cajero automático y la sección de edición no me permite verlo) que tiene razón: se trata de un líquido (digamos, un gran río de agua dulce) que desemboca en otro (probablemente el océano o algo relacionado con él).

Tienes razón en que los líquidos de diferentes densidades acabarán mezclándose si son mutuamente solubles, pero generalmente, cuando tienes un caso de dos líquidos mutuamente solubles con diferentes densidades, están arriba y abajo, en lugar de uno al lado del otro.

Puedes conseguir este efecto en casa con agua, azúcar y colorante alimentario. Primero, mezcla 2 partes de azúcar con una parte de agua. Calienta hasta que se disuelva todo el azúcar y añade un poco de colorante alimentario azul. Ponlo en un recipiente transparente. Deja que se enfríe a temperatura ambiente.

A continuación, mezcla un poco de colorante alimentario rojo con agua. Viértelo sobre el dorso de una cuchara lenta y suavemente para que se mezcle lo menos posible.

El cristal debería mostrar el azul en la parte inferior, el rojo en la parte superior, con un mínimo de púrpura en el centro si lo haces bien. Debería persistir durante al menos unas horas, posiblemente unos días. Esto es similar a lo que ocurre en la cinta transportadora mundial donde el agua fría, densa y más salada está debajo del agua cálida, relativamente menos salina. También puede ocurrir a menor escala, con brinicles, como explica Alec Baldwin.