Лаборатория открытий. Знакомство в галоклином. Изучаем плотность вещества

 Может ли в одном водоеме одновременно быть и соленая вода, и пресная?  Знаете ли вы, что на нашей планете есть удивительные места, где океаны и моря соприкасаются, но не смешиваются?

Сегодня на факультативе "Лаборатория открытий" ребята знакомились с природным явлением «галоклин» и провели очередные опыты.

В  атласах  и  на  картах  мира  водоразделы  между  океанами  не обозначены,  поэтому  может  возникнуть  впечатление,  что  водоемы  плавно перетекают друг в друга. Однако на деле между ними существуют границы, некоторые  из  которых  видны  невооруженным  взглядом. В мире существует множество природных явлений, которые поражают воображение и вызывают восхищение. Одним из таких удивительных феноменов является место, где два океана встречаются, но никогда не смешиваются, словно между ними проходит невидимая граница. Это граница соприкосновения вод Тихого и Атлантического океанов, где вода обоих океанов различается как по цвету, так и по составу.

Когда смотришь на этот природный феномен, кажется невероятным, что вода может быть одновременно и разделенной, и соединенной. С одной стороны, перед вами зеленоватая вода, с другой — ярко-синяя. Эти два цвета ясно указывают на то, что между океанами существует значительная разница, несмотря на их физическое соприкосновение.

Пробуем ответить на вопрос: "Почему же можно увидеть границу между океанами, если из жизненного опыта мы знаем, что жидкости должны смешаться?" Не смотря на свой возраст, ребята уже высказывают свои предположения. Фотографии водных границ привели ребят в замешательство. Ведь совсем недавно на уроке изобразительного искусства они обратили внимание, что при ополаскивании кисточек с краской разного цвета в непроливайке вода смешивается и приобретает однородный цвет определённого оттенка, в зависимости от смешиваемых цветов. 

И тут ребята вспомнили проводимый ранее опыт "Волшебное яйцо" и высказали предположение, что смешиваться мешают "соляные" человечки, которые присутствуют в водах морей и океанов. Но тогда почему граница вертикальная, а не горизонтальная?

 На  самом  деле  никакой  ощутимой границы,  конечно  же,  не существует. А океаны не смешивается из-за того, что их воды существенно различаются.  Первостепенным  фактором,  который  препятствует смешиванию  Атлантического  и  Тихого  океанов,  является  разница  в плотности их вод.  В  Тихом  и  Атлантическом  океанах  галоклин  имеет  вертикальное расположение.  Учёные  объясняют  это  тем,  что  разница  в  плотности  вод довольно  незначительна, поэтому  ни  один  из  океанов  не  может опуститься вниз, либо подняться ближе к поверхности.

С помощью моих дублёров Никиты и Тимофея мы проводим опыт "Галоклин в стакане"

Набираем водопроводную воду

Добавляем синий пищевой краситель и перемешиваем для получения однородного цвета

Сливаем в одну ёмкость (у нас получилось 2 больших стакана). У нас это будет "речная" пресная вода

И снова набираем воду, но добавляем по столовой ложке соли, тщательно перемешиваем до полного растворения

Добавляем оранжевый краситель, тщательно перемешиваем

Наполняем такой же объём ("морская" вода)

Приступаем к эксперименту. Сперва в ёмкость большего размера переливаем "морскую" воду. Шприцом набираем пресную синюю

Медленно по стеночке переливаем её в ёмкость с солёной водой и наблюдаем

Несмотря на то, что между пресной и солёной водой видна чёткая граница (галоклин), частичное смешение всё же произошло: синий краситель при взаимодействии с оранжевым дал грязно-зелёный цвет. Но этот факт не помешал опыту произвести неизгладимое впечатление на ребят. 

Если видео не отображается на мобильном телефоне или планшете, пожалуйста, переключитесь внизу страницы на веб-версию блога

Фиксируем результаты опыта, объясняем его. 

Цветом изображаю соответствующие слои воды

Ярослав и Саша размещают одинаковое количество "жидких" человечков в оба слоя (водопроводная вода), Соня добавляет "соляных" человечков в нижний слой (морская вода). Снизу  человечков  больше,  поэтому  они  легко удерживают тех, которые расположены над ними.  

Приступаем к очередному опыту 

Помощники помогают распределить сахар по стаканчикам в определённой последовательности: в каждый последующий добавляется ещё столовая ложка к предыдущем объёму. Таким образом в первом стакане у нас 1 ст.л., во 2-м - 2 и т.д. в 6-м - 6 ст. л. 

Добавляю в каждый стаканчик одинаковое количество воды (3 ст. л.)

Тщательно размешиваем. Хуже всего сахар растворялся в последних стаканах, т.к. объём жидкости был значительно меньше. 

Добавили разноцветные пищевые красители, вновь перемешали

Аккуратно сливаем жидкости, начиная с наиболее "сладкого" раствора (сиропа)

На фотографии ниже видна наша главная ошибка: большое количество сахара всё же не растворилось. Используя полученные опытным путём знания (опыт "Движение молекул" можно посмотреть в заметке блога от 13 сентября), пришли к выводу, что необходимо было использовать горячую воду, чтобы сахар растворился весь. 

К сожалению камера телефона не отображает корректно цветопередачу, к тому же у нас не было жёлтого красителя, поэтому опыт не получился столь красочно-ярким, как ожидалось. Но тем не менее это не помешало наблюдать разницу в плотности воды и увидеть границу между слоями. 

Подводя итоги занятия, сделали следующие выводы: 

• жидкость  состоит  из  молекул  (маленьких  человечков),  которые выталкивают все предметы (тела) из воды;  
• жидкости  при  смешивании  размещаются  в  зависимости  от  их плотности; 
• когда  мы  размешиваем  (добавляем)  в  воде  сахар  (соль),  то  голубые человечки  (молекулы воды) «берут  за  руки»  белых  (молекулы соли/сахара)и  уводят  их  за  собой.  Чем  больше добавляем  сахара  (соли),  тем  больше  белых  и  голубых  человечков  будет расположено  снизу.  Поэтому  они  легко  удерживают  тех,  которые расположены над ними.