02-地球上水的物理性质
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表层暖水对流层
（一般深度达600-1000米）
深层冷水平流层
（庞大水体）
热带和亚热带海域的上层水体，为大洋的暖水区， 这里水温普遍在10℃以上，面积占世界海洋的一半 以上，而体积只占1/16。
表层扰动层——表层暖水对 流层的最上一层（约0-100米） 受气候影响明显，紊动混合 强烈，对流旺盛，水温垂直 分布均匀，垂直梯度极小。
（一）海水温度
1、海水热量的收支
o 从整个海水的年平均温度来看，几乎没有变化； o 一年中不同季节、不同海区的热量收支并不平衡，
从而引起了海水中温度的分布与变化的不同。
海水热量收入：
1．来自太阳和天空的短波辐射 2．来自大气的长波辐射 3．地壳内热通过海底传给海水的热量 4．海面水汽凝结时放出的热量 5．洋流带来的热量 6．海水垂直交换中所得的热量 7．化学的、生物的和放射性物质放出的热量 8．海水运动产生的热量
➢ 水分子聚合体包括：单水分子(H2O)，双水分 子(H2O)2、三水分子(H2O)3 。
二、水的三态及其转化
1. 水的三态与水温：
1）固、液、气 2）三态的转化——水温
➢ 在 一 个 标 准 大 气 压 下 ， 纯 水 0℃ 为 冰 点 ， 100℃为沸点。0℃以下为固体，0-100℃为液 体，100℃以上为气体。
o 从赤道和热带海区向中纬海区增大，再向高纬减小； o 相同热量带，大洋西侧较东侧变幅大，近海岸更大； o 北半球大于南半球。
(4) 海冰
海冰是高纬海区所特有的水文现象。 海冰有两种：一为岸冰，一为浮冰。
➢ 岸冰——较为固定的海冰，海岸越曲折，岛屿和 浅滩越多，岸冰越宽广。
➢ 浮冰——一种是由海水冻结而成的，一种是来自 大陆的冰。
➢ 随着水温的变化，三态水分子的聚合体也在不 断地变化。
2.固态水
气体水分子能凝聚成液态和固态水，主要是氢键起着强 烈的缔合作用。
3、液态水结构模型——“闪动簇团”
三、水的热学性质
（一）热学性质 1. 具有较大的热容量 2. 具有较大潜热 3. 传热性小
（二）意义：调节地球上热量的变率
由于水的比热大、传热率小 ➢ 在天然水体中，封冻时，冰体缓缓增厚；冬季
表层扰动层下部与冷水层之 间形成一个温跃层，水温垂 直梯度递减率达最大值。
（3）海水温度的变化
日变化：
影响因素有：太阳辐射、季节变化、天气状 况(风、云)、潮汐和地理位置等。
o 总体变化幅度很小； o 随纬度的增加而减小； o 靠近大陆浅海区最大。
年变化
影响水温年变的因素有：太阳辐射、洋流性质、季风 和海陆位置。
氧原子对电子的吸引力比氢原子大得多，电子在氧 原子周围相对集中，形成较浓厚的电子云，掩盖了 原子核的正电核。
在氧原子一端显示出较强的负电荷作用，形成负极； 氢原子周围，电子云相对稀薄，显示出原子核的正 电核作用，形成正极，使水分子具有极性结构。
➢ 在自然界，水不完全是单水分子，而更多的情 况下是水分子的聚合体。
（二）河水温度 河水热状况的综合标志是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水温度。 水温在0度以上的河流：
出现冰情的河流:
松花江春季流凌（上）清沟（下） 嫩江秋季圆盘形流凌（上）冰坝（下）
1、河流的水温
1）水温的日变化 ➢ 与气温的日变化相应，主要受太阳辐射影响；
第一章 地球上水的性质与分布
第一节 地球上水的物理性质
一、水分子的结构 二、水的三态及其转化 三、水的热学性质 四、水的温度 五、水的密度 六、透明度与水色
一、水分子的结构
每个水分子（H2O）都是由一个氧原子和两 个氢原子组成。水分子的键角为104°31’ ，形 成等腰三角形。
水分子具有极性结构
世界大洋表面水温分布的总趋势是：
第一，水温从低纬向高纬递减； 第二，南北回归线间的热带区水温最高； 第三，寒暖流交汇处水温变化较大； 第四，夏季大洋表面水温高于冬季。
主要原因：太阳辐射、洋流性质、地形地貌。
（2）水温的垂直分布
大洋水温的垂直分布，从海面向海底呈不均匀递减的趋势。
在南北纬40°之间，海水 垂直结构可分两层，即：
形成上述特点的原因：
A. 由于热赤道北移，南半球的热带水一部分流入北 半球，北半球暖流势力强大，一直影响到高纬， 受大陆和海底地貌影响，北冰洋的冷水不能大量 南流；
B. 南半球三大洋相连，并与南极大陆相接，因此冷 却效果特别明显；
C. 印度洋热带海区三面受亚、非、澳大利亚大陆包 围，并受暖流影响，所以水温最高。
❖ 以1、2最为重要，5只对局部海区有较大影响。
海水热量支出：
1．海面辐射放出的热量 2．海水蒸发时所消耗的热量 3．洋流带走的热量 4．海水垂直交换中耗掉的热量
❖ 以1、2更为重要，在局部海区3对水温变化也有较 大影响，由于海水的垂直紊动混合，可把热量传到 深处。
2、海水温度的分布
（1）海水温度的水平分布 表面平均温度：太平洋＞印度洋＞大西洋； 北半球高于南半球； 南北纬0-30度之间印度洋水温最高； 南北纬50-60度之间大西洋水温相差悬殊。
水体下部的温度往往较气温为高。
我国北方，整个冬季冰厚仅能达1—1 .8米。只 要水体有足够的深度，冰层下仍是液态的水。 如果冰上还覆盖有厚雪，则冰层厚度将更小。
水的这种特性对自然界的水下生命具有特别重要 的意义。
由于水的比热大、传热率很小
➢ 在平静的水体中，热能非常缓慢地透入深处，表层 的水温略为升高。
➢ 同样，水体内部储蓄的热量在外界温度较低时也只 能缓慢地传导出来。
水体是一个良好的储热器，它对周围环境是一个良 好的气候调节器，使冬季不致过冷，夏季不致过热。
四、水温
（一）海水温度 （二）河水温度 （三）湖泊、水库温度 （四）地下水温度
水温是一个很重要的物理特性，它影响到水 中生物、水体自净和人类对水的利用。
含有盐分的海水，其冰点和最大密度温度都随盐度的 增加而降低，但降低的数值不同。
➢通常大洋表面盐度均大于24.695×10 -3，因此冰点更低；
➢当海面水温达到冰点时，海水析出盐分，表层海水盐度 增加，密度增大，下沉，形成对流，结冰困难；
➢温度降到冰点以下，海水过冷，在有结晶核的条件下， 海水才会开始结冰。
（一般深度达600-1000米）
深层冷水平流层
（庞大水体）
热带和亚热带海域的上层水体，为大洋的暖水区， 这里水温普遍在10℃以上，面积占世界海洋的一半 以上，而体积只占1/16。
表层扰动层——表层暖水对 流层的最上一层（约0-100米） 受气候影响明显，紊动混合 强烈，对流旺盛，水温垂直 分布均匀，垂直梯度极小。
（一）海水温度
1、海水热量的收支
o 从整个海水的年平均温度来看，几乎没有变化； o 一年中不同季节、不同海区的热量收支并不平衡，
从而引起了海水中温度的分布与变化的不同。
海水热量收入：
1．来自太阳和天空的短波辐射 2．来自大气的长波辐射 3．地壳内热通过海底传给海水的热量 4．海面水汽凝结时放出的热量 5．洋流带来的热量 6．海水垂直交换中所得的热量 7．化学的、生物的和放射性物质放出的热量 8．海水运动产生的热量
➢ 水分子聚合体包括：单水分子(H2O)，双水分 子(H2O)2、三水分子(H2O)3 。
二、水的三态及其转化
1. 水的三态与水温：
1）固、液、气 2）三态的转化——水温
➢ 在 一 个 标 准 大 气 压 下 ， 纯 水 0℃ 为 冰 点 ， 100℃为沸点。0℃以下为固体，0-100℃为液 体，100℃以上为气体。
o 从赤道和热带海区向中纬海区增大，再向高纬减小； o 相同热量带，大洋西侧较东侧变幅大，近海岸更大； o 北半球大于南半球。
(4) 海冰
海冰是高纬海区所特有的水文现象。 海冰有两种：一为岸冰，一为浮冰。
➢ 岸冰——较为固定的海冰，海岸越曲折，岛屿和 浅滩越多，岸冰越宽广。
➢ 浮冰——一种是由海水冻结而成的，一种是来自 大陆的冰。
➢ 随着水温的变化，三态水分子的聚合体也在不 断地变化。
2.固态水
气体水分子能凝聚成液态和固态水，主要是氢键起着强 烈的缔合作用。
3、液态水结构模型——“闪动簇团”
三、水的热学性质
（一）热学性质 1. 具有较大的热容量 2. 具有较大潜热 3. 传热性小
（二）意义：调节地球上热量的变率
由于水的比热大、传热率小 ➢ 在天然水体中，封冻时，冰体缓缓增厚；冬季
表层扰动层下部与冷水层之 间形成一个温跃层，水温垂 直梯度递减率达最大值。
（3）海水温度的变化
日变化：
影响因素有：太阳辐射、季节变化、天气状 况(风、云)、潮汐和地理位置等。
o 总体变化幅度很小； o 随纬度的增加而减小； o 靠近大陆浅海区最大。
年变化
影响水温年变的因素有：太阳辐射、洋流性质、季风 和海陆位置。
氧原子对电子的吸引力比氢原子大得多，电子在氧 原子周围相对集中，形成较浓厚的电子云，掩盖了 原子核的正电核。
在氧原子一端显示出较强的负电荷作用，形成负极； 氢原子周围，电子云相对稀薄，显示出原子核的正 电核作用，形成正极，使水分子具有极性结构。
➢ 在自然界，水不完全是单水分子，而更多的情 况下是水分子的聚合体。
（二）河水温度 河水热状况的综合标志是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水温度。 水温在0度以上的河流：
出现冰情的河流:
松花江春季流凌（上）清沟（下） 嫩江秋季圆盘形流凌（上）冰坝（下）
1、河流的水温
1）水温的日变化 ➢ 与气温的日变化相应，主要受太阳辐射影响；
第一章 地球上水的性质与分布
第一节 地球上水的物理性质
一、水分子的结构 二、水的三态及其转化 三、水的热学性质 四、水的温度 五、水的密度 六、透明度与水色
一、水分子的结构
每个水分子（H2O）都是由一个氧原子和两 个氢原子组成。水分子的键角为104°31’ ，形 成等腰三角形。
水分子具有极性结构
世界大洋表面水温分布的总趋势是：
第一，水温从低纬向高纬递减； 第二，南北回归线间的热带区水温最高； 第三，寒暖流交汇处水温变化较大； 第四，夏季大洋表面水温高于冬季。
主要原因：太阳辐射、洋流性质、地形地貌。
（2）水温的垂直分布
大洋水温的垂直分布，从海面向海底呈不均匀递减的趋势。
在南北纬40°之间，海水 垂直结构可分两层，即：
形成上述特点的原因：
A. 由于热赤道北移，南半球的热带水一部分流入北 半球，北半球暖流势力强大，一直影响到高纬， 受大陆和海底地貌影响，北冰洋的冷水不能大量 南流；
B. 南半球三大洋相连，并与南极大陆相接，因此冷 却效果特别明显；
C. 印度洋热带海区三面受亚、非、澳大利亚大陆包 围，并受暖流影响，所以水温最高。
❖ 以1、2最为重要，5只对局部海区有较大影响。
海水热量支出：
1．海面辐射放出的热量 2．海水蒸发时所消耗的热量 3．洋流带走的热量 4．海水垂直交换中耗掉的热量
❖ 以1、2更为重要，在局部海区3对水温变化也有较 大影响，由于海水的垂直紊动混合，可把热量传到 深处。
2、海水温度的分布
（1）海水温度的水平分布 表面平均温度：太平洋＞印度洋＞大西洋； 北半球高于南半球； 南北纬0-30度之间印度洋水温最高； 南北纬50-60度之间大西洋水温相差悬殊。
水体下部的温度往往较气温为高。
我国北方，整个冬季冰厚仅能达1—1 .8米。只 要水体有足够的深度，冰层下仍是液态的水。 如果冰上还覆盖有厚雪，则冰层厚度将更小。
水的这种特性对自然界的水下生命具有特别重要 的意义。
由于水的比热大、传热率很小
➢ 在平静的水体中，热能非常缓慢地透入深处，表层 的水温略为升高。
➢ 同样，水体内部储蓄的热量在外界温度较低时也只 能缓慢地传导出来。
水体是一个良好的储热器，它对周围环境是一个良 好的气候调节器，使冬季不致过冷，夏季不致过热。
四、水温
（一）海水温度 （二）河水温度 （三）湖泊、水库温度 （四）地下水温度
水温是一个很重要的物理特性，它影响到水 中生物、水体自净和人类对水的利用。
含有盐分的海水，其冰点和最大密度温度都随盐度的 增加而降低，但降低的数值不同。
➢通常大洋表面盐度均大于24.695×10 -3，因此冰点更低；
➢当海面水温达到冰点时，海水析出盐分，表层海水盐度 增加，密度增大，下沉，形成对流，结冰困难；
➢温度降到冰点以下，海水过冷，在有结晶核的条件下， 海水才会开始结冰。