1.1.4. Электропроводность морской воды

Удельной электропроводностью (электропроводимостью)  называют величину, обратную удельному сопротивлению , где R – сопротивление проводника (в данном случае – столба жидкости) длиной l и площадью поперечного сечения S:

. (1.9)

Размерность  – Ом^-1·м^-1=См·м^-1 (сименс на метр), но чаще встречается размерность мСм∙см^-1=10∙См·м^-1. Это объясняется тем, что в толще морских вод с большими градиентами температуры вариации электропроводности, выраженные мСм∙см^-1, соизмеримы по масштабу с изменениями температуры в °С.

Электропроводность морской воды слагается из проводимости растворов основных электролитов, входящих в состав морской воды. Вклад различных ионов в полную электропроводность морской воды изменяется в зависимости от наличия других ионов, поэтому всякое изменение относительного состава анионов и катионов влечет за собой изменение проводимости при постоянной солености.

Например, ион K⁺ влияет на электропроводность сильнее, чем ион Na⁺, а последний – сильнее, чем ионы Mg²⁺ и Ca²⁺. Что касается анионов, то ион влияет сильнее на электропроводимость, чем ион .

Подвижность ионов морской воды зависит от ее вязкости – чем она меньше, тем быстрее движутся ионы, т. е. увеличивается электропроводность. Вязкость уменьшается при увеличении температуры и, в меньшей степени, давления. Кроме того, сжимаемость морской воды приводит к росту концентрации ионов. Следовательно, электропроводность морской воды зависит как от солености (увеличивается концентрация), так и от температуры (повышается подвижность ионов) и давления (повышается подвижность ионов и увеличивается концентрация ионов).

Зависимость электропроводности морской воды (S,T,Р) на малых интервалах изменчивости температуры, солености и давления соответствует линейной функции:

_r(t)= ₀+B·S _r(t)+А·T _r(t)+K·P _r(t). (1.10)

При параметрах морской воды характерных для верхнего двухсотметрового слоя океана: Р≤200 дбар, Т=4÷20С, S=30÷35 епс и =30÷45 мСм/см, - значения коэффициентов и находятся в равных пределах 0,8А1,3 и 0,8B1,3 , а 0,02 .

В современной океанологической аппаратуре наиболее широкое и практически одинаковое распространение получили два основных метода измерения удельной электропроводности воды: контактный – кондуктометрический и бесконтактный – индуктивный. Кондуктометрический способ основан на измерении активного сопротивления морской воды, протекающей в трубке между двумя электродами. Сущность индуктивного метода заключается в измерении ЭДС взаимоиндукции в обмотке одного из двух тороидальных трансформаторов, установленных коаксиально друг к другу. Индуктивная связь между трансформаторами возникает через "виток", образуемый морской водой с изменяющейся проводимостью.