Tihedus ja viskoossus
Nagu eespool mainitud, pole veel suurima tihedusega mitte tahke faas vaid vedel. Puhta jää tihedus 0°C juures on 0,9168 g/cm³. Vedelal veel sama temperatuuri juures aga juba 0,9998 g/cm³. Tihedus kasvab ja saavutab oma suurima väärtuse 3,98°C juures (Joonis 8). Edasise vee soojenemise käigus ületab molekulide soojusliikumine struktuuri-mõjusid ning vee tihedus hakkab taas vähenema. Kuigi tiheduserinevused võivad tunduda tühised, on nad äärmiselt suure tähtsusega. Selle tulemusena tekib jää veekogu pinnale, mitte põhja ning vee tsirkulatsioon lõpeb ja veekogu säilitab oma soojuse varu. Vastasel korral külmuksid järved talvel põhjani. Vee tiheduse muutus 1° temperatuurimuutuse kohta on erinevates temperatuuri-piirkondades erinev (Joonis 9). Kõige väiksemad tiheduse muutused on suurima tiheduse piirkonnas +4° ümber. Nelja- ja viiekraadiste veekihtide läbisegamiseks kulub ca 40 korda vähem energiat kui 29° ja 30° veekihtide läbisegamiseks. Sellest tulenevalt on suvel järvedes tekkiv temperatuuri-kihistus suhteliselt püsiv.
|
Vee tihedus kasvab ka koos soolsuse kasvuga ja seda ligikaudu lineaarselt. Magedate sisevete soolsus jääb vahemikku 0,01 kuni 1,0 g/l. Soolajärvedes võib see ületada 60 g/l ja maailmamere keskmine soolsus on 35 g/l. Kuigi järvedes on soolsusest tingitud tihedusgradiendid väikesed, ei tohiks neid alahinnata.
Kihistunud järvedes võivad anorgaanilised ained akumuleeruda ajutiselt või püsivalt ja anda väga tugevaid tihedusgradiente, mis muudavad seal oluliselt energia- ja aineringet.
Veel vähendab soolsus maksimumtiheduse temperatuuri ligikaudu 0,2°C g·lˉ¹ kohta ja alandab külmumis-temperatuuri. Nii on merevee (soolsus keskmiselt 35 g/l) suurim tihedus temperatuuril –3,52°C, kuid see on atmosfäärirõhu juures juba alla külmumispunkti (-1,91°C) (Joonis 10). Merevee jahtumine ja laskumine põhja suunas varustab ookeani süvakihte hapnikuga. Ookeani põhjani külmumast takistab selle suur soojusmahtuvus. Magevetes on soolsuse mõju vee maksimaalsele tihedusele tühine.
Lisaks soolsusele võib maksimaalse tiheduse temperatuuri alandada ka hüdrostaatiline rõhk. Viimane kasvab 1 atmosfääri võrra 10 m sügavuse kohta. Maksimaalse tiheduse temperatuur väheneb umbes 0,1°C 100 m sügavuse kohta. Nii seostatakse väga sügavate järvede 4°C madalamat põhjatemperatuuri tihti just kõrge hüdrostaatilise rõhuga. Vesi on normaaltemperatuuril ja -rõhul (0°C, 760 mm Hg) 800 korda tihedam kui õhk, mis on veeorganismidel kujundanud mitmesuguseid anatoomilis-morfoloogilisi kohastumisi. Eelkõige tuleks rõhutada kahte aspekti. Esiteks lihtsustab suur tihedus veeorganismide ujuvust, vähendades neile gravitatsioonijõu mõju ja energiakulu oma asendi säilitamisele veesambas (Joonis 11). Teiseks väheneb tihedas keskkonnas väheneb vajadus tugikudede järele. See on eriti märgatav alamate selgrootute ja kinnitunud katteseemnetaimede juures (Joonis 12). |
|
Viskoossus on vedelike omadus takistada oma osakeste liikumist üksteise suhtes, olles sisehõõrde mõõt. Viskoossuse toimet on lihtne ette kujutada laminaarsel voolamisel, kui vedeliku kihid liiguvad üksteise suhtes erineva kiirusega. Nad libisevad üksteise peal ja nende libisemispinnas tekib hõõrdumine, mis püüab takistada nende omavahelist liikumist. Mida suurem on takistav jõud, seda vaevalisem on vedeliku voolamine. Vee viskoossus on kujundanud voolujoonelise kehakuju aktiivselt liikuvatel organismidel ja kinnitunud organismidel vooluvetes. Vee muutuvale viskoossusele reageerivad mitmed planktonorganismid ujuvuse tagamiseks jätkete pikkuse muutumisega, teistel muutub näiteks limakihi paksus. Selliseid perioodilisi morfoloogilisi muutusi nimetatakse tsüklomorfoosideks (Joonis 13).
Vee viskoossust mõjutab tugevasti temperatuur. Vahemikus 0°- 25°C väheneb vee viskoossus kaks korda.