KESKUSTELU

Mikäs se aikaisempi keskustelu näistä jutuista oli?

Sen verran mielenkiintoinen keskustelu, että pakko kysellä taas tyhmiä eli eiköhän keksitä minne se auringon lähettemä säteily ensimmäisenä menee (ja kyllä, jopa ajallisestikin((=teho) tarkasteltuna) Ettei vaan taas sinne merivesiin? Kova lämpövarasto kuitenkin ja puhukaapas Golf-virran vaikutuksesta meidän (=Suomalaiset) ilmastoon. Mistäpä korjaaja, kun se lämpöpumppu spragaa ?

Niin, sopii vielä ihmetellä siellä pallon sisällä surraavaa pikku "moottoriakin", jonka hukkalämmöistä en ole paljoa nähnyt kirjoitettavan...

En näe mitään mekanismia, joka erottelisi yhden molekyylin muiden molekyylien joukosta.

Terawatti
Hyvä yksinkertaistus. Meret tietenkin toimivat samoja sääntöjä noudattaen. Tarkoitan vain sitä, että kun merenpohjan alla on kuumaa magmaa ja pinnalla 25 asteista vettä, niin pohjalla tulee jostakin kylmää vettä. Pohjalla ei ole jäähdytyskonetta, joka pitäisi pohjan viileänä tuhansia vuosia. Tämähän vaatii aivan yksinkertaista tilanteen ymmärtämistä.
Terawatin mallissa tämä tarkoittaa sitä, että jos varaajasta ei oteta vettä, niin ajan kuluessa myös pohjavesi lämpenee lämmönjohtumisen tähden.
Merissä on siis valtava energian siirto kääntöpiirien välistä navoille. Golf virran siirtämän energian turvin mekin voimme viettää ainutlaatuisen mukavia kesiä näillä arktisen valon alueilla.


Jos jossain laskeutuu kylmää (ja suolaista) vettä alas, niin on selvää, että jossain sama määrä nousee toisaalla ylös. Ei tarvita mitään tulivuoritoimintaa. Meressä on myös muita virtauksia maan pyörimisestä ja vuorovesi-ilmiöistä johtuvia, vaikkei mitään lämpötilaeroja olisikaan.

Ilmeisesti et. Jos koko Maapallon merivesi kiertää 1000 vuodessa, sinun oletuksesi, laskelmasi on oikein. Jos taas, kuten minä ymmärsin, termohaliinikierrossa virtaa x kuutiota vettä 1000 vuodessa. Kuinka paljon on x? Jos se on vaikkapa puolet tai vain 10% koko Maapallon meriveden määrästä, niin laskelmasi on pielessä.

Millä siis perustelet oletuksesi?

Merenpohja lämpiää hyvin nopeasti pohjasta syvemmälle porautuessa, noin 20C / 100 metriä, erityisesti syvissä vesissä.

Syvän merenpohjan lämpötila on lähempänä 2C kuin 4C.

http://www.deepseadrilling.org/31/volume/dsdp31_23.pdf

En alkuunkaan tarkoita tätä. Eikä näin myöskään käsittääkseni käy suurissa astioissa. Toisaalta voit olla oikeassa sen suhteen, että höyrystymisrajapinnalla on roolinsa tässä ilmiössä.

En osaa mennä sanomaan, mitä yksi vesimolekyyli ajattelee. Sinällänsä asia on ajankohtainen, kun tuo Havukka-ahon ajattelijakin on nyt elokuvateattereissa, ja jos oikein muistan kirjaa, niin ajattelija taisi pohtia tulibasillin luontoa.

Joka tapauksessa olettaisin, että nämä merivirrat, ovat myös tietyllä tavalla yksinkertaistuksia. Muistan joskus lukeneeni Golf-virrasta, että se on vahvimmillaan - oliko 100 vai 200 metrin syvyydellä, joten ei siinäkään ole kyse mistään pintavirtauksesta. Omalla tavallaan tulee mieleen myös jonkinlainen analogia ilmakehään. On siis virtauksia vaakasuuntaan, mutta myös kaikenlaisia virtauksia pystysuunnassa, joista toiset ovat heikompia ja toiset vahvempia.

Se mitä haen tässä itse, on se, että kun koulukirjat sanovat, että raskaampi vesi painuu pohjaan ja kevyempi pintaan, on se vain yksinkertaistus tai seuraus, joka ei vastaa siihen kysymykseen, minkä vuoksi ylipäätänsä kaikissa isoissa astioissa käy näin. Toisin sanoen, miksi se energia pyrkii astian pintaan ja miksi se harppauskerros syntyy ja vesi kerrostuu makeassa vedessä lämpötilan mukaan ja merivesi vielä suolaisuuden mukaan?

Toisaalta pelkästään vesikattilaa tai saunanpataa katselemalla näkee, että jo hyvin pienillä energiamäärillä veteen alkaa syntymään virtauksia (vrt. konvektio ilmakehässä). En tiedä mennäänkö tässä myös kvanttifysiikaan, mutta oletettavasti kun vesimolekyyli ottaa vastaan energiaa, seurauksena on suurempi tilavuus, ja kun sen yksittäisen molekyylin tilavuus kasvaa, pyrkii se nousemaan ympäristöään kevyempänä ja jatkaa nousuaan, mikäli ei luovuta energiaansa ympäristöön.

Lopulta nämä energiapaketit ruuhkautuvat vedenpintaan, jossa tulee vastaan sellainen rajapinta, jonka ylittämiseen tarvitaan erittäin paljon energiaa (siis höyrystymislämmön verran). Mitä kaikkea tuossa ruuhkautumisessa sitten tapahtuukaan, niin harppauskerroksessa ilmeisesti vallitsee tietyt fysikaaliset tasapainoehdot, joista en ole koskaan onnistunut lukemaan mitään. Periaatteessa siis on aivan sama lisääntyykö sen suuren astian sisällä olevan veden energia ylhäältä tai alhaalta päin, pyrkii energia tasapaino astiassa sellaisen tilaan, jossa on selkeä harppauskerros. Sinällänsä se, että pinta on lämpöisempää kuin pohja, ei mitenkään suoraa kerro sitä, onko energia tullut siihen veteen alhaalta tai ylhäältä.

Ehkäpä tämä kuvaukseni on melko alkeellinen, ja sen vuoksi otan toisen näkökulman. Maapallo säteilee aivan varmasti lämpösäteilyä, jo pelkästään sen takia, että sydämmen lämpötila on tuhansia asteita. Kun maanpinnasta sitten kaiketi noin 75% (tai sinnepäin) on veden peitossa, tämä lämpösäteily törmää pääsääntöisesti veteen, johon IR säteily pysähtyy tehokkaasti - tai ainakin oletan näin käyvän (spektrit noissa avovesien pohjien lämpötiloissa on minulla hiukan hakusessa). Siis ymmärrykseni mukaan ne siellä merten tai ylipäätänsä avovesien pohjassa olevat vesimolekyylit absorptoivat maan lämpösäteilyä. Se energia jäisi sinne, jos ei olisi mekanismia, joka nostaisi tämän ylimääräisen energian pintavesiin. Veden läpi se maan ytimen IR säteily ei käsittääkseni tule, eikä kyse ole johtumisesta siinä mielessä kun yleensä ajattelemme lämmön johtumista, koska tällöinhän energia johtuisi kylmästä lämpöisempään, joka ei ole mahdollista. Täytyy siis olla jokin toinen mekanismi, jonka selitys tulee oletettavasti energiakvanteista ja siitä miten ne vaikuttavat vesimolekyylien olemukseen. Toisin sanoen tunnettujen merivirtojen lisäksi merissä ja järvissä on tietynlaista hyvin hidasta konvektiota, joka pystyy kumoamaan painovoiman.

Kyllähän vesikin johtaa lämpöä, mutta lämpö vedessä leviää hitaasti, koska sen lämpökapasitetti on suuri. Ilmiötä kuvaa terminen diffusiokerroin, vedelle 1,4E-7 m2/s (suunnilleen sama kuin lasille) ja kuparille 1,1E-4 m2/s, jossa lämpö tasoittuu nopeasti.
Jos alkutilanteessa eristetyn vesivaraajan yläosassa on kuumaa vettä, niin tietyn ajan jälkeen syntyy terminen tasapaino. Mikäli eristys on täydellinen, joka puolella säiliössä vallitsee lopulta sama lämpötila. Sama tapahtuisi tietenkin merissä, ellei jostakin tulisi uutta kylmää vettä pohjalle. Tämä on ajatukseni periaate. Nyt pitäisi laskelmin selvittää veden termisen diffuusiokertoimen avulla, mikä aika suurin piirtein tarvittaisiin, jotta tulisi terminen tasapaino. Luulen, että merien fysiikasta tiedetään kovin vähän.



En minä mitään olettanut, vaan laskelman perusteena oli blacknigth'n 1000 vuoden kiertoaika, kuten sanoin. Jos sanotaan, että meriveden kiertoaika on 1000 vuotta, sanonnalla ei ole mitään mieltä, ellei x km3/a*1000 ole likipitäen meriveden määrä.
Itämeren veden kierto on noin 20 vuotta, tilavuus noin 20000 km ja vaihtuvuus siten 1000 km3/a. Turha viisastella.

Tuo noin tuhat vuotta on kai merivirtojen kiertoaika. Käyttäytyyko vesi samalla tavalla esim merivirtojen väliin jäävillä alueilla kuten Sargassomeri?

Ainakin tämän vanhan(en löytänyt parempaa) piirroksen mukaan merivirtojen väliin jää suuria suvantopaikkoja.

Juuri tuon oletuksen teit.

En minä mitään viisaastele. Sinä teit laskelman ilmeisesti virheellisin perustein, jos tuo on ainoa perusteesi. Olisiko pitänyt jättää ne lukijat, joilta mahdollinen virhe meni ohi, siihen uskoon, että laskelma on kunnossa?

Varmasti jää suvantopaikkoja, kuten jää Itämereenkin. Ei niillä ole merkitystä. Kysymys onkin virtausmääristä pinnalta pohjalle ja päin vastoin, mutta tiedetäänkö niistäkään edes summittaista arviota. Veikkaan, että 1000 vuoden kierto on lähes arvaus.


Lainaus suoraan laskelmastani

Siis tuossa oli ehdollinen olettamus, jos 1000 vuoden ...
Totta hemmetissä laskelma on pielessä, jos lähtökohta on väärä. Luulisin muiden lukijoiden ymmärtäneen täysin laskelmani tarkoituksen selvittää merien suurta merkitystä ilmastoon.
Huolesi muiden lukijoiden ymmärtämisestä osoittaa, että haluat osoittaa olevasi muita etevämpi.

Laskelman tavoite tuli kyllä selväksi, mutta ei perusteet. Tarjosin sinulle ystävällisesti monta mahdollisuutta oikaista asia itse.







Ei kestä kiittää. Olisin tietenkin voinut olla pilkallinen ja kirjoittaa ikävästikin.


Epäilen vahvasti, että laskemasi tarkoitus oli osoittaa, että olet muita etevämpi.

Ymmärrän kyllä, että olisit mielummin antanut huolimattomien lukijoiden mielummin uskoa virheelliseen laskemaasi kuin paljastaa, että mokasit. Valitettavasti tällä kertaa kävi näin.

Voisit harjoitella nesteiden sekoittumista ja virtaamista laskemalla esimerkiksi seuraavan teoreettisen laskun: 1000 m3 altaassa on merivettä suolapitoisuus 4%. Altaaseen sataa suolatonta vettä ja altaasta valuu ulos hyvin sekoittunutta vettä. Mikä on veden suolapitoisuus, kun altaaseen on satanut 1000 m3 eli sanotaan, että altaan vesi on vaihtunut kerran. Kun olet ymmärtänyt sekoittumisen, tule sitten kommentoimaan tämän tyyppisiä laskuja.

Yksinkertainen laskelmani ei osoita mitään etevyyttä. On vain hauska touhuta taskulaskimen kanssa ja heittää laskelmia kommentoitaviksi - toivoisin tietenkin asiallisin perustein.

Laskuvirhe on mahdollinen, mutta siitä ei kukaan vielä ole moittinut.

Ohessa olisi linkki intialaiseen paperiin, jossa on tehty empiirisiä kokeita veden kerrostumista hiukan erillaisin koejärjestelyin.

http://www.iaea.or.at/OurWork/ST/NE/NEN ... ijayan.pdf

Vaikka tuon paperin taustana on ydinvoima teollisuuden lauhdevedet, niin tehty pienimuotoinen koe kuvaa hyvin miten veden kerrostuminen ja harppauskerroksen muodostuminen tapahtuu. Lisäksi dokumentissa on viitteitä, joissa kenties on teoriaa asiasta ja jotka ehkä löytyisivät googlen scholarilla.

Peruskoe tuossa paperissa on siis tehty hieman lainalaatikkoa pienemmällä läpinäkyvällä laatikolla, johon on keskelle asetettu pystysuoraan vastus, ja veteen on lisätty alumiini hiukkasia tai väriaineita, joiden liiketta ja leviämistä on voitu kuvata visuaalisen efektin näkemiseksi. Lisäksi tapahtumia on mitattu muutamilla termopareilla ja samat asiat on sitten vielä simuloitu joillakin ohjelmilla.

Ehkäpä tämä dokumentti veisi keskustelua eteenpäin. Sen paremmin luonnossa kuin tekniikassakaan ei oikeastaan koskaan ole tilannetta, jossa energiaa ei virtaisi johonkin. Toisin sanoen tuotaisi systeemiin tai poistuisi siitä, joten mielestäni erikoistilanne, jossa vesi seisoo ja on sillä tavoin eristetyssä tilassa, että energiaa ei siirry minnekään muualle kuin nesteeseen itsesään ja sen partikkelien vällillä, on jokseenkin hyödytön.

Oheisen kokeen installaatio näyttää toteen sen, että veden lämpötila kerrostumisen ja harppauskerroksen syntyminen ei mitenkään edellytä sitä, että lämpöä tuotaisiin pintaan tai johonkin muuhun tiettyyn pisteeseen. Kokeessa oleva pystysuora vastus saa aikaan sen, että vesimolekyyleihein sitoutuu energiaa, ja konvektio alkaa nostamaan niitä pintaan, aivan siitä riipumatta onko se molekyyli alhaalla tai ylhäällä. Kerrostuminen siis syntyy tässä kokeessa konvektion tuloksena ja jos konvektio on laminaarista, syntyy myös selkeä harppauskerros.

Se mitä tällä nyt haluan osoittaa, on se, että itse veden kerrostumisesta, emme voi mitenkään päätellä sitä, mistä se veteen sitoutunut energia on kotoisin. Toisin sanoen järvien ja merien kerrostumisesta emme voi päätellä mikä osuus veden energiasta on kotoisin auringosta ja mikä maankamarasta tai muista veden alaisista energialähteistä, vaikka tuntuisi hyvin luontevalta, että aurinkohan sitä pintaa lämmittää.

Osaankin sitten jatkossa suhtautua laskelmiisi niiden ansaitsemalla vakavuudella.


Mitenkäs muuten?


Ainakaan itse en laskuusi perehtynyt, koska heti ensimmäinen lukuarvo vaikutti perusteettomalta.

Helmikuun tiedelehdessä näyttäisi olevan juttu etelämantereen järvistä, joissa on sulaa vettä kilometrien paksuisten jäämassojen alla. Selityksenä sulille järville näyttäisi olevan geoterminen lämpö.

Täysin harhaanjohtava dokumentti ja koe. Tuolla ei ole mitään tekemistä valtamerten veden käyttäymisen kanssa.

Tuossa dokumentissa käsitellään veden kerrostumista pelkästään lämpötilan mukaan eli termokliinista kiertoa. Valtamerissa tapahtuu kerrostumista tiheyden mukaan johon vaikuttaa sekä lämpötila että suolaisuus eli halokliininen kierto.

Joku NADW eli Pohjois-Atlantin syvä vesi, on selvästi omana kerroksenaan vielä Etelä-Atlantillakin. Ja sillä on sama lämpötila ja suolaisuus kuin Pohjois-Atlantillakin, jonka perusteella sen voi erottaa muista vesikerroksista. Se ei sanottavasti lämpene tai laimene niiden satojen vuosienkaan aikana, minkä se virtaa Atlantilla etelään. Samoin AABW eli Antarktinen pohjavesi esiintyy kaikkialla saman lämpöisenä ja suolaisena. Ja nämä valtameren vesikerrokset kerrostuvat tiheytensä mukaisesti toistensa päälle, eivätkä sekoitu.

Jo Itämeressä on selvä halokliini ja veden suolaisuuskerrostuneisuus.

Itämeren kerrostuneisuus

Kuten tuosta linkistä huomaat, halokliinin alapuolella oleva vesi on lämpimämpää kuin sen yläpuolella oleva pintavesi. Se ei kuitenkaan nouse pintaan, koska on tiheämpää. Samoin pinnalla oleva 0 asteinen vesi ei vajoa pohjaan vaan ainoastaan halokliiniin asti, koska sen tiheys ei nouse edes 0 asteessa pohjaveden tiheyttä suuremmaksi. Siksi Itämeren syvänteiden vesi on lähes hapetonta. Uutta vettä pohjaveteen pääsee vain jos Tanskan salmista tulee pulssi Atlantin vettä, joka on tarpeeksi suolaista vajotakseen pohjaan asti.

Ja valtamerissä veden kerroksen energia eli lämpötila riippu erittäin paljon siitä, mistä kerros on peräisin. Pohjaan vajoavaa kylmää ja suolaista vettä muodostuu ainoastaan arktisilla alueilla. Ja veden lämpötila on sen mukainen. Se ei sanottavasti lämpene satojenkaan vuosien aikana.

Valtamerissä termokliinistä kiertoa tapahtuu ainoastaan muutamien satojen metrien syvyyteen asti. Syvempien vesi kierto perustuu halokliiniseen kiertoon.