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如果你曾在海浪中沉浮
你就知道海水不斷地在移動
拉遠點看比較清楚
我們的地球,71% 為水覆蓋
以巨大的水流移動著
這個令人生畏的環球輸送帶
有很多複雜的驅動器
但背後其實是一個簡單的泵
讓水在地球上移動
這個過程叫溫鹽環流
使其流動的基本概念
就叫做濃度梯度
先撇開海洋不談
想像我們在一個空房間
裡頭有很多掃地機器人
像沙丁魚般擠在一個角落
將它們同時啟動
掃地機器人就會向外滑行
撞來撞去越分越開
最後掃地機器人 平均分散在整個房間
這些機器在隨機運動之下
達到平衡
就是物質密度
平均分布的意思
濃度梯度也是同樣的道理
就是物質會從高濃度
或從很擠的地方
被動地移到低濃度,比較舒服的地方
這跟洋流及溫鹽環流又有何干呢?
「溫」就是溫度
「鹽」就是鹽度
因為在海洋中,實際情況是
溫度和鹽度驅動著
高濃度往低濃度的移動
讓我們回到海上
看看這到底如何運作
啪!
你變成水面的一個分子
在紐約旁的溫帶海域中
數不清的喧鬧水分子包圍著你
在這裡,陽光就像勁量電池一樣
讓你和其他水分子
互相推擠、彈開
就像掃地機器人一樣
水分子散得愈開
表面的密度
就會愈小
藉著這種被動運動
你從高密度移動到低密度的地方
先不管物理法則
假裝你這個分子
能潛到水層深部
在較冷的深層水中
相對缺少陽光的熱能
水分子幾乎不太動
所以可以維持極高的密度
不會撞來撞去
但是為了要舒緩
這種擁擠的情況
他們很快開始向上移動
至更寬敞的水面
這就是溫度如何
驅使水分子
從高密度往低密度移動
達到平衡
但海水中不只有水分子
還有許多的鹽離子
就像你一樣,這些傢伙也想要
寬敞的豪宅
太陽溫暖了海洋
你的某些水分子同伴
隨之從水面蒸發
鹽對水的比例相對增高
留下來的擁擠鹽離子
注意到在比較深的地方
鹽分子似乎享受著更寬敞的空間
因此一場入侵戰爭開打
他們也要向下移動到水層深部
在極地區
我們看到這種小區域的過程
如何影響全球波動
在北極與南極
冰塊點綴在水面上
表層與深層的水
溫差極小
全部都很冷
但鹽度卻有差別
在這情節下
這就是觸發行動的原因
這裡,陽光融化了表冰
為海洋注入一堆
新的水分子
這不但拉近了
你與其他水分子的距離
致使你又開始爭奪空間
另一方面還會稀釋
鹽離子的濃度
所以你往下走
順著濃度梯度一路下滑
到更舒適的地方
但對鹽離子而言
他們在水面的低濃度狀況
就像廣告般吸引著
下面喧鬧不休的巨量鹽分子
於是他們向上攀升
在溫帶與極地氣候區
這種順著濃度梯度的被動運動
能產生水流
而這正是
一種全球輸送帶
稱為溫鹽環流的起始點
這就是一個簡單的概念如何
變成主要機制,潛藏在
地球上最大
且最重要的系統下
如果你環顧四周
你會發現這隨處可見
把燈打開也會看到此現象
濃度梯度掌控
電力流動的方向
使擠在一處的電子
移動到較低濃度的地方
在電路通的時候
即你打開開關時
其實現在就有好幾個梯度作用
在你體內發生,例如你吸空氣進入肺
使得在那團空氣中濃縮的氧氣
被動運動進入肺中
及你的血液中
我們知道這世界充滿了
複雜的物理問題
但常常了解它們的第一步
可能很簡單
所以當你面臨巨大的洋流
或必須搞清楚電力如何運作時
記得不要驚慌
要了解這些就如打開開關一樣簡單