Tüm yazılar

doğa

Denizler Neden Karışmıyor?

İki su neden aralarında duvar varmış gibi yan yana durabiliyor? Cevap suyun ağırlığında ve bu ağırlık farkı Boğaziçi’nin altındaki ters akıntıdan Karadeniz’in dibindeki 2.400 yıllık gemiye kadar pek çok şeyi açıklıyor.

sc0x01 · 6 dk okuma · güncellendi
Fotoğraf; Amazon’da koyu renkli nehir suyu ile çamurlu sarı su keskin bir çizgiyle yan yana akıyor, tam sınırda yolcu dolu bir tekne, arkada orman; solda büyük harflerle İki Deniz yazısı

Okyanus bilimci Ken Bruland, 2007’de Alaska Körfezi’nde bir araştırma gemisindeyken bir fotoğraf çekti. Fotoğrafta açık renkli ve koyu renkli iki su, denizin ortasında keskin bir çizgiyle ayrılıyordu. Fotoğraf sonraki yıllarda “iki okyanusun karışmadığı yer” gibi başlıklarla defalarca paylaşıldı.

Görüntüdeki sular iki ayrı okyanus değil. Açık renkli olan, buzullardan gelen tatlı su. Buzul nehirleri dağları aşındırıyor ve Bruland’ın “buzul unu” dediği çok ince bir tozu denize taşıyor. Koyu renkli olan ise tuzlu okyanus suyu. Tatlı su tuzlu sudan hafif olduğu için onun üstüne yayılıyor, dev girdaplar da bu suyu açık denize sürüklüyor. Bruland’a göre sular sonunda karışıyor. Fotoğraf yalnız o anı yakalıyor.

Bu yazıda 6 bölüm
  1. Suyun da ağırlığı var
  2. Boğaziçi: iki yönlü akan boğaz
  3. Karadeniz’in dibindeki nehir
  4. Cebelitarık: Akdeniz’in tuz dili
  5. Karışmayan derinlik
  6. Sonunda karışırlar

Suyun da ağırlığı var

Bir bardak suya tuz karıştırırsanız su ağırlaşır. Soğuyan su için de aynısı geçerli. Bu yüzden okyanus bilimciler suyu sıcaklığına ve tuzluluğuna göre tanır. Tuzluluk, bir kilogram suda kaç gram tuz bulunduğunu, yani binde kaç tuz olduğunu söyler.

Yoğunlukları farklı iki su karşılaştığında hafif olan üste, ağır olan alta yerleşir. Yağ ile sudan farklı olarak bu sular birbirine karışabilir. Ama karışmak için enerji gerekir: rüzgâr, dalga, gelgit, akıntı. Bu çalkalama yeterli değilse iki katman arasındaki sınır şaşırtıcı biçimde uzun süre keskin kalır. Bu sınırın adı piknoklin, yani yoğunluğun birden değiştiği katman.

Aynı şey nehirlerde de görülüyor. Amazon’da kara sulu Rio Negro, açık renkli ana kolla, Solimões ile buluşuyor. Rio Negro 28, Solimões 22 derece sıcaklıkta. Rio Negro saatte 2 kilometre civarında akarken Solimões saatte 4–6 kilometre hızla ve And Dağları’ndan getirdiği tortuyla akıyor. İki nehir 6 kilometre boyunca yan yana, karışmadan akıyor. Tamamen karışmaları için yaklaşık 60 kilometre daha gerekiyor.

Havadan çekilmiş fotoğraf: Ormanlarla çevrili geniş bir nehirde açık kahverengi ve koyu renkli iki su yan yana akıyor, aralarında belirgin bir çizgi var
Şekil 1 Amazon’da kara sulu Rio Negro ile tortulu, açık renkli Solimões’in buluştuğu yer, havadan. Fotoğraf: Immelman284, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0).

Boğaziçi: iki yönlü akan boğaz

Karadeniz’e büyük nehirler dökülüyor ve yüzeyindeki su az tuzlu: binde 17 civarında. Marmara’nın altından gelen Akdeniz suyu ise binde 38,5 tuzlu. Karadeniz’i Marmara’ya bağlayan dar boğazda, Boğaziçi’nde, bu iki su üst üste ve ters yönlere akıyor.

Üstte az tuzlu Karadeniz suyu güneye, Marmara’ya akıyor: saniyede yaklaşık 16.000 metreküp. Altta tuzlu ve ağır Akdeniz suyu ters yöne, kuzeye, Karadeniz’e doğru akıyor: saniyede yaklaşık 11.000 metreküp. Bu debiler ölçüme göre değişiyor; başka çalışmalar farklı değerler veriyor. Bir gemi yüzeyde güneye sürüklenirken, birkaç on metre aşağıdaki su kuzeye gidiyor.

KaradenizMarmara
  1. Üst akıntıAz tuzlu Karadeniz suyu · binde 17
  2. Alt akıntıTuzlu Akdeniz suyu · binde 38,5
Şekil 2 Boğaziçi’nin kesiti. Hafif su üstten güneye, ağır su alttan kuzeye akar. İki katman arasındaki sınır, boğazın güney ağzında 10–20 metre derinlikte.

Bu alt akıntıyı ilk ölçen ve açıklayanlardan biri 21 yaşındaki Luigi Ferdinando Marsigli’ydi. 1679’da Venedik elçilik heyetiyle Osmanlı başkentine giden Marsigli, balıkçılardan ilginç bir şey duydu: Demirli bir teknenin kıç tarafından suya bırakılan ağlar, belli bir derinliğe batınca teknenin ön tarafında su yüzüne çıkıyordu. Bir İngiliz kaptanın suya sarkıttığı ağırlığın da belli bir derinlikte yön değiştirdiği anlatılıyordu.

Marsigli bunu kendisi denedi. Ucuna beyaza boyanmış bir tahta ya da kurşun ağırlık bağladığı ipi suya sarkıttı ve ipin elini hangi yöne, ne kuvvetle çektiğini hissederek akıntının nerede tersine döndüğünü buldu. Bulduğu derinlik bugünkü ölçümlerle uyumlu: boğazın güney ağzında 10 ile 20 metre arası. Alt akıntıdan su örneği de aldı ve bu suyun yüzeydekinden ağır olduğunu tarttı.

Eve dönünce ortasından bir bölmeyle ayrılmış, bölmenin altında ve üstünde birer delik bulunan bir kutu yaptı. İki yana farklı yoğunlukta su koyduğunda ağır su alttaki delikten bir yana, hafif su üstteki delikten öbür yana aktı. Boğaziçi’nin küçük bir modeliydi bu. 1681’de yayımladığı küçük kitap, iki katmanlı akıntının yoğunluk farkından doğduğunu gösteren ilk deneylerden birini anlatıyor.

Karadeniz’in dibindeki nehir

Boğaziçi’nin altından Karadeniz’e giren tuzlu su orada da durmuyor. 2010’da Leeds Üniversitesi’nden Jeff Peakall ve Daniel Parsons’ın yönettiği uluslararası bir ekip, insansız bir denizaltıyla Karadeniz’in dibini taradı. Ağır tuzlu su deniz tabanında gerçek bir nehir gibi akıyordu: yaklaşık 60 kilometre uzunluğunda, 1 kilometre genişliğinde ve 35 metreye varan derinlikte, kıyıları olan bir kanalda, saatte yaklaşık 6 kilometre hızla.

Kanaldan saniyede 22.000 metreküp su geçiyor. Bu, Ren Nehri’nin on katı. Karada olsaydı dünyanın en büyük altıncı nehri olurdu.

Cebelitarık: Akdeniz’in tuz dili

Aynı şey Akdeniz’in batı ucunda da oluyor. Akdeniz’de buharlaşma yüksek. Su buharlaştıkça tuz geride kalıyor ve Akdeniz suyu Atlas Okyanusu’ndakinden daha tuzlu, daha ağır hâle geliyor.

En dar yerinde 14,2 kilometre olan Cebelitarık Boğazı’nda okyanusun daha hafif suyu üstten Akdeniz’e giriyor, Akdeniz’in tuzlu suyu alttan okyanusa çıkıyor. İki katman arasındaki sınır yaklaşık 100 metre derinlikte. Dipten çıkan su saniyede yaklaşık 1 milyon metreküp, binde 38 tuzlu ve 13 derece sıcaklığında. Okyanusa çıkınca kıta yamacından aşağı kayıyor, yaklaşık 1.100 metre derinlikte dengeye geliyor ve batıya doğru binlerce kilometre boyunca izlenebiliyor. Okyanus bilimciler buna Akdeniz tuz dili diyor.

Atlas OkyanusuAkdeniz
  1. Üst akıntıDaha hafif okyanus suyu Akdeniz’e girer
  2. Alt akıntıTuzlu Akdeniz suyu · binde 38 · 13 °C
Şekil 3 Cebelitarık Boğazı’nın kesiti. Okyanus suyu üstten girer, Akdeniz’in tuzlu suyu alttan çıkar. Sınır yaklaşık 100 metre derinlikte.

Karışmayan derinlik

Karadeniz’de az tuzlu yüzey suyunu derindeki tuzlu sudan ayıran ana yoğunluk sınırı 100–200 metre derinlikte. Sınır o kadar sağlam ki yüzeydeki oksijen aşağıya inemiyor. Karadeniz’in derin sularının %90’ından fazlası oksijensiz.

Oksijensiz su, tahta gibi canlı kökenli maddeleri binlerce yıl koruyabiliyor. Bu yüzden Karadeniz’in dibi bir müze gibi. 2017’de bir araştırma ekibi Karadeniz’in batısında, yaklaşık 2 kilometre derinlikte, MÖ 400 civarına tarihlenen bir antik Yunan ticaret gemisi buldu. Gemi yan yatmıştı ama direği ve dümenleri yerindeydi. Bu tip gemiler o güne kadar yalnız antik çömleklerin üzerindeki resimlerden biliniyordu. Ekip 2018’de gemiyi bilinen en eski sağlam batık olarak duyurdu. Aynı araştırmada 60’tan fazla batık daha bulundu.

%90+oksijensiz
Karadeniz’in derin sularında oksijensiz suyun payı
22.000m³/sn
Karadeniz’in dibindeki nehirden geçen su
2.400yıl
Oksijensiz dipte sağlam kalan geminin yaşı
Şekil 4 Karışmayan suların rakamları.

Sonunda karışırlar

Peki bu sular hiç karışmaz mı? Karışır. Karışan sular da kendiliğinden yeniden ayrılmaz; fizikte bu tek yönlülüğün adı entropi. Boğaziçi’nden giren tuzlu su yol boyunca üstündeki suyla yavaş yavaş karışır. Akdeniz’in tuz dili, okyanusta binlerce kilometre sonra kimliğini kaybeder. Alaska’daki çizgi de akıntılarla dağılır.

Karışmanın bu yavaşlığı okyanusların en büyük hareketini de besliyor. Kuzey Atlas Okyanusu’nda ve Antarktika çevresinde soğuyan ve tuzlanan su ağırlaşıp dibe çöküyor ve bütün okyanusları dolaşan derin akıntıları başlatıyor. Okyanus bilimci Wallace Broecker buna “büyük okyanus taşıma bandı” adını verdi. En yaşlı derin sular yaklaşık 1.000 yıllık bir yolculuktan sonra Kuzey Pasifik’te yüzeye çıkıyor.

Denizleri ayıran şey bir duvar değil, bir ağırlık farkı. Fark yeterince büyükse ve suyu çalkalayan bir şey yoksa sınır gözle görülür hâle geliyor. Ama er ya da geç bütün denizler aynı okyanusun suyuyla karışıyor.

Kaynaklar

Paylaş WhatsApp X

Diğer yazılar