염분비 일정의 법칙

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1. 개요

염분비 일정의 법칙은 윌리엄 디트마르가 1873년부터 1876년까지 챌린저 탐사에서 얻은 자료를 분석하여 1884년에 발견한 법칙으로, 전 세계 바닷물의 염분비가 거의 일정하다는 것을 의미한다. 바닷물은 염화 나트륨, 염화 마그네슘, 황산 마그네슘 등을 포함하며, 주요 이온의 비율도 일정하다. 이 법칙은 바닷물 염소 농도를 측정하여 전체 염분 농도를 추정하는 데 사용되며, 마르틴 크누센의 경험적 식을 통해 염분 농도를 계산할 수 있다.

염분비 일정의 법칙

정의	해수 중의 각 성분의 절대량은 장소와 시간에 따라 변하지만, 각 성분 원소의 양의 비는 일정하다는 법칙
발견자	게오르크 포르히하머
내용	해수의 염분은 장소와 시간에 따라 변동하지만, 염분 중 각 이온의 조성비는 거의 일정함 강물이나 빙하가 녹은 물이 섞이는 하구나 극지방의 표층에서는 예외가 발생할 수 있음
예외	하천의 하구, 빙하가 녹는 곳, 강수량이 많은 곳에서는 달라질 수 있음
중요성	한 곳에서 염분만 측정하면 다른 성분의 양을 알 수 있음 해수의 순환 연구에 중요한 기초 자료를 제공

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1. 개요
2. 역사
3. 염분비
4. 의의

2. 역사

윌리엄 디트마르는 1873년부터 1876년까지 챌린저 탐사를 통해 얻은 전 세계 77개 해역의 염분비 자료를 분석하여 1884년에 염분비가 일정하다는 사실을 알아냈다. 이는 바닷물의 주된 구성 성분에 대한 최초의 분석으로 여겨진다.

3. 염분비

1884년 스코틀랜드의 화학자 윌리엄 디트마르는 1873년부터 1876년까지 챌린저 탐사를 통해 얻은 전 세계 77개 해역의 염분비 자료를 조사하여 염분비가 일정하다는 사실을 알아냈다. 이는 바닷물의 주된 구성 성분에 대한 최초의 분석으로 여겨진다.

바다의 평균적인 염분비는 다음과 같다.

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해수 1kg 중의 염류 (g/kg) 및 전체 염류에 대한 성분비 (%)
염류	g/kg	%
염화 나트륨(NaCl)	27.2	77.7
염화 마그네슘(MgCl₂)	3.8	10.9
황산 마그네슘(MgSO₄)	1.7	4.8
황산 칼슘(CaSO₄)	1.3	3.7
황산 칼륨(K₂SO₄)	0.9	2.6
기타	0.1	0.3

해수 1kg 중의 주요 이온 및 전체 이온에 대한 성분비(무게 기준, %)는 다음과 같다.

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해수 1kg 중의 이온 (g/kg) 및 전체 이온에 대한 성분비 (무게 기준, %)
이온	g/kg	%
염소(Cl^-)	19.35	55.07
나트륨(Na⁺)	10.76	30.6
황산(SO₄^2-)	2.71	7.72
마그네슘(Mg²⁺)	1.29	3.68
칼슘(Ca²⁺)	0.41	1.17
칼륨(K⁺)	0.1	0.3

4. 의의

염분비 일정의 법칙에 따라, 바닷물의 주요 성분 중 하나의 농도만 측정해도 모든 염분의 양을 알 수 있다. 가령 염소를 기준으로 했을 때, 해양학자 마르틴 크누센은 1889년 다음과 같은 경험적인 식을 제시했다.

:S = 0.030 + 1.805 Cl

(S는 전체 염분의 비율, Cl은 염소의 비율, 단위는 모두 퍼밀(‰))

이 공식은 1962년 JPOTS(Joint Panel for Oceanographic Tables and Standards)에서 크누센의 식에 새로운 비례상수를 붙여 사용하며 약간 수정되었다. 간단하게 말하면 염분의 총량은 염소의 약 1.8배이다.

:S = 1.80655 Cl

그러나 이 식은 발트해 같은 바다나, 강과 바다가 만나는 하구 같이 염분이 아주 낮은 해수에서는 잘 맞지 않는 경향이 있다.