علي الرغم من الضغط الهائل في قاع المحيط تبقي المياه باردة, فما هو السبب؟

إن الأجزاء الداخلية للأرض يتم تسخينها بإستمرار نتيجة النشاط الإشعاعي للجسيمات الموجودة في نواة الأرض و نتيجة لذلك فإنه من المفترض أن تكون درجة حرارة الماء في قاع المحيط مرتفعة أيضا.
وكما هو معروف فإن الضغط يزداد كلما تعمقت أكثر في المحيط.
و من المنطقي أن يعتقد الإنسان أنه مع كل هذا الضغط المتزايد ينبغي أن ترتفع درجة حرارة قاع المحيط ولكن المثير للإهتمام أن لا شئ من ذلك يحدث فما يحدث هو العكس حيث أن درجة حرارة قاع المحيط تكون باردة جدا تصل إلي بضع درجات فقط فوق الصفر.

السؤال هنا: لماذا تكون درجة الحرارة في قاع المحيط منخفضة جدا؟

كإجابة مختصرة فإن الماء البارد أكثر كثافة من الماء الدافئ, لذلك فإن الماء البارد ينزل إلي الأعماق بينما تبقي المياه الدافئة في الأعلي كما أن المياه علي السطح تصبح باردة بسبب التبخر نتيجة حرارة الشمس.
عندما تبرد المياه علي السطح فإنها تنزل للأسفل و تحل مكانها المياه الدافئة, إلي جانب أن أشعة الشمس لا تقوم بتسخين الطبقات السفلية للمحيط, حيث أن الأشعة تتبدد علي الطبقات العليا بالكامل.

إرتفاع الضغط لا يعني إرتفاع درجة الحرارة في الحالات.

لنبدأ بتوضيح سوء تفاهم مشهور بخصوص العلاقة بين الضغط و درجة حرارة السوائل و هو أن الضغط العالي يعني إرتفاع درجة الحرارة.
إن تلك العلاقة مشهورة لكنها غير صحيحة فعلي الأرجح تنبع تلك العلاقة الخاطئة من قانون الغاز المثالي أو بالأحري من المبالغة في تبسيطه, فقانون الغاز المثالي ينص علي "ضغط و حجم كمية معينة من الغاز المثالي تتناسب مع درجة الحرارة المطلقة".

تكون معادلة القانون المثالي كالتالي PV = NRT
P هي ضغط الغاز
V هي حجم الغاز
N عدد المولات في الغاز(كمية المادة)
R ثابت الغازات العام
T درجة الحرارة المطلقة
بمعني أبسط فإن المعادلة السابقة تعني أنه عند زيادة ضغط الغاز المثالي مع ثبات حجمه فإن درجة حرارته تزداد.
علي الرغم أن المعادلة توفر تقريبا جيد للعديد من الغازات تحت ظروف معينه إلا أنه يكون صحيح تماما بالنسبة للغاز المثالي فقط.

الغاز المثالي هو غاز إفتراضي لا وجود له في الواقع و الذي يتكون من جسيمات تتحرك عشوائيا تخضع لتصادمات مرنة بشكل مثالي دون أن تفقد طاقتها الحركية, الغاز المثالي قابل للإنضغاط بشكل متقن علي عكس الماء الذي يعتبر سائل لا ينضغط و بالتالي فإن قانون الغاز المثالي لا ينطبق علي الماء.

الضغط لا يرفع الحرارة:

كمية الضغط لا ترفع درجة الحرارة بينما إنضغاط المادة هو السبب في زيادة درجة الحرارة, بمعني أخر عندما تضع المزيد و المزيد من الأشياء في نفس الحجم فإن الحرارة تزداد بفعل حركة الجزيئات.

لكن كما ذكرنا من قبل فإن الماء لا ينضغط عموما و مع ذلك فإن درجة حرارة الماء في قاع المحيط من المحتمل أن تزداد إذا زاد ضغط المياه كلها بشكل مفاجئ لكن المياه في قاع المحيط لا تواجه تغيرا في الضغط لأنه ثابت أثاثا في ذلك العمق, و بالتالي لا تنضغط المياه و لهذا السبب لا ترتفع درجة حرارته.

تصبح مياه السطح باردة نتيجة التبخير:

إن أشعة الشمس تقوم بتسخين سطح المحيط و نتيجة لذلك يتم تبخير جزء منها و بالتالي فإن المياه الأقرب للسطح تفقد جزء من حرارتها و تبدأ في التبريد وبينما تبرد المياه تصبح أكثر كثافة و بالتالي تنزل إلي الأسفل و تحل محلها طبقات أدفئ منها.
إن طبقة الماء الرقيقة التي تتغير بها درجة الحرارة بسرعة تسمي ممال حراري "Thermocline" و بهذه الطريقة فإن المياه الدافئة تبقي دائما علي السطح فيما تنزل المياه الباردة إلي الأسفل مما يجعل المياه في أعماق المحيط باردة جدا.

رسم بياني يوضح العلاقة بين إنخفاض درجة الحرارة كلما زاد العمق

و بالنسبة للحرارة المتسربة من نواة الأرض فهي كمية صغيرة جدا لا تكون كافية لتسخين مياه المحيط, حيث أنه بمعدل تدفق الحرارة الحالي فإن الأمر سوف يستغرق أكثر من عام لزيادة درجة حرارة المحيط درجة حرارة واحده مع عدم أخذ تيارات المحيط في الإعتبار.