Making waves: The power of concentration gradients - Sasha Wright

Движение океана: градиент концентрации — Саша Райт

Переводчик: Anastasia Kvilinskaya Редактор: Aleks Teri

If you've ever floated on an ocean swell,

Если вы когда-либо плыли по зыби океана,

you'll know that the sea moves constantly.

то знаете, что вода движется постоянно.

Zoom out, and you'll see the larger picture:

Посмотрев издалека, вы увидите,

our Earth, covered by 71 percent water,

что наша Земля на 71% покрыта водой,

moving in one enormous current around the planet.

которая течёт одним громадным потоком по планете.

This intimidating global conveyor belt

У этого пугающего мирового конвейера

has many complicated drivers,

много сложных двигателей,

but behind it all is a simple pump

но за всем этим стоит простой насос,

that moves water all over the earth.

который и качает воду по всей земле.

The process is called thermohaline circulation,

Данный процесс называется термохалинной циркуляцией

and it's driven by a basic concept:

и управляется основным понятием —

the concentration gradient.

градиентом концентрации.

Let's leave the ocean for one moment

Давайте на мгновение оставим океан

and imagine we're in an empty room

и представим, что находимся в пустой комнате,

with lots of Roombas sardined together

набитой, как сельди в бочке, множеством роботов–пылесосов

in one corner.

в одном углу.

Turn them all on at once

Одновременно включите их,

and the machines glide outwards

и машинки начнут двигаться,

bumping into and away from each other

ударяясь и отталкиваясь друг о друга,

until the room is filled with an evenly spaced distribution.

пока равномерно не заполнят комнату.

The machines have moved randomly

Пылесосы двигались беспорядочно,

towards equilibrium,

стремясь к месту баланса,

a place where the concentration of a substance

где концентрация вещества

is equally spread out.

распределена поровну.

That's what happens along a concentration gradient,

Вот что происходит при градиенте концентрации

as substances shift passively from a high,

по мере того, как вещества перемещаются

or squashed, concentration,

от высокой или сжатой концентрации

to a lower, more comfortable one.

к низкой и более удобной.

How does this relate to ocean currents and thermohaline circulation?

Какое это имеет отношение к течениям океана и термохалинной циркуляции?

Thermo means temperature,

«Термо» означает «температура»,

and haline means salt

а «халин» означает «соль»,

because in the real world scenario of the sea,

так как в морской действительности

temperature and salinity drive the shift

температура и солёность вызывают перемещение

from high to low concentrations.

высоких концентраций к низким.

Let's put you back in the ocean

Давайте вернёмся назад в океан

to see how this works.

и посмотрим, как это происходит.

Snap!

Один щелчок,

You're transformed into a molecule of surface water,

и вы превратились в молекулу поверхности воды

off the temperate coast of New York

у побережья Нью-Йорка с умеренным климатом

surrounded by a zillion rowdy others.

в окружении несметного числа других молекул.

Here, the sun's rays act as an energizer

Здесь под воздействием солнечных лучей, словно усилителей,

that set you and the other water molecules

вы и другие молекулы воды

jostling about, bouncing off each other

толкаетесь назад и вперёд, отскакивая друг от друга,

like the Roombas did.

как роботы–пылесосы.

The more you spread out,

Чем больше вы расплываетесь,

the less concentrated the water molecules

тем меньше концентрации у водных молекул

at the surface become.

на поверхности.

Through this passive motion,

Двигаясь по инерции,

you move from a high to a lower concentration.

вы переходите от высокой концентрации к низкой.

Let's suspend the laws of physics for a moment,

Давайте на мгновение отстранимся от законов физики

and pretend that your molecular self

и вообразим, что ваша молекулярная сущность

can plunge deep down into the water column.

способна глубоко погрузиться в воду.

In these colder depths,

На этой глубине холоднее,

the comparative lack of solar warmth

и из-за относительного недостатка солнечного тепла

makes water molecules sluggish,

молекулы воды становятся инертными,

meaning they can sit quite still at high concentrations.

могут находиться в довольно спокойном состоянии при высоких концентрациях.

No jostling here.

Здесь нет толкотни.

But seeking relief

В поисках выхода

from the cramped conditions they're in,

из своего стеснённого состояния

they soon start moving upwards

молекулы вскоре начинают подниматься вверх

towards the roomier situation at the surface.

к более свободной обстановке на поверхности.

This is how temperature

Вот каким образом температура

drives a shift of water molecules

приводит к перемещению молекул воды

from high to low concentrations,

от высокой до низкой концентрации,

towards equilibrium.

то есть к балансу.

But sea water is made up of more than just H2O.

Но морская вода состоит не только из молекул Н2О.

There are a great deal of salt ions in it as well.

В ней также содержится множество ионов соли.

And like you, these guys have a similar desire

Как и вы, эти «парни» горят желанием

for spacious real estate.

завладеть просторной недвижимостью.

As the sun warms the sea,

По мере того, как солнце нагревает море,

some of your fellow water molecules

некоторые из ваших друзей–молекул воды

evaporate from the surface,

испаряются с водной поверхности,

increasing the ration of salt to H2O.

увеличивая таким образом норму соли относительно Н2О.

The crowded salt ions left behind

Стеснённые ионы соли, оставшись позади,

notice that lower down,

замечают, что внизу

salt molecules seem to be enjoying more space.

молекулы соли наслаждаются бóльшим пространством.

And so an invasion begins,

И начинается вторжение,

as they too move downwards in the water column.

так как они тоже спускаются вниз в толщу воды.

In the polar regions,

В районе полюсов

we see how this small local process

мы видим, как этот небольшой локальный процесс

effects global movement.

влияет на мировое движение.

In the arctic and antarctic,

В Арктике и Антарктике,

where ice slabs decorate the water's surface,

где льдины украшают поверхность воды,

there's little temperature difference

разница между температурами

between surface and deeper waters.

поверхностных и глубинных вод небольшая.

It's all pretty cold.

Вся вода очень холодная.

But salinity differs,

Но уровень солёности отличается.

and in this scenario,

В данном случае

that's what triggers the action.

именно это и вызывает процесс.

Here, the sun's rays melt surface ice,

Здесь солнечные лучи растапливают поверхностный лёд,

depositing a new load of water molecules

выбрасывая новую партию водных молекул

into the sea.

в море.

That not only increases the proximity

Это не только увеличивает схожесть

between you and other water molecules,

между вами и другими молекулами,

leaving you vying for space again,

когда вы повторно соревнуетесь за пространство.

but it also conversely dilutes

Это, наоборот, разбавляет

the concentration of salt ions.

концентрацию ионов соли.

Поэтому вы спускаетесь ниже,

So, down you go,

riding along the concentration gradient

скользя по градиенту концентрации

towards more comfortable conditions.

в поисках более благоприятных условий.

For salt ions, however,

Однако, что касается ионов соли,

their lower concentration at the surface,

их низкая концентрация на поверхности

acts like an advertisement

словно объявление

to the clamoring masses of salt molecules below

для шумных масс молекул соли внизу,

who begin their assent.

которые на него отвечают.

In both temperate and polar regions,

В районах умеренного климата и на полюсах

this passive motion along a concentration gradient,

это инертное движение по градиенту концентрации

can get a current going.

может достичь движения потока.

And that is the starting point

Это отправной пункт

of the global conveyor

всемирного конвейера

called thermohaline circulation.

под названием «термохалинная циркуляция».

This is how a simple concept

Вот так простое понятие

becomes the mechanism underlying

становится механизмом, лежащим в основе

one of the largest

одной из самых огромных

and most important systems on our planet.

и важных систем на нашей планете.

And if you look around,

Оглянувшись вокруг,

you'll see it happening everywhere.

вы увидите, что это происходит повсюду.

Turn on a light, and it's there.

Включите свет: оно здесь.

Concentration gradients govern

Градиенты концентрации управляют

the flow of electricity,

течением тока,

allowing electrons squashed together in one space

позволяя сдавленным в одном месте электронам

to travel to an area of lower concentration

перейти в область низкой концентрации,

when a channel is opened,

когда открыт канал.

which you do by flipping a switch.

Это вы и делаете, щёлкая выключателем.

Right now, in fact, there's some gradient action going on

Фактически сейчас некий градиент действует

inside you as you breath air into your lungs

внутри вас, когда вы вдыхаете лёгкими воздух,

letting the concentrated oxygen in that air

позволяя концентрату кислорода из воздуха

move passively out of your lungs

медленно выйти из лёгких

and into your blood stream.

и попасть в кровоток.

We know that the world is filled

Мы знаем, что мир полон

with complex physical problems,

сложных физических проблем.

but sometimes the first step

Но иногда первый шаг

towards understanding them can be simple.

к их осмыслению может быть простым.

So when you confront the magnitude

При столкновении с величием

of the ocean's currents,

океанских течений,

or have to figure out how electricity works,

или необходимости выяснить, как течёт ток,

remember not to panic.

не паникуйте.

Understanding can be as simple as flipping a switch.

Понять суть происходящего можно просто, словно щёлкнуть выключателем.