关键概念
洋流
流体
密度
盐度
运动
热量
简介
在海浪之下，世界各大洋中存在着可以移动大量较暖或较冷的海水，从一个大陆的海岸到另一个大陆的洋流。这些洋流对大陆性气候，特别是那些与海洋接壤的地区的气候，有着深远的影响。例如，墨西哥湾流（一股从墨西哥湾流入北大西洋的暖流）很可能使西北欧比其他地区更温暖。您是否想过是什么原因导致了这些重要的洋流？在这个科学活动中，您将模拟海洋中这些温暖和寒冷水流的“河流”的行为，以了解温度如何影响洋流的方向和速度。
背景
洋流深刻地影响着天气和气候、海上运输以及营养物质的循环。深海洋流是由水密度的差异驱动的，而水密度又受到温度（冷水比热水密度大）和盐度（咸水比淡水密度大）的控制。
海洋水域的不同密度如何形成全球洋流？要了解深海洋流，最好先看看地球的两极地区。流入这些地区的水会变冷，从而增加其密度。当水结冰时，淡水会从海洋中去除（它变成了冰），使海水变得更咸。由于温度较低和额外的盐分，冷水的密度现在更大，因此会沉到海底。然后，地表水会流入以取代下沉的水，从而产生洋流。
当密度较大的水在北大西洋形成、下沉、向南移动、在南极洲周围循环，然后向北移动到印度洋、太平洋和大西洋盆地时，就会启动一个全球“传送带”。这个传送带移动大量的水——这是一个巨大的循环模式，输送的水量大约是亚马逊河的100倍！
尽管洋流的运动取决于温度和盐度，但在本次活动中，您将看到仅温度如何就能在液体中产生洋流。
材料
耐热玻璃烤盘，大约两夸脱大小
干百里香或其他干叶香料
茶匙量勺
量杯
约三杯植物油
用于搅拌的勺子或打蛋器
两个坚固的陶瓷咖啡杯，高度相同
小蜡烛（这应该比咖啡杯短得多。）
打火机或火柴（请成人协助处理点燃的蜡烛和打火机或火柴。）
可以处理油污的表面，例如厨房台面——或用于保护表面的毛巾
准备工作
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
在可以处理植物油的表面上，将耐热玻璃烤盘装满大约一半的植物油。（根据您使用的烤盘的确切大小，这可能比三杯油多一点或少一点）。
在烤盘中的植物油中混合两茶匙干百里香（或其他干叶香料）。彻底搅拌以分散百里香薄片。当您搅拌完薄片后，它们在油中会做什么？
将烤盘放在两个陶瓷杯的顶部。
将蜡烛放在烤盘下方，正中间（在两个杯子之间）。在点燃蜡烛之前，请确保杯子能稳定地支撑烤盘，并且点燃的蜡烛不会离烤盘底部太近。
步骤
请一位成人帮忙点燃蜡烛，然后将其放回烤盘下方，两个杯子之间。
观察烤盘中的植物油至少一分钟。百里香薄片会随着液体流动，显示任何流体流动的方向和速度。您看到的流体流动模式是什么？（如果您还没有看到任何运动，请继续观察几分钟，直到您看到为止。）
从顶部观察烤盘中的植物油和百里香薄片。从顶部观察时，百里香薄片如何移动？它们在哪里移动最快，在哪里移动最慢？流体流动模式是对称的吗？
从侧面观察烤盘中的植物油和百里香薄片。您在哪里看到向上流动？您在哪里看到向下流动？流体流动模式是对称的吗？
总的来说，看起来流体是如何在蜡烛周围流动，然后在离蜡烛更远的地方流动的？您认为您的观察结果与海洋中全球洋流传送带发生的情况有何关系？
额外： 在本次科学活动中，您应该看到百里香薄片在某些区域比其他区域移动得更快。您可以使用尺子和秒表来量化薄片的速度，并记录一个特定薄片从一个点移动到另一个点所需的时间。有些薄片的速度到底比其他薄片快多少？它们与火焰的距离如何影响它们的速度？
额外： 如果有足够的空间，请尝试在烤盘下方的区域（第一个蜡烛旁边）添加一个或多个蜡烛。添加更多蜡烛如何改变盘子中的流体流动？
额外： 小心不要破坏烤盘的平衡，在您的模型中添加一个由罐子或其他物体制成的“岛”。添加岛屿如何改变流体流动？
[分割线]
观察和结果
您是否看到干燥的百里香叶在火焰上方时快速向上移动，然后水平向两侧移动并缓慢地落回下方？
由于较热的流体密度小于较冷的流体，因此在本次活动中，恰好在火焰上方加热的流体应比远离火焰的流体密度小。因此，恰好在火焰上方的密度较小的流体应向上移动。当它到达表面时，它应向外水平移动（在所有方向上，对称地）。当它流离火焰较远并冷却时，现在密度较大的流体减速并沉回下方。同时，当恰好在火焰上方的流体向上移动时，盘子底部的附近流体会向内移动，朝向火焰以取代上升的流体——从而产生洋流。这是您应该通过观察干燥百里香叶的运动而在本次活动中观察到的模式。
这种由密度较小的物质上升和密度较大的物质下沉而在流体中产生的运动称为对流，是对海洋洋流全球“传送带”的基础。尽管世界各地都有大量的水以这种方式移动，但全球传送带的移动速度很慢，最多每秒十厘米，因此来自北大西洋的水大约需要 1000 年才能进入北太平洋！但是，传送带循环变化的影响会更快地感受到。
清理
如果您弄脏了油污，请尝试用温水和肥皂清理干净。在本次活动中制作的植物油和干百里香叶的混合物可以堆肥或丢弃在垃圾桶中（但不应倒入下水道）。
更多探索 热对流和流体的粘度，来自普渡大学的 L. W. Braile
洋流：在厨房中模拟“全球传送带”，来自科学伙伴
洋流：全球传送带，来自美国国家海洋和大气管理局
适合所有年龄段的科学活动！，来自科学伙伴
本次活动由 科学伙伴合作推出