vignette|Marais salants dans la baie de San Francisco.
L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre. On dit qu’elle est « salée » parce qu'elle contient des substances dissoutes, les sels, constitués d'ions, principalement des ions halogénures comme l'ion chlorure et des ions alcalins comme l'ion sodium.
On trouve, dans la plupart des océans et mers, de sels dissous pour d'eau de mer. L'eau salée s'oppose à l'eau douce, qui contient moins de de sels dissous par kilogramme. La masse volumique de l'eau de mer à la surface est d'environ , supérieure de 2,5 % à celle de l'eau douce () à cause de la masse du sel et de l'électrostrictionIver Duedall, Notes de cours - Océanographie, Florida Institute of Technology ..
Volume vignette|droite|300px|Salinité moyenne des océansDonnées du World Ocean Atlas, 2001 ., exprimée en PSU, c'est-à-dire en grammes de sel par kilogramme d'eau de mer. Les océans et mers occupent un volume estimé à de km, ce qui représente 96,5 % des réserves d'eau présentes à la surface de la Terre.. Ce volume n'inclut pas les eaux souterraines (aquifères), dont environ 85 % sont salées à différents degrés.
Origine du sel de l'eau de mer Les premières théories scientifiques sur l'origine du sel de la mer datent de Edmond Halley qui propose, en 1715, que le sel et les autres minéraux y sont amenés par les rivières. : l'écoulement de l'eau en surface (eau de pluie) et dans les rivières dissout des ions par dissolution des roches. Les eaux douces souterraines et de surface sont donc très légèrement « salées » à cause de ces ions ; ceux-ci sont entraînés jusqu'à l'océan, où ils restent tandis que l'évaporation entraîne leur concentration (voir le cycle de l'eau). Halley note que les quelques lacs qui ne débouchent pas sur un océan (comme la mer Morte et la mer Caspienne, voir Endoréisme) ont en général une salinité très élevée, ce qu'il appelle la « météorisation continentale » ().
La théorie de Halley est en grande partie correcte. En plus du phénomène décrit ci-dessus, le sodium a été arraché au plancher océanique lors de la formation initiale des océans. La présence de l'autre ion dominant du sel, l'ion chlorure, provient du « dégazage » du chlorure d'hydrogène (sous la forme d'acide chlorhydrique) ainsi que d'autres gaz de l'intérieur de la Terre, via les volcans et les monts hydrothermaux. Les ions sodium et chlorure sont ensuite devenus les constituants majeurs du sel de mer.
La salinité moyenne des océans est stable depuis plusieurs milliards d'années, le plus probablement grâce à un processus tectonique et chimique qui enlève autant de sel qu'il en arrive par les rivières. Les ions chlorure et sodium sont ainsi enlevés par les dépôts d'évaporite (les « roches salines »), la « grésification » (le dépôt de sels dans l'eau interstitielle) et les réactions chimiques avec le basalte des fonds marinsPaul R. Pinet, Invitation to Oceanography, St. Paul: West Publishing Company, 1996 , .. Depuis la création des océans, le sodium n'est plus arraché au fond des océans, mais capturé dans les couches de sédiments couvrant les fonds marins. D'autres théories affirment que la tectonique des plaques entraine une partie du sel sous les masses continentales, où il remonte lentement à la surface.
Caractéristiques Composition + Principaux sels dissous pour une eau de mer de salinité UNESCO, Tables océanographiques internationales, citées par Andrew W.Dickson et Catherine Goyet (éds.), Handbooks of methods for the analysis of the various parameters of the carbon dioxide system in sea water, US Department of Energy, version 2, septembre 1994, ORNL/CDIAC-74, , partie 6.1 « The major ion composition of seawater », . Anions g/kg mol/kg Chlorure (Cl−) 19,3524 0,54586 Sulfate (SO42−) 2,7123 0,02824 Hydrogénocarbonate (HCO3−) 0,1080 0,001770 Bromure (Br−) 0,0673 0,000842 Carbonate (CO32−) 0,0156 0,000260 Fluorure (F−) 0,0013 Hydroxyde (HO−) 0,0002 Cations g/kg mol/kg Ion sodium (Na+) 10,7837 0,46907 Ion magnésium (Mg2+) 1,2837 0,05282 Ion calcium (Ca2+) 0,4121 0,01028 Ion potassium (K+) 0,3991 0,01021 Ion strontium (Sr2+) 0,0079 Ion lithium (Li+) Ion rubidium (Rb+) Ion baryum (Ba2+) Ions polyatomiques dont molybdène Ions polyatomiques dont uranium Ions polyatomiques dont vanadium Ion fer (Fe2+ ; Fe3+) Ions polyatomiques dont titane Ion aluminium (Al3+) Autres espèces g/kg mol/kg Eau () 965 53,57 Acide borique (B(OH)3) 0,0198 0,000320 Tétrahydroxyborate (B(OH)4−) 0,0079 0,000100 Dioxyde de carbone ()
L'eau de mer est composée d'eau et de sels, ainsi que de diverses substances en faible quantité. Si plus des deux tiers des naturels sont présents dans l'eau de mer, la plupart le sont en faible quantité et difficilement décelables.
La salinité est un des paramètres les plus importants de l'eau de mer, et désigne la teneur en sels dissous. La salinité moyenne des océans est de , et reste généralement comprise entre (Atlantique Nord) et (mer Rouge)La salinité de l'océan, sur la.climatologie.free.fr.. La mer Baltique, semi fermée et recevant de nombreuses fleuves, fait exception avec une salinité compris entre 3 et 8 g/l. Les mers intérieures ou assimilées ont une salinité supérieure, parce que l'évaporation y concentre le sel. Les exceptions concernent donc des mers fermées ou semi-fermées, comme pour les valeurs extrêmes de dans les eaux de surface de la mer Baltique et dans la mer Morte. La mer ouverte la plus salée est la mer Rouge.
La grande particularité de l'eau de mer est que les proportions relatives de ses constituants sont sensiblement constantes (c'est-à-dire indépendantes de la salinité) ; cette propriété a été établie par le chimiste allemand William Dittmar, et permet de considérer l'eau de mer comme une solution de onze constituants majeurs dans de l'eau pure, à savoir, par ordre décroissant d'importance, le chlorure, l'ion sodium, le sulfate, l'ion magnésium, l'ion calcium, l'ion potassium, le bicarbonate, le bromure, l'acide borique, le carbonate et le fluorure. La loi de Dittmar permet ainsi de déterminer la salinité de l'eau de mer par une seule mesure : de la concentration d'un de ces constituants (par exemple, Cl−) ou d'une des propriétés physiques de l'eau de mer à une température donnée (comme la densité relative, l'indice de réfraction ou la conductivité).
Les deux principaux ions sont Na+ et Cl−, qui en s'associant forment le chlorure de sodium principal constituant du « sel marin », que l'on extrait dans les marais salants pour obtenir du sel alimentaire.
Les gaz dissous comprennent principalement : 64 % d'azote, 34 % d'oxygène, 1,8 % de dioxyde de carbone (soit 60 fois la proportion de ce gaz dans l'atmosphère terrestre).
L'« odeur de mer » est due, selon Andrew Johnston (université d'East Anglia), au sulfure de diméthyle (DMS)., complété par les phéromones (dictyoptérènes) de certaines algues.
gauche|vignette|400px|Principaux composants de l'eau de mer + Composition de l'eau de mer :pourcentages en masse des principaux élémentsÉléments % en masse Éléments % en masseOxygène (O) 85,84Soufre (S) 0,0905Hydrogène (H) 10,82Calcium (Ca) 0,041Chlore (Cl) 1,935Potassium (K) 0,040Sodium (Na) 1,078Brome (Br) 0,0067Magnésium (Mg) 0,1284Carbone (C) 0,00245
Radioactivité - Anti-réactivité La radioactivité naturelle de l'eau de mer est d'environ 12,7 Bq/l, essentiellement due au potassium 40 (émetteur β, responsable de 99 % de la radioactivité naturelle totale) et au rubidium 87 ( pour environ 1 %)La radioactivité naturelle en 10 épisodes, texte illustré publié par l'association Société française de radioprotection ; voir : Radioactivité en milieu marin ; /24 du ..
L'eau de mer est anti-réactive principalement du fait du chlore 35 présent dans le chlore naturel avec une abondance de 75,53 %, qui est absorbant aux neutrons thermiques (la section efficace vaut ). L'anti-réactivité apportée par l'eau de mer de salinité standard () supposée envahir le cœur d'un réacteur à eau en substitution de l'eau pure équivaut à celle de l'eau borée à une teneur en bore voisine de soit environ .
Indice de réfraction La densité et donc l'indice de réfraction de l'eau de mer, noté n(λ), dépendent de la salinité. Les fonds marins (< ) sont à une température inférieure à (environ ou moins) car l'eau salée voit son maximum de densité à une température inférieure, et surtout cet extremum s'estompe en un plateau constant avant la congélationE. Dorsey, Properties of Ordinary Water Substance in all of its Phases: Water-vapor, Water, and all the Ices, Reinhold Publishing, 1940..
Le mouvement des masses océaniques profondes est dominé par la variation de leur salinité. Elles proviennent principalement de la saumure issue de la formation de la banquise (congélation de l'eau de mer) en hiver aux pôles, ainsi que du refroidissement des eaux de surface dans les mêmes conditions. Le tableau ci-dessous montre comment le n(λ) augmente avec la salinité pour les D-lignes de sodium (moyenne : = ) à .
+ Variations de l'indice de réfraction dues à la salinité Salinités (g/kg) Variations de n(λ) Emplacements 5 0,00097 Mers baltiques nordiques 10 0,00194 15 0,00290 20 0,00386 Enfoncements du Biafra 25 0,00482 30 0,00577 35 0,00673 Surface de l'océan Atlantique 40 0,00769 Mers rouges nordiques
L'indice de réfraction est également une fonction de la pression de l'eau, mais la dépendance est tout à fait faible en raison de l'incompressibilité relative de l'eau (comme tous les liquides). En fait, sur les gammes normales des températures (0 - ), l'augmentation approximative du n(λ) est 0,0000165 quand la pression de l'eau augmente d'une atmosphère.
Les facteurs les plus significatifs affectant le n(λ) sont la longueur d'onde de la lumière et la salinité de l'eau. Néanmoins, le n(λ) excède de moins de 1 % la gamme indiquée des valeurs de ces variables.
Autres caractéristiques La masse volumique de l'eau de mer en surface varie de , selon la température et la salinité. En profondeur, dans les océans, la haute pression peut augmenter la masse volumique jusqu'à des valeurs de l'ordre de . L'eau de mer, comme la plupart des liquides, est quasiment incompressible. Toutefois, si l'eau était vraiment incompressible, le niveau des océans serait plus haut qu'il n'est en réalité..
Le pH varie entre 7,5 et 8,4, pour une moyenne de l'ordre de 8,2.
La vitesse du son dans l'eau varie avec la température de l'eau et la pression, elle est donc sensible aux thermoclines ; elle est de l'ordre de .
Une goutte d'eau de mer contient jusqu'à un million de micro-organismes....
Potabilité L'eau de mer n'est pas potable, et en général ne doit pas être bue par les êtres humains. Le sel en est le responsable : si l'on boit de l'eau de mer, à long terme la quantité d'eau nécessaire pour éliminer ces sels (grâce aux reins) devient supérieure à la quantité d'eau gagnée par absorption d'eau de merAsk A Scientist - Biology Archive lien. La non-potabilité de l'eau de mer explique que, sur un navire ou une île au milieu de l'océan, on puisse « manquer d'eau », comme le dit La Complainte du vieux marin : « L’eau, l’eau partout, Et pas une goutte à boire. »
Si la consommation accidentelle de petites quantités d'eau de mer n'est pas dommageable pour le corps humain, il n'est pas possible de survivre à long terme en buvant uniquement de l'eau de mer. La croyance dans la potabilité de l'eau de mer a pour origine la traversée de l'Atlantique d'Alain Bombard, qui utilisait aussi la chair des poissons et l'eau de pluie. Ainsi, le médecin allemand Hannes Lindemann qui avait voulu réitérer le voyage de Bombard avait montré qu'il n'était pas possible de se passer d'eau douce additionnelle Von Ulli Kulke, « Durst löschen mit Salzwasser », dans Der Spiegel, 14 avril 2006 .. L'OMS a utilisé ses travaux pour ses recommandations.