Propiedades del agua de Mar que controlan la densidad
La densidad se define como la masa del volumen de la unidad de agua y tiene unidades de gramos por centímetro cúbico (g /cm3), kilogramos por litro (kg/ L) o kilogramo por metro cúbico (kg/m3). La densidad del agua dulce a 4 ° C es de 1.0000 g / cm3 o 1.000 kg/litro o 1000 kg / m3.
¿por qué cree que la masa de agua se define a una temperatura específica?,
el rango de densidad en los océanos es de aproximadamente 1.020 a 1.,070 g/cm3 los cambios de densidad son causados principalmente por variaciones de presión, salinidad y temperatura:
· agua más fría moredense · agua más salada moredense · mayor presión provoca aumento de densidad – la presión aumenta con profundidad debida a la masa de agua anterior
efectos de la temperatura sobre la densidad
cambios de temperatura afectan al agua de mar densidad: a medida que el agua enfría su densidad aumenta., A medida que el agua se enfría, las moléculas de H2O se empaquetan más juntas(porque las moléculas vibran menos a temperaturas más bajas) y toman un volumen sin elevación. El mismo número de watermolecules en un volumen más pequeño da lugar a una densidad más alta.
¿Cuánto aumenta la densidad del agua de mar al enfriarse de 20° a 0°C? La densidad del agua de mar aumenta de 1.0240 g / cm3 a 20 ° C a 1.0273 g/cm3 a 0°C a una salinidad constante. Globalmente, hay un promedio de alrededor de 20°C de disminución de la temperatura desde la superficie hasta el fondo del Océano., El aumento de la densidad con la profundidad causado por la disminución de la temperatura juega el papel más importante en la determinación de la densidad de una muestra de agua.
por lo tanto, el aumento de la indensidad debido a la disminución de la temperatura con la profundidad domina sobre la disminución de la salinidad y hace que el agua más profunda sea más densa que el agua superficial. Esto significa que en la mayoría de las regiones el océano es estable, es decir, se necesitará energía para mezclar el océano verticalmente., Esta no es necesariamente la situación en las regiones polares
profundidad vs temperatura
globalmente, todo el rango de temperatura para el agua oceánica varía de ~ -2°C a +40°C, que es mucho más pequeño que el rango de temperatura para el aire, que varía de -60°C a +60°c.
Las temperaturas de las aguas superficiales varían mucho más que las temperaturas de las aguas profundas. La mayor parte del océano es cálido en la superficie y más frío a profundidades cada vez mayores. La región donde la disminución de la temperatura es mayor con la profundidad se llama termoclina., La tasa de cambio de temperatura con la profundidad se llama gradiente de temperatura. La inclinación del gradiente de profundidad en la temperatura depende de la ubicación. Es mayor en el océano tropical cálido(cálido en la superficie y más frío con mayor profundidad) y menor en el océano polar frío (algo uniformemente frío en la superficie y a mayores profundidades).
SalinityEffects
la Sal en seawatermakes es más densa que el agua dulce. ¿Cuánta sal hay en el agua de mar?, Por lo general, el agua de mar contiene entre 33 y 37 gramos de sal por litro de agua de mar, aunque los extremos de salinidad pueden variar de 28 a 40 g/L. los oceanógrafos miden la salinidad en partes perthousand (ppt), por lo que el agua de mar típica está entre 33 y 37 ppt.
para tomar agua de mar, comience con agua dulce y agregue 35 gramos de sal a un litro (1 kg) de esta agua dulce (35 gramos por 1000 gramos). Este agua de mar resultante es más densa que el agua dulce debido a la masa añadida de sal disuelta.,
normalmente,la salinidad disminuye desde la superficie del océano a las aguas profundas es muy pequeña,de aproximadamente 36 g/L (ppt) en la superficie a 35 g/L (ppt) en las aguas profundas, por lo tanto, hay una disminución de densidad muy pequeña con la profundidad dada una temperatura constante.
La salinidad del agua de mar también afecta su temperatura de punto de congelación. El agua dulce tiene un punto de congelación a 0 ° C. El punto de congelación del agua de Mar está a ~ -2°C., El punto de congelación versus salinidad explica por qué es más fácil formar hielo en un lago (agua dulce) que en una bahía (agua de mar).
Densityand el Movimiento del Agua
La densidad ofseawater determina su tendencia a moverse verticalmente. Si la densidad del agua en la superficie es superior a la inferior, el agua se hundirá a un nivel de su propia densidad. Esta situación la columna de agua es «inestable».
si la densidad de la superficie waterat es menor que la inferior, el agua no se hundirá., En esta situación, la columna de agua es «estable». En esta situación, se necesita la entrada de energía (generalmente del viento) para»empujar» el agua hacia abajo, por ejemplo, como sumergir un pato de goma en la bañera (usted suministra energía).
El hundimiento del agua superficial generalmente ocurre donde hay aire frío para enfriar el agua en la superficie. Esta situación se encuentra en latitudes altas cerca de los polos. En estos sitios polares, las aguas superficiales se enfrían y se vuelven lo suficientemente densas como para hundirse miles de metros. El hundimiento de las aguas superficiales es un mecanismo muy importante para reponer las aguas en el «mar profundo».,
en contraste, para la mayor parte del océano(dentro de ~50° del ecuador) las aguas superficiales son mucho más cálidas y menos densas que las aguas frías que se encuentran en profundidad. En estas Condiciones, las aguas superficiales no se hunden y, por lo tanto, no hay contacto directo con las aguas profundas.
¿qué controla la salinidad de la superficie? Principalmente las tasas relativas de evaporación versus precipitación. Cuando la velocidad de evaporación es mayor que laprecipitación, entonces aumenta la salinidad de la superficie del Océano., Cuando la tasa de precipitación es mayor que la de evaporación, entonces la salinidad superficial del Océano disminuye.
div· * el calentamiento y la compresión de la superficie promueven la estabilidad de la columna de agua al reducir la densidad del agua superficial.
div· * el enfriamiento y la evaporación disminuyen la estabilidad al aumentar la densidad de la superficie.
efectos de presión
a medida que aumenta la presión, también lo hace la densidad del agua., Las moléculas de agua se agrupan más apretadas a medida que aumenta la presión: la presión aumenta con la profundidad, debido al peso del agua por encima, y causa los mayores cambios de densidad en el agua con la profundidad (mayores que los cambios de densidad debido a los cambios de temperatura y salinidad).
perfiles de agua de Mar vsDepth
la termoclina es una capa dentro de un cuerpo de agua o aire donde la temperatura cambia rápidamente con la profundidad.Debido a que el agua no es perfectamente transparente, casi toda la luz solar se absorbe enla capa superficial, que se calienta., El viento y las olas hacen circular el agua en la capa superficial, distribuyendo el calor dentro de ella un poco, y la temperatura puede ser uniforme durante los primeros cientos de pies. Por debajo de esta capa mixta, sin embargo,la temperatura desciende muy rápidamente, tal vez hasta 20 grados Celsius con un adicional de 150 m (500 pies) de profundidad. Esta área de transición rápida es laetermoclina. Por debajo de la termoclina, la temperatura continúa cayendo con la profundidad, pero mucho más gradualmente. En los océanos de la tierra, el 90% del agua está por debajo de la termoclina. Este océano profundo consiste en capas de igual densidad, siendo pobremente mezcladas.,
La picnoclina es una capa donde hay un cambio rápido en la densidad del agua con profundidad. En ambientes de agua dulce como los lagos, este cambio de densidad es causado principalmente por la temperatura del agua, mientras que en ambientes de agua de mar como los océanos, el cambio de densidad puede ser causado por cambios en la temperatura y/o la salinidad del agua.
la Haloclina es un gradiente de salinidad avertical. Debido a que la salinidad (en conjunto con la temperatura)afecta la densidad del agua de mar, puede desempeñar un papel en su estructuración vertical., Esencialmente, el agua de baja salinidad (= menor densidad) «flota» sobre el agua de mayor salinidad (=mayor densidad). La magnitud del gradiente de densidad resultante juega un papel importante en la determinación del impacto de la mezcla vertical. Un gradiente de salinidad fuerte resistirá la mezcla, mientras que un gradiente débil se puede mezclar más fácilmente. Por lo general, la estructura vertical del océano está dictada por los efectos de la temperatura sobre la densidad, pero la salinidad y lasaloclinas juegan un papel dominante en ciertas regiones del Océano Mundial. El Pacífico Norte subártico es una de esas regiones.