Libro De Las Ciencia De Las Tierra.
anadiaz18 de Julio de 2011
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1. Caracteristicas generales de los oceanos
Oceanografia fisica es el estudio de la fisica de los oceanos y mares
adjyacentes y es por lo tanto parte de la geofisica. Otras disciplinas
oceanograficas incluyen oceanografia biologica, quimica y geologica. En las
ultimas decadas la oceanografia fisica paso de ser una ciencia descriptiva a
una ciencia explicativa y con poder de prediccion, y ha madurado en el campo
de la fisica ambiental.
1.1 Descripcion fisica
La Tierra es un geoide, o sea una esfera con los polos achatados comparados
con el ecuador debido a la accion de la fuerza centrifuga. La topografia
terrestre y la batimetria de los oceanos se muestra en la Figura 1. Los
grandes oceanos globales consisten en tres cuencas interconectadas: el
oceano Pacifico, el oceano Atlantico y el oceano Indico. La conexion mas
importante se da en el hemisferio sur a traves del oceano Austral. El Indico y
el Pacifico a su vez se conectan a traves de los estrechos de Indonesia,
mientras que el Pacifico y el Artico se conectan a traves del estrecho de
Bering.
Figura 1. Topografia y batimetria terrestre.
Una cuenca oceanica tipica comienza en la costa con la plataforma continental
extendiendose hasta una profundidad de 200 m. La plataforma puede variar
en ancho desde unas decenas de metros a miles de kilometros. La plataforma
termina usualmente en forma abrupta dando lugar al talud, una zona de gran
pendiente (entre 5% y 10%). El talud conecta con el fondo marino que tiene
una pendiente tipica de 0.01 a 0.1% (Figura 2). El fondo marino esta
intersectado por dorsales marinas que son montañas con una altura media de
2000 m y presentan un surco central (“rift”) por donde sale magma
procedente de la astenosfera, que se deposita a ambos lados, creando nuevo
suelo oceánico.
Figura 2 – Esquema de fondo marino
El fondo esta tambien surcado por grandes fosas marinas como la fosa de las
Marianas cerca de las Filipinas (Fig. 3).
Figura 3 – Fosa de las Marianas
La mayor parte de la superficie terrestre (70.8%) se encuentra cubierta por
oceanos (361 x 106 km2). El volumen continental que se extiende por encima
del nivel del mar es cercano a 108 km3, y el volumen de agua en los oceanos es
14 x 108 km3. En el hemisferio norte alrededor de 60% de la superficie es
oceano y 40% continente. En el hemisferio sur, la superficie oceanica es
mucho mas dominante abarcando el 80% del total. La profundidad promedio
de los oceanos (alrededor de 3800 m) es mas de 1000 veces mas pequeña que
el ancho de las cuencas oceanicas, lo cual permitira realizar aproximaciones
en las descripcion matematica de los movimientos oceanicos.
Caracteristica Valor
Radio promedio 6.37 x 106 m
Velocidad angular 7.29 x 10-5 s-1
Volumen total oceanico 1.37 x 109 km3
Masa total 5.97 x 1024 kg
Area total de superficie 5.10 x 1014 m2
Superficie oceanica 3.61 x 1014 m2
Profundidad oceanica media 3800 m
Altura media continental 840 m
Tabla 1 – Algunas propiedades caracteristicas de la Tierra.
1.2 Exploracion y observacion de los oceanos
Tanto los vikingos como los polinesios hicieron uso de su experiencia con
corrientes oceanicas para explorar nuevas areas en el Atlantico y el Pacifico,
respectivamente. Los normandos, por ejemplo, instalaron colonias cerca de
New Foundland en el 1000 AD y viajaron continuamente entre esta colonia y
Europa del norte usando las corrientes en el Atlantico Norte.
Las primeras documentaciones occidentales sobre las corrientes oceanicas
fueron realizadas durante las expediciones de Critobal Colon (1492-1494),
Vasco da Gama (1497-1499) y Fernando Magallanes (1516-1522). Colon fue el
primero en medir las corrientes en el Atlantico. Las mediciones fueron luego
continuadas por James Cook (1728-1779) en el Endeavour, el Resolution y el
Adventure, y por Charles Darwin (1809-1882) en el Beagle.
El primer mapa de la corriente del Golfo fue realizada en 1769 por Benjamin
Franklin y Timothy Folger, y fue motivado por tratar de reducir el tiempo para
cruzar el Atlantico en barco. Los capitanes de la epoca fueron instruidos en
seguir la corriente del Golfo al ir hacia Europa y evitarla en el viaje de regreso
(figura 4).
Figura 4 -Corrientes en el Atlantico norte
Algunos sugieren que la existencia de esta corriente contribuyo al
descrubrimiento de America pues en los tiempos de Colon troncos y otros
objetos aparecian frecuentemente en las costas de Noruega, Escocia e
Irlanda. Para alguien como Colon esto podria haber sugerido la existencia de
tierras al oeste de Europa.
En 1751 Henry Ellis, capitan de un barco de esclavos britanico hizo un
descubrimiento sorprendente cerca de 24 N. Usando un nuevo instrumento
recientemente desarrollado por Sptephen Hales, Ellis midio la temperatura
del oceano profundo y encontro que las aguas eran muy frias, una
caracteristica que luego se verificaria en todo el oceano profundo (figura 5).
En la epoca fue muy sorprendente pues se pensaba que la radiacion que
reciben los oceanos en superficie habria calentado las aguas profundas a
traves de la difusion de calor. La solucion al problema fue encontrada por el
conde Rumford cerca de 1800: las aguas frias descienden en los mares
polares y se mueven hacia el ecuador por medio de corrientes profundas.
Figura 5 – Temperatura en una seccion del Atlantico.
En el siglo XIX el norteamericano Maury (1806-1873) realizo los primeros
mapas detallados de vientos y corrientes en superficie y escribio el primer
libro de Oceanografia Fisica llamado “The Physical Geography of the Sea”. Se
convirtio asi en el primer oceanografo fisico.
Entre 1872 y 1876 se realizo la famosa expedicion en el Challenger, motivada
fundamentalmente por questiones de biologia marina. Una de las hipotesis de
la epoca era que no existia vida en el oceano profundo (en este caso por
debajo de los 540 m) debido a la inexistencia de luz y la gran presion, la
llamada “hipotesis azoica” propuesta por E. Forbes. Bajo el liderazgo de W.
Thomson, se realizaron gran cantidad de medidas incluyendo 492 perfiles de
temperatura a lo largo de la ruta. Se descubrieron 4717 especies nuevas y la
“hipotesis azoica” fue demostrada incorrecta. Los resultados de la expedicion
fueron descritos en un reporte de 50 volumenes conteniendo una increible
cantidad de informacion sobre los oceanos.
Recien en 1925 se realizo la primer expedicion dedicada a la oceanografia
fisica. Entre 1925 y 1927 la expedicion alemana en el Meteor realizo
mediciones de temperatura y salinidad sobre una gran region del Atlantico. El
CTD (Conductivity, Temperature, Depth), el instrumento que permite medir en
forma simultanea y precisa la conductividad del agua de mar (y por lo tanto la
salinidad), y la temperatura fue inventada recien en 1955 por Bruce Hamon y
Neil Brown.
Durante el Año Internacional de la Geofisica en 1957-1958 la cooperacion
entre varios paises permitio realizar medidas sobre grandes dominios
oceanicos, y no restringirse unicamente a una de las cuencas. Durante este
año, por ejemplo, se encontro que las anomalias de temperatura de superficie
del mar asociadas al fenomeno de El Niño de 1957 cubrian una region mucho
mayor del oceano Pacifico que lo que se pensaba. Este descubrimiento
permitio a Jacob Bjerknes conectar cambios en los vientos alisios con cambios
en la temperatura de superficie del mar en el Pacifico este, convirtiendose en
el primer ejemplo claro de la importancia de la circulacion oceanica en el
sistema climatico.
El World Ocean Circulation Experiment (WOCE), operacional desde 1985 a
1995, tuvo como finalidad medir, describir, modelar y comprender la
circulacion oceanica global. Se realizaron muchisimos transectos midiendo
temperatura y salinidad en todos los oceanos, muchos de los cuales fueron
repetidos para determinar variaciones de largo plazo en estas variables. Los
datos estan disponibles en el sitio web http://whpo.uscd.edu/ y pueden ser
analizados usando el Ocean Data View software o el Java Ocean Atlas. La
componente de modelacion del programa dio lugar a una serie de modelos de
circulacion general oceanica que estan disponibles para la comunidad. Otros
programas internacionales donde el estudio de los oceanos forma parte
integral fueron el TOGA (Tropical Ocean Atmosphere Program), PIRATA y el
CLIVAR (Climate Variability) que aun estan funcionando.
El primer satelite para investigacion oceanografica, el SEASAT, fue lanzado en
1978 y, aunque estuvo en funcionamiento solo por un mes, se realizaron
importantes medidas de la topografia de la superficie del mar usando
altimetria con radar. Hoy dia se realizan medidas de la altura de superficie del
mar (TOPEX, ERS), concentracion de clorofila en superficie (SeaWifs) y
temperatura de superficie del mar (AVHRR) en forma rutinaria y con
cobertura global. Estos datos estan disponibles
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