Tanto la atmósfera como el océano son fluidos en movimiento turbulento y siguen las mismas leyes físicas. Esto lo reconoce la Universidad de Flinders del sur de Australia al presentar meteorología y oceanografía como una unidad en el tópico Ciencias Marinas 1.
Las siguientes notas corresponden en general al contenido de oceanografía de Ciencias Marinas 1.
Varios libros de texto cubren el tema de oceanografía física a un nivel introductorio. La mayoría de ellos incluye una descripción de todos los aspectos de las ciencias marinas (esto es, incluyen biología, geología y química marina). La mayor parte son textos de referencia útiles en la oceanografía física.
Los libros de texto que cubren sólo oceanografía física generalmente son bastante más detallados en su cobertura que lo que se necesita en un curso introductorio, pero se recomienda a los estudiantes con un interés particular en los aspectos de la oceanografía física de las ciencias de la tierra, que los consulten como libros de referencia adicionales. Se puede encontrar un listado de los libros disponibles en la biblioteca de la Universidad de Flinders aquí.
El número de clasificación para oceanografía física en el sistema de clasificación Dewy es 551.46; la manera más sencilla de encontrar lo que la biblioteca ofrece es dirigiéndose a las repisas de clasificación 551.46 y curiosear entre los libros.
Estruturas A-B
La oceanografía física ocupa un lugar único entre todas las disciplinas científicas ya que establece fuertes interacciones con un gran número de ciencias de características muy diversas. Para la enseñanza de la oceanografía física, las universidades generalmente siguen uno de dos modelos existentes. El primer modelo hace énfasis en la relación entre la oceanografía física y otras disciplinas de las ciencias de la Tierra:
Figura: estructura de las Ciencias de la Tierra y Ciencias Marinas. (Estructura B).
Las características que tienen en común las ciencias de la Tierra son que estudian las componentes del planeta Tierra y tratan de entender la forma en cómo trabajan, esto es, cómo las leyes de la física y química actúan juntas para moldear la Tierra de la manera en que la vemos hoy y de la que era en el pasado. En contraste con otras ciencias (física, química, biología), las Ciencias de la Tierra rara vez pueden controlar las condiciones de sus experimentos. Su labor es reunir datos de campo e interpretarlos lo mejor que se pueda.
El segundo modelo agrupa a la oceanografía física junto con todas las disciplinas científicas marinas:
Figura: estructura de las Ciencias de la Tierra y las Ciencias Marinas (Estructura A).
Las características que tienen en común las ciencias marinas son el uso de herramientas especiales de investigación para estudiar los océanos tales como buques de investigación, sumergibles, amarras y flotadores. Algunas de las ciencias marinas también se basan en el éxito y progreso de otras disciplinas científicas marinas. Por ejemplo, la biología marina necesita a menudo información sobre el medio físico; la oceanografía física no tendría el conocimiento detallado sobre la circulación del océano a profundidad sin el progreso que se da en la tecnología oceánica.
Oceano. Física
La Oceanografía Física puede dividirse en tres corrientes principales:
Figura: estructura de la Oceanografía Física
En la Universidad de Flinders, es posible estudiar todos los aspectos de la oceanografía física de diversas maneras dependiendo de los intereses y antecedentes de los estudiantes.
Figura 1.1
El océano es un fluido en movimiento turbulento, esto es, se caracteriza por la presencia de remolinos turbulentos con velocidades que a menudo son mayores que la velocidad del flujo medio. Debido a que la atmósfera también es un fluido en movimiento turbulento, se puede esperar que los dos medios, los objetos de estudio de la oceanografía física y de la meteorología, muestren un comportamiento similar y estén gobernados por el mismo balance de fuerzas y que sea por lo tanto una ventaja estudiarlos juntos.
Para demostrar esta similitud, la figura 1.1 y la Figura 1.2muestran ejemplos de remolinos en la atmósfera y en el océano. Nótese la diferencia en la escala: los giros atmosféricos tienen por lo general 2000 km de diámetro, mientras que el diámetro de los remolinos oceánicos es generalmente de 200 km.
Figura 1.2
El objetivo de la oceanografía es el entendimiento de la circulación oceánica y la distribución de calor en el océano, la manera como el océano interactúa con la atmósfera y el papel que juega el océano en nuestro clima.
Proyecciones
El atlas es una herramienta importante en la oceanografía (como en todas las ciencias de la Tierra). La gente está acostumbrada a buscar elementos de interés en un atlas, pero pocos se dan cuenta de la importancia que tiene elegir la proyección correcta en los mapas.
En oceanografía física se utiliza comúnmente la proyección Mercator. Esta proyección fue desarrollada en el siglo XVI en una época de exploración colonial y viajes marítimos a lugares lejanos. Colón ya había descubierto América y los barcos de Magallanes habían recorrido todo el globo. Un problema al que se enfrentaron estos marineros fue el de la incertidumbre que existía al alejarse de la costa. En el siglo XVI un marinero tenía que navegar entre dos puntos a lo largo de una línea de rumbo (línea de orientación constantemente verificada con la brújula) ya que no era práctico hacerlo de otra manera. Mercator desarrolló una proyección que mostraba la superficie de la Tierra de una manera tal, que una línea de rumbo fuera una línea recta en un plano resultante en cualquier lugar y en cualquier dirección. Así entonces, un navegante con el conocimiento de la posición inicial podía trazar una línea recta al destino y conocer la orientación correcta. Desde entonces, la proyección de Mercator ha venido a ser la proyección estándar para la navegación. Sin embargo, no constituye una proyección de área equivalente o equidistante y por lo tanto no es adecuada para mapear áreas extensas. Constituye un mapa conforme, esto es, círculos pequeños de área equivalente de la Tierra están representados como círculos en el mapa pero aumentan de tamaño a medida que uno se acerca a los polos. Los polos no se pueden mostrar en una proyección Mercator, ya que las distancias cercanas a los polos crecen al infinito. En principio, la representación de una superficie curva en un plano siempre es "alargada" o "encogida" lo que resulta en distorsiones o en algún "rasgado" que produce una interrupción de la superficie. Ninguna proyección puede satisfacer las tres propiedades deseables, esto es:
Figura 1.3
Los tres criterios son básicos pero mutuamente excluyentes. Las demás propiedades son de naturaleza secundaria. La mayoría de las proyecciones con la propiedad de fidelidad de área logran conservar el área mediante el uso de una retícula longitudinal curva y por lo tanto requieren que se trace la retícula sobre la superficie del mapa para permitir la determinación de coordenadas de la posición geográfica (Figura 1.3). La proyección Gall/Peters, la cual fue desarrollada por Gall en 1855 y redescubierta de manera independiente por Peters en los años 70, combina la fidelidad de área con una cuadrícula rectangular de latitud / longitud. Esta proyección es ideal para mapear extensas regiones oceánicas.
La superficie de la Tierra varía en altura desde los 8848 m (Monte Everest) a una profundidad de 11022 m (fosa de Vitiaz en la Trinchera Mariana, parte occidental del Pacífico del Norte). En una escala de tiempo geológico la posición de la línea costera depende de la cantidad de agua disponible, la cual se determina principalmente por la cantidad de hielo y nieve existente en la Antártica y en el Océano ártico, y hasta cierto punto por la temperatura del agua en el océano (el agua se expande cuando se calienta, así que el nivel del mar se eleva durante períodos de clima cálido). Una característica de la distribución actual de agua/tierra que tiene importantes implicaciones para el clima, es que el área cubierta por agua aumenta continuamente de los 70ºN a los 60ºS:
Figura 1.4
Cobertura de agua en la Tierra: hemisferio norte 61%, hemisferio sur 81%, promedio global 71%.
El "hemisferio terrestre" 53% (polo al final del río Loira en Francia), el "hemisferio acuático" 89% (polo cercano a Nueva Zelanda).
La llamada curva hipsográfica muestra la distribución actual de tierra y mar y los diversos niveles de profundidad (Figura 1.4).
Elevación promedio -2440 m; elevación media terrestre +840 m, nivel promedio del piso oceánico -3795 m
Figura 1.5
Los principales océanos se estructuran en márgenes continentales, cordilleras oceánicas submarinas y cuencas marinas profundas (Figura 1.5). Cada rasgo estructural ocupa aproximadamente un tercio del piso oceánico.
| Rasgo topográfico | Ancho | Profundidad | Características |
|---|---|---|---|
| Márgenes continentales: | |||
| Plataforma | hasta los 300 km | entre 150 - 200 m | |
| Pendiente | 20 - 100 km | de 200 a 2000 m | a menudo surcada por cañones. Pendientes 1 en 40 |
| Elevación | hasta los 300 km | de 2000 a 5000 m | pendientes 1 en 700 a 1 en 1000 |
| Fosa | 600 a 11 000 m | Existen 26 fosas marinas en el mundo:
| |
| Cuencas marinas profundas | aprox. 5000 m | ||
| Planicies abisales | extremadamente planas, llenas de sedimentos | ||
| Colinas abisales | Se elevan hasta los 1000 m desde las planicies | ||
| Cordilleras oceánicas submarinas: Sistema montañoso interconectado | hasta los 400 km | Se eleva hasta 3000 - 1000 m. | |
| Hendidura central | 20 - 50 km | Se hunde 1000 - 3000 m de profundidad en el sistema de cordilleras. |
Como se puede ver, la profundidad promedio del océano es un poco menos de 4 km. Esto es bastante profundo. ¿ O no ? Si Usted utiliza un lápiz de punta fina para dibujar un círculo de 15 cm de diámetro y lo toma para representar a la Tierra, entonces la línea de lápiz sería lo suficientemente gruesa para representar la corteza de la Tierra debajo de los continentes (30 km) pero demasiado gruesa para la corteza oceánica (10 km). Las irregularidades de la línea podrían ser más que suficientes para representar las variaciones en el relieve del sustrato sólido. Así es que en realidad el océano es sólo una delgada capa de fluido - si la Tierra fuera una pelota de baloncesto, uno apenas y podría notarlo si su superficie estuviera húmeda.
No existe manera alguna para mostrar los océanos en una escala que conserve la proporción de longitud vertical vs. horizontal. Entonces, ¿ cómo vamos a mapear las propiedades oceánicas tales como la temperatura, salinidad o corrientes que varían considerablemente con la profundidad? Comparados con la extensión oceánica vertical, las distancias horizontales son tan vastas que la única manera de producir una representación de los datos que tenga sentido es distorsionando la escala. Una distancia determinada en un diagrama representará entonces varias cientos de veces la distancia real en la horizontal como en la vertical. Una proporción típica es de 500:1. Esto se debe mantener presente al observar secciones oceanográficas.
