UNIDADE 3 - PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DAS ÁGUAS OCEÂNICAS

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1 UNIDADE 3 - PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DAS ÁGUAS OCEÂNICAS Natureza da água e composição da água do mar PROPRIEDADES DA ÁGUA A água é o composto mais abundante na natureza, existe 6 vezes mais água que feldspato. A molécula da água (composta por um átomo de oxigênio e dois de hidrogênio), apesar de ser eletricamente neutra, apresenta uma polarização: um de seus extremos é mais positivo e o outro é mais negativo pela distribuição desigual da densidade de elétrons. O átomo de oxigênio compartilha um elétron com cada um dos átomos de hidrogênio. A ligação entre os dois átomos de hidrogênio forma um ângulo de 104 e esse ângulo aumenta para 109º quando a água congela. Os átomos de hidrogênio têm carga positiva e unitária, enquanto que o átomo de oxigênio têm duas cargas negativas. Todavia, o arranjo final das moléculas é de tal maneira que as cargas elétricas não se neutralizam (as cargas poderiam estar neutralizadas se o ângulo fosse 180 ao invés de 105 ). Assim água tem uma carga negativa parcial ( ) junto ao átomo de oxigênio, por causa dos pares de elétrons não-compartilhados, e tem cargas positivas parciais ( ) junto aos átomos de hidrogênio. Uma atração eletrostática entre as cargas positivas parciais dos átomos de hidrogênio e a carga negativa parcial do átomo de oxigênio resulta na formação de uma ligação chamada ponte de hidrogênio, que conferem forte coesão entre as moléculas, e determinam as características anômalas da água se comparada a outras substâncias semelhantes. Assim, as pontes de hidrogênio são as ligações de um átomo de oxigênio de uma molécula com um átomo de hidrogênio de outra. As pontes de hidrogênio explicam a capacidade de ser solvente da água e também o fato da água entrar em ebulição e se congelar em temperaturas maiores que outras moléculas semelhantes. De toda água existente na Terra, apenas 0,001% está em forma gasosa na atmosfera. 1- Altos pontos de fusão e ebulição A água comporta-se como se fosse uma substância com peso molecular 5 vezes maior (PM cerca de 100) devido a coesão de suas moléculas.

2 Se não fosse sua estrutura molecular (pontes de hidrogênio) possuiria ligação bem mais fracas que ocorrem em substâncias semelhantes (força de Van der Waals). Se não fossem as pontes de hidrogênio a ebulição da água (que ocorre em 100ºC) seria a -90ºC e o congelamento da água (que ocorre em 0ºC na água doce) seria a -110ºC, não sendo possível a existência de água na terra. A água possui o maior calor latente de vaporização e fusão, isso significa que é necessário adquirir ou perder grande quantidade de energia para mudar do estado líquido para o gasoso (vaporização) e do estado gasoso para o líquido (fusão). É a única substância que pode ser encontrada nos 3 estados físicos da matéria. 2- Alta capacidade térmica A água possui o maior calor específico dentre os sólidos e líquidos comuns. Calor específico é a propriedade que define a quantidade de calor necessária para elevar em 1 C a temperatura de uma grama de substância. Essa propriedade faz com que a água resista muito à mudanças de temperatura, concentrando e conduzir calor antes de mudar de estado. Nesse sentido a água é determinante no equilíbrio térmico do planeta devido ao transporte de calor pelas correntes marinhas, de regiões equatoriais para altas latitudes. 3- Anomalia térmica O gelo possui densidade menor que a água líquida, é por isso que o gelo flutua (geralmente, as substância no estado sólido tem suas moléculas mais próximas tornando a substância mais densa e pesada). As ligações hidrogênio mantêm as moléculas de água mais afastadas no sólido do que no líquido. Caso o gelo afundasse dificilmente se descongelaria, e os fundos dos mares ficariam eternamente congelados. A maior densidade da água doce é em 4ºC. Na água salgada, com salinidade de 35, o ponto de congelamento é -1,9 C. 4- Alto poder de solução A habilidade dos íons e de certas moléculas de se dissolver na água é devida à polaridade. A água possui a capacidade de dissolver mais substâncias e em maior quantidade do que qualquer outro líquido. Através da reação de hidratação a água é capaz de quebrar ligações iônicas (ligações

3 fortes). Ex.: 350g do sal NaCl dissolve-se completamente em 1 litro de água. Figura 1- Cloreto de sódio dissolvido na água RESERVATÓRIOS NATURAIS DE ÁGUA Toda a água existente na natureza exibe relações mútuas de intercâmbio (ou transferência) através do chamado ciclo hidrológico. As relações entre as várias formas de transferência da água, na superfície terrestre, podem ser representadas por: precipitação=escoamento + infiltração + evapotranspiração. Devido sua capacidade de dissolução, ela é um importante agente de transporte de elementos e devido a alta capacidade térmica, ela muda os seus estados, de líquido (água oceânica) para gás (vapor d água) e sólido (gelo) transferindo calor, saindo e voltando do oceano através do ciclo hidrológico (figura 2).

4 2 Uma das fontes dos elementos que compõem quimicamente as águas fluviais são os elementos naturalmente dissolvidos das rochas e dos solos. A abundância relativa dos sólidos dissolvidos que compõe essa água é diferente da água marinha (que será abordada posteriormente). De maneira geral, na água fluvial predomina o bicarbonato, seguidos pelos elementos cálcio, sílica, sulfato, cloro, sódio, magnésio e potássio. A precipitação compreende todos os tipos de água condensada, que cai sobre a superfície terrestre nas formas de chuva, neve, granizo e orvalho. O escoamento corresponde a parcela da água de precipitação, que ocorre pela superfície do terreno. A infiltração representa a parcela de água de precipitação absorvida pelo solo, que pode premanecer armazenada no subsolo como água subterrânea ou, após percolar certas distâncias, emergir como fontes. Finalmente a evapotranspiração inclui a evaporação superficial e a transpiração vegetal. Da quantidade total de água precipitada, 77% caem sobre os oceanos e 23% sobre as áreas emersas. Por outro lado, 84% da evaporação total da terra provêm dos oceanos e as terras emersas contribuem com apenas 16%. Desse modo, a evaporação dos oceanos é 7% superior a respectiva precipitação. O excesso de água doce sobre os continentes, que não sofre evaporação, é submetido ao escoamento e/ou infiltração para finalmente atingir os oceanos e fechar o ciclo hidrológico.

5 De toda a água atualmente encontrada na terra, 97% formam os oceanos e apenas 3% são encontrados nos continentes ou na atmosfera. Desse total, aproximadamente 75% formam as geleiras e 24,5% ocorrem como água subterrânea. As águas dos rios, dos lagos, lagoas e da atmosfera perfazem apenas 0,5 a 3%. A água permanece com diferentes tempos de residência nos diferentes reservatórios naturais da hidrosfera terrestre. O tempo de residência significa o tempo em que a água é renovada no reservatório (tabela abaixo). COMPOSIÇÃO DA ÁGUA DO MAR O oceano corresponde a 71% da superfície da terra. A água do mar é uma solução contendo 70 elementos químicos, constituída por solvente (água) e por soluto (sais). Na química, um sal é um composto neutro (Ex.: NaCl, KCl, CaSO 4 ) de um cátion (Na +, K +, Ca ++ ) ligado a um ânion (Cl --, SO 4 -- ). Eles são tipicamente o produto de uma reação química entre: * Uma base e um ácido, formam um sal + água, ex.: 2NaOH + H 2 SO 4 --> Na 2 SO 4 + 2H 2 O sulfato de sódio * Um metal e um ácido, formam um sal + hidrogênio, ex.: Mg + H 2 SO 4 --> MgSO 4 + H 2 sulfato de magnésio

6 * Um óxido ácido e um óxido básico, formando um sal, ex.: CO 2 + CaO --> CaCO 3 carbonato de cálcio A água dos oceanos é salgada porque contém sais dissolvidos (com concentrações entre cerca de 33 e 37 g por cada quilograma de água do mar) que têm várias origens: 1. As rochas da crosta vão-se desgastando por erosão e há uma parte dissolvida desse material que é transportada para o oceano pelos rios. 2. As erupções vulcânicas libertam substâncias voláteis (tais como dióxido de carbono, cloro e sulfato) para a atmosfera, uma parte das quais é transportada por precipitação diretamente para o oceano ou indiretamente por meio dos rios. As erupções vulcânicas submarinas contribuem fortemente para os íons no oceano. Em contrapartida a essas fontes de sais, há sumidouros que consomem parte dos sais dissolvidos: plantas e animais marinhos que usam sais (por exemplo, sílica, cálcio e fósforo) para construir os seus esqueletos ou conchas, sedimentos depositados no fundo do mar e que incorporam alguns sais (por exemplo, potássio e sódio), e ainda outros processos como a saída do sal transportada pela evaporação (maresia). O equilíbrio entre as fontes e os sumidouros fazem com que a composição da água do mar seja essencialmente constante. Os depósitos hidrotermais são formados pela penetração e pela percolação das águas oceânicas em fendas e fissuras existentes nas rochas. Nesse percurso as águas se enriquecem de metais que são posteriormente precipitados no seu retorno ao oceano. Esses metais precipitam-se nas proximidades do eixo das cordilheiras mesoceânicas, onde ocorrem edifícios vulcânicos submarinos e fraturas, associados aos limites de placas litosféricas. Nessas regiões, que possuem alto fluxo de calor, formam-se as fumarolas (figura 3), que são como fontes submarinas de água enriquecida em metais dissolvidos das rochas vulcânicas do fundo submarino pela percolação de água aquecida em fissuras e fraturas da rocha.

7 Figura 3 - Erupções vulcânicas submarinas que contribuem para os íons no oceano. Para todos os oceanos, embora a quantidade total de sais dissolvidos seja variável, as proporções relativas dos principais elementos (Sódio - Na +, Cloro - Cl --, Magnésio - Mg++, Cálcio - Ca++, Potássio - K+, Sulfato - SO4--) são constantes. Esses elementos correspondem a 99% do total de elementos na água do mar. Somente o sal NaCl (Cloreto de Sódio) é responsável por 86% da composição da água marinha. Em uma salinidade de 35, 1kg de água do mar contém em média 35 gramas de sais inorgânicos dissolvidos. A água do mar é constituída de 96,5% de água pura e 3,5% de sais. Apresenta também uma pequena quantidade de organismos vivos e material inorgânico particulado e orgânico dissolvido. Obs.: Material dissolvido é o que passa por uma membrana de 45µm e o particulado é o que fica retido. O material dissolvido pode ser orgânico, com composição biológica como proteínas, lipídeos, aminoácidos, uréia, ácidos húmicos ou inorgânico como os sais e nutrientes. O material particulado orgânico constitui, por exemplo, tecidos animais ou vegetais e o inorgânico fragmentos de minerais em suspensão. A determinação da salinidade auxilia na identificação de massas de água, da sua movimentação e mistura. A água dos oceanos é um bem mineral e uma fonte sustentável de elementos economicamente importantes, como por exemplo: Cl, Na, Mg, K, Br, Sr e B. Em muitos países, a água do mar constitui a

8 principal fonte de sal para consumo humano, como é o caso do Brasil, que extrai todo seu sal de cozinha (NaCl) a partir da evaporação da água marinha proveniente das salinas do Nordeste e do Rio de Janeiro. NUTRIENTES E GASES NO MAR Na água do mar estão dissolvidos diversos tipos de sólidos e gases. Estes elementos podem ser divididos em: a) conservativos, que não são alteradas suas proporção biologicamente como os sais e b) não conservativos que são metabolizados pelos organismos, como os elementos nutrientes e gases dissolvidos na água como oxigênio e gás carbônico. Além dos nutrientes essenciais para o crescimento dos vegetais marinhos e dos gases dissolvidos existem também os elementostraço, ocorrem em concentrações muito pequenas e também são necessários em reações metabólicas. Os nutrientes são importantes para a vida marinha, porque sem eles o fitoplâncton não cresce e não se reproduz, afetando toda a cadeia alimentar. Os nutrientes se dividem em blocos químicos que são: - construtores de matéria viva: C, O, N, H; - macronutrientes que são elementos necessários em quantidades moderadas: Na, Mg, P, S, Cl, K, Ca, - microelementos ou elementos traços, os organismos precisam de quantidades muito pequenas para desempenhar funções vitais: F, Si,Vn, Mn, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Se, Mo, Sn,I. Em ilhas oceânicas, como na Ilha de Páscoa no Pacífico, depósitos de fosfatos de cálcio, conhecidos por guano, são formados pela reação das rochas carbonáticas com o excremento de pássaros, ricos em fósforo, um importante nutriente. Na água do mar também encontra-se gases da atmosfera como o nitrogênio, o oxigênio, o argônio, o gás carbônico, o neônio, entre outros. A principal troca de gases com água ocorre através da interface ar-água. O ciclo biogeoquímico existe em função da entrada e saída de elementos da água do mar. Cada elemento possui um tempo médio de permanência nos oceanos, que varia de milhões de anos a até pouco menos de 100 anos. Abaixo o ciclo do Dióxido de carbono (figura 4)

9 Figura 4 Ciclo do Carbono na água Outro exemplo é o ciclo do nitrogênio as formas inorgânicas são transformadas em orgânicas e estas em inorgânica fechando o ciclo. As reações químicas que ocorrem nesse ciclo são (figura 5): Assimilação NH + 4 por algas Assimilação do NO - 3 por algas (redução do nitrato): NO - 3 a N(NH 3 )-orgânico Amonificação produção de amônio pela decomposição da matéria orgânica NH 4 OH Nitrificação conversão do NH + 4 a NO - 3 (oxidação; ganho de energia para bactéria). Precisa de oxigênio para ocorrer. Denitrificação desassimilação do NO - 3 a N 2 (redução). Ocorrem geralmente em ambientes mais carentes de oxigênio. Fixação do Nitrogênio - N 2 gasoso atmosférico a N(NH 3 )-orgânico por cianobactéria

10 Figura 5 Ciclo do Nitrogênio na água Interferência da atividade humana nos ciclos biogeoquímicos Elementos químicos originados de atividades humanas entram nos ciclos biogeoquímicos influenciando em suas quantidades e processos (figura 6).

11 Figura 6 Interferência das atividades humanas nos ciclos biogeoquímicos Fatores que influenciam no transporte de nutrientes na Zona Costeira Densidade populacional esgotos domésticos, resíduos de indústrias de portos; Agricultura e Aqüicultura (fertilizantes e rações); Deposição Atmosférica; Características naturais do solo como composição das rochas e vegetação do entorno dos corpos hídricos; Entre outros. Conseqüências do aumento de nutrientes na Zona Costeira A elevação dos níveis de produção primária que até certo ponto é benéfico, freqüentemente observados em estuários, são associados diretamente ao grande suprimento de nutrientes inorgânicos dissolvidos, tanto de origem natural quanto antrópica. Todavia, quando ocorre um desequilíbrio no balanço nutritivo das águas costeiras, estas se tornam suscetíveis à ocorrência de fenômenos ecologicamente indesejáveis, como a eutrofização (figura 7).

12 Em síntese, o processo de eutrofização representa uma resposta biogeoquímica ao excesso de nutrientes causando alterações na comunidade fitoplantônica e zooplanctônica, além da proliferação de macroalgas bênticas, da perda da biodiversidade e do aumento na incidência de algas tóxicas, causando alteração da coloração das águas costeiras. O aumento da matéria orgânica por espécies oportunistas do fitoplâncon pode exaurir as concentrações de oxigênio dissolvido na água devido a decomposição dessa matéria orgânica pelas bactérias. Mortalidade de peixes Maré vermelha Bloom de algas Figura 7 Conseqüências da eutrofização Distribuição horizontal e vertical da salinidade Salinidade Definição de salinidade: É o total de material sólido (g) dissolvido em 1Kg de água do mar quando o carbonato tiver se convertido em óxido, todo o Br em Cl e toda a matéria orgânica completamente oxidada. No oceano pode variar de 33 a 38, sendo sua média global de 34,7. Essa variação é decorrente de: 1- processos que aumentam a salinidade: evaporação e formação do gelo 2 - processos que diminuem a salinidade: precipitação, descarga fluvial e derretimento do gelo. Maior salinidade média: Atlântico=35,37 Menor salinidade média: <34 Horizontalmente os valores máximos de salinidade são a 20ºN e S, mínimos nos pólos e baixos no equador (maiores que nos pólos). Trópicos: valores máximos de salinidade devido ventos alísios intensos e constantes causando muita evaporação nessa região anticiclônica (alta pressão atmosférica, onde o ar desce). Pólos: Mínimas salinidades em decorrencia ao degelo

13 Equador: Salinidades baixas por ser uma região ciclônica, de baixa pressão atmosférica, onde o ar quente se eleva, formando nuvens e consequentemente com precipitação superior a evaporação. A radiação do sol e a condução de calor da atmosfera aquecem a superfície dos oceanos. Os oceanos resfriam-se pela radiação de retorno da superfície para a atmosfera, pela condução do calor de volta à atmosfera ou por evaporação. Temperatura A temperatura da água varia tanto verticalmente como horizontalmente na coluna d água. A temperatura da água do mar exerce influencia tanto nos seres marinhos como nas massas de água. Medidas de salinidade e temperatura juntas são usadas para identificar massas de água e sistemas de correntes. A temperatura superficial dos oceanos é influenciada pela latitude. O ângulo de incidência da radiação solar é maior nas pequenas latitudes, portanto o equador recebe cerca de 1,5 a 2 vezes mais calor que os pólos. A circulação atmosférica e oceânica transfere o excesso de calor recebido nas regiões equatoriais para regiões polares, gerando dessa forma um equilíbrio térmico. Cerca de 77% do volume total dos oceanos apresenta temperaturas inferiores a 4 C. Na superfície, a distribuição da temperatura forma isotermas, ou seja, linhas de mesma temperatura segundo a latitude. A grosso modo, a cada linha de latitude percorrida a temperatura altera-se em 0,5 C. A temperatura nos continentes varia mais do que nos oceanos, os continentes resfriam maior quantidade de volume de ar, que extrai mais calor dos oceanos pela ação dos ventos. A temperatura na coluna d água decresce em função da profundidade nas regiões equatoriais e tropicais. A camada onde a temperatura muda drasticamente com a profundidade é conhecida como termoclina permanente. Essa fica localizada entre metros nos trópicos e entre metros nas regiões subtropicais. Abaixo dos 1000 metros de profundidade ocorrem uniformidade das propriedades temperatura e salinidade. Nas várias regiões oceânicas tanto a temperatura como a salinidade decrescem com a profundidade. Um decréscimo na temperatura resulta num aumento da densidade, e assim, a estratificação da temperatura produz uma estratificação de densidade estável. Um decréscimo em salinidade por outro lado, resulta em uma densidade

14 menor. Sozinha, a estratificação pela salinidade produziria uma estratificação de densidade instável. Nos oceanos, o efeito da diminuição da temperatura é muito mais forte do que o da diminuição da salinidade, e assim no final o oceano permanece estratificado de maneira estável. Densidade A densidade é um dos parâmetros mais importantes no estudo da dinâmica dos oceanos. Pequenas mudanças de densidade na horizontal (causadas por exemplo por diferenças de aquecimento da superfície) podem produzir correntes bastante fortes. A determinação da densidade tem sido portanto uma das atividades mais importantes em oceanografia. O símbolo para a densidade é a letra grega ρ (rho). A densidade da água do mar depende da temperatura T, da salinidade S e da pressão p. A densidade aumenta com um aumento da salinidade e com decréscimo em temperatura, exceto para temperaturas abaixo daquela de densidade máxima. A densidade dos oceanos é usualmente próxima a 1025 kg m -3 (Em água doce é próxima a 1000 kg m-3). Os oceanógrafos comumente usam o símbolo σt (a letra grega sigma com um subscrito t) para densidade, para o qual eles pronunciam "sigma-t". Essa quantidade é definida como σt = ρ e não possui unidades geralmente (ele deveria ter as mesmas unidades que ρ). Uma densidade típica da água do mar é portanto σt = 25. Note que a densidade máxima é acima do ponto de congelamento para salinidades abaixo de 24,7 mas abaixo do ponto de congelamento para salinidades acima de 24,7. Isso influencia na convecção térmica: S < 24,7: A água resfria até chegar a sua densidade máxima; então, quando a água de superfície se torna mais leve (i.e., depois de ter passado de sua densidade máxima) o resfriamento fica restrito a camada de mistura pelo vento, que eventualmente congela. As bacias profundas se tornam repletas de água com densidade máxima. S > 24,7: A convecção sempre alcança todo o corpo de água. O processo de resfriamento é retardado devido a grande quantidade de calor que está armazenada no corpo de água. Isso acontece porque a água chega a seu ponto de congelamento antes de alcançar seu valor de densidade máxima. Propriedades físico-químicas da água Salinidade e temperatura Já discutidas anteriormente.

15 ph O ph da água é determinado pela quantidade de hidretos (H+) ou hidroxilas (OH-). Quanto mais hidretos mais a solução é ácida e quanto mais hidroxilas mais a solução é básica. Número de gramas de íons H+ por litro de solução: 1 Log10 H + Log Log [ ] 1 = Log 5 10 [ 10 ] [ ] 1 1 0,00001 = Log 7 10 [ 10 ] [ 0, ] 1 = Log 10 = Log = = 7 A escala de acidez e de alcalinidade varia de 1 a 14, sendo que quanto mais ácida uma solução menor o valor do seu ph. Quando ocorrem números iguais de íons, o ph é neutro e possui valor 7. A água do mar é alcalina devido a presença de íons alcalinos em maior quantidade que os ácidos. O ph da água do mar varia de 7,4 a 8,5. TURBIDEZ E TRANSPARÊNCIA OXIGÊNIO Ver transparências de aula LUZ A luz e o som são as duas formas principais para transmitir informações usadas em comunicação animal e humana. Na terra, o som é atenuado em distâncias bem mais curtas que a luz, e essa se torna a maneira preferida de comunicação em longa distância. A situação oposta ocorre nos oceanos: enquanto a luz não consegue penetrar mais que poucas centenas de metros em água, o som na água pode percorrer distâncias bem grandes, e assim é usado em várias aplicações como medidas de fundo, comunicação, e medidas sob a água tanto por animais e humanos. Informações detalhadas sobre a velocidade do som (isso é a velocidade de fase das ondas sonoras) é essencial para essas aplicações. Importância: fotossíntese. Propagação: espectro eletromagnético. A luz visível ocorre entre 400 (violeta) e 800 (vermelho). Os processos de interação da energia eletromagnética com a água marinha ocorrem através de absorção, reflexão e transmissão.

16 Cor dos oceanos: Na superfície é determinada por sua composição. Na coluna é função da absorção diferenciada de cada comprimento de onda. Vermelho 10m, laranja 50m, azul 150m. SOM A velocidade do som c é uma função da temperatura T, salinidade S e pressão p e varia ente 1400 m s -1 e 1600 m s -1. No oceano aberto, ela é influenciada pela distribuição de T e de p, mas nem tanto pela de S. Ela diminui com o decréscimo de T, p e S. A combinação da variação nesses três parâmetros com a profundidade produzirá um perfil de velocidade do som com um mínimo bem marcado em profundidades intermediárias: a temperatura decresce rapidamente nos primeiros 1000 metros e assim domina o perfil da velocidade do som, i.e., c diminui com a profundidade. Em regiões com águas mais profundas que 1000 metros, as mudanças de temperatura abaixo dessa faixa se tornam bem reduzidas e assim c começa a ser determinada pelo aumento de pressão com a profundidade, i.e., a pressão aumenta com a profundidade, i.e., c aumenta com a profundidade. Mudanças verticais de salinidade são muito pequenas para ter uma influência, mas a salinidade média vai determinar se c é baixa (se a salinidade média for baixa) ou alta (se a salinidade média for alta) em média Propagação do Som O som se propaga em raios assim com a luz faz. Assim, as leis de geometria óptica são também aplicáveis ao som: 1. O som viaja através de um caminho reto aonde a velocidade do som c é constante; ou ele se volta em direção a região de baixa c 2. Os raios de propagação são independentes. 3. Os caminhos do som são reversíveis 4. A lei de reflexão (ângulo de incidência = ângulo de refexão) é válida para o fundo do oceano, para a superfície e para objetos na superfície e interfaces.

17 5. A lei da refração é válida em interfaces: Como a estratificação no oceano é aproximadamente horizontal, a propagação do som na vertical ocorre praticamente ao longo de um caminho reto. Isso é base para as medidas de fundo através de eco: A profundidade é conhecida se a velocidade de propagação média do som é conhecida. Uma primeira estimativa é 1500 m s -1 ; mas existem tabelas de correções disponíveis para várias áreas do oceano global. A propagação da velocidade mínima do som (geralmente em torno de 1000 m). Os raios de som se curvam em direção da velocidade mínima do som e viajam naquela profundidade por distâncias grandes (elas podem atravessar oceanos inteiros). Esse canal de som é conhecido como canal de SOFAR (SOund Fixing And Ranging). Antes da introdução do Global Positioning System (GPS), o canal de SOFAR era usado para localizar navios e aeronaves com problemas, e também para posicionar bóias (com dois ou mais sensores de recepção) para o estudo das correntes oceânicas. Na camada de mistura com temperatura uniforme (tipicamente em torno de 100 m de espessura), a velocidade do som aumenta abaixo da superfície devido ao aumento da pressão antes do decréscimo normal devido a temperatura se torne mais importante. O máximo em velocidade de som resultante numa profundidade aproximadamente de 100 m cria uma zona de sombra, já que todos os raios de som se voltam contrário àquela profundidade. Leituras Complementares O Conceito de Salinidade ( Como mencionado anteriormente, a água do mar contem em seu peso 3,5 % sais, mas também gases, substâncias orgânicas e material particulado. A presença adicional dos sais influencia na maioria das propriedades físicas da água do mar (densidade, compressibilidade, ponto de congelamento, temperatura da densidade máxima) em algum

18 grau, mas não são os fatores que os condicionam. Algumas propriedades (viscosidade, absorção de luz) não são significativamente afetada pela salinidade (detalhe: o material dissolvido e particulado afeta a absorção de luz, e de fato, essa influência é usada na maioria das aplicações ópticas). Duas propriedades que são determinadas pela quantidade de sais na água são a condutividade e a pressão osmótica. Numa maneira ideal, a salinidade deveria se a soma de todos os sais dissolvidos em gramas por cada quilograma de água. Na prática, isso é uma coisa difícil de medir. A constatação que - não importando quanto sal existe em uma parcela de água do mar - os vários componentes contribuem em uma razão ou proporção fixa, ajuda a solucionar as dificuldades. Essa fato permite a determinação do conteúdo em sal pela medida de uma quantidade substituta e o cálculo de material total a partir dessa medida. A determinação da salinidade pode ser assim feita através da medida de seu componente mais importante, que é o cloreto. O conteúdo em cloreto foi definido em 1902 como a quantia total em íons cloreto em gramas presente em um quilograma de água do mar se todos os halogênios fossem substituídos por cloretos. A definição reflete no processo de titulação para a determinação de conteúdo em cloreto e é ainda tem importância quando lidamos com dados históricos. A salinidade foi definida em 1902 como a quantia total em gramas de todas as substâncias dissolvidas se todos os carbonatos fossem convertidos em óxidos, todos os brometos e iodetos fossem convertidos a cloretos e todas as substâncias orgânicas fossem oxidadas. A relação entre a salinidade e o conteúdo em cloretos foi estabelecida com uma série de medidas feitas em laboratório em amostras de água do mar coletadas em todas as regiões do oceano mundial e foi dada como: S ( o / oo ) = Cl ( o / oo ) (1902) O símbolo o / oo significa "partes por mil" ou"ppt"; um conteúdo em sal content de 3.5% é equivalente a 35 o / oo, or 35 gramas de sais por quilograma de água do mar. O fato de que a equação de 1902 dá um valor de salinidade igual a 0.03 o / oo quando a cloridade é zero é um motivo de preocupação. Isso indica um problema nas amostras de água do mar usadas nas medidas de laboratório. A United Nations Scientific, Education and Cultural Organization (UNESCO) decidiu repetir as análises usadas como base para essa relação inicial entre salinidade e clorinidade e introduziu uma definição nova, conhecida como salinidade absoluta,

19 S ( o / oo ) = Cl ( o / oo ) (1969) A definição de 1902 e 1969 dão resultados idênticos a uma salinidade de 35 o / oo e não muda significativamente na maioria das aplicações. A definição da salinidade foi mais uma vez revisada quando as técnicas para medir salinidade usando a condutividade, a temperatura e a pressão foram desenvolvidas. Desde 1978, a chamada "Practical Salinity Scale" (Escala de Salinidade Prática) define salinidade na forma de uma razão entre medidas de condutividade: " A practical salinity, símolo S, de uma amostra de água do mar, é definida em termos da razão K, que é na verdade a medida de condutividade elétrica de uma amostra a 15 C e pressão igual a 1 atmosfera dividida pela condutividade elétrica de uma solução de cloreto de potássio (KCl) contendo a proporção em peso de 0, , na mesma temperatura e pressão. O valor de K igual a 1,000 corresponde por definição, a uma salinidade prática de 35." A fórmula correspondente aqui é: S = K 1/ K K 3/ K K 5/2 Repare que nessa definição, a salinidade é uma razão e assim ( o / oo ) não é mais usada, mas um valor antigo de 35 o / oo corresponde a um valor de 35 em salinidade prática. Alguns oceanógrafos não se acostumam a usar números de salinidade sem unidades e escrevem "35 psu", onde psu está lá para significar "practical salinity unit".como a salinidade prática é uma razão (divisão de dois termos com mesma unidade) não tem portanto nenhuma unidade (que se cancelam na divisão), a unidade "psu" não tem muito sentido e seu uso é fortemente desencorajado. Mesmo assim, pequenas diferenças ocorrem entre as definições antigas e a nova escala de salinidade prática, mas de maneira geral são bastante pequenas e usualmente ignoráveis.

20 GEOGRAFIA : ENSINO FUNDAMENTAL E MÉDIO : O MAR NO ESPAÇO GEOGRÁFICO BRASILEIRO Brasília: MEC, SEF, p. : il. (Coleção Explorando o ensino ; v. 8).BBE.

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