Dinamica apelor oceanice

Apa oceanului este în mișcare prin valuri, maree și curenți. Valurile sunt mișcări ale suprafeței produse mai ales de vânt. Un val are o creastă, partea cea mai înaltă, și o vale, partea cea mai joasă; cu cât bate vântul mai tare și mai mult timp, cu atât valurile sunt mai mari. O maree ridică sau coboară periodic nivelul apei prin atracția Lunii și a Soarelui. Creșterea apei se numește flux, iar coborârea reflux. Diferența de nivel dintre apa înaltă și cea joasă este amplitudinea mareei. Curenții sunt deplasări de apă pe distanțe mari, la suprafață sau în adâncime.

Curentul Golfului din Atlantic și Kuroshio din Pacific sunt curenți calzi în sensul că transportă apă relativ caldă către latitudini mai înalte. Curentul Labrador și Curentul Humboldt sau Peru transportă apă mai rece. Curenții schimbă temperatura apei de lângă țărmuri și pot influența clima și pescuitul. Ei nu sunt „râuri” cu maluri în ocean; apa se amestecă la marginile lor.

Mareele diferă mult între țărmuri. În Golful Fundy din Canada diferența poate ajunge la circa 16 m în anumite locuri, pe când în Marea Neagră mareea astronomică este foarte mică, de ordinul centimetrilor. Forma golfului poate amplifica mișcarea. Când alegi un port sau o plajă, e important să cunoști ora fluxului și refluxului, nu doar adâncimea desenată pe hartă. Cutremurele submarine pot produce valuri uriașe, numite tsunami, care nu au legătură cu vântul.

Marinarii folosesc de secole curenții: o navă care merge odată cu curentul înaintează mai repede și consumă mai puțin combustibil.

Exemplu rezolvat. Dacă într-un port fluxul maxim are loc la ora 6:00, când va fi următorul flux?

1. Între două fluxuri trece, în medie, un interval de 12 ore și 25 de minute.
2. Adaugi acest interval la 6:00: $6:00+12:25=18:25$.
3. Următorul flux va fi în jurul orei 18:25, iar refluxul de la mijloc va avea loc în jurul orei 12:12.

Vânturile dominante pun în mișcare apa de la suprafață, iar rotația Pământului îi deviază traseul: spre dreapta în emisfera nordică și spre stânga în cea sudică. Diferențele de temperatură și salinitate schimbă densitatea, contribuind la circulația de adâncime. Valurile pot eroda țărmul, curenții pot transporta sedimente paralel cu el, iar mareele ridică și coboară periodic nivelul. Aceste procese acționează simultan, dar au cauze distincte. În zonele de upwelling, cum este cea a Curentului Humboldt, apa rece și bogată în nutrienți urcă din adânc spre suprafață și susține unele dintre cele mai bogate zone de pescuit din lume.

Un val de vânt are o înălțime (distanța dintre creastă și vale), o lungime de undă (distanța dintre două creste) și o perioadă (timpul dintre trecerea a două creste prin același punct). Mareele semidiurne, cu două fluxuri și două refluxuri pe zi lunară (24 h 50 min), sunt cele mai frecvente; la Luna nouă și la Luna plină apar mareele vii, cu amplitudine mai mare, iar la pătrare mareele moarte.

Circulația de adâncime, numită termohalină, pune în mișcare apa în funcție de densitatea ei: în Atlanticul de Nord, apa rece și sărată devine mai densă și se scufundă, apoi curge pe fundul oceanului spre sud, în timp ce apa mai caldă de la suprafață se deplasează spre nord. Astfel oceanele transportă căldură între latitudini și leagă între ele toate bazinele oceanice, într-un ciclu care durează sute de ani.

Exemplu real analizat. NOAA arată că la Burntcoat Head, în Golful Fundy, nivelul apei la flux poate fi cu până la 16 m peste nivelul de la reflux. Diferența este mult mai mare decât mareea din Marea Neagră, deoarece forma de pâlnie a golfului și oscilația apei amplifică variația. Nu deducem amplitudinea numai din latitudine: cele două locuri au geometrii și legături cu oceanul diferite.

Exemplu rezolvat 1 — viteza unui tsunami. În apă adâncă, viteza unui val lung este $v=\sqrt{gh}$. Pentru adâncimea $h=4000$ m și $g=9,8$ m/s²: $v=\sqrt{9,8\cdot 4000}\approx 198$ m/s, adică aproximativ $713$ km/h. Un tsunami care traversează un ocean cu această adâncime parcurge $5000$ km în $5000/713\approx 7$ ore. Aproape de țărm, unde adâncimea scade, viteza scade, iar înălțimea valului crește.

Exemplu rezolvat 2 — ora fluxurilor în zile consecutive. Dacă fluxul este la 6:00 într-o zi, ora lui în ziua următoare se deplasează cu aproximativ 50 de minute, adică $6:00+0:50=6:50$. Deplasarea corespunde zilei lunare de 24 h 50 min și explică de ce orele mareelor nu se repetă la aceleași ore în fiecare zi.

Greșeli frecvente

• Greșit: Fluxul este coborârea apei.
  Corect: Fluxul este creșterea; refluxul este coborârea.
• Greșit: Toți curenții oceanici au aceeași temperatură relativă.
  Corect: Curentul Golfului și Kuroshio sunt calzi, Labrador și Humboldt sunt reci.
• Greșit: Mareea din Golful Fundy este la fel de mică precum cea din Marea Neagră.
  Corect: Acolo amplitudinea poate ajunge la 16 m.
• Greșit: Valurile obișnuite sunt produse de Lună, ca mareele.
  Corect: Valurile de la suprafață sunt produse mai ales de vânt; mareele sunt produse de atracția Lunii și a Soarelui.

Înainte și după