Oceanografia, parte due, Dispensa di Navigazione
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I sedimenti – Processi evolutivi delle spiagge di sabbia
Oltre al ciclo stagionale vi possono essere cicli di periodo più
breve determinate da condizioni di mare tempestoso.
Nella maggioranza dei casi è provato che sensibili variazioni
della profondità dovuta alla modifica del profilo verticale sono
riscontrabili fino alle isobate dei 10 m in relazione ai fattori
esterni ed alla natura della granulometria dei materiali di
spiaggia.
Le spiagge possono essere inoltre in fase erosiva per effetto
prevalente di cause demolitrici e di asporto oppure possono
essere in continuo accrescimento quando prevalgono per lungo
tempo i fattori del trasposto fluviale e della sedimentazione in
aree ridossate non investite dal moto ondoso.
2014 Oceanografia per PAS 58
I sedimenti – Processi
evolutivi delle spiagge di sabbia
2014 Oceanografia per PAS 59
I sedimenti – Processi evolutivi delle spiagge di sabbia
2014 Oceanografia per PAS 60
2014 Oceanografia per PAS 61
I sedimenti – Il campionamento
Le indagini sul fondo marino, sulla sua composizione e sullo spessore dei vari
strati di sedimento vengono effettuate con diverse tecniche e vari strumenti.
Schematicamente si possono individuare tre tipi principali di tecnica: il
campionamento, l'indagine stratigrafica e l'indagine ottica.
Il prelievo di campioni dal fondo marino costituisce un'operazione più o meno
complessa in relazione alla profondità a cui si opera e al tipo di studio che si
dovrà eseguire sul materiale raccolto.
Il metodo più semplice per prelevare un campione di sedimento superficiale è
quello di filare sul fondo del mare un peso cosparso di sego; recuperandolo si
potranno esaminare i campioni di sedimento "impastati" nel sego.
Sono state messe a punto varie apparecchiature che permettono il prelievo
superficiale anche con nave in moto (entro la piattaforma continentale) oppure
prelievi di strati spessi fino a 30 metri con nave alla deriva. La presenza di
sabbia, ghiaia o di roccia richiede particolari attenzioni.
I prelievi superficiali vengono eseguiti con benne e draghe oceanografiche;
quelli stratigrafici mediante carotatori a caduta libera o a depressione. In
questo ultimo caso è necessario che non vengano perturbate le stratificazioni
dei sedimenti.
2014 Oceanografia per PAS 70
I sedimenti – La Benna
Viene impiegata per il prelievo delle parti
più superficiali del fondo marino ed è
particolarmente adatta al campionamento
di sedimenti non compatti e privi di
elementi grossolani. Esistono varie
realizzazioni di benne (Figg. 3.15(a) e
3.15(b)); in generale sono costituite da
due cavità incernierate lungo l'asse
centrale. Le due cavità, mentre vengono
filate in profondità, sono tenute aperte da
un dente di arresto che, una volta
raggiunto il fondo si libera dal
meccanismo che le teneva aperte
facendole così affondare nel suolo marino.
All'atto del recupero le due cavità tendono
a ruotare attorno all'asse centrale e, così
facendo, mordono il fondo. Nelle
condizioni migliori (fondo fangoso) le due
cavità si congiungono e vengono a
formare un recipiente chiuso.
2014 Oceanografia per PAS 71
I sedimenti – La benna
Una volta avvenuta la chiusura della benna si procede al recupero; a tale scopo le
benne sono protette nella loro parte superiore per evitare il dilavamento del
materiale durante la risalita.
Alcune benne vengono utilizzate insieme ad apparecchi fotografici per determinare
in sito, e quindi intatte, le relazioni spaziali tra gli organismi presenti e il materiale
geologico successivamente raccolto. Inoltre, fotografando un'area maggiore di
quella campionata con la benna ci si rende conto se il campione raccolto è
rappresentativo dell'area in esame.
Analizziamo ora alcuni aspetti pratici della calata di una benna.
Innanzitutto l'operazione deve essere fatta con mare calmo e con poco vento; la
nave deve essere ferma. Poiché in genere è sempre presente, anche se in misura
lieve un moto di deriva o di scarroccio, è necessario tenere sopravvento il lato
della nave su cui si trova il verricello che cala la benna. Così facendo il cavo del
verricello viene a essere scostato dalla nave e non rischia di finire sotto la chiglia
ove potrebbe incocciarsi sulle appendici della carena o addirittura su
d
eliche e timone.
2014 Oceanografia per PAS 72
I sedimenti – La benna
La velocità di discesa della benna deve essere regolata in maniera opportuna. Se la
velocità di discesa della benna in acqua (che è funzione della superficie della benna, del
suo coefficiente di drag e della risultante tra peso della benna e spinta idrostatica) è
[1]
inferiore alla velocità con cui il verricello fila il cavo, allora quest'ultimo scende in
profondità più velocemente di quanto non scenda la benna. Se il cavo sopravanza la
benna, tocca il fondo per primo e può causare il mancato funzionamento del
meccanismo di chiusura oltre a fastidiosi aggrovigliamenti del cavo all'atto del suo
recupero.
In sostanza la velocità di discesa deve essere tale che il peso della benna mantenga
sempre in tensione il cavo. Se la benna viene calata alla velocità corretta l'operatore si
accorgerà del suo impatto sul fondo notando un piccolo sussulto sul cavo.
Tale accorgimento è valido sia per la benna sia per tutti quegli apparati da filare in
profondità che non sono dotati di elevato peso in acqua.
I verricelli delle benne sono in genere provvisti di contametri per dare un'indicazione
approssimativa della quantità di cavo filato, hanno velocità di discesa/risalita variabile e
potenza adeguata al peso del cavo avvolto che è di acciaio, può essere lungo anche
migliaia e migliaia di metri e deve avere diametro opportuno.
Il coefficiente di drag rappresenta la capacità di un oggetto di penetrare
[1] idrodinamicamennte nell'acqua.
2014 Oceanografia per PAS 73
Campione prelevato con una benna
2014 Oceanografia per PAS 74
2014 Oceanografia per PAS 75
I sedimenti – Il carotatore
Lo sgancio automatico avviene
mediante il comando meccanico
attivato da un peso S all'atto in
cui tocca il fondo. In fondali
inferiori a 500 metri l'istante di
sgancio è ben individuabile
mediante la diminuzione di
tensione rilevabile sul
dinamometro; in fondali
maggiori è necessario l'impiego
di un avvisatore acustico che
segnali lo sgancio. Ciò è
necessario perché, non appena
il carotatore è penetrato, si deve
iniziare la manovra di recupero
per evitare avarie dovute a
trazione obliqua a seguito
dell'inevitabile spostamento
della nave.
2014 Oceanografia per PAS 81
Caratteri fisico-
fisico
-
chimici
dell’acqua di mare
2014 Oceanografia per PAS 91
L'esistenza dell'acqua allo stato liquido rappresenta una delle
caratteristiche più particolari ed importanti del nostro pianeta. Nei
suoi tre stati (solido, liquido, gassoso) l'acqua si divide in:
3
Acqua oceanica 1.370 milioni di Km 94,2%
Acqua dolce 85 5,8%
TOTALE 1.455 100%
Acqua dolce:
•ghiacciai, compresa la calotta
polare e l'Antartide, 24 1,65%
•fiumi, 0,0012 0,0001%
•laghi, 0,75 0,005%
•falde del sottosuolo 60,065 4,11%
•vapore acqueo atmosfera 0,014 0,001%
Totale 85 5,8%
Il volume dell'acqua dolce è molto piccolo rispetto al volume delle acque
oceaniche che pertanto costituiscono la vera risorsa idrica del globo.
2014 Oceanografia per PAS 92
2014 Oceanografia per PAS 93
Proprietà Paragone con altre Effetti più importanti
sostanze
È la più alta tra tutti i solidi Il trasferimento di calore mediante il
Capacità termica ed i liquidi ad eccezione movimento delle particelle è molto
dell'ammoniaca. elevato.
Tende a mantenere uniforme le temperature
dei corpi.
Preserva dal raggiungimento di elevate
escursioni di temperatura.
È il più alto ad eccezione Effetto termostatico sul punto di
Calore latente di fusione dell'ammoniaca ( 83 cal). congelamento mediante assorbimento o
rilascio di calore latente.
È il più alto di tutte le È estremamente importante nel processo di
Calore latente di evaporazione sostanze ( 537 cal). riscaldamento e nel trasferimento di calore
all'atmosfera.
La temperatura di massima L'acqua pura e l'acqua di mare poco salata
Dilatazione termica densità decresce con hanno la temperatura di massima densità
l'aumen-tare della salinità. sopra il punto di congelamento: questa
proprietà riveste un ruolo molto
importante nel controllo della temperatura
e della circolazione verticale dei laghi.
2014 Oceanografia per PAS 94
. . . molte di queste proprietà la rendono
UNICA
per la vita sul nostro pianeta
L’alta capacità termica
contribuisce alla
regolazione termica
degli organismi viventi
2014 Oceanografia per PAS 95
L’elevato calore latente di evaporazione
impedisce
disidratazione e il raffreddamento
la
2014 Oceanografia per PAS 96
L’alta costante dielettrica la rende il solvente
generale di tutti i componenti più o meno solubili
dell’organismo: ciò rende possibile
l’assunzione dei materiali nutritivi
l’eliminazione dei prodotti di rifiuto
2014 Oceanografia per PAS 97
Per ricordare l'importanza dell'acqua nella vita di tutti i giorni basta dire
che, fisiologicamente, l'uomo necessita di circa 2,5 litri d'acqua al giorno.
Per migliorare le proprie condizioni di vita l'uomo ha però incrementato
di circa 100 volte il consumo d'acqua per uso domestico e di circa 1.000
volte quello per uso industriale (nella progettazione dei dissalatori delle
unità M.M. si mette a calcolo un consumo d’acqua di 250 litri al giorno
per ogni membro dell’equipaggio).
Nell’uso industriale invece, per produrre 1.000 litri di latte bisogna
impiegarne 5.000 di acqua; per produrre 1.000 Kg di burro se ne
impiegano 10.000. 3
La produzione di una tonnellata di zucchero richiede 100 m di acqua
3
mentre per una tonnellata di carta necessitano 250 m di acqua.
La produzione di una tonnellata di acciaio, nickel e alluminio richiedono
3 3 3
rispettivamente il consumo di 150 m , 800 m , 1500 m di acqua.
2014 Oceanografia per PAS 98
Caratteri chimici e fisici dell’acqua di mare
Analogamente a quanto si verifica per l'atmosfera, dove si mantiene
sostanzialmente costante il rapporto tra N e O , anche negli oceani,
2 2
benché la quantità totale di sostanze disciolte vari più o meno da
luogo a luogo ed in uno stesso luogo con il trascorrere del tempo, i
rapporti tra costituenti disciolti rimangono praticamente costanti.
Ciò sta ad indicare che l'idrosfera rimane ben mescolata, anche se è
molto più viscosa dell'aria.
Ai fini pratici, e rimanendo ampiamente nei limiti richiesti dalla
maggior parte delle misure oceanografiche si può ritenere valido il
principio espresso già nel 1831 da MARCET: "tutti i campioni di acqua
marina contengono gli stessi ingredienti in ogni parte del mondo, ed
essi, inoltre, mantengono le stesse proporzioni, in maniera che può solo
variare la quantità totale del contenuto dei sali".
2014 Oceanografia per PAS 99
Caratteri chimici e fisici - La composizione dell’acqua di mare
Rapporto tra i principali costituenti dell'acqua marina in alcuni bacini
Na Cl Mg /Cl K /Cl Ca /Cl SO /Cl
a a a a a
+ ++ + ++ 4--
Atlantico 0,5544 0,0667 0,0195 0,0212 0,1393
Pacifico 0,5553 0,0663 0,0209 0,0215 0,1396
Baltico 0,5536 0,0669 / 0,0216 0,1414
Mediterraneo 0,5528 0,0679 0,0201 / 0,1396
La caratteristica chimica più importante dell'acqua di mare è pertanto la stabilità della
sua composizione nonostante la notevole complessità. Questo fatto riveste grande
importanza pratica in quanto consente di conoscere la salinità totale di un campione
d'acqua una volta che sia stata determinata la concentrazione di un solo sale.
2014 Oceanografia per PAS 100
Caratteri chimici e fisici - La composizione dell’acqua di mare
Ogni anno gli apporti fluviali di sostanze saline negli oceani ammontano a circa 4 miliardi di
tonnellate. Quasi tutto il NaCl (cloruro di sodio) delle acque fluviali è sale marino riciclato che
ricade sui continenti provenendo da nuclei salini derivati dalla superficie del mare nella dinamica
di interazione aria-mare. I rimanenti sali disciolti nelle acque fluviali provengono dall'azione di
dilavamento delle rocce terrestri prodotte dagli agenti atmosferici e dalle precipitazioni.
Benché questa quantità annuale di sostanze saline sia un infinitesimo della quantità totale di sali
degli oceani sembrerebbe ragionevole ritenere che l'acqua marina tenda a divenire sempre più
salata man mano che la terra invecchia. D'altra parte tutti i dati esistenti indicano che la salinità
dei mari è mutata ben poco. Le misure dirette della salinità risalenti a qualche centinaio di anni fa
dicono che praticamente non si può notare alcuna variazione; naturalmente questo è un tempo
eccessivamente breve rispetto all'età della terra e anche degli oceani. Le notizie ricavate dai fossili
sembrano però suggerire che la salinità dei mari deve essersi alterata ben poco nell'ultimo mezzo
miliardo di anni.
Defant (1931) ha calcolato che i sali contenuti nelle acque oceaniche ammontano ad almeno
16 6 3
4,8x10 tonnellate che corrispondono ad un volume secco di sali pari a 21,8x10 Km . Questa
quantità, uniformemente distesa su tutta la superficie degli oceani, formerebbe uno spessore di
circa 42 metri e, se fosse distesa al di sopra delle terre emerse avrebbe uno spessore di 140 metri.
2014 Oceanografia per PAS 101
Caratteri chimici e fisici – La composizione
dell’acqua di mare Elementi della serie principale nell'acqua di mare
Sale Quantità Componente Quantità
(Kg/m ) (g/Kg)
3
NaCl 28,014 Cloro Cl- 19,344
La tabella fornisce una MgCl 3,812 Solfati SO -- 2,701
2 4
rappresentazione
comparativa dei principali MgSO 1,752 Bromo Br- 0,066
4
costituenti dell'acqua CaSO 1,283 Acido borico 0,027
4
marina sotto forma di sali.
I dati sono stati rilevati per K SO 0,816 Sodio Na+ 10,751
2 2
acqua avente una salinità CaCO 0,122 Magnesio 1,293
3
pari a 35‰ e una Mg++
temperatura di 20°C. KBr 0,101 Calcio Ca++ 0,415
SrSO 0,028 Potassio K+ 0,390
4
Nell’acqua di mare sono inoltre
presenti: nutrienti, gas H BO 0,028 Stronzio Sr++ 0,013
2 3
disciolti, sostanza organica, TOTALE 35,000
microcomponenti.
2014 Oceanografia per PAS 102
Le caratteristiche chimiche dell'acqua dei fiumi appaiono essere completamente differenti da
quelle dell'acqua di mare, e una parte dei composti che vi si trovano in soluzione precipitano
all'arrivo in mare.
Sulla Terra esistono però delle masse isolate d'acqua salata che ricevono acqua in afflusso ma
che, a causa del loro isolamento, sfuggono agli effetti regolatori cui sono soggette le grandi
masse d'acqua oceaniche.
Il Mar Caspio, il lago Aral, il Mar Morto ed alcuni laghi isolati dell'Asia Minore e del Nord
America (Utah) ricadono in questa categoria.
L'acqua di questi cosiddetti "mari" non è però acqua salata come quella degli oceani; pertanto
possiamo definire questi bacini come delle vaste estensioni di acqua salata:
• Il Mar Caspio contiene da due a tre volte più carbonato di calcio degli oceani, ma la sua
salinità totale è del 13‰.
•Il lago Aral ha una salinità del 10‰ rappresentata principalmente da solfati.
•Il Mar Morto ha una salinità del 240‰ in cui il 60% è rappresentato da cloruro di magnesio e
solo il 20% da cloruro di sodio, concentrazioni che, tra l'altro, sono così vicine alla condizione
di saturazione che la cristallizzazione si verifica continuamente.
•Nei laghi salati dell'Asia Minore e dello Utah il carbonato è presente in quantità maggiore di
due o tre volte il cloruro.
2014 Oceanografia per PAS 103
Quindi non vi è somiglianza nè qualitativa nè quantitativa tra le acque di questi
"mari" e quelle degli oceani o di bacini particolari con acque relativamente isolate
quali il Mediterraneo.
Il Mar Caspio, che in precedenza apparteneva al dominio oceanico, è stato
considerabilmente desalinizzato da quando si è trovato isolato ed ha perso le sue
caratteristiche anche se continua a ricevere apporti di acque dolce da grandi fiumi
(Ural, Volga, etc.) che drenano una parte non trascurabile della crosta terrestre.
La salinità dell'acqua di mare sembra quindi non derivare dall'accumulo e graduale
concentrazione di elementi della crosta terrestre, drenati dai fiumi, nel corso delle ere
geologiche.
L'analisi di alcune specie di fossili marini che hanno popolato i mari nel corso delle
ere (nautili, brachiopodi, etc.) indica che non sono stati sottoposti a significative
variazioni delle caratteristiche fisiche e chimiche dell'ambiente marino.
2014 Oceanografia per PAS 104
Caratteri chimici e fisici – La salinità
La salinità, nell'accezione comune, rappresenta il quantitativo di sali contenuto in un campione
d'acqua. In realtà, nell'oceanografia, la definizione di salinità è stata per molto tempo uno dei
problemi più ardui.
Nel 1902 venne data la seguente definizione teorica: "La salinità è il peso totale in grammi di
sostanza solida disciolta in 1.000 grammi di acqua di mare".
La definizione fu integrata da S. P. Soerensen con l'aggiunta "...., quando gli alogeni vengano
determinati come cloro, i carbonati come ossidi, e la sostanza organica venga bruciata".
Questa definizione consente, da un punto di vista chimico, di "fotografare" in maniera più precisa
la misurazione della salinità.
Poiché la composizione relativa, come si è detto, è sostanzialmente costante si può calcolare la
salinità totale, in pratica, attraverso la concentrazione di uno di questi ioni, ad esempio lo ione
cloro, misurando la clorinità. La formula che fornisce la relazione tra clorinità e salinità secondo
Knudsen è:
S = 1,805 Cl + 0.030
dove S è la salinità in g/Kg e Cl la clorinità (anch'essa in g/Kg e intesa come il complesso degli
alogeni determinati come cloro). Naturalmente questa nuova definizione di salinità, a carattere
pratico, veniva a perdere il suo originale significato.
2014 Oceanografia per PAS 105
Caratteri chimici e fisici – La salinità
In seguito (anni '60) venne usata la seguente definizione pratica:
S = 1,80655 Cl
Oggi sono notevolmente utilizzate le misure basate sulla conducibilità elettrica. La
definizione pratica di salinità, misurata utilizzando la conducibilità elettrica è data dal
seguente algoritmo (UNESCO 1981):
1 3 5
= + + + + + + ∆
2
S a a R a R a R a R a R S
2 2 2
0 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t
con: −
( t 15
) 1 3 5
∆S = + + + + +
2
( b b R b R b R b R b R )
2 2 2
0 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t
+ −
1 k ( t 15
)
La formula fornisce direttamente il valore in parti per mille (cioè fornisce 35 e non 0,035).
R rappresenta il rapporto tra la conducibilità elettrica dell'acqua di mare alla temperatura t e quella dell'acqua di
t
mare avente una salinità pratica pari a 35 alla temperatura t (entrambe alla pressione standard di una atmosfera). I
R
salinometri da laboratorio forniscono direttamente il valore , mentre per le misure effettuate in situ bisogna
t
tenere conto della pressione e della temperatura effettive.
2014 Oceanografia per PAS 106
Caratteri chimici e fisici – La salinità
Le equazioni sono valide per temperature tra -2 e 35°C, pressione tra 0 e 1.000 bars, e
salinità pratica compresa tra 2 e 42.
Tutte le misurazioni effettuate (da navi e boe oceanografiche, etc.) in situ sfruttano la
definizione di salinità pratica basata sulla conducibilità elettrica, consentendo di avere
misure di salinità in continuo nel tempo e nello spazio.
La possibilità di risalire alla salinità utilizzando la conducibilità elettrica (nonchè la
temperatura e la pressione) ha infatti consentito di procedere alle misure continue di
salinità in situ, senza essere obbligati all'oneroso prelievo di campioni che un tempo
veniva effettuato per consentire tali misurazioni.
Con ciò si ha anche il vantaggio, rispetto alle determinazioni chimiche di salinità
precedentemente usate, di poter meglio definire la struttura fine delle anomalie spaziali di
salinità nonché, grazie alla odierna precisione nella misura di variabili elettriche, di poter
cogliere anche le più brevi e deboli variazioni temporali di salinità. Gli apparati utilizzati
devono essere tarati e calibrati periodicamente.
2014 Oceanografia per PAS 107
2014 Oceanografia per PAS 108
2014 Oceanografia per PAS 109
Caratteri chimici e fisici – La densità
Fisicamente la densità è il rapporto:
dm
ρ = dV
tra l'elemento infinitesimo di massa dm ed il suo volume dV; viene espressa
in g/cm ; la densità, negli oceani, oscilla tra valori di 1,00000 e 1,03000 g/cm
3 3
in superficie, mentre nelle alte profondità (a 5.000-6.000 metri e oltre) si
hanno valori di 1,05000 e 1,06000 g/cm
3 .
La densità dipende dalle condizioni di salinità, temperatura e pressione in
cui si trova l'acqua di mare. Per esempio con S = 35‰, T = 20°C, p = 1 atm la
ρ=
densità è 1,02478; la densità va conosciuta con precisioni fino alla quinta
cifra decimale.
2014 Oceanografia per PAS 114
Caratteri chimici e fisici – La densità
Poiché nel valore della densità l'unità e la prima cifra decimale non mutano,
σ
in oceanografia si usa definire la densità nella forma = (ρ - 1)x1.000; alla
ρ=1,02478 σ
densità corrisponde pertanto = 24,78.
Le curve di uguale densità in una rappresentazione cartografica o in un
diagramma si chiamano isopicne.
Non esiste una relazione esatta che lega il valore della densità ai valori di
S, T e p.
Attualmente le navi e le boe oceanografiche dispongono di strumenti con
sensori elettronici che misurano temperatura, conducibilità e pressione.
2014 Oceanografia per PAS 115
Caratteri chimici e fisici – La densità
σ=
Si nota dal grafico che l'acqua assume densità 25,00 sia per S = 36,40‰ e T = 23°C,
che per S = 34,6‰ e T = 18°C, oppure per una qualsiasi altra coppia di valori di T ed S che
σ
giacciono sulla isopicna = 25,00.
necessario
È pertanto indicare esplicitamente le condizioni alle quali ci si riferisce
σ
tramite scritture del tipo ; inoltre per mettere a paragone la densità di più corpi d'acqua
S,T,p
può essere necessario riferire i valori ad una medesima condizione di salinità o di
temperatura o di pressione. σ
Una densità espressa nella forma sta ad
S,T,p
σ
indicare un valore in situ, si usa per indicare che un
T
determinato valore di densità dipende solo dalla
temperatura e che sono state fissate salinità e
σ σ
pressione. Le scritture oppure stanno a dire
35,0,p 35,T,0
che si tratta di valori che si riferiscono ad una salinità
di 35‰, temperatura 0°C, pressione variabile e, nel
secondo caso ad una salinità di 35‰, temperatura
variabile, pressione standard (per convenzione in
oceanografia la pressione standard al livello del mare
ha valore zero).
2014 Oceanografia per PAS 116
Passando da acqua salata ad acqua dolce (o comunque da acqua salata ad acqua
meno salata), il nuovo ed aumentato pescaggio di un'unità, dovuto alla
diminuzione di densità dell'acqua, può essere ottenuto applicando la seguente
formula: ρ ×
s D
Pescaggio in acqua dolce = ρ s
d
dove:
ρ = densità dell'acqua salata
s
ρ = densità dell'acqua dolce
d
D = pescaggio in acqua salata
s
In pratica dunque il pescaggio aumenta del 2-3%.
2014 Oceanografia per PAS 117
Caratteri chimici e fisici – La densità
2014 Oceanografia per PAS 118
Caratteri chimici e fisici – La densità
2014 Oceanografia per PAS 119
Caratteri chimici e fisici – La pressione idrostatica
La pressione rappresenta il rapporto tra la forza e la superficie su cui tale forza si
esercita. Nell'acqua la pressione interna in un punto è data dal peso della colonna
d'acqua sovrastante che ha per sezione l'unità di superficie.
La pressione all'interno del mare dipende dalla profondità e dalla densità.
Fisicamente la pressione agisce restringendo il volume ed aumentando la densità;
inoltre influenza la misura della temperatura e della salinità. Ad esempio un litro di
σ
acqua con S = 35‰ e T = 0°C ha in superficie = 28,13 ma ad una profondità di
T
σ
4.000 metri un = 48,49 ed il suo peso aumenta di 20 grammi
T
Dal punto di vista delle operazioni navali essa influenza le profondità operative
dell'uomo munito di autorespiratori e scafandri, è responsabile della strizione degli
scafi dei sommergibili e deve esserne tenuto conto nella progettazione degli scarichi
dei sommergibili e di tutta l’impiantistica per l’estrazione ed il trasporto degli
idrocarburi in profondità. 6 2
Come unità di misura si assume il bar (10 dine/cm ), che equivale al peso di una
2
colonna d'acqua pura a 4°C, alta 10 metri e di un cm di sezione, oppure al peso di
analoga colonna di mercurio a 0°C, alta 760 mm, assumendo per la gravità il valore
2
medio di 980 cm/sec .
2014 Oceanografia per PAS 120
Caratteri chimici e fisici – La pressione idrostatica
La pressione idrostatica alla quota z è data da:
Considerando una superficie unitaria alla quota z e supponendo che la colonna
d'acqua sovrastante abbia una densità costante (nella pratica è così poichè la
variazione della densità nella colonna d’acqua è, a meno di casi eccezionali, minore
del 2%) si ha:
ρ
= ⋅ ⋅
p g z ρ = 2
1
, 024 g / cm
sostituendo i seguenti valori: 2
=
g 980 cm / sec
=
z 1
. 000 cm (
10 metri )
= ⋅ 6 2
si ha: p 1
, 00352 10 dine / cm
Dall'esempio si nota come la pressione aumenti di 1 bar ogni 10 metri di profondità.
Inoltre, poiché 1 atmosfera = 1,013 bar,
in pratica si assume anche che, ogni 10 metri di profondità, la pressione aumenti di
una atmosfera.
2014 Oceanografia per PAS 121
Temperatura di congelamento
Il congelamento dell'acqua è accompagnato da un incremento di circa il 10% nel volume.
A causa di ciò:
• il ghiaccio galleggia sull'acqua
• il congelamento spacca le divisioni tra le cellule di tipo animale, di tipo vegetale e nelle rocce
porose
• il ghiaccio, definibile come un sistema cristallino con lacune, è "plastico"; pertanto i ghiacciai
"scivolano" a valle verso il mare.
Con l'aumentare della salinità la temperatura di congelamento dell'acqua di mare si abbassa.
Per definizione dello zero della scala centigrada, questo valore corrisponde al punto di
congelamento dell'acqua al livello del mare.
La formula potrebbe sembrare non coerente perché ammette per salinità zero una temperatura di
congelamento lievemente inferiore allo zero. La discrepanza dipende dalla definizione di salinità.
2014 Oceanografia per PAS 122
Temperatura di massima densità
La densità dell'acqua di mare aumenta con l'aumentare della salinità e con l'aumentare della
pressione; l'acqua ha una temperatura di massima densità, T , definita (a pressione standard)
m
dalla relazione: T=-1.332 °C
S= 24.7‰
= − ⋅ − ⋅ 2
T 3
, 95 0 , 2 S 0 , 0011 S
m 8
6
(temperatura in °C e salinità S in ‰) 4
2
°C 0
-2
ρ
se T>T diminuisce all'aumentare di T
m -4
ρ
se T<T diminuisce al diminuire di T
m -6 0 5 10 15 20 25 30 35
Salinità in parti per mille
Temp. max densità Temp. congelamento
Negli oceani la densità aumenta man mano che aumenta la profondità: la condizione di stabilità delle
masse d'acqua impone infatti che le acque più pesanti stiano al di sotto di quelle più leggere; se ciò
non avviene si hanno dei movimenti che tendono a riportare le masse d'acqua nelle condizioni di
stabilità.
2014 Oceanografia per PAS 123
il congelamento di fiumi, laghi e oceani comincia
dalla superficie
l’acqua sotto allo strato di ghiaccio è isolata dal
congelamento e in essa . . . la vita continua!
2014 Oceanografia per PAS 125
DESCRIZIONE DISPENSA
In questa dispensa di Navigazione a cura del professore G. Trossarelli si parla di oceanografia. Nel particolare la dispensa è organizzata nel seguente modo:
- I sedimenti (dimensioni, forma, stato superficiale, composizione chimica, tessitura, tipi di sedimento, diagrammi triangolari, velocità di sedimentazione, trasporto e distribuzione);
- Caratteri Caratteri fisico-chimici dell’acqua di mare (salinità, densità, pressione idrostatica, temperatura di congelamento, temperatura di massima densità,).
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Teemo92 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Navigazione e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pisa - Unipi o del prof Trossarelli Giorgio.
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