Oceanografia, parte due, Dispensa di Navigazione

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

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,).