Propiedades del Agua de Mar - Parte II

Continuamos con la Segunda Parte de "Propiedades del Agua de Mar":

6. Tensión Superficial
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La tensión superficial tiene su origen, en el desequilibrio formado en el contorno líquido – líquido, líquido – gas, o líquido – sólido entre las tensiones moleculares. El contorno se comporta como una membrana tensa; la deformación es proporcional a la fuerza de tracción; y, al coeficiente de proporcionalidad se denomina coeficiente de tensión superficial. 

La tensión superficial es la responsable en los océanos de la formación de ondas capilares sobre la superficie. Estas ondas son importantes en la generación y posterior desarrollo del oleaje de viento.

Figura 1.4. Tensión Superficial. 
Fuente: Marina Nuñez, 2012.

7. Sonido en el Océano

En el océano, la luz puede llegar hasta los 1000m de profundidad (detectado con instrumentos especiales), pero el ojo humano no lo detecta más allá de los 50m, por ello es que el hombre hace uso del sonido para obtener información del océano, y conocer el perfil del fondo.

La energía sonora se propaga con facilidad en el agua, puede penetrar hasta las partes más profundas del océano y aún atravesar toda una cuenca oceánica. Si la fuente sonora es muy energética, también es posible penetrar las capas de sedimentos y rocas del fondo.

El sonido es una onda longitudinal de propagación, donde su velocidad está dada por:

Donde,       ​   E = coeficiente de compresibilidad adiabática
                     ρ = densidad del agua.

Una expresión matemática que se usa, para que se note el tipo de relación es:

Donde,        T = temperatura
                    S = salinidad
                    Z = profundidad.

Figura 1.5. Refracción y reflexión del sonido.
​Fuente: Cifuentes Lemus et al., 2012

Se debe tener precaución al utilizar el sonido en grandes distancias, ya que, se refleja y refracta con los cambios de propiedades del agua. Además,  los cambios bruscos de densidad del agua, reflejan y refractan la señal, que a partir de un ángulo no puede penetrar.

Figura  1.6. Océano Pacífico 39° N 46° W. (A): Perfiles de salinidad y temperatura;
(B): Correcciones a la velocidad del sonido debidas a la salinidad, temperatura y presión;
​(C): Velocidad resultante del sonido. Fuente: Pickard, 1982 en Osorio Arias & Alvarez Silva, 2006.

8. La Luz en el Océano

Las propiedades físicas de la luz son: la reflexión, proceso por el que la superficie del agua de mar devuelve a la atmósfera una cantidad de luz que se transmite en el agua del mar; la absorción, o sea el grado de radiación retenida, y la turbidez, que consiste en la reducción de la claridad del agua por la presencia de materia suspendida.

Las características ópticas se producen debido a que el agua del mar presenta cierta transparencia, es decir, la posibilidad de dejar pasar la luz, transparencia que cambia conforme aumenta la profundidad, debido a los factores anteriormente mencionados.

Figura 1.7. Disco de Secchi. 
Fuente: Cifuentes Lemus et al., 2012.

Figura 1.8. Espectro electromagnético y la transmisión de luz en el agua.
​Fuente: Lizano R., 2012.

La transparencia del mar se mide usando un disco blanco de 30 centímetros de diámetro, llamado “Disco de Secchi”, y la transparencia media del agua oscila entre 1 y 66 metros de profundidad. Se ha comprobado que la transparencia es mayor para las aguas oceánicas que para las costas, esto es, debido a las partículas orgánicas e inorgánicas en suspensión.

Las radiaciones que forman la luz son absorbidas por el agua del mar y le transmiten calor. Esta absorción es selectiva y depende de la longitud de onda de la radiación. Dentro del espectro visible, la absorción es máxima para el rojo y mínima para el azul-verde. La infrarroja transporta la mayor parte de la energía calorífica, y se absorbe prácticamente en los primeros metros de agua, tal como se muestra a en la figura contigua.

La luz que penetra en el océano es indispensable para que tengan lugar los fenómenos de fotosíntesis en el interior de las aguas marinas.

9. Distribución de la Densidad, Temperatura y Salinidad

A continuación se muestra un diagrama de comparación entre la densidad, temperatura y salinidad:

Figura 1.9. Variación de salinidad, temperatura y densidad del agua de superficie con la latitud. 
Fuente: Pickard, 1982 en Osorio Arias & Alvarez Silva, 2006.

Referencias

• Cifuentes Lemus, J. L., Torres-García, P., & Frías M., M. (Diciembre de 2012). Propiedades Físicas del Agua del Mar. Obtenido de El Océano y sus Recursos III. Las Ciencias del Mar: Oceanografía Física, Matemáticas e Ingeniería: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/17/htm/oceano.htm
• Lizano R., O. G. (Diciembre de 2012). Propiedades Físicas del Agua de Mar. Obtenido de Topicos en Oceanografía Física: http://www.cimar.ucr.ac.cr/Oceonografia/capitulo4.pdf
• Marina Nuñez, G. (Diciembre de 2012). Tensioactivos y objetos flotantes. Obtenido de Hablando de Ciencia: http://www.hablandodeciencia.com/articulos/2012/04/13/tensioactivos-tension-superficial/
• Osorio Arias, A. F., & Alvarez Silva, O. A. (2006). Introducción a la ingeniería de Costas. Medellín: Universidad Nacional de Colombia.