A Água do Mar

Muitas das características únicas do oceano podem ser atribuídas à natureza da água em si. Composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, a água é arranjada como uma molécula polar, em que uma distribuição desigual de cargas elétricas produz lados positivos e negativos (saiba mais aqui).

Essa polaridade molecular leva ao alto valor da sua constante dielétrica (capacidade de suportar ou equilibrar um campo elétrico), e com isso a água consegue dissolver muitas substâncias. Isto implica por exemplo no caráter salgado do oceano, que é devido à abundância de íons dissolvidos. Outras propriedades importantes são o seu calor específico, temperatura, salinidade e densidade.

Calor específico

Por definição, calor específico é a quantidade de energia (calor) necessária para que uma grama de substância seja aquecida em 1,0 oC. Assim, substâncias que possuem um calor específico maior precisam de mais energia para serem aquecidos que outros de menor calor específico. Por outro lado, estes mesmos materiais também irão ceder energia mais lentamente que os outros. A água, doce ou salgada, possui um alto valor de calor específico (1,0 cal/g.oC) quando comparado com a areia das praias (0,2 cal/g.oC) ou mesmo o ar (0,24 cal/g.oC).

Este alto valor é a principal razão pela qual o oceano é tão importante no sistema climático mundial já que, ao contrário das massas terrestres e da atmosfera, o oceano armazena grande parte da energia térmica que recebe do sol. Este calor acaba sendo transportado pelas correntes oceânicas, exportando ou importando esta energia para várias regiões do planeta. Estima-se que aproximadamente 90% do aquecimento antropogênico associado à mudança climática global é armazenado nos oceanos, já que a água é um reservatório de calor eficaz. Esta diferença de calor específico existente entre a água dos oceanos e a terra também é responsável pelo fenômeno da brisa marítima.

Temperatura

A temperatura da água do mar foi um dos primeiros parâmetros oceânicos a serem medidos e continua sendo o mais amplamente observado. A definição formal de temperatura nos diz que ela é uma medida da energia cinética média das partículas em uma substância ou sistema. Em outras palavras, é uma medida de quão rápido as moléculas de uma substância estão se movendo. Isso significa que à medida que a temperatura de uma substância aumenta, as suas partículas se movem mais rapidamente e têm mais energia cinética.

A unidade científica para medida de temperatura é o Kelvin (K), embora as escalas Celsius (°C) e Fahrenheit (°F) também sejam comumente usadas. A medição da temperatura pode ser feita usando vários instrumentos, como termômetros, sensores infravermelhos, termopares, fitas bimetálicas, termistores, etc. Essas medições são usadas para criar perfis de temperatura do oceano, que mostram como a temperatura varia em relação a profundidade e a localização.

A temperatura do oceano varia horizontal e verticalmente e pode ser influenciada por uma variedade de fatores, incluindo radiação solar, vento e troca de calor com a atmosfera. A temperatura também é influenciada pelas correntes oceânicas, que transportam água quente e fria ao redor do globo. Sendo assim, o estudo da temperatura no oceano é fundamental para entender o comportamento das correntes oceânicas e seu impacto no clima. Por exemplo, mudanças nas temperaturas oceânicas podem afetar a intensidade e a frequência de furacões e outros eventos climáticos extremos. Para citar um exemplo, o fenômeno conhecido como "El Niño" está relacionado com anomalias na temperatura do Oceano Pacífico, e tem consequencias no clima do mundo todo.

A relação entre temperatura e salinidade (a quantidade de sal na água do mar) também é um aspecto importante da oceanografia. Juntas, temperatura e salinidade determinam a densidade da água do mar, que por sua vez afeta os padrões de circulação oceânica. Essa relação é descrita pelo conceito de "estratificação oceânica", que se refere à estratificação da água do mar com base na temperatura e na salinidade.

Densidade

A densidade da água do mar é uma propriedade importante para a oceanografia, pois afeta a circulação dos oceanos e a distribuição de nutrientes e organismos marinhos. A densidade da água do mar também é usada em aplicações práticas, como o projeto de navios e plataformas offshore.

Densidade é uma medida que descreve a quantidade de massa em um determinado volume de uma substância. É definido como a massa de uma substância dividida pelo seu volume. A unidade padrão para densidade é quilograma por metro cúbico (kg/m³), embora outras unidades como gramas por centímetro cúbico (g/cm³) ou libras por polegada cúbica (lb/in³) também sejam comuns. A densidade é uma propriedade física importante para a caracterização de materiais e substâncias, pois pode ser usada para distinguir diferentes tipos de materiais com base em suas propriedades físicas, sendo utilizada na resolução de problemas de engenharia, física ou outras áreas científicas que envolvam o cálculo de massas, volumes e propriedades dos materiais. Usando a relação Densidade = Massa/Volume pode-se facilmente calcular a densidade de qualquer substância, seja ela sólida, líquida ou gasosa.

A densidade média da água do mar é cerca de 1025 kg/m³ a uma temperatura de 15°C e salinidade de 35 partes por mil (ppt). No entanto, essa densidade pode variar de cerca de 1021 kg/m³ a 1030 kg/m³, dependendo das condições locais. Esta variação depende de fatores tais como temperatura, pressão e salinidade. A água do mar é mais densa que a água doce, devido a concentração de sais existente na primeira, como explicado no tópico "salinidade". Por isso mesmo é mais fácil boiar na água salgada do que em água doce. Resumidamente, quanto maior a salinidade da água, maior será sua densidade.

Agora, para uma mesma porção de água do mar, quanto mais fria ela estiver, mais densa será. Isto se deve à contração térmica que ocorre com todas as substâncias à medida que são resfriadas. Lembre-se que a temperatura está diretamente relacionada com o movimento das partículas desta substância. Assim, ao resfriarmos uma substância, o movimento de suas partículas diminui, e seu volume também acaba diminuindo. Como a massa da substância permanece a mesma, a consequência é que a densidade irá aumentar. E a pressão também pode afetar a densidade da água do mar, pois sabemos que a profundidades maiores a pressão também é maior, reduzindo proporcionalmente o volume de determinada massa de água. E como densidade e volume são inversamente proporcionais, então a densidade da água irá aumentar a profunidades maiores.

Salinidade

Em oceanografia, a salinidade é um importante parâmetro para caracterizar as massas de água e os processos oceanográficos, como a circulação das correntes, por exemplo. Em termos técnicos, Salinidade é a concentração de sais na água ou no solo, como a medida da quantidade de sais dissolvido em uma solução aquosa. Geralmente, é expresso em partes por mil (ppt) ou em porcentagem (%). Estima-se que em média a salinidade da água do mar seja de 35 ppt, ou seja, em cada litro de água do mar teríamos aproximadamente 35,0 gramas de sais dissolvidos, principalmente Cloreto de Sódio (NaCl).

Entretanto a salinidade pode variar dependendo da localização geográfica, da temperatura da água e da influência de rios ou outras fontes de água doce. Por exemplo, em mares tropicais a salinidade tende a ser maior no verão devido à maior evaporação de água, e menor no inverno devido à maior precipitação pluviométrica, o que diminui a salinidade. Já nas latitudes mais elevadas, próximas às calotas polares, o derretimento do gelo no verão diminui a salinidade dos oceanos enquanto que seu congelamento nos meses mais frios faz com que esta salinidade aumente. Na imagem a seguir, vemos a distribuição de salinidade na superfície dos oceanos: