Scienza dell'acqua di mare: modella le correnti oceaniche nella tua cucina

Uno studio sulle scienze oceaniche di Science Buddies

Concetti chiaveCorrenti oceanicheFluidiDensitàSalinitàMovimentoCaloreintroduzione Sotto le onde gli oceani del mondo sono attraversati da correnti che possono spostare enormi quantità di acqua più calda o più fredda dalle coste di un continente a quelle di un altro. Queste correnti hanno profondi effetti sui climi continentali, soprattutto su quelli delle regioni che si affacciano sull'oceano. Ad esempio, la Corrente del Golfo (una corrente calda che risale dal Golfo del Messico nell’Oceano Atlantico settentrionale) probabilmente rende l’Europa nordoccidentale molto più calda di quanto sarebbe altrimenti. Vi siete mai chiesti cosa provoca queste importanti correnti? In questa attività scientifica modellerai il comportamento di questi "fiumi" di acqua calda e fredda all'interno dell'oceano per scoprire come la temperatura influenza la direzione e la velocità delle correnti.Sfondo Le correnti oceaniche influenzano profondamente il tempo e il clima, il trasporto marino e il ciclo dei nutrienti. Le correnti oceaniche profonde sono guidate dalle differenze nella densità dell'acqua, che è controllata dalla temperatura (l'acqua fredda è più densa dell'acqua calda) e dalla salinità (l'acqua salata è più densa dell'acqua dolce). In che modo la diversa densità delle acque dell'oceano crea le correnti globali? Per comprendere le correnti delle profondità oceaniche, è più semplice osservare prima le regioni polari della Terra. L'acqua che scorre in queste regioni diventa fredda, il che aumenta la sua densità. Poiché il ghiaccio si forma quando l'acqua congela, l'acqua dolce viene rimossa dall'oceano (si è trasformata in ghiaccio), rendendo l'acqua dell'oceano più salata. L'acqua fredda ora è più densa, a causa della sua temperatura più bassa e dell'aggiunta di sale, quindi affonda verso il fondo dell'oceano. L'acqua superficiale si sposta quindi per sostituire l'acqua che affonda, creando una corrente. Un “nastro trasportatore” globale viene messo in moto quando l’acqua densa si forma nel Nord Atlantico, affonda, si sposta verso sud, circola intorno all’Antartide e poi si sposta verso nord verso i bacini dell’India, del Pacifico e dell’Atlantico. Questo nastro trasportatore muove molta acqua: è un enorme modello di circolazione che trasporta circa 100 volte più acqua del Rio delle Amazzoni! Sebbene le correnti oceaniche dipendano dalla temperatura e dalla salinità per muoversi, in questa attività vedrai come la sola temperatura può creare correnti in un liquido.Materiali

Osservazioni e risultati Hai visto le foglie essiccate di timo muoversi rapidamente verso l'alto quando sono sopra la fiamma, poi spostarsi orizzontalmente verso l'esterno e ricadere lentamente verso il basso? Poiché il fluido più caldo è meno denso del fluido più freddo, in questa attività il fluido riscaldato appena sopra la fiamma dovrebbe essere meno denso di quello più lontano dalla fiamma. Di conseguenza, il fluido meno denso appena sopra la fiamma dovrebbe spostarsi verso l'alto. Quando raggiunge la superficie, dovrebbe spostarsi orizzontalmente verso l'esterno (in tutte le direzioni, simmetricamente). Man mano che scorre più lontano dalla fiamma e si raffredda, il fluido ora più denso rallenta e affonda nuovamente. Allo stesso tempo, mentre il fluido appena sopra la fiamma si muove verso l'alto, il fluido vicino sul fondo del piatto si muove verso l'interno, verso la fiamma per sostituire il fluido che sale, creando così una corrente. Questo è lo schema che avresti dovuto osservare in questa attività osservando il movimento delle foglie di timo essiccate. Questo movimento all’interno di un fluido creato dalla materia meno densa che sale e dalla materia più densa che affonda è chiamato convezione ed è la base del “nastro trasportatore” globale delle correnti oceaniche. Sebbene molta acqua in tutto il mondo venga spostata in questo modo, il nastro trasportatore globale la muove lentamente, a una velocità massima di dieci centimetri al secondo, quindi possono volerci circa 1.000 anni affinché l'acqua dal Nord Atlantico trovi la sua strada nel Nord Pacifico! Ma gli effetti dei cambiamenti nella circolazione del nastro trasportatore si fanno sentire molto più rapidamente.Ripulire Se hai creato residui oleosi, prova a pulirli con acqua tiepida e sapone. La miscela di olio vegetale e foglie di timo essiccate prodotta in questa attività può essere compostata o smaltita nella spazzatura (ma non deve essere versata negli scarichi).