Toda a água e gases existentes nos oceanos, continentes e atmosfera terrestre estiveram algum dia dentro da Terra. Progressivamente eles foram expelidos do seu interior durante os 4, 5 bilhões de anos da formação da Terra. O processo inicialmente muito rápido, vagarosamente diminuiu, à medida que a Terra se esfriava, e estima-se que a maioria desses elementos tenham se expelido embora o processo continue até os dias presentes.
Os oceanos e a atmosfera se constituem nos elementos fundamentais do
nosso ambiente que é basicamente controlado pelas propriedades físicas
da água.
1.1 PROPRIEDADES FISICAS DA ÁGUA
A partir de uma gota de água é possível inferir que uma grande quantidade de gotas possam vir a formar os oceanos. As propriedades físicas desse grande volume de água assim formada é muito mais difícil de inferir. A existência de ondas , correntes marinhas em diferentes profundidades, as mares a solução química que se constituem os oceanos, a natureza das formas marinhas de vida são elementos de mais difícil inferência, mas todos relacionados com as propriedades físicas da água do mar.
Tabela 1.1 Propriedades físicas da água liquida.
Tabela 1.2 Densidade da água pura em diferentes temperaturas.
As propriedades físicas da água liquida sao bastantes diferentes dos fluidos de massa molecular (18g) como o metano de massa molecular 16 e se congela a -183 C e ferve a 162 C. A densidade dos sólidos em geral e maior do que a densidade em sua fase liquida. As densidades crescem gradualmente ate atingir a fase solida em geral mas o gelo tem densidade menor do que a água liquida. As Tabelas 1.1 e 1.2 mostram com mais detalhes essas propriedades.
As características moleculares da água refletem essa propriedades e consiste de um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de hidrogênio formado angulo de 105 graus conforme Figura 1.1 formado um molécula polarizada em vista das cargas positivas e negativas dos diferentes átomos em composição.. Por essa razão as moléculas tem uma tendência a se arranjar de forma ordenada .
A temperatura da água pura faz com que o ponto de congelamento
(0 C ) aumente a energia das moléculas dificultando a formação
de grupos ordenado de moléculas . As moléculas então
desordenadas ocupam melhor os espaço intermoleculares e dessa forma
aumentado a densidade da água ate (4 C). A partir dessa temperatura
a expansão térmica do fluido se torna maior destruindo a
capacidade ordenadora da polaridade da molécula da água.
1.1.1 OS EFEITOS DOS SAIS DISSOLVIDOS
Todo liquido tem a sua densidade aumentada a medida que lhe são dissolvidos outra substancia. A densidade da água pura e de 1,00x E 3 kg por metro cubico. Enquanto que a densidade da água do mar e da ordem de 1,030 x E 3 por metro cubico.
O ponto de congelamento é modificado pelas substancias dissolvidas,
bem como o ponto em que a água alcança o seu ponto de máxima
densidade (4 C). Os sais dissolvidos inibem a formação
de grupos ordenados de tal forma que a densidade passa a ser controlada
pela expansão térmica . A Fig 1.2 mostra que o ponto de congelamento
e a temperatura de máxima densidade é o mesmo
quando a salinidade da água é da ordem de 25 g por quilograma.
Como a salinidade media do oceano e da ordem de 35 g por quilograma
a densidade da água do mar aumenta a medida que a temperatura diminui
ate o ponto de congelamento. Esta diferença entre a água
pura da água do mar e de fundamental influencia na circulação
e na formação de gelo no oceano.
1.2 O CICLO HIDROLOGICO
O oceano é determinante do ciclo hidrológico . Fig
1.3. pois ele contem cerca de 97 por cento da água
na Terra distribuída conforme mostrada na Tab 1.3. estima-se
que durante o ultimo período glacial máximo de 2 milhões
de anos cerca de 5,0 x E 19 kg de água foi adicionada
nas geleiras polares que ocuparam um volume cerca duas vezes e meia ao
que ocupam hoje em dia.
Houve um correspondente diminuição do nível do mar em cerca de 100m que desnudaram completamente as plataformas continentais que hoje conhecemos mas reduziram o volume dos oceanos em apenas 3,5 por cento.
No ciclo hidrológico e importante o conceito de tempo de residência
que e definido como o intervalo de tempo que leva enquanto armazenada
em qualquer estagio particular do ciclo hidrológico. Pode ser calculado
dividindo-se o volume de água que entra e sai durante o estagio
do ciclo hidrológico em consideração pelo intervalo
de tempo que dura o processo.
1.2.1 AGUA NA ATMOSFERA
A presença da água na atmosfera e evidenciada pela presença de nuvens e neblina por se constituírem de partículas de água condensada ou cristais de gelo que se forma em torno de pequenas partículas no ar.
A água na atmosfera esta na sua maioria sob forma de gás (vapor de água) . Quando ocorre o equilíbrio entre evaporação e condensação . Quanto maior a temperatura maior e quantidade de energia para a evaporação de tal forma que ar quente pode absorver mais vapor durante a saturação do que ar frio.
Existem duas formas através das quais ar insaturado pode ser esfriado de forma a tornar-se saturado . O esfriamento ocorre por esfriamento adiabático a media que ele atinge um altitude maior ou quando o ar entra em contato com uma superfície mias fria. A neblina ocorre quando uma massa de ar e esfriada dessa forma formando a neblina que e basicamente a nuvem produzida ao nível do terreno.
Existem duas formas de neblina.
1.2.2 GELO NOS OCEANOS
O gelo das áreas polares por ter cor branca reflete a quase totalidade da energia solar incidente que e de fato muito maior que nas áreas oceânicas e continentais. Abaixo do gelo apenas pequena quantidade de energia solar e recebida pelo oceano e o gelo oceânico quando formado tende a ser preservado ao longo do tempo.
O gelo oceânico e formado pelo congelamento da água do mar em vários estágios Fig 1.4. Ha a formação de gelo puro no primeiro estagio havendo a formação de água com maior conteúdo salino nos arredores que por sua vez abaixa o ponto de congelamento e aumenta a densidade da água. Ha formação de salmoura misturada com gelo de forma a ficar liquida bem abaixo do ponto de congelamento da formação do gelo.
O gelo acumulado no polo sul cobre todo o continente Antártico e uma área oceânica na qual flutua.. No polo norte o gelo polar acumulado cobre uma região oceânica do Oceano Antártico. O gelo nessa regiões flutuantes e chamado de pack-ice.
As variações sazonais da cobertura de gelo nas regiões polares são hoje em dia monitoradas através de satélites artificiais ( Fig 1.5 e 1.6). A previsão ano a ano da extensão da cobertura de gelo nos pólos são fundamentais para o entendimento e previsão climatológica. Gelo e água refletem a luz solar em diferentes proporções e esse fato e fundamental na definição dos padrões do tempo.
Os icebergs são formados em diferentes formas nos dois hemisférios. No hemisfério norte por gelo que transferem dos vales e das massas da Groenlândia e Spitzbergen e no sul em forma tabular no mar de Weddell.
O gelo Ártico contem mais solo e restos erodidos da terra pela
geleiras; são geralmente mais densos mais escuros que os de origem
Antártica são também menores (1 km) e de maior altura
64 m que os Antárticos que em geral são tabulares e raramente
acima de 35 m flutuando acima do nível do mar. Os icebergs descongelam
distribuindo água doce e água salgada de origem polar
para menores latitudes.