Scienze della Terra

Obiettivi della lezione

• Descrivere come si formano le correnti di superficie e come influenzano il clima del mondo.
• Descrivere le cause delle correnti profonde.
• Relare le aree di upwelling al loro impatto sulla catena alimentare.

Correnti di superficie

Il vento che soffia sulle acque dell’oceano crea delle onde. Crea anche correnti di superficie, che sono correnti orizzontali di acqua che possono scorrere per migliaia di chilometri e possono raggiungere profondità di centinaia di metri. Le correnti di superficie sono un fattore importante nell’oceano perché sono un fattore importante nel determinare il clima in tutto il mondo.

Cause delle correnti di superficie

Le correnti sulla superficie sono determinate da tre fattori principali: i principali modelli globali di vento, la rotazione della Terra e la forma dei bacini oceanici.

Quando si soffia su una tazza di cioccolata calda, si creano piccole increspature sulla sua superficie che continuano a muoversi dopo che si è smesso di soffiare. Le increspature nella tazza sono piccole onde, proprio come le onde che il vento forma sulla superficie dell’oceano. Il movimento della cioccolata calda nella tazza forma un flusso o una corrente, proprio come l’acqua dell’oceano si muove quando il vento la attraversa.

Ma cosa fa iniziare a soffiare il vento? Quando il sole riscalda l’aria, l’aria si espande, il che significa che la densità dell’aria diminuisce e diventa più leggera. Come un palloncino, l’aria calda e leggera galleggia verso l’alto, lasciando un leggero vuoto in basso, che attira aria più fredda e densa dai lati. L’aria più fredda che entra nello spazio lasciato dall’aria calda è il vento.

Perché l’equatore della Terra è riscaldato dai raggi più diretti del Sole, l’aria all’equatore è più calda dell’aria più a nord o a sud. Quest’aria più calda si alza all’equatore e quando l’aria più fredda si sposta al suo posto, i venti iniziano a soffiare e a spingere l’oceano in onde e correnti.

Il vento non è l’unico fattore che influenza le correnti oceaniche. L'”Effetto Coriolis” descrive come la rotazione della Terra guida i venti e le correnti di superficie (Figura 14.14). La Terra è una sfera che gira sul suo asse in senso antiorario quando è vista dal Polo Nord. Più ci si sposta dall’equatore verso uno dei poli, più breve è la distanza intorno alla Terra. Questo significa che gli oggetti sull’equatore si muovono più velocemente degli oggetti più lontani dall’equatore. Mentre il vento o una corrente oceanica si muove, la Terra gira sotto di essa. Di conseguenza, un oggetto che si muove verso nord o verso sud lungo la Terra sembrerà muoversi in una curva, invece che in linea retta. Il vento o l’acqua che viaggia verso i poli dall’equatore viene deviato verso est, mentre il vento o l’acqua che viaggia verso l’equatore dai poli viene piegato verso ovest. L’effetto Coriolis piega la direzione delle correnti di superficie.

Il terzo fattore principale che determina la direzione delle correnti di superficie è la forma dei bacini oceanici (Figura 14.15). Quando una corrente superficiale si scontra con la terraferma, cambia la direzione delle correnti. Immaginate di spingere l’acqua in una vasca da bagno verso la fine della vasca. Quando l’acqua raggiunge il bordo, deve cambiare direzione.

Effetto sul clima globale

Le correnti di superficie hanno un ruolo importante nel determinare il clima. Queste correnti portano l’acqua calda dall’equatore alle parti più fredde dell’oceano; trasferiscono l’energia termica. Prendiamo la Corrente del Golfo come esempio; puoi trovare la Corrente del Golfo nell’Oceano Atlantico del Nord nella Figura 14.15. La Corrente del Golfo è una corrente oceanica che trasporta acqua calda dall’equatore oltre la costa orientale del Nord America e attraverso l’Atlantico verso l’Europa. Il volume d’acqua che trasporta è più di 25 volte quello di tutti i fiumi del mondo messi insieme, e l’energia che trasferisce è più di 100 volte la domanda mondiale di energia. È larga circa 160 chilometri e profonda circa un chilometro. Le acque calde della Corrente del Golfo danno all’Europa un clima molto più caldo di altri luoghi alla stessa latitudine. Se la Corrente del Golfo fosse gravemente interrotta, le temperature precipiterebbero in Europa.

Correnti profonde

Le correnti superficiali si verificano vicino alla superficie dell’oceano e influenzano principalmente la zona fotica. Nelle profondità dell’oceano esistono correnti altrettanto importanti, chiamate correnti profonde. Queste correnti non sono create dal vento, ma dalle differenze di densità delle masse d’acqua. La densità è la quantità di massa in un dato volume. Per esempio, se si prendono due bottiglie piene da un litro di liquido, una potrebbe pesare di più, cioè avrebbe una massa maggiore dell’altra. Poiché le bottiglie sono entrambe dello stesso volume, il liquido nella bottiglia più pesante è più denso. Se metti i due liquidi insieme, quello con maggiore densità affonderebbe e quello con minore densità salirebbe.

Due fattori principali determinano la densità dell’acqua dell’oceano: la salinità (la quantità di sale disciolto nell’acqua) e la temperatura (Figura 14.16). Più sale è disciolto nell’acqua, maggiore sarà la sua densità. Anche la temperatura influenza la densità: più fredda è la temperatura, maggiore è la densità. Questo perché la temperatura influenza il volume ma non la massa. L’acqua più fredda occupa meno spazio dell’acqua più calda (tranne quando si congela). Quindi, l’acqua fredda ha una densità maggiore dell’acqua calda.

Masse d’acqua più dense affonderanno verso il fondo dell’oceano. Proprio come la convezione nell’aria, quando l’acqua più densa affonda, il suo spazio è riempito da acqua meno densa che si sposta verso l’interno. Questo crea correnti di convezione che spostano enormi quantità di acqua nelle profondità dell’oceano. Perché la temperatura dell’acqua è più fredda in alcuni luoghi? L’acqua si raffredda quando si sposta dall’equatore ai poli attraverso le correnti di superficie. L’acqua più fredda è più densa, quindi comincia ad affondare. Di conseguenza, le correnti di superficie e le correnti profonde sono collegate. Il vento fa sì che le correnti di superficie trasportino l’acqua negli oceani, mentre le differenze di densità fanno sì che le correnti profonde facciano tornare quell’acqua intorno al globo (Figura 14.17).

Upwelling

Come hai visto, l’acqua che ha una densità maggiore di solito affonda sul fondo. Tuttavia, nelle giuste condizioni, questo processo può essere invertito. L’acqua più densa delle profondità oceaniche può salire in superficie in un upwelling (Figura 14.18). Generalmente, un upwelling si verifica lungo la costa quando il vento spinge l’acqua fortemente lontano dalla riva. Man mano che l’acqua superficiale si allontana dalla riva, l’acqua più fredda dal basso risale per prendere il suo posto. Questo è un processo importante in posti come la California, il Sud America, il Sud Africa e il Mare Arabico, perché i nutrienti portati dall’acqua profonda dell’oceano sostengono la crescita del plancton che, a sua volta, sostiene altri membri dell’ecosistema. L’upwelling avviene anche lungo l’equatore tra le correnti equatoriali nord e sud.

Riassunto della lezione

• Le onde oceaniche sono energia che viaggia attraverso l’acqua.
• La parte più alta di un’onda è la cresta e la più bassa è la depressione.
• La distanza orizzontale tra due creste d’onda è la lunghezza dell’onda.
• La maggior parte delle onde nell’oceano sono onde generate dal vento.
• Le correnti superficiali dell’oceano sono prodotte dai principali modelli generali della circolazione atmosferica, dall’effetto Coriolis e dalla forma di ogni bacino oceanico.
• La circolazione superficiale dell’oceano porta le acque calde dell’equatore verso i poli e le acque polari più fredde verso l’equatore.
• La circolazione oceanica profonda è una circolazione guidata dalla densità, prodotta dalle differenze di salinità e temperatura delle masse d’acqua.
• Le aree di upwelling sono aree biologicamente importanti che si formano quando le acque superficiali dell’oceano vengono spinte via da una riva, facendo salire in superficie acque fredde e ricche di nutrienti.

Domande di ripasso

1. Quali fattori del vento determinano la dimensione di un’onda?
2. Definire la cresta e la depressione di un’onda.
3. Qual è la causa più significativa delle correnti di superficie nell’oceano?
4. In che modo le correnti oceaniche di superficie influenzano il clima?
5. Cos’è l’effetto Coriolis?
6. Alcuni scienziati hanno ipotizzato che se si scioglie abbastanza ghiaccio in Groenlandia, la corrente del Golfo potrebbe essere interrotta. Senza la Corrente del Golfo a portare acqua calda verso nord, l’Europa diventerebbe molto più fredda. Spiega perché lo scioglimento dei ghiacci in Groenlandia potrebbe influenzare la Corrente del Golfo.
7. Quale processo può far salire l’acqua più densa verso l’alto?
8. Perché le aree di upwelling sono importanti per la vita marina?

Vocabolario

ampiezza L’altezza verticale di un’onda, misurata dalla depressione alla cresta. Effetto Coriolis La deflessione apparente di un oggetto in movimento come l’acqua o l’aria causata dalla rotazione terrestre. cresta Il punto più alto di un’onda. corrente profonda Una corrente profonda nell’oceano, che si muove a causa delle differenze di densità (causate dalle differenze di temperatura e salinità dell’acqua). rip current Una forte corrente superficiale di acqua che ritorna nell’oceano dalla riva. surface current Un movimento orizzontale di acqua oceanica, causato dai venti di superficie. trough Il punto più basso di un’onda. tsunami Un’onda marina sismica generata da un movimento verticale del fondo dell’oceano sotto un terremoto, un’eruzione vulcanica sottomarina o una frana o l’impatto di un meteorite. upwelling Acqua fredda e ricca di nutrienti che risale dalle profondità oceaniche di solito vicino ai continenti, quando il vento spinge via la superficie sovrastante o lungo l’equatore. onda Un cambiamento nella forma dell’acqua causato dall’energia che si muove attraverso l’acqua. lunghezza d’onda La distanza orizzontale tra due avvallamenti o due creste in un’onda.