Océano

Los términos «el océano» o «el mar», usados ​​sin especificación, se refieren a la masa interconectada de agua salada que cubre la mayor parte de la superficie terrestre, es decir, el océano mundial. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Incluye los océanos Pacífico , Atlántico , Índico , Antártico/Austral y Ártico . ^{[ 20 ]} Como término general, «el océano» y «el mar» suelen ser intercambiables. ^{[ 21 ]}

En sentido estricto, un «mar» es una masa de agua (generalmente una división del océano mundial) parcial o totalmente rodeada de tierra. ^{[ 22 ]} La palabra «mar» también puede usarse para referirse a muchas masas de agua de mar específicas y mucho más pequeñas, como el Mar del Norte o el Mar Rojo . No existe una distinción clara entre mares y océanos, aunque generalmente los mares son más pequeños y a menudo están parcial (como mares marginales ) o totalmente (como mares interiores ) rodeados de tierra. ^{[ 23 ]}

En la Europa medieval , el Mar Mundial era la masa de agua que rodeaba el Continente (la parte continental de Europa, Asia y África), y por lo tanto excluía los mares Mediterráneo, Negro y Caspio. El término contemporáneo Océano Mundial fue acuñado a principios del siglo XX por el oceanógrafo ruso Yuly Shokalsky para referirse al océano continuo que cubre y rodea la mayor parte de la Tierra. ^{[ 24 ] [ 25 ]} La masa de agua salada global e interconectada a veces se denomina Océano Mundial, "océano global" o "gran océano". ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} El concepto de una masa de agua continua con un intercambio relativamente ilimitado entre sus componentes es fundamental en oceanografía . ^{[ 29 ]}

La palabra océano proviene de la figura de la antigüedad clásica , Océano ( / oʊ ˈ s iː ə n ə s / ; griego antiguo : Ὠκεανός Ōkeanós , ^{[ 30 ]} pronunciado [ ɔːkeanós ] ), el mayor de los Titanes en la mitología griega clásica. Los antiguos griegos y romanos creían que Océano era la personificación divina de un enorme río que rodeaba el mundo.

El concepto de Ōkeanós podría tener una conexión indoeuropea . El término griego Ōkeanós se ha comparado con el epíteto védico ā-śáyāna-, predicado del dragón Vṛtra-, que capturaba las vacas/ríos. En relación con esta noción, el Okeanos se representa con una cola de dragón en algunos vasos griegos antiguos. ^{[ 31 ]}

Los científicos creen que una cantidad considerable de agua habría estado presente en el material que formó la Tierra. ^{[ 32 ]} Las moléculas de agua habrían escapado de la gravedad terrestre más fácilmente cuando era menos masiva durante su formación. Esto se denomina escape atmosférico .

Durante la formación planetaria , la Tierra posiblemente tuvo océanos de magma . Posteriormente, la desgasificación , la actividad volcánica y los impactos de meteoritos produjeron una atmósfera primitiva de dióxido de carbono , nitrógeno y vapor de agua , según las teorías actuales. Se cree que los gases y la atmósfera se acumularon durante millones de años. Después de que la superficie terrestre se enfriara significativamente, el vapor de agua se habría condensado con el tiempo, formando los primeros océanos de la Tierra. ^{[ 33 ]} Los océanos primitivos podrían haber sido significativamente más calientes que los actuales y haber tenido un aspecto verdoso debido a su alto contenido de hierro. ^{[ 34 ]}

La evidencia geológica ayuda a delimitar el marco temporal de la existencia de agua líquida en la Tierra. Se recuperó una muestra de basalto almohadillado (un tipo de roca formada durante una erupción submarina) del Cinturón de Rocas Verdes de Isua , la cual proporciona evidencia de que existió agua en la Tierra  hace 3.800 millones de años. ^{[ 35 ]} En el Cinturón de Rocas Verdes de Nuvvuagittuq , Quebec , Canadá, rocas datadas en 3.800  millones de años por un estudio ^{[ 36 ]} y en 4.280  millones de años por otro ^{[ 37 ]} muestran evidencia de la presencia de agua en esas edades. ^{[ 35 ]} Si los océanos existieron antes de esto, cualquier evidencia geológica aún no se ha descubierto o ha sido destruida por procesos geológicos como el reciclaje de la corteza . Sin embargo, en agosto de 2020, los investigadores informaron que es posible que siempre haya habido suficiente agua para llenar los océanos en la Tierra desde el comienzo de la formación del planeta. ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]} En este modelo, los gases de efecto invernadero atmosféricos impidieron que los océanos se congelaran cuando el Sol recién formado tenía solo el 70% de su luminosidad actual . ^{[ 41 ]}

Se desconoce el origen de los océanos de la Tierra. Se cree que se formaron en el eón Hádico y que podrían haber sido la causa del surgimiento de la vida .

La tectónica de placas , el rebote postglacial y el aumento del nivel del mar modifican continuamente la línea costera y la estructura del océano mundial. Un océano global ha existido en la Tierra de una forma u otra durante eones.

Desde su formación, el océano ha adoptado muchas condiciones y formas, con numerosas divisiones oceánicas en el pasado y, potencialmente, llegando a cubrir todo el globo en ocasiones. ^{[ 42 ]}

Durante los períodos climáticos más fríos, se forman más casquetes polares y glaciares, y una cantidad suficiente del suministro mundial de agua se acumula en forma de hielo para disminuir las cantidades en otras partes del ciclo del agua. Lo contrario ocurre durante los períodos cálidos. Durante la última edad de hielo, los glaciares cubrían casi un tercio de la superficie terrestre, lo que provocó que los océanos estuvieran unos 122  m (400  pies) por debajo del nivel actual. Durante el último período cálido global, hace unos 125 000 años, los mares estaban unos 5,5  m (18  pies) por encima del nivel actual. Hace unos tres millones de años, los océanos podrían haber estado hasta 50  m (165  pies) por encima del nivel actual. ^{[ 43 ]}

Existen diferentes costumbres para subdividir el océano, delimitado por cuerpos de agua más pequeños como bahías , ensenadas , golfos , mares y estrechos .

Por razones prácticas e históricas, es habitual dividir el océano mundial en cinco océanos principales. Por convención, estos son el Pacífico , el Atlántico , el Índico , el Ártico y el Antártico . Este modelo de cinco océanos se consolidó por completo a principios del siglo XXI, cuando el océano Antártico, delimitado por la Corriente Circumpolar Antártica, fue reconocido por diversos organismos gubernamentales e internacionales: por la Junta de Nombres Geográficos de los Estados Unidos desde 1999 ^{[ 49 ]} y por la Organización Hidrográfica Internacional desde 2000 ^{[ 50 ].}

Los cinco océanos principales se enumeran a continuación en orden descendente de área y volumen:

El océano llena las cuencas oceánicas de la Tierra . Estas cuencas abarcan diferentes provincias geológicas de la corteza oceánica y continental . Por lo tanto, cubren principalmente las cuencas estructurales de la Tierra , pero también las plataformas continentales . Además del océano mundial, los mares Negro y Caspio también ocupan cuencas oceánicas; el Mediterráneo, en el pasado, formó su propia cuenca.

En el océano profundo, el magma se empuja constantemente a través del lecho marino entre placas adyacentes para formar dorsales oceánicas , y allí las corrientes de convección dentro del manto tienden a separar las dos placas. Paralelamente a estas dorsales y cerca de las costas, una placa oceánica puede deslizarse debajo de otra en un proceso conocido como subducción . Aquí se forman fosas profundas y el proceso va acompañado de fricción a medida que las placas rozan entre sí. El movimiento se produce en sacudidas que causan terremotos, se genera calor y el magma asciende creando montañas submarinas, algunas de las cuales pueden formar cadenas de islas volcánicas cerca de fosas profundas. Cerca de algunos de los límites entre la tierra y el mar, las placas oceánicas, ligeramente más densas, se deslizan debajo de las placas continentales y se forman más fosas de subducción. Al rozarse entre sí, las placas continentales se deforman y se pliegan, causando la formación de montañas y actividad sísmica. ^{[ 60 ] [ 61 ]}

Cada cuenca oceánica posee una dorsal oceánica , que crea una larga cadena montañosa bajo el océano. Juntas forman el sistema global de dorsales oceánicas, que alberga la cadena montañosa más larga del mundo. Esta cadena montañosa continua tiene una longitud de 65 000 km (40 000 millas) . Esta cadena montañosa submarina es varias veces más larga que la cadena montañosa continental más larga : los Andes . ^{[ 62 ]}   

Los oceanógrafos del proyecto Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 (Seabed 2030) afirman que, a partir de 2024, poco más del 26 % del fondo oceánico se ha cartografiado con una resolución superior a la que proporcionan los satélites, mientras que el océano en su conjunto nunca se explorará por completo, ^{[ 63 ]} y algunos estiman que se ha explorado solo el 5 %. ^{[ 64 ]}

La zona donde la tierra se encuentra con el mar se conoce como costa , y la parte entre las mareas vivas más bajas y el límite superior alcanzado por las olas que rompen es la orilla . Una playa es la acumulación de arena o guijarros en la orilla. ^{[ 65 ]} Un cabo es un punto de tierra que se adentra en el mar y un promontorio más grande se conoce como cabo . La indentación de una línea costera, especialmente entre dos cabos, es una bahía. Una bahía pequeña con una entrada estrecha es una cala y una bahía grande puede denominarse golfo. ^{[ 66 ]} Las líneas costeras están influenciadas por varios factores, incluyendo la fuerza de las olas que llegan a la orilla, la pendiente del margen terrestre, la composición y dureza de la roca costera, la inclinación de la pendiente mar adentro y los cambios en el nivel del terreno debido a la elevación o sumersión local. ^{[ 65 ]}

Normalmente, las olas llegan a la costa a una velocidad de seis a ocho por minuto y se conocen como olas constructivas, ya que tienden a mover material hacia la playa y tienen poco efecto erosivo. Las olas de tormenta llegan a la costa en rápida sucesión y se conocen como olas destructivas, ya que el oleaje arrastra el material de la playa hacia el mar. Bajo su influencia, la arena y los guijarros de la playa se muelen y se erosionan. Durante la marea alta, la fuerza de una ola de tormenta al impactar contra la base de un acantilado tiene un efecto devastador, ya que el aire en grietas y fisuras se comprime y luego se expande rápidamente al liberarse la presión. Al mismo tiempo, la arena y los guijarros tienen un efecto erosivo al ser arrojados contra las rocas. Esto tiende a socavar el acantilado, y los procesos normales de meteorización , como la acción de las heladas, provocan una mayor destrucción. Gradualmente, se desarrolla una plataforma de abrasión marina en la base del acantilado, lo que tiene un efecto protector y reduce la erosión de las olas. ^{[ 65 ]}

El material erosionado de los márgenes de la tierra termina finalmente en el mar. Allí está sujeto a la abrasión a medida que las corrientes que fluyen paralelas a la costa excavan canales y transportan arena y guijarros lejos de su lugar de origen. Los sedimentos transportados al mar por los ríos se depositan en el lecho marino, causando la formación de deltas en los estuarios. Todos estos materiales se mueven de un lado a otro bajo la influencia de las olas, las mareas y las corrientes. ^{[ 65 ]} El dragado elimina material y profundiza los canales, pero puede tener efectos inesperados en otras partes de la costa. Los gobiernos se esfuerzan por prevenir las inundaciones de la tierra mediante la construcción de rompeolas , malecones , diques y otras defensas costeras. Por ejemplo, la Barrera del Támesis está diseñada para proteger Londres de una marejada ciclónica, ^{[ 67 ]} mientras que el fallo de los diques y terraplenes alrededor de Nueva Orleans durante el huracán Katrina creó una crisis humanitaria en los Estados Unidos.

El agua del océano representa la mayor masa de agua dentro del ciclo global del agua (los océanos contienen el 97% del agua de la Tierra ). La evaporación del océano mueve el agua a la atmósfera para luego volver a caer en forma de lluvia sobre la tierra y el océano. ^{[ 72 ]} Los océanos tienen un efecto significativo en la biosfera . Se cree que el océano en su conjunto cubre aproximadamente el 90% de la biosfera de la Tierra. ^{[ 73 ]} La evaporación oceánica , como una fase del ciclo del agua, es la fuente de la mayor parte de la lluvia (alrededor del 90%), ^{[ 72 ]} causando una cobertura de nubes global del 67% y una cobertura de nubes oceánica constante del 72%. ^{[ 74 ]} Las temperaturas del océano afectan el clima y los patrones de viento que afectan la vida en la tierra. Una de las formas más dramáticas del clima ocurre sobre los océanos: los ciclones tropicales (también llamados "tifones" y "huracanes" dependiendo de dónde se forme el sistema).

Dado que el océano mundial es el componente principal de la hidrosfera terrestre , es fundamental para la vida en la Tierra, forma parte del ciclo del carbono y del ciclo del agua, y, como enorme depósito de calor , influye en el clima y los patrones meteorológicos.

Los movimientos de la superficie del océano, conocidos como ondulaciones u olas , son el ascenso y descenso parcial y alterno de la superficie oceánica. La serie de ondas mecánicas que se propagan a lo largo de la interfaz entre el agua y el aire se llama oleaje , término utilizado en la navegación a vela , el surf y la navegación en general . ^{[ 75 ]} Estos movimientos afectan profundamente a los barcos en la superficie del océano y al bienestar de las personas a bordo que puedan sufrir mareo .

El viento que sopla sobre la superficie de una masa de agua forma olas perpendiculares a su dirección. La fricción entre el aire y el agua causada por una brisa suave en un estanque produce ondulaciones . Una ráfaga más fuerte que sopla sobre el océano genera olas más grandes, ya que el aire en movimiento empuja contra las crestas de agua elevadas. Las olas alcanzan su altura máxima cuando su velocidad de desplazamiento casi coincide con la velocidad del viento. En aguas abiertas, cuando el viento sopla continuamente, como ocurre en el hemisferio sur durante los Rugientes Cuarenta , se forman largas y organizadas masas de agua llamadas marejadas que se desplazan por el océano. ^{[ 76 ] : 83–84 [ 77 ] [ 78 ]} Si el viento amaina, la formación de olas se reduce, pero las olas ya formadas continúan viajando en su dirección original hasta llegar a tierra. El tamaño de las olas depende del fetch , la distancia que el viento ha recorrido sobre el agua, y de la fuerza y ​​duración de dicho viento. Cuando las olas se encuentran con otras que provienen de direcciones diferentes, la interferencia entre ellas puede producir mares irregulares y rotos. ^{[ 77 ]}

La interferencia constructiva puede provocar la formación de olas gigantes inusualmente altas . ^{[ 79 ]} La mayoría de las olas tienen menos de 3 m (10 pies) de altura ^{[ 79 ]} y no es raro que las tormentas fuertes dupliquen o tripliquen esa altura. ^{[ 80 ]} Sin embargo, se han documentado olas gigantes con alturas superiores a los 25 metros (82 pies) . ^{[ 81 ] [ 82 ]}   

La parte superior de una ola se conoce como cresta, el punto más bajo entre dos olas es el valle y la distancia entre las crestas es la longitud de onda. La ola es empujada a través de la superficie del océano por el viento, pero esto representa una transferencia de energía y no un movimiento horizontal del agua. A medida que las olas se acercan a la costa y se mueven hacia aguas poco profundas , cambian su comportamiento. Si se acercan en ángulo, las olas pueden curvarse ( refracción ) o envolver rocas y promontorios ( difracción ). Cuando la ola alcanza un punto donde sus oscilaciones más profundas del agua contactan con el fondo del océano , comienzan a disminuir su velocidad. Esto acerca las crestas y aumenta la altura de las olas , lo que se denomina rompimiento de olas . Cuando la relación entre la altura de la ola y la profundidad del agua aumenta por encima de cierto límite, se produce una ruptura , derrumbando en una masa de agua espumosa. ^{[ 79 ]} Esta se precipita en una lámina por la playa antes de retroceder hacia el océano bajo la influencia de la gravedad. ^{[ 83 ]}

Los terremotos , las erupciones volcánicas u otras perturbaciones geológicas importantes pueden generar olas que pueden provocar tsunamis en las zonas costeras, lo cual puede ser muy peligroso. ^{[ 84 ] [ 85 ]}

La superficie del océano es un punto de referencia importante para la oceanografía y la geografía, especialmente como nivel medio del mar . La superficie del océano presenta una topografía globalmente escasa, pero medible , que depende del volumen del océano.

La superficie oceánica es una interfaz crucial para los procesos oceánicos y atmosféricos. Permite el intercambio de partículas, enriqueciendo el aire y el agua, así como el suelo, ya que algunas partículas se convierten en sedimentos . Este intercambio ha propiciado la vida en el océano, la tierra y el aire. Todos estos procesos y componentes, en conjunto, conforman los ecosistemas de la superficie oceánica .

Las mareas son el ascenso y descenso regular del nivel del agua que experimentan los océanos, impulsado principalmente por las fuerzas de marea gravitacionales de la Luna sobre la Tierra. Estas fuerzas afectan a toda la materia terrestre, pero solo los fluidos como el océano demuestran sus efectos en escalas de tiempo humanas. (Por ejemplo, las fuerzas de marea que actúan sobre las rocas pueden producir un acoplamiento de marea entre dos cuerpos planetarios). Si bien están impulsadas principalmente por la gravedad de la Luna, las mareas oceánicas también se ven sustancialmente moduladas por las fuerzas de marea del Sol, por la rotación de la Tierra y por la forma de los continentes rocosos que bloquean el flujo de agua oceánica. (Las fuerzas de marea varían más con la distancia que la fuerza de gravedad "base": las fuerzas de marea de la Luna sobre la Tierra son más del doble que las del Sol, ^{[ 86 ]} a pesar de que la fuerza gravitacional de este último sobre la Tierra es mucho mayor. Las fuerzas de marea de la Tierra sobre la Luna son 20 veces mayores que las fuerzas de marea de la Luna sobre la Tierra).

El principal efecto de las fuerzas de marea lunares es abultar la materia terrestre hacia los lados cercano y lejano de la Tierra, en relación con la Luna. Los lados "perpendiculares", desde los cuales la Luna aparece alineada con el horizonte local, experimentan "valles de marea". Dado que la Tierra tarda casi 25 horas en rotar bajo la Luna (teniendo en cuenta la órbita lunar de 28 días alrededor de la Tierra), las mareas, por lo tanto, se ciclan en un ciclo de 12,5 horas. Sin embargo, los continentes rocosos representan obstáculos para los abultamientos de marea, por lo que el momento de las mareas máximas puede no coincidir con la Luna en la mayoría de las localidades de la Tierra, ya que los océanos se ven obligados a "esquivar" los continentes. El momento y la magnitud de las mareas varían ampliamente en la Tierra como resultado de la presencia de los continentes. Por lo tanto, conocer la posición de la Luna no permite a un residente predecir los momentos de las mareas, sino que se requieren tablas de mareas precalculadas que tengan en cuenta los continentes y el Sol, entre otros factores.

Durante cada ciclo de marea, en cualquier lugar dado, las aguas de la marea suben hasta su altura máxima, la pleamar, antes de retroceder nuevamente hasta el nivel mínimo, la bajamar. A medida que el agua retrocede, revela gradualmente la zona intermareal , también conocida como la zona intermareal. La diferencia de altura entre la pleamar y la bajamar se conoce como amplitud de marea . ^{[ 87 ] [ 88 ]} Cuando el sol y la luna están alineados (luna llena o luna nueva), el efecto combinado produce mareas vivas más altas, mientras que cuando el sol y la luna no están alineados (media luna) se producen amplitudes de marea menores. ^{[ 87 ]}

En mar abierto, las amplitudes de las mareas son inferiores a 1 metro, pero en las zonas costeras aumentan hasta superar los 10 metros en algunos lugares. ^{[ 89 ]} Algunas de las mayores amplitudes de marea del mundo se dan en la Bahía de Fundy y la Bahía de Ungava en Canadá, alcanzando hasta 16 metros. ^{[ 90 ]} Otros lugares con amplitudes de marea récord incluyen el Canal de Bristol entre Inglaterra y Gales, la Ensenada de Cook en Alaska y el Río Gallegos en Argentina. ^{[ 91 ]}

Las mareas no deben confundirse con las marejadas ciclónicas , que pueden producirse cuando los fuertes vientos acumulan agua contra la costa en una zona poco profunda y esto, junto con un sistema de baja presión, puede elevar la superficie del océano drásticamente por encima de una marea alta típica.

La profundidad media de los océanos es de unos 4  km. Más precisamente, la profundidad media es de 3688 metros (12 100 pies) . ^{[ 77 ]} Casi la mitad de las aguas marinas del mundo tienen más de 3000 metros (9800 pies) de profundidad. ^{[ 28 ]} El "océano profundo", que es todo lo que está por debajo de los 200 metros (660 pies), cubre aproximadamente el 66 % de la superficie de la Tierra. ^{[ 92 ]} Esta cifra no incluye los mares que no están conectados al Océano Mundial, como el Mar Caspio .   

La región más profunda del océano es la Fosa de las Marianas , ubicada en el Océano Pacífico cerca de las Islas Marianas del Norte . ^{[ 93 ]} Se ha estimado que la profundidad máxima es de alrededor de 10 935 metros (35 876 ​​pies) . ^{[ 3 ]} El buque naval británico Challenger II exploró la fosa en 1951 y nombró a la parte más profunda de la fosa " Fosa Challenger ". En 1960, el Trieste logró llegar al fondo de la fosa con una tripulación de dos personas. 

Los oceanógrafos clasifican el océano en zonas verticales y horizontales según las condiciones físicas y biológicas. La zona pelágica comprende la columna de agua del océano abierto y puede subdividirse en regiones según la intensidad de la luz y la profundidad.

Agrupados por penetración de luz

Las zonas oceánicas se pueden agrupar según la penetración de la luz en (de arriba a abajo): la zona fótica, la zona mesopelágica y la zona oceánica profunda afótica:

• La zona fótica se define como "la profundidad a la que la intensidad de la luz es solo el 1% del valor superficial". ^{[ 14 ] : 36} Generalmente, se encuentra hasta una profundidad de aproximadamente 200 m en mar abierto. Es la región donde puede ocurrir la fotosíntesis y, por lo tanto, es la de mayor biodiversidad . La fotosíntesis realizada por plantas y algas microscópicas ( fitoplancton de vida libre ) permite la creación de materia orgánica a partir de precursores químicos, incluyendo agua y dióxido de carbono. Esta materia orgánica puede ser consumida por otros organismos. Gran parte de la materia orgánica creada en la zona fótica se consume allí, pero una parte se hunde en aguas más profundas. La parte pelágica de la zona fótica se conoce como epipelágica . ^{[ 95 ]} La óptica real de la luz que se refleja y penetra en la superficie del océano es compleja. ^{[ 14 ] : 34–39}
• Debajo de la zona fótica se encuentra la zona mesopelágica o crepuscular, donde la cantidad de luz es muy escasa. El concepto básico es que, con tan poca luz, es improbable que la fotosíntesis logre un crecimiento neto superior a la respiración. ^{[ 14 ] : 116–124}
• Debajo de esta se encuentra el océano profundo afótico, al que no llega la luz solar superficial. La vida que existe a mayor profundidad que la zona fótica debe depender de la materia que se hunde desde arriba (véase nieve marina ) o encontrar otra fuente de energía. Las chimeneas hidrotermales son una fuente de energía en lo que se conoce como la zona afótica (profundidades superiores a 200 m). ^{[ 95 ]}

El volumen combinado de agua en todos los océanos es aproximadamente 1.335  millones de kilómetros cúbicos (1.335 sextillones de litros, 320,3  millones de millas cúbicas). ^{[ 77 ] [ 97 ] [ 98 ]}

La temperatura del océano depende de la cantidad de radiación solar que incide sobre su superficie. En los trópicos, con el Sol casi en el cenit, la temperatura de las capas superficiales puede superar los 30 °C (86 °F), mientras que cerca de los polos la temperatura en equilibrio con el hielo marino ronda los -2 °C (28 °F) . Existe una circulación continua de agua en los océanos. Las corrientes superficiales cálidas se enfrían al alejarse de los trópicos, y el agua se vuelve más densa y se hunde. El agua fría regresa hacia el ecuador como una corriente de aguas profundas, impulsada por los cambios en la temperatura y la densidad del agua, antes de volver a ascender hacia la superficie. El agua de las profundidades oceánicas tiene una temperatura entre -2 °C (28 °F) y 5 °C (41 °F) en todo el mundo. ^{[ 15 ]}        

El gradiente de temperatura en función de la profundidad del agua está relacionado con la forma en que el agua superficial se mezcla con el agua más profunda o no se mezcla (la falta de mezcla se denomina estratificación oceánica ). Esto depende de la temperatura: en los trópicos, la capa superficial cálida de unos 100 m es bastante estable y no se mezcla mucho con el agua más profunda, mientras que cerca de los polos, el enfriamiento invernal y las tormentas hacen que la capa superficial sea más densa y se mezcle a gran profundidad para luego estratificarse de nuevo en verano. La profundidad fótica suele ser de unos 100 m (pero varía) y está relacionada con esta capa superficial calentada. ^{[ 104 ]}

La temperatura y la salinidad de las aguas oceánicas varían significativamente entre las distintas regiones. Esto se debe a las diferencias en el balance hídrico local ( precipitación frente a evaporación) y a los gradientes de temperatura entre el mar y el aire . Estas características pueden variar ampliamente de una región oceánica a otra. La tabla que aparece a continuación ilustra los valores que se suelen encontrar.

El agua de mar con una salinidad típica de 35‰ tiene un punto de congelación de aproximadamente −1,8  °C (28,8  °F). ^{[ 95 ] [ 113 ]} Debido a que el hielo marino es menos denso que el agua, flota en la superficie del océano (al igual que el hielo de agua dulce, que tiene una densidad aún menor). El hielo marino cubre aproximadamente el 7 % de la superficie de la Tierra y alrededor del 12 % de los océanos del mundo. ^{[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ]} El hielo marino generalmente comienza a congelarse en la superficie, inicialmente como una película de hielo muy delgada. A medida que se produce una mayor congelación, esta película de hielo se engrosa y puede formar capas de hielo . El hielo formado incorpora algo de sal marina , pero mucho menos que el agua de mar del que se forma. Como el hielo se forma con baja salinidad, esto da como resultado agua de mar residual más salada. Esto a su vez aumenta la densidad y promueve el hundimiento vertical del agua. ^{[ 117 ]}

La salinidad es una medida de la cantidad total de sales disueltas en el agua de mar . Originalmente se medía mediante la cantidad de cloruro en el agua de mar y, por lo tanto, se denominaba clorinidad. Actualmente, es práctica común medirla mediante la conductividad eléctrica de la muestra de agua. La salinidad se puede calcular utilizando la clorinidad, que es una medida de la masa total de iones halógenos (incluidos flúor, cloro, bromo y yodo) en el agua de mar. Según un acuerdo internacional, se utiliza la siguiente fórmula para determinar la salinidad: ^{[ 122 ]}

Salinidad (en ‰) = 1,80655 × Clorinidad (en ‰)

La clorinidad media del agua del océano es de aproximadamente 19,2‰ (equivalente a 1,92 %), y por lo tanto la salinidad media es de alrededor de 34,7‰ (3,47 %). ^{[ 122 ]}

La salinidad influye considerablemente en la densidad del agua de mar. Una zona de rápido aumento de la salinidad con la profundidad se denomina haloclina . A medida que aumenta el contenido de sal del agua de mar , también lo hace la temperatura a la que se produce su densidad máxima. La salinidad afecta tanto al punto de congelación como al de ebullición del agua, aumentando este último con la salinidad. A presión atmosférica , ^{[ 123 ]} el agua de mar normal se congela a una temperatura de aproximadamente −2  °C.

La salinidad es mayor en los océanos de la Tierra donde hay mayor evaporación y menor donde hay mayor precipitación . Si la precipitación supera la evaporación, como ocurre en las regiones polares y algunas templadas , la salinidad será menor. La salinidad será mayor si la evaporación supera la precipitación, como sucede a veces en las regiones tropicales . Por ejemplo, la evaporación es mayor que la precipitación en el mar Mediterráneo , que tiene una salinidad media de 38‰, más salina que la media mundial de 34,7‰. ^{[ 124 ]} Por lo tanto, las aguas oceánicas en las regiones polares tienen un contenido de salinidad menor que las aguas oceánicas en las regiones tropicales. ^{[ 122 ]} Sin embargo, cuando se forma hielo marino en latitudes altas, la sal se excluye del hielo a medida que se forma, lo que puede aumentar la salinidad en el agua de mar residual en regiones polares como el océano Ártico . ^{[ 95 ] [ 125 ]}

Debido a los efectos del cambio climático en los océanos , las observaciones de la salinidad de la superficie del mar entre 1950 y 2019 indican que las regiones de alta salinidad y evaporación se han vuelto más salinas, mientras que las regiones de baja salinidad y mayor precipitación se han vuelto menos salinas. ^{[ 126 ]} Es muy probable que los océanos Pacífico y Antártico/Austral se hayan vuelto menos salinos, mientras que el Atlántico se ha vuelto más salino. ^{[ 126 ]}

El agua del océano contiene grandes cantidades de gases disueltos, incluidos oxígeno , dióxido de carbono y nitrógeno . Estos se disuelven en el agua del océano a través del intercambio de gases en la superficie del océano, y la solubilidad de estos gases depende de la temperatura y la salinidad del agua. ^{[ 17 ]} Los cuatro gases más abundantes en la atmósfera y los océanos de la Tierra son nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono. En el océano por volumen, los gases más abundantes disueltos en el agua de mar son dióxido de carbono (incluidos iones bicarbonato y carbonato, 14 mL/L en promedio), nitrógeno (9 mL/L) y oxígeno (5 mL/L) en equilibrio a 24 °C (75 °F) ^{[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]} Todos los gases son más solubles , se disuelven más fácilmente, en agua más fría que en agua más caliente. Por ejemplo, cuando la salinidad y la presión se mantienen constantes, la concentración de oxígeno en el agua casi se duplica cuando la temperatura baja de la de un cálido día de verano de 30 °C (86 °F) a la congelación de 0 °C (32 °F) . De manera similar, el dióxido de carbono y el nitrógeno son gases más solubles a temperaturas más frías, y su solubilidad cambia con la temperatura a diferentes velocidades. ^{[ 128 ] [ 131 ]}      

La fotosíntesis en la superficie del océano libera oxígeno y consume dióxido de carbono. El fitoplancton , un tipo de alga microscópica flotante, controla este proceso. Después de que las plantas han crecido, el oxígeno se consume y el dióxido de carbono se libera como resultado de la descomposición bacteriana de la materia orgánica creada por la fotosíntesis en el océano. El hundimiento y la descomposición bacteriana de parte de la materia orgánica en las profundidades oceánicas, a profundidades donde las aguas no están en contacto con la atmósfera, conduce a una reducción en las concentraciones de oxígeno y un aumento en el dióxido de carbono, carbonato y bicarbonato . ^{[ 104 ]} Este ciclo del dióxido de carbono en los océanos es una parte importante del ciclo global del carbono .

Los océanos representan un importante sumidero de carbono para el dióxido de carbono absorbido de la atmósfera mediante la fotosíntesis y la disolución (véase también el secuestro de carbono ). Asimismo, se presta cada vez más atención a la absorción de dióxido de carbono en hábitats marinos costeros como los manglares y las marismas . Este proceso se conoce a menudo como « carbono azul ». El interés se centra en estos ecosistemas porque son importantes sumideros de carbono y hábitats de gran relevancia ecológica, amenazados por las actividades humanas y la degradación ambiental .

A medida que el agua de las profundidades oceánicas circula por todo el mundo, contiene gradualmente menos oxígeno y gradualmente más dióxido de carbono cuanto más tiempo permanece alejada del aire de la superficie. Esta disminución gradual de la concentración de oxígeno se produce a medida que la materia orgánica que se hunde se descompone continuamente durante el tiempo que el agua está fuera de contacto con la atmósfera. ^{[ 104 ]} La mayor parte de las aguas profundas del océano aún contienen concentraciones relativamente altas de oxígeno, suficientes para la supervivencia de la mayoría de los animales. Sin embargo, algunas zonas oceánicas tienen niveles muy bajos de oxígeno debido a largos períodos de aislamiento del agua de la atmósfera. Estas zonas deficientes en oxígeno, llamadas zonas de mínimo de oxígeno o aguas hipóxicas , generalmente se verán agravadas por los efectos del cambio climático en los océanos . ^{[ 133 ] [ 134 ]}

El valor de pH en la superficie de los océanos ( pH superficial medio global ) se encuentra actualmente aproximadamente en el rango de 8,05 ^{[ 135 ]} a 8,08. ^{[ 136 ]} Esto lo hace ligeramente alcalino . El valor de pH en la superficie solía ser de alrededor de 8,2 durante los últimos 300 millones de años. ^{[ 137 ]} Sin embargo, entre 1950 y 2020, el pH promedio de la superficie del océano cayó de aproximadamente 8,15 a 8,05. ^{[ 138 ]} Las emisiones de dióxido de carbono de las actividades humanas son la causa principal de este proceso llamado acidificación oceánica , con niveles de dióxido de carbono atmosférico (CO₂ ₎ que superaron las 410 ppm (en 2020). ^{[ 139 ]} _El CO₂ de la atmósfera es absorbido por los océanos. Esto produce _ácido carbónico ( _{H₂CO₃ )} que se disocia en un ion bicarbonato (HCO₃⁻ ) y un ion hidrógeno ( H⁺ ⁾ . La presencia de iones de hidrógeno libres (H ⁺ ) disminuye el pH del océano.

Existe un gradiente natural de pH en el océano que está relacionado con la descomposición de la materia orgánica en aguas profundas, lo que reduce gradualmente el pH con la profundidad: El valor de pH del agua de mar es naturalmente tan bajo como 7,8 en aguas oceánicas profundas como resultado de la degradación de la materia orgánica en esas zonas. ^{[ 140 ]} Puede llegar a ser tan alto como 8,4 en aguas superficiales en áreas de alta productividad biológica . ^{[ 104 ]}

La definición de pH superficial medio global se refiere a la capa superior del agua del océano, hasta aproximadamente 20 o 100 m de profundidad. En comparación, la profundidad media del océano es de unos 4  km. El valor de pH a mayores profundidades (más de 100 m) aún no se ha visto afectado por la acidificación oceánica de la misma manera. Existe una gran masa de agua más profunda donde todavía existe el gradiente natural de pH de 8,2 a aproximadamente 7,8, y se necesitará mucho tiempo para acidificar estas aguas, y el mismo tiempo para recuperarse de dicha acidificación. Pero como la capa superior del océano (la zona fótica ) es crucial para su productividad marina, cualquier cambio en el valor de pH y la temperatura de la capa superior puede tener muchos efectos en cadena, por ejemplo, en la vida marina y las corrientes oceánicas (como los efectos del cambio climático en los océanos). ^{[ 104 ]}

La cuestión clave en cuanto a la penetración de la acidificación oceánica es la forma en que el agua superficial se mezcla con el agua más profunda o no se mezcla (la falta de mezcla se denomina estratificación oceánica ). Esto, a su vez, depende de la temperatura del agua y, por lo tanto, difiere entre las regiones tropicales y polares (véase ocean#Temperature ). ^{[ 104 ]}

Las propiedades químicas del agua de mar complican la medición del pH, y existen varias escalas de pH distintas en oceanografía química . ^{[ 141 ]} No existe una escala de pH de referencia universalmente aceptada para el agua de mar, y la diferencia entre mediciones basadas en múltiples escalas de referencia puede ser de hasta 0,14 unidades. ^{[ 142 ]}

La alcalinidad es el equilibrio entre bases (aceptores de protones) y ácidos (donadores de protones) en el agua de mar, o en cualquier agua natural. La alcalinidad actúa como un amortiguador químico , regulando el pH del agua de mar. Si bien existen muchos iones en el agua de mar que pueden contribuir a la alcalinidad, muchos de ellos se encuentran en concentraciones muy bajas. Esto significa que los iones carbonato, bicarbonato y borato son los únicos contribuyentes significativos a la alcalinidad del agua de mar en mar abierto con aguas bien oxigenadas. Los dos primeros iones contribuyen con más del 95 % de esta alcalinidad. ^{[ 104 ]}

La ecuación química para la alcalinidad en el agua de mar es:

A _T = [HCO ₃ ⁻ ] + 2[CO ₃ ^2- ] + [B(OH) ₄ ⁻ ]

El crecimiento del fitoplancton en las aguas superficiales del océano conduce a la conversión de algunos iones bicarbonato y carbonato en materia orgánica. Parte de esta materia orgánica se hunde en las profundidades oceánicas, donde se descompone nuevamente en carbonato y bicarbonato. Este proceso está relacionado con la productividad oceánica o la producción primaria marina . Por lo tanto, la alcalinidad tiende a aumentar con la profundidad y también a lo largo de la circulación termohalina global desde el Atlántico hasta el Pacífico y el Océano Índico, aunque estos aumentos son pequeños. Las concentraciones varían en general solo en un pequeño porcentaje. ^{[ 104 ] [ 140 ]}

La absorción de CO₂ _de la atmósfera no afecta la alcalinidad del océano. ^{[ 143 ] : 2252} Sin embargo, sí produce una reducción del valor del pH (denominada acidificación oceánica ). ^{[ 139 ]}

Las aguas oceánicas contienen muchos elementos químicos en forma de iones disueltos. Los elementos disueltos en las aguas oceánicas presentan una amplia gama de concentraciones. Algunos elementos tienen concentraciones muy elevadas, de varios gramos por litro, como el sodio y el cloruro, que juntos constituyen la mayor parte de las sales oceánicas. Otros elementos, como el hierro, están presentes en concentraciones ínfimas, de tan solo unos pocos nanogramos (10⁻⁹ ^gramos ) por litro. ^{[ 122 ]}

La concentración de cualquier elemento depende de su tasa de aporte al océano y de su tasa de eliminación. Los elementos ingresan al océano a través de los ríos, la atmósfera y las fuentes hidrotermales . Se eliminan del agua del océano al hundirse y quedar enterrados en los sedimentos o evaporarse a la atmósfera en el caso del agua y algunos gases. Al estimar el tiempo de residencia de un elemento, los oceanógrafos analizan el equilibrio entre el aporte y la eliminación. El tiempo de residencia es el tiempo promedio que el elemento permanece disuelto en el océano antes de ser eliminado. Los elementos muy abundantes en el agua del océano, como el sodio, tienen altas tasas de aporte. Esto refleja su alta abundancia en las rocas y su rápida meteorización, junto con una eliminación muy lenta del océano debido a que los iones de sodio son relativamente poco reactivos y altamente solubles. Por el contrario, otros elementos, como el hierro y el aluminio, son abundantes en las rocas pero muy insolubles, lo que significa que sus aportes al océano son bajos y su eliminación es rápida. Estos ciclos representan parte del ciclo global principal de los elementos que se ha producido desde la formación de la Tierra. Se estima que los tiempos de residencia de los elementos más abundantes en el océano son de millones de años, mientras que para los elementos altamente reactivos e insolubles, los tiempos de residencia son de solo cientos de años. ^{[ 122 ]}

Giro del Atlántico Norte

Giro del Atlántico Norte

Giro del Atlántico Norte

Giro del Océano Índico

Giro del Pacífico Norte

Giro del Pacífico Sur

Giro del Atlántico Sur    

Los giros oceánicos rotan en el sentido de las agujas del reloj en el norte y en sentido contrario en el sur.

Algunos elementos como el nitrógeno, el fósforo , el hierro y el potasio , esenciales para la vida, son componentes principales de la materia biológica y se conocen comúnmente como « nutrientes ». El nitrato y el fosfato tienen tiempos de residencia en el océano de 10 000 ^{[ 146 ]} y 69 000 ^{[ 147 ]} años, respectivamente, mientras que el potasio es un ion mucho más abundante en el océano con un tiempo de residencia de 12 millones ^{[ 148 ]} de años. El ciclo biológico de estos elementos implica un proceso continuo de eliminación de la columna de agua del océano a medida que la materia orgánica en descomposición se deposita en el fondo marino como sedimento.

El fosfato procedente de la agricultura intensiva y las aguas residuales sin tratar se transporta a través de la escorrentía hacia los ríos y las zonas costeras, llegando al océano donde se metaboliza. Finalmente, se deposita en el fondo marino y deja de estar disponible para los seres humanos como recurso comercial. ^{[ 149 ]} La producción de fosfato de roca , un ingrediente esencial en los fertilizantes inorgánicos , ^{[ 150 ]} es un proceso geológico lento que se produce en algunos de los sedimentos oceánicos del mundo, lo que convierte a la apatita sedimentaria (fosfato) explotable en un recurso no renovable (véase el pico de fósforo ). Esta continua pérdida neta de deposición de fosfato no renovable, derivada de las actividades humanas, podría convertirse en un problema de recursos para la producción de fertilizantes y la seguridad alimentaria en el futuro. ^{[ 151 ] [ 152 ]}