entorno submarino

Un océano es una masa de agua que compone gran parte de la hidrosfera de un planeta . ^{[ 1 ]} En la Tierra , un océano es una de las principales divisiones convencionales del océano mundial . Estos son, en orden descendente por área, los océanos Pacífico , Atlántico , Índico , Austral (Antártico) y Ártico . ^{[ 2 ] [ 3 ]} La palabra "océano" se usa a menudo indistintamente con "mar" en inglés americano . Estrictamente hablando, un mar es una masa de agua (generalmente una división del océano mundial) parcial o totalmente rodeada de tierra, ^{[ 4 ]} aunque " el mar " también se refiere a los océanos.

El agua salada cubre aproximadamente 361.000.000 km² (139.000.000 millas cuadradas ) y se divide habitualmente en varios océanos principales y mares más pequeños, cubriendo el océano aproximadamente el 71% de la superficie terrestre y el 90% de la biosfera terrestre ^. [ 5 ^{] El océano} contiene el 97% del agua de la Tierra, y los oceanógrafos han afirmado que se ha explorado menos del 100% del océano mundial. ^{[ 5 ]} El volumen total es de aproximadamente 1.350 millones de kilómetros cúbicos (320 millones de millas cúbicas) con una profundidad media de casi 3.700 metros (12.100 pies) . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}    

Un lago es un área llena de agua, localizada en una cuenca , que está rodeada de tierra, aparte de cualquier río u otra salida que sirva para alimentar o drenar el lago. ^{[ 9 ]} Los lagos se encuentran en tierra y no son parte del océano , y por lo tanto son distintos de las lagunas , y también son más grandes y profundos que los estanques , aunque no hay definiciones oficiales o científicas. ^{[ 10 ]} Los lagos pueden contrastarse con los ríos o arroyos , que generalmente fluyen. La mayoría de los lagos son alimentados y drenados por ríos y arroyos. Los lagos naturales generalmente se encuentran en áreas montañosas, zonas de rift y áreas con glaciación activa . Otros lagos se encuentran en cuencas endorreicas o a lo largo de los cursos de ríos maduros. En algunas partes del mundo, hay muchos lagos debido a patrones de drenaje caóticos que quedaron de la última edad de hielo . Todos los lagos son temporales en escalas de tiempo geológicas, ya que se llenarán lentamente con sedimentos o se desbordarán de la cuenca que los contiene. Muchos lagos son artificiales y se construyen para uso industrial o agrícola, para la generación de energía hidroeléctrica o el suministro de agua potable, o con fines estéticos, recreativos u otras actividades.

Un estanque es un área llena de agua, ya sea natural o artificial, que es más pequeña que un lago . ^{[ 11 ]} Puede surgir naturalmente en llanuras aluviales como parte de un sistema fluvial, o ser una depresión algo aislada (como una marisma , una charca primaveral o una hondonada de pradera ). Puede contener agua poco profunda con plantas y animales de marisma y acuáticos. ^{[ 12 ]} Los estanques frecuentemente son artificiales o se expanden más allá de su profundidad y límites originales. Entre sus muchos usos, los estanques proporcionan agua para la agricultura y la ganadería, ayudan en la restauración del hábitat, sirven como criaderos de peces, son componentes de la arquitectura paisajística, pueden almacenar energía térmica como estanques solares y tratar aguas residuales como estanques de tratamiento . Los estanques pueden ser de agua dulce, salada o salobre .

Un río es un curso de agua natural , generalmente de agua dulce , que fluye bajo la influencia de la gravedad hacia el océano , lago , otro río o hacia el suelo. Los ríos pequeños pueden denominarse con nombres como arroyo , riachuelo, riachuelo y riachuelo . No existen definiciones oficiales para el término genérico río aplicado a accidentes geográficos , ^{[ 13 ]} Los ríos son parte del ciclo hidrológico ; el agua generalmente se acumula en un río a partir de la precipitación en una cuenca de drenaje a partir de la escorrentía superficial y otras fuentes como la recarga de aguas subterráneas , manantiales y la liberación de agua almacenada en hielo y nieve naturales. La potamología es el estudio científico de los ríos, mientras que la limnología es el estudio de las aguas continentales en general.

Un acuífero es una capa subterránea de roca permeable que contiene agua , fracturas de roca o materiales no consolidados ( grava , arena o limo ). El estudio del flujo de agua en los acuíferos y su caracterización se denomina hidrogeología . Si una capa impermeable recubre el acuífero, la presión podría convertirlo en un acuífero confinado. ^{[ 14 ]}

Los acuíferos pueden clasificarse como porosos o kársticos , donde un acuífero poroso contiene el agua en los espacios entre los granos de un sedimento o roca suelta (típicamente arena o arenisca ), mientras que un acuífero kárstico contiene agua principalmente en huecos relativamente grandes en roca relativamente impermeable, como la caliza o la dolomita . ^{[ 15 ]}

Las cuevas llenas de agua se pueden clasificar en activas y relictas: en las cuevas activas fluye agua; en las relictas no, aunque pueden retener agua. Los tipos de cuevas activas incluyen cuevas de entrada ("en las que se hunde un arroyo"), cuevas de salida ("de las que emerge un arroyo") y cuevas pasantes ("atravesadas por un arroyo"). ^{[ 16 ]}

Un embalse es, generalmente, un lago, estanque o represa natural o artificial ampliado mediante una presa o esclusa para almacenar agua. Los embalses pueden crearse de diversas maneras, como controlando un curso de agua que drena una masa de agua existente, interrumpiendo un curso de agua para formar una ensenada, mediante excavación o construyendo muros de contención o diques . Los canales son vías fluviales artificiales que pueden tener presas y esclusas que crean embalses con corrientes de baja velocidad.

La densidad del agua es de aproximadamente 1 gramo por centímetro cúbico (62 lb/pie³ ). La densidad varía con la temperatura, pero no linealmente: a medida que aumenta la temperatura, la densidad sube hasta un pico a 3,98 °C (39,16 °F) y luego disminuye; esto es inusual. ^{[ 17 ]} El hielo hexagonal regular también es menos denso que el agua líquida; al congelarse, la densidad del agua disminuye aproximadamente un 9 %. ^{[ 18 ]} Estos efectos se deben a la reducción del movimiento térmico con el enfriamiento, lo que permite que las moléculas de agua formen más enlaces de hidrógeno que impiden que las moléculas se acerquen entre sí. ^{[ 17 ]} Mientras que por debajo de 4 °C la ruptura de los enlaces de hidrógeno debido al calentamiento permite que las moléculas de agua se empaqueten más cerca a pesar del aumento del movimiento térmico (que tiende a expandir un líquido), por encima de 4 °C el agua se expande a medida que aumenta la temperatura. ^{[ 17 ]} El agua cerca del punto de ebullición es aproximadamente un 4 % menos densa que el agua a 4 °C (39 °F) . ^{[ 18 ] [ a ]}        

La curva de densidad inusual y la menor densidad del hielo en comparación con el agua son vitales para la vida: si el agua fuera más densa en el punto de congelación, en invierno el agua muy fría en la superficie de los lagos y otros cuerpos de agua se hundiría, el lago podría congelarse desde el fondo hacia arriba y toda la vida en ellos moriría. ^{[ 18 ]} Además, dado que el agua es un buen aislante térmico (debido a su  capacidad calorífica), algunos lagos congelados podrían no descongelarse por completo en verano. ^{[ 18 ]} La capa de hielo que flota en la superficie aísla el agua que se encuentra debajo. ^{[ 19 ]} El agua a unos 4  °C (39  °F) también se hunde hasta el fondo, manteniendo así constante la temperatura del agua en el fondo (véase el diagrama). ^{[ 18 ]}

La densidad del agua de mar depende del contenido de sal disuelta, así como de la temperatura. El hielo aún flota en los océanos; de lo contrario, se congelaría de abajo hacia arriba. El contenido de sal reduce el punto de congelación en aproximadamente 1,9  °C y disminuye la temperatura de máxima densidad del agua hasta el punto de congelación del agua dulce a 0  °C. ^{[ 20 ]} Por eso, en el agua del océano, la convección descendente del agua más fría no se ve bloqueada por una expansión del agua a medida que se enfría cerca del punto de congelación. El agua fría de los océanos cerca del punto de congelación continúa hundiéndose. Así, las criaturas que viven en el fondo de océanos fríos como el Océano Ártico generalmente viven en agua 4 °C más fría que en el fondo de lagos y ríos de agua dulce  congelados .

Cuando la superficie del agua de mar comienza a congelarse (a −1,9  °C para una salinidad del 3,5 %), el hielo que se forma es esencialmente libre de sal, con aproximadamente la misma densidad que el hielo de agua dulce. ^{[ 20 ]} Este hielo flota en la superficie, y la sal que se "congela" aumenta la salinidad y la densidad del agua de mar justo debajo de él, en un proceso conocido como rechazo de salmuera . Esta agua salada más densa se hunde por convección. Esto produce esencialmente hielo de agua dulce a −1,9  °C en la superficie. ^{[ 20 ]} A gran escala, el proceso de rechazo de salmuera y hundimiento de agua salada fría da como resultado la formación de corrientes oceánicas que transportan dicha agua lejos de los Polos, dando lugar a un sistema global de corrientes llamado circulación termohalina .

Con la profundidad, la luz solar se absorbe y la cantidad de luz visible disminuye. Debido a que la absorción es mayor para las longitudes de onda largas (extremo rojo del espectro visible ) que para las cortas (extremo azul), el espectro de color se altera rápidamente con la profundidad. Los objetos blancos en la superficie se ven azulados bajo el agua, y los rojos se ven oscuros, incluso negros. Si bien la penetración de la luz será menor si el agua está turbia , en las aguas cristalinas del océano abierto menos del 25 % de la luz superficial llega a una profundidad de 10  m (33  pies). A 100  m (330  pies), la luz solar presente es normalmente alrededor del 0,5 % de la que llega a la superficie.

La profundidad eufótica es aquella en la que la intensidad de la luz disminuye al 1 % de su valor en la superficie. Esta profundidad depende de la claridad del agua, siendo de tan solo unos pocos metros en un estuario turbio, pero pudiendo alcanzar hasta 200 metros en mar abierto. A la profundidad eufótica, las plantas (como el fitoplancton ) no obtienen ningún beneficio energético neto de la fotosíntesis y, por lo tanto, no pueden crecer.

Existen tres capas de temperatura oceánica: la capa superficial , la termoclina y las profundidades oceánicas . La temperatura media de la capa superficial es de unos 17  °C. Alrededor del 90 % del agua del océano se encuentra por debajo de la termoclina, en las profundidades oceánicas, donde la mayor parte del agua está por debajo de los 4  °C. ^{[ 21 ]}

En los sitios volcánicos activos y en las chimeneas hidrotermales se observan anomalías de temperatura , donde las temperaturas del agua profunda pueden superar significativamente los 100  °C.

El agua conduce el calor unas 25 veces mejor que el aire. La hipotermia , una afección potencialmente mortal, se produce cuando la temperatura corporal central desciende por debajo de los 35  °C. Aislar el calor corporal del agua es el objetivo principal de los trajes de buceo y de exposición cuando se utilizan en aguas con temperaturas inferiores a 25  °C.

El sonido se transmite aproximadamente 4,3 veces más rápido en el agua (1484  m/s en agua dulce) que en el aire (343  m/s). El cerebro humano puede determinar la dirección del sonido en el aire detectando pequeñas diferencias en el tiempo que tardan las ondas sonoras en llegar a cada oído. Por estas razones, a los buceadores les resulta difícil determinar la dirección del sonido bajo el agua. Algunos animales se han adaptado a esta diferencia y muchos utilizan el sonido para orientarse bajo el agua.

El entorno subacuático conlleva varios tipos de peligros para los seres humanos.

• Ausencia de gas respirable, que puede causar asfixia , específicamente por ahogamiento .
• Presiones ambientales que podrían causar barotrauma , o efectos tóxicos de los componentes del gas respiratorio a presiones parciales elevadas.
• Temperaturas ambientales que pueden provocar hipotermia o, en casos excepcionales, hipertermia , debido a las altas tasas de intercambio de calor.
• La disolución de los componentes inertes del gas respiratorio puede provocar la enfermedad por descompresión si esta se produce demasiado rápido.
• El arrastre de un buceador por el movimiento del agua en corrientes y olas puede causar lesiones al impactar contra objetos duros o al desplazarlo a profundidades inadecuadas.
• Organismos acuáticos peligrosos de diversas clases.

En el buceo a presión ambiente, el buceador está directamente expuesto a la presión del agua circundante. El buceador a presión ambiente puede bucear en apnea o utilizar un equipo de respiración para buceo autónomo o buceo con suministro de superficie , y la técnica de buceo de saturación reduce el riesgo de enfermedad por descompresión (EDC) tras inmersiones profundas de larga duración. La inmersión en agua y la exposición al agua fría y a alta presión tienen efectos fisiológicos en el buceador que limitan las profundidades y la duración posibles en el buceo a presión ambiente. La resistencia a la apnea es una limitación importante, y respirar a alta presión ambiental añade más complicaciones, tanto directas como indirectas. Se han desarrollado soluciones tecnológicas que pueden aumentar considerablemente la profundidad y la duración de las inmersiones humanas a presión ambiente, y permitir realizar trabajos útiles bajo el agua. ^{[ 29 ]}

Un buceador puede aislarse de la presión ambiente mediante el uso de un traje de buceo atmosférico (ADS), que es un pequeño sumergible antropomórfico articulado para una persona que se asemeja a una armadura , con elaboradas articulaciones resistentes a la presión que permiten la articulación manteniendo una presión interna de una atmósfera. Un ADS puede utilizarse para inmersiones relativamente profundas de hasta 700 m (2300 pies ) durante muchas horas, y elimina la mayoría de los peligros fisiológicos significativos asociados con el buceo profundo; el ocupante no necesita descomprimirse, no hay necesidad de mezclas de gases especiales, ni existe peligro de enfermedad por descompresión o narcosis de nitrógeno , y el buceador está efectivamente aislado de la mayoría de los organismos acuáticos. ^{[ 30 ]} Los buceadores ni siquiera necesitan ser nadadores expertos, pero la movilidad y la destreza se degradan significativamente. 

Un sumergible es una pequeña embarcación diseñada para operar bajo el agua. El término sumergible se usa a menudo para diferenciarlo de otros buques submarinos , ya que un submarino es una embarcación totalmente autónoma, capaz de generar su propia energía y respirar aire, mientras que un sumergible suele contar con el apoyo de un buque de superficie, una plataforma, un equipo en tierra o, en ocasiones, un submarino de mayor tamaño. Existen muchos tipos de sumergibles, tanto tripulados como no tripulados, también conocidos como vehículos operados remotamente o ROV. ^{[ 31 ]}

Los vehículos submarinos operados remotamente (ROV) y los vehículos submarinos autónomos forman parte de un grupo más amplio de sistemas submarinos conocidos como vehículos submarinos no tripulados (ROV). Los ROV no tienen tripulación, suelen ser muy maniobrables y son operados por una tripulación a bordo de una embarcación/plataforma flotante o en tierra firme. Se conectan a un buque nodriza mediante un cable de flotabilidad neutra o un cable umbilical portador de carga, junto con un sistema de gestión de cables (TMS). El cable umbilical contiene un conjunto de conductores eléctricos y fibra óptica que transmiten energía eléctrica, vídeo y datos entre el operador y el TMS. Cuando se utiliza, el TMS retransmite las señales y la energía para el ROV a través del cable. Una vez en el ROV, la energía eléctrica se distribuye entre sus componentes. En aplicaciones de alta potencia, la mayor parte de la energía eléctrica alimenta un motor eléctrico de alta potencia que acciona una bomba hidráulica para la propulsión y para alimentar el equipo. La mayoría de los ROV están equipados con al menos una cámara de vídeo y luces. Es habitual añadir equipo adicional para ampliar las capacidades del vehículo. Los vehículos submarinos autónomos (AUV) son robots que se desplazan bajo el agua sin necesidad de intervención de un operador. Los planeadores submarinos son una subclase de AUV. ^{[ 32 ]}