Introduzione all’Oceanografia

L’energia radiante proveniente dal sole è importante per diversi importanti processi oceanici:

• Il clima, i venti e le principali correnti oceaniche dipendono in ultima analisi dalla radiazione solare che raggiunge la Terra e riscalda diverse aree a diversi gradi.
• La luce solare riscalda le acque superficiali dove vive molta vita oceanica.
• La radiazione solare fornisce luce per la fotosintesi, che supporta l’intero ecosistema oceanico.

L’energia che raggiunge la Terra dal sole è una forma di radiazione elettromagnetica, che è rappresentata dallo spettro elettromagnetico (Figura 6.5.1). Le onde elettromagnetiche variano nella loro frequenza e lunghezza d’onda. Le onde ad alta frequenza hanno lunghezze d’onda molto corte e sono forme di radiazione ad altissima energia, come i raggi gamma e i raggi X. Questi raggi possono facilmente penetrare nei corpi degli organismi viventi e interferire con singoli atomi e molecole. All’altra estremità dello spettro ci sono onde a bassa energia e lunghe lunghezze d’onda come le onde radio, che non rappresentano un pericolo per gli organismi viventi.

La maggior parte dell’energia solare che raggiunge la Terra è nell’intervallo della luce visibile, con lunghezze d’onda comprese tra circa 400-700 nm. Ogni colore della luce visibile ha una lunghezza d’onda unica e insieme costituiscono la luce bianca. Le lunghezze d’onda più brevi si trovano all’estremità viola e ultravioletta dello spettro, mentre le lunghezze d’onda più lunghe si trovano all’estremità rossa e infrarossa. Nel mezzo, i colori dello spettro visibile comprendono il familiare”ROYGBIV”; rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola.

L’acqua è molto efficace nell’assorbire la luce in entrata, quindi la quantità di luce che penetra nell’oceano diminuisce rapidamente (viene attenuata) con la profondità (Figura 6.5.2). A 1 m di profondità, rimane solo il 45% dell’energia solare che cade sulla superficie dell’oceano. A 10 m di profondità solo il 16% della luce è ancora presente e solo l ‘ 1% della luce originale rimane a 100 m. Nessuna luce penetra oltre i 1000 m.

Oltre all’attenuazione complessiva, gli oceani assorbono le diverse lunghezze d’onda della luce a velocità diverse (Figura 6.5.2). Le lunghezze d’onda alle estremità estreme dello spettro visibile sono attenuate più velocemente di quelle lunghezze d’onda nel mezzo. Le lunghezze d’onda più lunghe vengono assorbite per prime; il rosso viene assorbito nei 10 m superiori, l’arancione di circa 40 m e il giallo scompare prima di 100 m. Le lunghezze d’onda più corte penetrano ulteriormente, con la luce blu e verde che raggiunge le profondità più profonde.

Questo spiega perché tutto appare blu sott’acqua. I colori che percepiamo dipendono dalle lunghezze d’onda della luce che vengono ricevute dai nostri occhi. Se un oggetto ci appare rosso, è perché l’oggetto riflette la luce rossa ma assorbe tutti gli altri colori. Quindi l’unico colore che raggiunge i nostri occhi è il rosso. Sotto l’acqua, il blu è l’unico colore di luce ancora disponibile in profondità, quindi è l’unico colore che può essere riflesso ai nostri occhi, e tutto ha una sfumatura blu sotto l’acqua. Un oggetto rosso in profondità non ci apparirà rosso perché non c’è luce rossa disponibile per riflettere l’oggetto. Gli oggetti in acqua appariranno solo come i loro colori reali vicino alla superficie dove tutte le lunghezze d’onda della luce sono ancora disponibili, o se le altre lunghezze d’onda della luce sono fornite artificialmente, ad esempio illuminando l’oggetto con una luce di immersione.

L’acqua nell’oceano aperto appare chiara e blu perché contiene molto meno particolato, come il fitoplancton o altre particelle sospese, e più chiara è l’acqua, più profonda è la penetrazione della luce. La luce blu penetra profondamente e viene dispersa dalle molecole d’acqua, mentre tutti gli altri colori vengono assorbiti; così l’acqua appare blu. D’altra parte, l’acqua costiera appare spesso verdastra (Figura 6.5.2). L’acqua costiera contiene molto più limo sospeso e alghe e organismi microscopici rispetto all’oceano aperto. Molti di questi organismi, come il fitoplancton, assorbono la luce nella gamma blu e rossa attraverso i loro pigmenti fotosintetici, lasciando il verde come lunghezza d’onda dominante della luce riflessa. Pertanto maggiore è la concentrazione di fitoplancton nell’acqua, più verde appare. Piccole particelle di limo possono anche assorbire la luce blu, spostando ulteriormente il colore dell’acqua dal blu quando ci sono alte concentrazioni di particelle sospese.

L’oceano può essere diviso in strati di profondità a seconda della quantità di penetrazione della luce, come discusso nella sezione 1.3 (Figura 6.5.3). I 200 m superiori sono indicati come zona fotica o eufotica. Ciò rappresenta la regione in cui abbastanza luce può penetrare per sostenere la fotosintesi e corrisponde alla zona epipelagica. Da 200-1000 m si trova la zona disfotica, o la zona crepuscolare (corrispondente alla zona mesopelagica). C’è ancora un po ‘ di luce a queste profondità, ma non abbastanza per sostenere la fotosintesi. Sotto i 1000 m si trova la zona afotica (o mezzanotte), dove nessuna luce penetra. Questa regione include la maggior parte del volume dell’oceano, che esiste in completa oscurità.