E11 Acústica e Óptica Oceânica

Tópico

A acústica oceânica estuda como o som se propaga no oceano, uma velocidade que depende da temperatura, salinidade e pressão da água, e que normalmente varia entre 1.450 e 1.550 metros por segundo. É precisamente essa dependência da velocidade do som em relação às propriedades da água que permite que o som, ao viajar pelo oceano, revele informações sobre a temperatura e a salinidade da água que atravessa.

A uma profundidade entre 600 e 1.200 metros, existe uma camada onde a velocidade do som atinge seu valor mínimo. É precisamente essa velocidade mínima que faz com que a refração aprisione o som dentro dessa camada, formando um canal sonoro profundo que permite que as ondas sonoras se propaguem por milhares de quilômetros com dissipação mínima. Essa propagação de alcance extremamente longo torna esse canal útil para o monitoramento remoto do oceano, o rastreamento de mamíferos marinhos e a tomografia acústica descrita abaixo.

A tomografia acústica oceânica aproveita esse canal sonoro profundo para medir o tempo que os pulsos sonoros levam para viajar entre pares de transmissores e receptores. Esse tempo de percurso permite aos cientistas inferir a temperatura média da água integrada ao longo de todo o trajeto percorrido pelo som, com uma sensibilidade de dez milissegundos de atraso para cada grau Celsius de variação nessa temperatura média. Essa técnica é, de fato, o único método capaz de medir a temperatura média de grandes volumes de oceano com uma taxa de atualização de apenas algumas horas.

A velocidade das correntes oceânicas, por sua vez, é medida acusticamente com perfiladores que exploram o efeito Doppler. Esses instrumentos emitem um sinal acústico que as partículas em suspensão na água dispersam de volta em direção ao próprio instrumento. O deslocamento Doppler desse sinal retroespalhado permite aos cientistas calcular a velocidade da corrente em diferentes profundidades simultaneamente, dentro do mesmo perfil vertical. A óptica oceânica, em paralelo com a acústica descrita, estuda como a luz solar se propaga dentro do oceano, uma propagação que determina quanta energia permanece disponível para a fotossíntese na zona iluminada pelo sol do mar. A luz atenua-se exponencialmente com a profundidade, de acordo com a lei de Beer-Lambert, e é a concentração de clorofila, matéria orgânica dissolvida e partículas na água que determina a rapidez com que essa atenuação ocorre. É precisamente essa mesma composição óptica da água que permite, a partir da cor do oceano observada por satélites, estimar a concentração de clorofila e, consequentemente, a produtividade primária de todo o mar.

Assim, desde a velocidade do som com que este documento se inicia até à cor do oceano com que se encerra, passando pelo canal profundo do som, a tomografia acústica e a medição Doppler das correntes, a acústica e a óptica oceânicas fazem com que o próprio oceano, através da forma como transmite o som e a luz que o atravessam, acabe por revelar a sua própria temperatura, as suas próprias correntes e a sua própria produtividade biológica.

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