Medir as profundidades: a batimetria
Imagina um navio do Instituto Hidrográfico ao largo da Madeira. Por baixo do casco há milhares de metros de água e não se vê nada. Como é que a tripulação sabe a que profundidade está o fundo, sem mergulhar nem lançar cabos?
Do cabo com peso à ecossonda
Durante muito tempo, a profundidade media-se a lançar um cabo com um peso na ponta até tocar no fundo. Depois contava-se o comprimento de cabo que tinha saído. Era um método direto, mas muito lento: nas zonas mais fundas, uma só medição podia demorar horas e exigir quilómetros de cabo.
Hoje usa-se a ecossonda (ou sonar), um método indireto. Não vamos ao fundo: medimos o tempo que um som demora a ir e a voltar.
Como funciona a ecossonda:
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O navio emite um pulso sonoro na vertical, para baixo.
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O som viaja na água até ao fundo.
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Ao chocar com o fundo, o som reflete-se e volta para trás: é o eco.
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O aparelho regista o tempo que passou entre a emissão e a receção do eco.
Calcular a profundidade
O pulso percorre o caminho duas vezes: desce até ao fundo e sobe até ao navio. O tempo medido, $t$, é por isso o tempo de ida e volta.
Se a velocidade do som na água do mar for $v$, a distância total percorrida é $v \cdot t$. Mas essa distância é o dobro da profundidade $d$. Então:
Divide-se por dois porque a distância $v \cdot t$ inclui a descida e a subida, e a profundidade corresponde só a um dos percursos.
Um navio do Instituto Hidrográfico mede a profundidade do fundo do mar com uma ecossonda: o aparelho emite um pulso sonoro que desce até ao fundo e regista o tempo que o…
Um navio do Instituto Hidrográfico mede a profundidade do fundo do mar com uma ecossonda: o aparelho emite um pulso sonoro que desce até ao fundo e regista o tempo que o eco demora a voltar, como se mostra na figura. Num ponto a sul da Madeira, o tempo total medido (ida e volta) foi de 6,0 s. A velocidade do som na água do mar é cerca de 1 500 m/s.
- a) Calcula a distância total percorrida pelo pulso sonoro durante os 6,0 s.
- b) Calcula a profundidade do fundo nesse ponto, explicando por que tens de dividir a distância por dois.
- c) Indica, justificando, se o ponto se situa provavelmente numa planície abissal ou numa fossa abissal.
Antes da invenção do sonar, as profundidades do mar mediam-se lançando pela amurada longos cabos com pesos na ponta: medir a fossa das Marianas, com cerca de 11 000 m,…
Antes da invenção do sonar, as profundidades do mar mediam-se lançando pela amurada longos cabos com pesos na ponta: medir a fossa das Marianas, com cerca de 11 000 m, exigia várias horas e quilómetros de cabo. Hoje, uma ecossonda obtém a mesma medida em poucos segundos.
- a) Explica o princípio de funcionamento da ecossonda.
- b) Indica uma vantagem da ecossonda em relação ao método do cabo com peso.
- c) Num ponto do oceano Pacífico, o eco demorou 10,0 s a voltar (ida e volta). Calcula a profundidade do fundo nesse ponto e conclui, justificando, se se trata de uma planície abissal ou de uma fossa abissal.
Do tempo ao perfil do fundo
Uma só medição dá a profundidade num ponto. Para conhecer o relevo, o navio mede em muitos pontos ao longo de uma linha. Com os valores faz-se uma tabela e depois o perfil do fundo: um gráfico com a distância à costa na horizontal e a profundidade na vertical, com o eixo da profundidade a crescer para baixo.
Os perfis permitem identificar formas do relevo submarino. Uma descida suave e pouco profunda junto à costa sugere plataforma continental. Uma descida rápida sugere talude. Valores grandes e quase constantes sugerem planície abissal. Valores muito grandes, perto de 11 000 m, indicam uma fossa oceânica: a fossa das Marianas, no Pacífico, chega a cerca de 11 000 m.
Ao afastar-se da costa, um navio fez medições de eco em seis pontos de uma mesma linha e obteve os resultados seguintes: | Distância à costa (km) | 10 | 30 | 50 | 70 |…
Ao afastar-se da costa, um navio fez medições de eco em seis pontos de uma mesma linha e obteve os resultados seguintes:
| Distância à costa (km) | 10 | 30 | 50 | 70 | 90 | 110 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tempo do eco, ida e volta (s) | 0,20 | 0,40 | 3,0 | 5,6 | 6,0 | 6,4 |
A velocidade do som na água do mar é cerca de 1 500 m/s.
- a) Calcula a profundidade em cada um dos seis pontos e apresenta os resultados numa tabela.
- b) Desenha no teu caderno o perfil do fundo atravessado pelo navio, com a profundidade no eixo vertical.
- c) Identifica as formas de relevo submarino presentes no perfil que desenhaste, justificando com as profundidades calculadas.