1.5: Actividad 1: Trazar, Publicar y Discutir
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Direcciones
Los cálculos de la parte posterior de la envolvente (BOTE) suelen ser útiles para proporcionar una perspectiva sobre la importancia relativa de un balance de masa de un proceso o sistema (entradas vs salidas). A veces los cálculos de BOTE son útiles solo para darle una idea de cómo abordar un problema y comprender las relaciones entre los parámetros clave, y, quizás, cuáles necesitan conocerse con mayor precisión. Los científicos y otros utilizan gráficas para transmitir relaciones de datos que se consideran significativas, tal vez para examinar posibles patrones o correlaciones que puedan proporcionar información sobre la causa y el efecto.
Utilizaremos ambos en este curso para ayudar a dilucidar detalles clave del sistema oceánico. Entonces practiquemos un poco. El ejercicio también te permitirá practicar con notación científica y análisis unitario.
Inicio: Un cálculo de BOTE (es simple, pero pasémoslo).
Pregunta: ¿Cuál es la masa de agua en los océanos de la Tierra? ¿Cómo harías para determinar esto a partir de alguna información básica? En otras palabras, ¿qué valores/parámetros necesitas?
Digresión sobre masa, densidad y volumen
masa [m] es la cantidad de material que ocupa un volumen dado. Utilizaremos unidades SI, así hablaremos de masa en kilogramos (kg).
Si quieres escribir la oración en inglés, “masa es la cantidad de material que ocupa un volumen dado” como una ecuación matemática, puedes escribir masa= volumen*densidad. Sustituya los símbolos comunes por masa, volumen y densidad, y puede escribirlos como M=vρ. La densidad es comúnmente el rho minúscula griega.
Vamos a comprobar si esto tiene sentido o no: la masa está en kilogramos (kg), el volumen está en metros cúbicos (m 3), y la densidad dada en masa por volumen, o kilogramos por metro cúbico, kg/m 3. Entonces, si sustituimos las unidades por los símbolos en la ecuación M=Vρ obtenemos kg = m 3 * kg/m 3. Esto es una buena noticia porque alguna pequeña manipulación algebraica muestra que tenemos las mismas unidades a ambos lados del signo igual.
Volver a nuestro problema original: la masa del océano
Para obtener la masa de agua del océano, queremos conocer el volumen del océano y la densidad del agua de mar porque el volumen multiplicado por la densidad nos da masa. ¿Cuál es el volumen del océano? Necesitamos averiguar el área del océano y su profundidad promedio para calcular su volumen. Y entonces podemos buscar un valor para la densidad promedio del agua de mar. Estos números se conocen razonablemente bien y podemos buscarlos en cualquier libro de texto de oceanografía. También confío en la mayoría de los buscadores de internet para “conocimiento general” como este, así que adelante.
Nota: a menudo usaremos varias formas de notación científica: 3.62 x 10 14, o 3.62e14 o incluso 362 x 10 12
Aquí están mis números a continuación, adelante y busca esto si quieres
Área océano =3.62e14 m 2 y profundidad promedio ~ 3800 m, entonces (haces las matemáticas)...
V océano =1.375 x 10 18 m 3. ¿De acuerdo?
La densidad promedio del agua de mar es de aproximadamente 1037 kg/m 3, por lo tanto tenemos masa de agua de mar = 1.375e18 m 3 x 1037 kg/m 3 =1.426e21 kg. Eso es alrededor de 1.4e18 toneladas de agua de mar (una tonelada métrica=103 kg). Todo el mundo ve cómo llegamos hasta aquí (y cómo manipular exponentes y unidades)?
- Parte 1: Un cálculo de BOTE para que lo hagas.
- Pregunta: ¿Cuál es la masa de agua en el interior de la Tierra? ¿Cómo estimarías esto? ¿Qué valores necesitarías (puede haber varias formas de hacerlo)?
- Pruébalo y publica tu respuesta en el foro de discusión “Lección 1, Actividad 1" en Lienzo. Involucre a sus compañeros de clase en la discusión de cálculos finales y valores críticos
- Parte 2: Trazado y Análisis (usa tu programa de trazado favorito, pero produce una parcela atractiva con el etiquetado apropiado).
- Encuentre datos (en la Web o en un libro de texto oceanográfico, proporcione fuente) para la distribución proporcional de las profundidades del agua (área del fondo marino en cada contenedor de rango de profundidad) para al menos 13 contenedores de profundidad (Sugerencia: comience con 0-200m, 200-1000m, luego intervalos de 1000m a profundidad máxima del océano). Esto puede ser difícil de encontrar. Si te encuentras con problemas puedes usar esta fuente: Hipsometry of Ocean Basin Provinces, Menard y Smith, 1966 (el enlace es externo) Este breve artículo también puede ser de interés El volumen del océano de la Tierra, Charette y Smith 2010, (el enlace es externo)
- Trazar la distribución de las profundidades en función del porcentaje de la superficie total del océano (debe sumarse al 100% por supuesto). Ahora se tiene lo que se denomina una curva hipsométrica para los océanos. Publica esta trama en el foro de discusión “Lección 1, Actividad 1" en Lienzo. Debes averiguar cómo adjuntar tu parcela en tu post. Yo sugeriría que primero la guardes como .jpg o .png o algún otro formato simple/pequeño-tamaño de archivo. Asegúrate de que tu parcela sea de alta calidad: ambos ejes deben tener etiquetas claras con unidades y las líneas/símbolos deben ser claros. Por ejemplo, mira la trama en la página 19 de este artículo, Los océanos, su física, química y biología general (el enlace es externo). Es un gran ejemplo.
- Discutir cómo tal curva podría proporcionar información sobre cómo se formaron las cuencas oceánicas. ¿Por qué algunos intervalos de profundidad son una proporción tan grande del área oceánica? ¿De qué otra manera podría ser útil una curva hipsométrica?
- Parte 3: Lee las publicaciones de otros alumnos de EARTH 540. Responder a al menos otra publicación en cada parte. Se puede un sk para aclaración, hacer una pregunta de seguimiento, ampliar lo que ya se ha dicho, etc.