Deniz Bilimi

Oşinografi Nedir?
Deniz bilimi olarak da adlandırılan oşinografi suların jeolojik, kimyasal, fiziksel ve biyolojik açılardan kapsam, içerik ve özelliklerini ortaya koymayı amaçlayan disiplinler arası bir bilimdir. Birbirinden ayrı fakat ilişkili olan bu 4 bilim dalı, oşinografik ölçüm verilerinin farklı boyutlardan değerlendirilmesi ile ortak kuralları ve ilkeleri belirlemektedir.

Okyanus dinamik bir yerdir ve okyanusta yaşayan bireyler sürekli değişen bir çevrede yaşarlar. Kimyasalları absorbe edebilen suyun doğası, sert maddeleri çözerek ısıyı verir ve alır. Bu, okyanusları, çok değişken bir çevre yapar. Okyanuslarda dikkatimizi çeken başlıca özelliklerden biri, sıcaklığın sabit olmamasıdır! Su sıcaklığının en sıcak olduğu ekvatordan, neredeyse donma derecesindeki kutup bölgelerine kadar, sıcaklık derecesi, bölgeye ve diğer faktörlere göre değişir.

Ayrıca, okyanusların tuzlu olduğunu da biliyoruz. Yağmur, milyonlarca yıldır arazideki kayaları eriterek bu tuzları serbest bırakıyor ve bu tuzlar nehirlerden okyanusa akıyor. Okyanusların bu fiziksel özellikleri, ayrıca pH ve oksijen içeriği gibi değerleri, okyanuslardaki yaşamı etkileyen önemli faktörlerdir.

Fiziksel özellikler ve süreçler okyanusumuzu etkiler ve sürekli değişitirir. Bunların her biri, çalınan tek bir enstrüman gibidir, ancak birçoğu birlikte deniz ekosistemini etkileyen dinamik ve hareketli kalıpları belirleyen bir orkestra meydana getirirler. Su kimyası, yerçekimi fiziği, deniz tabanı jeolojisi, atmosfer ve diğer pek çok bileşen okyanusumuzun işleyiş biçimini etkiler.

Suyun Polaritesi

Dünya büyüleyici ve çok özel bir yer. Onu bu kadar özel yapan ne? Cevap basit: su. Yüzeyinde bugüne kadar sıvı suyla keşfettiğimiz tek gezegendir. Sadece suyunu sıvı olarak değil, aynı zamanda katı (buz), sıvı (su) ve gaz (su buharı) olmak üzere üç duruma da sahibiz. Su neden bu kadar özel? Eşsiz özelliklerinden kaynaklanan ve hayatımızı bildiğimiz kadar önemli hale getiren birçok önemli özelliği vardır.

Su kutuplu bir moleküldür, yani zıt tarafları vardır, ya da iki kutuptur. Elektronların dağılımı nedeniyle oksijen ve iki hidrojen atomunda bir fark vardır. Su, hidrojen atomlarına yakın kısmi pozitif yüklere ve oksijen atomu yakınındaki kısmi negatif yüke sahiptir. Bu kutupluluk, su moleküllerinin, hidrojen bağları olarak adlandırılan, diğer moleküllerle zayıf bağlar oluşturmalarını sağlar.

Buzla, su molekülleri arasında hidrojen bağları oluşur ve bir kristal yapı oluşturur. Bu yapı, buz, sıvı suya göre daha az yoğundur ve bu nedenle buzlar yüzer. Hidrojen bağları, suyun neden çok ısıyı emebildiğini (yüksek ısı kapasiteli olarak bilinir) açıklar, suyun küçük şeylerin yüzebileceği veya üstünde durabileceği (yüzey gerilimi) bir katman oluşturmasına neden olur ve suyun içinden daha fazla yüzmesini sağlar Hava yoluyla (viskozite) hareket etmekten çok enerji yoğun.

Tuzlu su; tuzlar ve diğer çözünmüş mineraller gibi daha fazla “şeyler” içeren tatlı sudur ve, bu nedenle de tatlısudan daha fazla ağırdır. Suya batırlımış bir cisimi yukarı iten kuvvetin taşırdığı suyun ağırlığına eşit olduğunu hatırlayın.. Bu, nesnelerin tuzlu su şartlarında tatlısu şartlarına göre neden daha pozifi yüzelikte olduğunu açıklar.

Tuzluluk ve Sıcaklık

Su, kutupsal bir molekül olduğundan, diğer moleküller için harika bir solventtir (çözücü). Özellikle de yanlışlıkla deniz suyunu yuttuğunuzda tadabileceğiniz tuzları çözer! Aslında, bilinen (periyodik tablodaki) her element, deniz suyunda çözülür! Çoğu, yalnızca çok küçük konsantrasyonlarda çözülmektedir. Sodyum klorür (NaCl), deniz tuzluluklarının büyük kısmını oluşturur. Okyanustaki ortalama tuzluluk (veya tuz içeriği), binde 35’tir, ancak farklı bölgelerde ve yaşama ortamlarında bu oran değişebilir. Bu demektir ki, bir kepçe deniz suyunun ortalama % 96.5’i su ve % 3.5’i tuz içermekte ve içtiğimiz takdirde dehidrasyon için fazlasıyla yeterli miktarda tuz içermektedir. Tuzluluğu etkileyen faktörler, yağış miktarı, buharlaşma, buz oluşumu ve buzun erimesidir.

Buz donarken ve hidrojen bağları su moleküllerinin kristal yapısını oluştururken, suda çözünmüş diğer maddeler atılır. Bu, buzun tatlı sudan oluştuğu anlamına gelir. Kutup suları donduğunda, altındaki su ekstra tuzlu olur. Buz eriyince tatlı su eklenerek tıpkı yağmur yağdığında da olduğu gibi, tuzluluk azalır. Sıcak ve güneşli ekvatorda, suyun bir kısmı atmosfere buharlaşarak tropikal suların tuzluluğunu arttırır.

Sıcaklık ve tuzluluk her ikisi de deniz suyunun yoğunluğunu önemli derecede etkiler ve okyanus akıntılarının sürmesi için önemlidir. Su soğudukça, daha fazla hidrojen bağı oluşur ve su moleküllerini birbirine yaklaştırarak daha uzun süre dayanıklı hale gelir. Bu durum, buz kristalleri oluşana kadar suyun yoğunluğu arttırır (daha sonra moleküller eşit dağılır). Su ısındıkça, moleküller daha hızlı hareket etmeye başladığı ve yoğunluk azaldığı için hidrojen bağları daha çabuk kırılır.

Tuzlar söz konusu olduğunda, tuzluluk ne kadar yüksek olursa, yoğunluk o kadar yüksek olur. Çok soğuk ve tuzlu su, sıcaklık ve tuzluluk kombinasyonlarının en yoğun olanı iken, sıcak ve tatlı su, en az yoğunlukta olanıdır. Bu, okyanus akıntılarıyla nasıl ilişkilidir? Dünya etrafındaki su akışının iki nedene bağlı olduğu ortaya çıkmaktadır.

Birinci faktör, yüzey suları üzerinde etkili rüzgarlara, diğeri de kutup bölgelerinde deniz tabanına inen soğuk ve tuzlu suya dayanır. Bu su, yavaş yavaş yayılır ve tüm dünyadaki okyanuslarla, sürekli bir aşağı iniş ve yükselme döngüsüyle bağlantılıdır. Su, soğurken aşağı yönde akıntı oluşur ve suyun derinliklerden yükselmesi halinde, yukarı doğru akıntı meydana gelir ve bununla birlikte, yüzeydeki yaşamın gelişmesine yardımcı olan bol nütrient getirilir. Buna Büyük Okyanus taşıma kuşağı veya termohalin döngü denir.

Dalgalar, Gelgit & Akıntılar

Bu arada, yüzeyde, rüzgarlar, suyun etrafını döngü adı verilen, dev yuvarlak şekillere iter. Bunlar, rüzgâr yönüne bağlı olarak kuzey yarımkürede, suyu sağa doğru hareket ettiren alize rüzgarları gibi sabit rüzgarlardan ve Coriolis etkisine göre güney yarımkürede suyun sola doğru hareket ettirmesinden oluşurlar. Su, kıtalara doğru gittiğinde, Atlantik, Pasifik ve Hint Okyanuslarında ayrı döngüler oluşturarak saptırılır. Kuzey yarımkürede bu akış saat yönünde, ekvatorun güneyinde isesaat yönünün tersine doğru olur.

Dalgalar ve Gel-Gitler

Dalgalar, herhangi bir su kütlesinin yüzeyi üzerindeki rüzgar tarafından üretilir. Rüzgârın, su yüzeyi üzerinde estiği mesafe ne kadar büyük olursa, dalgalar da o kadar büyük olur. Bu, feç (kabarma) olarak bilinir. İki dalga kategorisi vardır: ölü dalga ve rüzgâr suları. Yerel olarak, suyun yüzeyi, o anda hissedilen rüzgarın yönünden ve kuvvetinden etkilenir, bunlar rüzgar sularıdır. Ölü dalga, geçmiş rüzgarlardan uzakta ve uzun bir mesafede oluşur. Bu nedenle rüzgardan arınmış bir günde dahi hala büyük dalgalar olabilir.

Diğer dalga türleri, daha büyük ölçekte çalışır, Güneş ve Ay da dahil olmak üzere gök cisimleri tarafından kontrol edilirler. Bu dalgalar, gel-git olarak bilinir. Gel-gitin yüksek ya da düşük olup olmadığı ve bu gel-gitin ne kadar yüksek ya da düşük olduğu Dünya’nın Güneş ve Ay’a olan yakınlığına bağlıdır. Güneş ve Ay’ın ikisi de yeryüzünde çekim kuvvetine sahiptir. Bu kuvvet suyun Güneş’e ve / veya Ay’a doğru çekilmesini sağlar ve bu da Dünya yüzeyinden suyun kabarmasına neden olur. Bu yükselişin en üst kısmının altındaysanız ya da eşit bir kabarıklığın olduğu karşı tarafta iseniz, yüksek bir gel-git yaşayacaksınız demektir.

Bu iki ana gök cisiminin hem boyu hem de mesafesi çekimin gücünü etkiler. Güneş aydan yaklaşık 400 kat daha büyük olmasına rağmen, ay çok daha yakın olduğundan gelgitler üzerinde daha büyük bir etkisi vardır. Ancak, en yüksek gelgitlerin (en düşük gelgitlerin) oluşması için, güneşin ve ayın aynı çizgi boyunca dizilmesi gerekir. Bu durum, Ay, Dünya ve Güneş arasında olduğunda veya Dünya, Ay ve Güneş arasında olduğunda meydana gelir. Bu döneme ait dalgalar bahar gelgitleri olarak bilinirler. Güneş ve Ay Dünya’dan birbirlerine dik açı yapıyorsa, su her iki yöne çekilir ve her birine doğru bir kabarma oluşur ve yüksek ve alçak gelgitler arasında (neap gelgitleri) çok küçük bir fark olur. Bahar gelgitleri dolunay ve yeni ayda neap gelgitleri şeklinde olur.

Gel-gitler, ayın hangi safhada olduğuna bağlı olarak, intertidal bölge olarak bilinen geçiş bölgelerindeki yaşam alanında yaşayan organizmaları en yüksek oranda etkilemekle birlikte, bu derste öğrendiğiniz birçok deniz organizmasının hayatını etkilemektedir.

Tektonikler

5 okyanus havzasını, Atlantik, Pasifik, Hint, Arktik ve Güney Okyanuslarını, tanımakla birlikte, akıntılar, enerji akışı ve atmosferik ve jeolojik etkinliklerle bağlantılı tek bir dünya okyanusunun, olduğu bilinmektedir. Yeryüzü kabuğunda veya dış tabakada, hem kıtasal hem de okyanus kabuğu bulunur; bunların temelde birbirinden farklı kompozisyonları, yoğunlukları ve tektonik plaka sınırlarındaki etkileşimleri vardır. Plakalar birbirinden uzaklaşabilir (divergens-ayrışma), birbirine doğru yaklaşabilirler (konvergens-yakınlaşma) ya da birbirlerine çarparlar (transformasyon-dönüşüm). Okyanus’u etkileyen iki büyük jeolojik süreç ayrışma-divergens ve yakınlaşma-konvergenstir.

Deniz tabanı yayılımı, iki plakanın birbirinden ayrılması ve okyanus sırtı boyunca yeni kayaların meydana gelmesiyle oluşur. Yeni okyanus kabuğunun yaratılması, okyanus havzalarını genişletir. Atlantik Okyanusu şu anda aktif deniz tabanı yayılımı ile büyümektedir. Okyanus kabuğunun tahrip edilmesi, okyanus tabanının bir başka tabaka altına girmesi yoluyla gerçekleşir; burada bir plaka, yakınlaşma bölgelerinde Dünya’nın mantasına doğru itilir ve çukurlar oluşturur. Batma, yayılmdan daha hızlı ortaya çıktığı zaman, okyanus havzası küçülmeye başlar. Okyanusun en derin noktasını, yani Mariana Çukurunu, yaklaşık 11.000 metre derinliğinde içeren Pasifik’te, şu anda bu süreç yaşanmaktadır.

Deniz seviyesindeki değişiklikler boyunca yaşanan bu süreç, dünyanın okyanus havzalarını şekillendirir ve deniz dağlarını volkanik adaları, ve deniz tabanından yükselen hidrotermal çıkışları oluşturarak farklı ekosistemleri desteklemektedir.