'Agua muerta', una ola invisible que hace que los barcos no avancen

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buque Fran de Fridtjof Nansen

El explorador polar Fridtjof Nansen fue el primero en hacer un análisis científico de las condiciones en las que los barcos progresan poco o nada

Los navegantes se topan con todo tipo de inusuales vientos y corrientes, pero en agosto de 1893 el explorador polar Fridtjof Nansen quedó desconcertado cuando una fuerza invisible pareció retener su barco Fram. Cuatro horas navegando por el "agua muerta" produjo menos progreso de lo que Nansen esperaría de tan solo media hora de remo.

"Fram parecía retenido, como por una fuerza misteriosa, y no siempre contestaba el timón. Hicimos bucles en nuestro curso, dimos vuelta a veces, probamos todo tipo de travesuras para evitarlo, pero con muy pocos resultados", escribió Nansen. Nansen llamó al efecto "agua muerta", informando que frenó al Fram a una cuarta parte de su velocidad normal.

El agua muerta era conocida desde hacía siglos, pero Nansen fue el primero en describirla científicamente. En particular, notó que mientras el agua en la superficie era lo suficientemente dulce como para beber, debajo del casco estaba completamente salada.

El agua muerta se produce cuando una capa de agua dulce, por ejemplo de un glaciar derretido, se encuentra sobre agua salada más densa. El movimiento de la nave crea olas, llamadas olas interfaciales, entre las dos capas de líquido. Estas ondas absorben la energía de la nave y configuran corrientes que dificultan su movimiento o dirección. Las olas que se forman en la capa oculta pueden ralentizar el barco sin dejar rastros visibles.

El efecto es peor para los buques que no pueden moverse mucho más rápido que la velocidad de las olas, alrededor de tres nudos. Las naves modernas, por lo general mucho más rápidas, ya no son retenidas por misteriosos tramos de agua muerta.

Científicos franceses recrearon ese escenario en un tanque de laboratorio revelando nuevos detalles del fenómeno e incluso captaron el efecto en vídeo. El trabajo ayudará a los científicos a comprender mejor el agua muerta y el comportamiento de los parches marinos estratificados.

Acosador silencioso

El físico Thierry Dauxois y sus colegas de la Universidad de Lyon descubrieron que una ola escondida en la interfaz de las capas persigue y ralentiza un bote (ver vídeo).

El bote de juguete se mueve mediante un cable a través de un tanque de 300 centímetros con una fuerza constante. El agua se separa en dos capas de salinidad diferente y, por lo tanto, densidad, marcadas con colorante.

Tal como lo describen personas que han experimentado agua muerta en el mundo real, la superficie del agua es lisa, pero el bote desacelera repentinamente cuando hace contacto la ola oculta.

"Crea una depresión debajo del bote que impide que se mueva", dijo el miembro del equipo Matthieu Mercier.

¿Peligro de nadar?

capas en el agua muertaEl barco en sí es el que inicia la ola: el agua de las capas inferiores se arrastra hacia arriba para llenar el hueco en su estela. Eso establece una oscilación en el límite entre las capas, que crece gradualmente a medida que el barco avanza.

La ola gana tamaño y velocidad hasta que, y el canal en frente de ella, eventualmente alcanza al barco y mina su energía antes de que la ola se rompa contra su costado, dice Mercier.

Aunque el trabajo anterior sobre agua muerta se considera dos capas de agua, el océano real se separa naturalmente en muchas capas diferentes de salinidad ligeramente variable. Cuando los investigadores agregaron a sus experimentos una tercera capa de agua, aparecieron olas ocultas en ambos límites, lo que desaceleró al barco en aproximadamente la misma cantidad.

Estudiar la forma en que estas "olas interfaciales" se crean y se desarrollan a través de las diferentes capas podría ayudar a los científicos a comprender la dinámica real del océano, por ejemplo, cómo se mezclan y se filtran los contaminantes hasta las profundidades del océano, dice Dauxois.

Leo Mass, un oceanógrafo físico de la Universidad de Utrecht, fue el primero en estudiar el agua muerta en detalle. Él dice que el mismo efecto también puede explicar cómo los buenos nadadores pueden experimentar inesperadas dificultades en el océano.

Un documento sobre la investigación del grupo de Lyon está disponible en el servidor de preimpresión arXiv: Dead Waters: Large amplitude interfacial waves generated by a boat in a stratified fluid

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