El desnivel Atlántico-Pacífico. Mecánica de fluidos

Es por todos conocida la colosal infraestructura del Canal de Panamá.

Su complejo sistema de esclusas permite que un barco pueda atravesar América Central sin tener que navegar el peligroso Cabo de Hornos:

Esclusas Canal de Panamá

Fuente: http://www.taringa.net/posts/info/8723537/Canal-de-Panama-Parte-3.html

Las Esclusas de Gatún tienen tres niveles o pares de cámaras, las de Pedro Miguel tienen un nivel y las de Miraflores tienen dos niveles, haciendo un total de seis pares con 12 cámaras en total. Las esclusas han sido reconocidas como el triunfo estructural del Canal de Panamá y constituyen un aspecto único de la vía acuática. El lago de Gatún (un lago natural) se llena durante la temporada de lluvias. Aprovechando la fuerza de gravedad, se pasa agua del lago a las esclusas que se encuentran a una menor altura, aumentando su nivel y logrando así que los barcos se eleven. Una vez que se llega y atraviesa el lago, comienza el mismo proceso para que el barco descienda hasta el nivel del otro océano. Para el tiempo de su construcción, la estructura completa, sus dimensiones y su innovador diseño sobrepasaron los de cualquier estructura similar existente.

El desnivel que tienen que ascender y descender los barcos es de 24 metros, lo que por supuesto no quiere decir que sea el desnivel entre los océanos, sino que se aprovechó el Lago Gatún (más alto debido a la orografía como se ve en la figura) y Miraflores para superar la distancia de corteza terrestre navegando.

Aparte de esto, una curiosidad que también puede observarse en esta maravilla de la ingenería es que los océanos no se encuentran a nivel, sino que el Atlántico está unos 20 centímetros por debajo del Pacífico (aparte de las mareas). Aunque la diferencia sea pequeña, surge el dilema de cómo puede ser esto así si los océanos se comunican y, por tanto, deberían estar al mismo nivel, el nivel del mar.

La teoría de los vasos comunicantes nos dice que cuando vertemos un mismo fluido dentro de varios vasos de diferentes formas comunicados entre sí, la altura que alcanza el fluido es la misma para todos ellos:

Vasos Comunicantes

Sin embargo, también sabemos que si a los vasos echamos líquidos diferentes, las alturas que ocupan los líquidos es la siguiente: el más denso de todos estará abajo y el más ligero ocupará la altura más alta. En medio los demás según  razón inversa de su densidad. Por lo tanto estamos viendo es que los océanos Atlántico y Pacífico tienen diferentes densidades. Como ambos son agua para nosotros y además están comunicados, decimos que el fluido no está en equilibrio, es decir, hay dos presiones distintas.

Seguro que sigues pensando: ¡Pero si están comunicados! Donde ambos océanos se juntan la presión será la misma.

Las dos columnas de fluido ejercen dos presiones diferentes, lo que supone que la parte del fluido situada en la unión, en el interior del tubo que comunica ambos barriles, sufrirá dos presiones distintas, una que trata de desplazarlo hacia la derecha y otra hacia la izquierda. De manera que el fluido se moverá hasta que la presión sea única, independientemente de “hasta cuál superficie”. En ese momento estará en equilibrio y la presión será la misma.

Bien, y visto esto, aunque la diferencia de nivel sea pequeña, de unos 20 centímetros:

¿Qué hace al Atlántico más denso que el Pacífico?

Lo primero que puede pensarse es que el Pacífico es mucho mayor que el Atlántico, sin embargo la presión ejercida por un fluido es independiente de la superficie. De lo que no es independiente es de la profundidad, pero resulta que ambos océanos tienen una profundidad media de 4200 metros.

Se trata de la salinidad. Las altas salinidades y las bajas temperaturas hacen aumentar la densidad de los océanos. La salinidad está dada, principalmente, por los cloruros, sulfatos y carbonatos que se encuentran disueltos en el agua del mar, y su distribución no es uniforme ni constante, varía de un lugar a otro, tanto en dirección horizontal, como en vertical, e incluso sufre oscilaciones en un mismo punto del océano, con el transcurso del tiempo. El factor fundamental que determina las variaciones de salinidad en un área marítima concreta es la pérdida o ganancia de agua.

¿Y qué hace entonces al Atlántico más salino?

Según recientes estudios, parece que el Pacífico es más dulce porque llueve más en él.

Las Montañas Rocosas de América del Norte y los Andes de América del Sur bloquean el transporte de vapor de agua desde el Océano Pacífico hacia el Atlántico. La mayor parte del agua que se evapora en el Pacífico es detenida por esas montañas y cae en forma de lluvia o nieve, regresando finalmente al Océano Pacífico y manteniéndolo más dulce.

Sin la presencia de esas montañas, gran parte de la precipitación se produciría más tierra adentro, en zonas desde las que el agua acabaría discurriendo por vías fluviales que desembocan en el Atlántico, en vez de ir a parar al Pacífico.

El vapor de agua del Atlántico tropical y el Mar Caribe, por otro lado, atraviesa Centroamérica arrastrado por los vientos alisios, y se precipita en el Pacífico, contribuyendo también a la diferencia de salinidad. La cantidad de agua dulce que este mecanismo crea es significativa, aproximadamente 200.000 metros cúbicos por segundo, del orden de la cantidad vertida por el río Amazonas en su desembocadura.