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Princípio 1 de Literacia do Oceano

A Terra tem um grande oceano com muitas características

Investiga como a tectónica de placas, a química da água do mar, a circulação e o nível do mar ligam um único oceano global. Usa mapas, modelos e evidências para explicar mecanismos e comparar mudanças em diferentes escalas temporais.

Pergunta orientadora: Como ligam os processos físicos e químicos as regiões oceânicas e como alteram o oceano ao longo do tempo?

Nível de escolaridade NMEA: Anos 9–12

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Visão geral

O que os alunos devem aprender

Usa evidências para explicar como a tectónica, as propriedades da água do mar e a água em movimento moldam um oceano interligado, e distingue variações de curto prazo do nível da água de alterações de longo prazo do nível do mar.

Objetivos de aprendizagem

  • Usar evidências do fundo marinho para explicar o movimento das placas e as alterações das bacias oceânicas.
  • Relacionar salinidade, temperatura, densidade e química dos carbonatos com os processos oceânicos.
  • Distinguir correntes, ondas, marés e ciclo da água pelas suas causas e efeitos.
  • Explicar por que razão o nível relativo do mar varia entre locais e escalas temporais.

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Por que isto é importante

Os alunos passam da descrição das características do oceano à explicação de mecanismos que interagem. Seguir a energia, a matéria e as mudanças ajuda a ligar geologia, química, física e ecossistemas marinhos.

  1. Explicar a formação das bacias

    Tarefa dos alunos
    Compara uma dorsal e uma fossa no mapa das formas oceânicas e depois examina as idades do fundo marinho. Esboça um modelo de limite de placas e assinala as evidências que o apoiam.
    Pergunta à turma
    Como apoiam os padrões de idade uma explicação da formação e reciclagem da crosta?
    O que ouvir nas respostas
    Nas dorsais forma-se nova crosta; o movimento das placas e a subducção explicam os padrões numa bacia. Os mapas fornecem evidências, não uma observação direta do processo.
  2. Ligar as propriedades da água aos processos

    Tarefa dos alunos
    Compara mapas de temperatura e salinidade e prevê a densidade relativa à mesma pressão. Usa a carta de acidificação para explicar por que também importam as alterações do dióxido de carbono.
    Pergunta à turma
    Porque são a temperatura, a salinidade e o pH medições distintas e não indicadores intercambiáveis?
    O que ouvir nas respostas
    A temperatura e a salinidade ajudam a explicar a densidade; o pH descreve a acidez e está ligado à química dos carbonatos. Cada medição responde a uma pergunta diferente.
  3. Distinguir formas de movimento oceânico

    Tarefa dos alunos
    Segue uma corrente e compara-a com um padrão de marés. Desenha explicações separadas de uma corrente, uma onda e uma maré; relaciona o afloramento com o transporte de nutrientes.
    Pergunta à turma
    O que impulsiona cada tipo de movimento e o que é transportado?
    O que ouvir nas respostas
    As correntes transportam água e o seu conteúdo; as ondas transferem energia; as marés seguem ciclos gravitacionais e de rotação. O vento e as diferenças de densidade contribuem para a circulação.
  4. Explicar uma costa em mudança

    Tarefa dos alunos
    Compara três situações: uma tempestade, um oceano em aquecimento com degelo continental e terreno costeiro em elevação. Prevê a alteração do nível relativo do mar e propõe observações que distingam as causas.
    Pergunta à turma
    Uma única observação de águas altas demonstraria uma tendência de longo prazo do nível do mar?
    O que ouvir nas respostas
    Diferentes mecanismos atuam em diferentes escalas temporais. Medições repetidas e uma referência terrestre ajudam a distinguir uma tendência de marés, tempestades ou movimentos do terreno.

Verificar a compreensão

Explica como o aquecimento poderá afetar a densidade da água do mar, a circulação e o nível do mar. Que observações apoiariam a tua explicação e que incertezas permaneceriam?

Explorar os conceitos

Características geológicasAs bacias oceânicas mudam com o movimento das placas litosféricas; mesmo um oceano vasto tem recursos limitados.

O movimento das placas cria e recicla o fundo marinho.

O oceano cobre cerca de 70% da superfície terrestre. As suas bacias incluem o fundo marinho e as suas características geológicas, variando em tamanho e forma com o movimento da litosfera. A litosfera compreende sete placas principais e muitas menores. Nas dorsais forma-se nova crosta oceânica; a litosfera oceânica mais antiga é reciclada nas zonas de subducção.

A subducção transporta a litosfera oceânica mais antiga para o manto, completando o percurso de criação, movimento e reciclagem.

Os diferentes processos atuam em diferentes escalas temporais.

As interações entre placas ajudam a formar dorsais, fossas, vales de rifte, montes submarinos e ilhas. Sismos e erupções podem alterar rapidamente as formas, enquanto a expansão e o desenvolvimento das bacias continuam durante milhões de anos. A dimensão do oceano não torna ilimitados o seu espaço ou os seus recursos.

A atividade tectónica cria e destrói formas de relevo, como ilhas. As placas divergentes e convergentes produzem diferentes formas no fundo marinho.

A divergência produz dorsais de expansão e vales de rifte. A convergência com subducção forma fossas profundas e pode produzir arcos de ilhas vulcânicas; outras ilhas vulcânicas e montes submarinos formam-se sobre pontos quentes. O relevo depende do contexto, e não apenas da presença de placas em movimento.

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Propriedades da água do oceanoSalinidade, temperatura, densidade, condutividade, ponto de congelação e pH influenciam as condições físicas e a vida marinha.

Os sais e a temperatura afetam as propriedades da água do mar.

A salinidade descreve os sais dissolvidos, incluindo iões como sódio, cloreto, magnésio, cálcio e potássio. Em conjunto com a temperatura, ajuda a determinar a densidade da água do mar. À mesma pressão, a água mais fria ou salgada é geralmente mais densa. Os sais dissolvidos também afetam a condutividade elétrica e o ponto de congelação.

A química dos carbonatos liga a água do oceano e a vida.

A água do mar é geralmente ligeiramente básica. O dióxido de carbono dissolvido interage com o sistema de carbonatos, que ajuda a atenuar variações de pH. Adicionar dióxido de carbono reduz o pH e pode diminuir a disponibilidade de carbonato, afetando organismos que constroem conchas ou esqueletos de carbonato de cálcio. O efeito tampão não impede todas as alterações.

O sistema carbonato também afeta a quantidade adicional de dióxido de carbono atmosférico que a água do mar pode absorver. À medida que se adiciona dióxido de carbono, as alterações na química dos carbonatos reduzem a capacidade tampão; por isso, esta capacidade não garante um pH estável nem uma absorção ilimitada de carbono. Os recifes de coral são um dos ecossistemas afetados por esta química.

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Circulação oceânicaO vento, as diferenças de densidade, a gravidade e a rotação terrestre produzem diferentes formas de movimento oceânico.

Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.

Os ventos transferem quantidade de movimento para a água; o atrito transmite o movimento abaixo da superfície. A rotação terrestre desvia a água em movimento através do efeito de Coriolis. O transporte de Ekman impulsionado pelo vento pode afastar água da costa, permitindo a subida de água fria e rica em nutrientes que favorece a produtividade. Ventos e continentes organizam os grandes giros subtropicais, geralmente no sentido horário no hemisfério norte e anti-horário no hemisfério sul.

Nos grandes giros subtropicais, a água mais fria flui geralmente para latitudes menores ao longo das costas ocidentais dos continentes, enquanto a água mais quente se desloca para latitudes maiores nas costas orientais. As regiões produtivas de afloramento incluem as costas ocidentais continentais e as águas em redor da Antártida.

As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.

O arrefecimento e as alterações de salinidade afetam a densidade. A água densa pode afundar-se sob água menos densa, criando camadas e contribuindo para a circulação profunda. A circulação e a mistura trocam calor, substâncias dissolvidas, partículas e organismos entre regiões, ligando as condições oceânicas aos ecossistemas e ao clima.

A água mais densa tende a afundar e a menos densa a subir; a mais densa flui perto do fundo sob camadas mais leves. A água que se desloca das regiões equatoriais para os polos pode arrefecer, tornar-se mais densa e afundar. O modelo de correia transportadora global liga a circulação entre bacias oceânicas; alterações na circulação podem afetar o clima e os ecossistemas.

A circulação associada a diferenças de densidade relacionadas com a temperatura e a salinidade é frequentemente chamada circulação termohalina.

O ciclo da água liga o oceano e a atmosfera.

A evaporação leva água para a atmosfera; a precipitação devolve-a ao oceano e à terra. O escoamento liga a terra de volta ao oceano. Estas trocas deslocam água entre reservatórios e podem alterar a salinidade oceânica.

As ondas transferem energia.

O vento gera frequentemente ondas superficiais. As partículas de água movem-se sobretudo em órbitas enquanto a energia da onda se propaga; não atravessam uma bacia com cada onda. As ondas podem rebentar quando se tornam demasiado íngremes, muitas vezes ao entrar em águas pouco profundas. O deslocamento do fundo marinho pode gerar tsunamis.

Em águas profundas, uma onda pode rebentar quando se torna demasiado inclinada. Perto da costa, a rebentação também depende da altura da onda em relação à profundidade da água: ao entrar em águas menos profundas, a sua altura pode tornar-se excessiva para essa profundidade.

As marés seguem ciclos gravitacionais e de rotação.

A gravidade da Lua e do Sol, em conjunto com a rotação terrestre, produz variações periódicas do nível da água. As suas posições relativas influenciam os ciclos das marés, enquanto a forma da bacia e as condições locais afetam as marés observadas numa costa.

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Nível do marO nível do mar é a altura média do oceano relativamente à terra; varia entre locais e ao longo do tempo.

O nível do mar varia localmente e ao longo do tempo.

Os ventos e a pressão atmosférica podem elevar ou baixar o nível das águas costeiras. As diferenças de altura da superfície do mar ajudam a impulsionar correntes. A tectónica pode alterar a forma das bacias oceânicas ou a altitude do terreno, pelo que o nível relativo do mar não tem de mudar igualmente em todas as costas.

O aquecimento altera o volume do oceano.

A água do mar geralmente expande-se ao aquecer e contrai-se ao arrefecer. O degelo continental acrescenta água ao oceano; o crescimento do gelo continental armazena água fora dele. O aquecimento de origem humana contribui para a subida do nível do mar. Distingue estas alterações de longo prazo de marés, ondas e tempestades individuais.

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Recursos pedagógicos

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Explore este princípio com a plataforma

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Compara a idade do fundo marinho, a temperatura, a salinidade, as correntes e as marés. Separa o que um mapa mostra do mecanismo que inferes.

Grafo de conhecimento

Liga os processos físicos aos organismos e ecossistemas marinhos e depois identifica as evidências necessárias para testar uma ligação.

Fontes e enquadramento curricular

Alinhamento conceptual Anos 9–12: Adaptado de NMEA Ocean Literacy Scope and Sequencesob CC BY-NC-SA 4.0.

Adaptado do CFD da NMEA do princípio 1 para os anos 9–12 (2021, página 59 do manual). Cada explicação está associada abaixo aos códigos de conceitos da ficha. As tarefas de aula e as ligações à plataforma são sugestões pedagógicas da Blue Biome, não atividades fornecidas pela NMEA.

Conceitos e ligações da fonte

As notas abaixo, em inglês, parafraseiam a fonte da NMEA. Explicam também as adaptações com ressalvas e as referências corrigidas.

A · O movimento das placas cria e recicla o fundo marinho.
  • Basins include the seafloor and geological features.
  • their size, shape, and features vary with lithospheric movement.
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A1 · Os diferentes processos atuam em diferentes escalas temporais.
  • The ocean is large but finite in space and resources.
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A2 · O movimento das placas cria e recicla o fundo marinho.
  • Seven major plates and many smaller plates form the constantly recycled lithosphere.
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A3 · O movimento das placas cria e recicla o fundo marinho.
  • Spreading ridges form new oceanic crust.
  • subduction recycles older crust into the mantle.
  • Subducted oceanic lithosphere returns to the mantle.
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A4 · Os diferentes processos atuam em diferentes escalas temporais.
  • Convergence and divergence determine seafloor features including islands, seamounts, trenches, ridges, and rift valleys.
  • Plate boundaries create characteristic ridges, trenches, rifts and volcanic landforms.
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A5 · Os diferentes processos atuam em diferentes escalas temporais.
  • Seafloor change can be rapid during earthquakes or eruptions, or occur over millions of years through spreading.
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A6 · Os diferentes processos atuam em diferentes escalas temporais.
  • Tectonic activity continually creates and destroys features such as islands.
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B · Os sais e a temperatura afetam as propriedades da água do mar.
  • Salinity, conductivity, freezing point, density, and pH affect ocean biological and physical characteristics.
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B1 · Os sais e a temperatura afetam as propriedades da água do mar.
  • Salinity measures salts, including magnesium, sodium, calcium, chlorine, and potassium.
  • salinity and temperature determine density.

Notas sobre a adaptação (em inglês)

Use chloride rather than elemental chlorine for seawater ions, and land ice for melt that adds ocean water. These are scientific wording clarifications, not additional CFD branches.

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B2 · A química dos carbonatos liga a água do oceano e a vida.
  • Ocean pH is slightly basic and is affected by dissolved carbonate ions.
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B3 · A química dos carbonatos liga a água do oceano e a vida.
  • pH balance matters to marine ecosystems including coral reefs and to the ocean’s response to additional atmospheric carbon dioxide.
  • Carbonate buffering affects pH and further atmospheric carbon uptake; coral reefs are an affected ecosystem.

Notas sobre a adaptação (em inglês)

Restore the link between carbonate buffering, lower pH and future carbon uptake capacity.

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C · Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.
  • Ocean water is continually moving.
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C1 · Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.
  • Wind-driven and density-driven currents circulate ocean water.
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C2 · Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.
  • Coriolis, prevailing winds, continents, and other currents direct wind-driven surface currents into gyres.
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C3 · Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.
  • Surface currents influence subsurface currents through Ekman forces.
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C4 · Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.
  • The diagram gives opposite gyre rotation by hemisphere and links colder water to continental west coasts and warmer water to east coasts.

Notas sobre a adaptação (em inglês)

Qualify rotation and boundary-current directions as major subtropical gyres; the unqualified statement does not describe all gyres.

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C5 · Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.
  • Prevailing winds and Coriolis can move surface water offshore, replaced by nutrient-rich water from below.
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C6 · Correntes impulsionadas pelo vento, giros e afloramento.
  • Upwelling supports high productivity, especially along continental west coasts and around Antarctica.
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C7 · As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.
  • Temperature and salinity variations drive thermohaline circulation and density layering.
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C8 · As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.
  • Saltier or colder water is denser.
  • denser water tends to sink and less dense water to rise.
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C9 · As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.
  • Densest layers flow near the seafloor with less dense water stratified above.
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C10 · As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.
  • Water moving from equatorial regions toward the poles cools, becomes denser, and can sink.
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C11 · As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.
  • The thermohaline conveyor-belt model links water movement within and among ocean basins.
  • Temperature and salinity influence density-driven thermohaline circulation.
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C12 · As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.
  • Interbasin mixing transports heat, solids, gases, dissolved substances, and organisms.
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C13 · As diferenças de densidade ligam as águas superficiais e profundas.
  • Circulation changes affect climate and ecosystems.
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C14 · O ciclo da água liga o oceano e a atmosfera.
  • The water cycle exchanges water between ocean and atmosphere.
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C15 · As ondas transferem energia.
  • Waves transfer energy over long distances with little horizontal movement of water.
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C16 · As ondas transferem energia.
  • Wind friction produces waves.
  • earthquakes can generate tsunamis.
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C17 · As ondas transferem energia.
  • Waves break when too steep in deep water or large relative to depth near shore.
  • Deep-water steepness and wave height relative to shallow-water depth can cause breaking.
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C18 · As marés seguem ciclos gravitacionais e de rotação.
  • Tides are periodic rises and falls of surface water level.
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C19 · As marés seguem ciclos gravitacionais e de rotação.
  • Solar and lunar gravity and Earth’s rotation produce tides.
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C20 · As marés seguem ciclos gravitacionais e de rotação.
  • Tides vary cyclically with the relative positions of Moon, Sun, and Earth.
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D · O nível do mar varia localmente e ao longo do tempo.
  • Sea level is the average height of the ocean relative to land.
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D1 · O nível do mar varia localmente e ao longo do tempo.
  • Sea level differs between places and changes over time.
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D2 · O nível do mar varia localmente e ao longo do tempo.
  • Atmospheric pressure and prevailing winds affect regional sea level.
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D3 · O nível do mar varia localmente e ao longo do tempo.
  • Sea-surface height differences help set currents in motion.
Ler a explicação
D4 · O nível do mar varia localmente e ao longo do tempo.
  • Lithospheric movement changes basin volume and land height.
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D5 · O aquecimento altera o volume do oceano.
  • Temperature changes affect ice growth or melt and seawater expansion or contraction.

Notas sobre a adaptação (em inglês)

Use chloride rather than elemental chlorine for seawater ions, and land ice for melt that adds ocean water. These are scientific wording clarifications, not additional CFD branches.

Ler a explicação
D6 · O aquecimento altera o volume do oceano.
  • Human effects on global climate affect sea level.
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Percursos conceptuais (em inglês)

Geologic features: Ocean basins change as lithospheric plates move; a vast ocean still has finite resources.

Properties of ocean water: Salinity, temperature, density, conductivity, freezing point, and pH influence physical conditions and marine life.

Ocean circulation: Wind, density differences, gravity, and Earth’s rotation produce different forms of ocean movement.

Sea level: Sea level is the average height of the ocean relative to the land; it varies between places and over time.