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Así, la velocidad geostrófica en cualquier profundidad puede ser considerada como la combinación de una parte debido a la pendiente de la superficie y otra debido a los gradientes internos de presión asociados con una estratificación que varía en la horizontal.

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La energía producida por el intercambio de calor entre el océano y la atmósfera, constituye un verdadero motor térmico. Dicho intercambio es responsable de que existan diferentes temperaturas en los polos y en el ecuador que provocan la circulación de las masas de aire en la atmósfera y de las aguas en los océanos.

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Un proceso adiabático es aquel en que el sistema no pierde ni gana calor. La primera ley de Termodinámica con Q=0 muestra que todos los cambios en la energía interna estan en forma de trabajo realizado. Esto pone una limitación al proceso del motor térmico que le lleva a la condición adiabática mostrada abajo

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Las masas de agua se caracterizan mediante diagramas T-S que representan la variación de la temperatura y la salinidad del mar. Cada punto del diagrama se referencia por su área de origen, que permite identificar a las masas de agua, así como sus desplazamientos y la mezcla que se produce con otras masas de agua.

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Las masas de aire que se forman sobre los polos tienden a ser frías. Mientras que las masas de aire que se forman cerca del ecuador tienden a ser cálidas. Las masas de aire que se forman sobre el agua tienden a estar húmedas.

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La estratificación de una masa de agua (lago o embalse) se debe al calentamiento de las capas superficiales con respecto a las profundas, es decir, el sol calienta la capa superficial del cuerpo de agua, produciendo la formación de capas de agua de diferente temperatura y densidad a lo largo de la columna de agua.

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La atmósfera se estructura en capas definidas por los cambios de temperatura que se producen con la altitud. En orden ascendente, estas capas son la troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera y exosfera. La troposfera llega hasta un límite superior situado a 9 Km de altura en los polos y los 18 km en el ecuador.

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La energía procedente del Sol es radiación electromagnética proporcionada por las reacciones del hidrogeno en el núcleo del Sol por fusión nuclear y emitida por la superficie solar.