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las mareas son olas de muy largo plazo que se mueven a través de los océanos en respuesta a las fuerzas ejercidas por la Luna y el Sol

Las mareas son uno de los fenómenos más fiables del mundo. Como que el sol sale por el este y las estrellas salen de noche, también estamos seguros de que las aguas de los océanos se elevarán periódicamente a lo largo de nuestras costas. En este artículo dividido en varias partes vamos a describir las tremendas fuerzas que causan las mareas del mundo, y por qué es importante para nosotros entender cómo funcionan.

Mareas y Niveles de Agua

Básicamente, las mareas son olas de muy largo plazo que se mueven a través de los océanos en respuesta a las fuerzas ejercidas por la Luna y el Sol. Las mareas se originan en los océanos y progresan hacia las costas donde aparecen como una subida o bajada de la superficie del mar. Cuando la parte más alta, o la cresta de la ola, llega a un lugar determinado, se produce la marea alta o pleamar; la marea baja se corresponde con la parte más baja de la ola, su punto más bajo o bajamar. La diferencia de altura entre la pleamar y la bajamar es llamada la amplitud de la marea (Tidal Range).

Esta animación muestra la relación entre los componentes verticales y horizontales de las mareas. A medida que la marea sube, el agua se mueve hacia la orilla. Esto se denomina corriente de inundación (Flood Current). A medida que la marea retrocede, las aguas se alejan de la orilla. Esto se conoce como una corriente de reflujo (Ebb Current). El movimiento del agua hacia y lejos de la orilla se ilustra por el movimiento de las algas verdes.

La subida o bajada de la marea a menudo va acompañada de un movimiento horizontal del agua. Esto se conoce como la corriente de marea. La marea en la costa, en las bahías y estuarios se llama corriente de inundación, la marea saliente se llama corriente de reflujo. La inundación y las corrientes de reflujo más fuertes generalmente ocurren antes o cerca del momento de las mareas altas y bajas. Las corrientes más débiles se producen entre la inundación y las corrientes de reflujo y se llaman mareas de holgura. En el mar abierto, las corrientes de marea son relativamente débiles. Cerca de entradas de estuario, estrechos y ensenadas angostas, la velocidad de las corrientes de marea pueden alcanzar hasta varios kilómetros por hora.

¿Qué causa las mareas?

La gravedad es una fuerza importante que crea mareas. En 1687, Sir Isaac Newton explicó que las mareas del océano son resultado de la atracción gravitacional del Sol y la Luna sobre los océanos de la Tierra.

La ley de Newton de la gravitación universal establece que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los cuerpos. Por lo tanto, cuanto mayor es la masa de los objetos y cuanto más cerca están el uno al otro, mayor será la atracción gravitacional entre ellos.

Las fuerzas de marea se basan en la fuerza gravitacional atractiva. Con respecto a las fuerzas de marea en la Tierra, la distancia entre dos objetos por lo general es más crítica que sus masas. Las fuerzas generadoras de mareas varían inversamente al cubo de la distancia del objeto generador de corriente. Las fuerzas gravitacionales atractivas sólo varían en relación inversa al cuadrado de la distancia entre los objetos. El efecto de la distancia en las fuerzas de marea se ve en la relación entre el Sol, la Luna y las aguas de la Tierra.

Nuestro Sol es 27 millones de veces más grande que nuestra Luna. En base a su masa, la atracción gravitacional del Sol a la Tierra es más de 177 veces mayor que la de la Luna a la Tierra. Si las fuerzas de marea se basasen exclusivamente en masas comparativas, el Sol debe tener una fuerza generadora de marea que sería 27 millones de veces mayor que la de la Luna. Sin embargo, el Sol está 390 veces más lejos de la Tierra que la Luna. Por lo tanto, la fuerza de de generación la marea se reduce en 390³ (390 elevado a 3), o alrededor de 59 millones de veces menor que la Luna. Debido a estas condiciones, la fuerza generadora de mareas del Sol es aproximadamente la mitad que la de la Luna.

La gravedad, la inercia y las dos protuberancias de marea

La atracción gravitatoria entre la Tierra y la Luna es más fuerte en el lado de la Tierra que pasa a estar frente a la Luna, simplemente porque está más cerca. Esta atracción hace que el agua de esta "cara visible" de la Tierra sea tirada hacia la Luna. Como la fuerza de gravedad actúa para sacar el agua cerca de la Luna, la inercia intenta mantener el agua en su lugar. Pero la fuerza de la gravedad supera la inercia y el agua es atraída hacia la Luna, causando una "protuberancia" de agua en el lado cercano hacia la Luna.

En el lado opuesto de la Tierra, o el "otro lado", la atracción gravitatoria de la Luna es menor, ya que está más lejos. Aquí, la inercia excede la fuerza de gravedad, y el agua intenta seguir en línea recta, alejándose de la Tierra, que también forma una protuberancia (Tidal bulge en el gráfico de abajo).

De esta manera, la combinación de la gravedad y la inercia crean dos protuberancias de agua. Se forman cuando la Luna está más próxima a la Tierra, y las otras formas en que estén más alejadas. Durante el resto del tiempo la gravedad y la inercia del mundo están en equilibrio relativo. Dado que el agua es un fluido, las dos protuberancias permanecen alineadas con la Luna cuando gira alrededor de la Tierra.

El sol también desempeña un papel importante, que afecta al tamaño y la posición de las dos protuberancias de marea. La interacción de las fuerzas generadas por la Luna y el Sol puede ser muy compleja. Como se trata de una introducción al tema de las mareas y los niveles de agua centraremos la mayor parte de nuestra atención en los efectos de la influencia celestial más fuerte, la Luna.

Cambio de los ángulos y cambio de las mareas

Como acabamos de ver, las dos protuberancias de marea de la Tierra están alineadas con las posiciones de la Luna y el Sol. Con el tiempo, las posiciones de los cuerpos celestes cambian con respecto al ecuador de la Tierra. Los cambios en la posición relativa tienen un efecto directo sobre las alturas de marea diaria y la intensidad de la corriente de marea.

A medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, su ángulo aumenta y disminuye en relación con el ecuador. Esto se conoce como su declinación. Las dos protuberancias de marea siguen los cambios en la declinación de la Luna, también aumentando o disminuyendo sus ángulos al ecuador. Del mismo modo, la posición relativa del Sol cambia en el ecuador en el transcurso de un año en el que la Tierra gira alrededor de él. La declinación del Sol afecta a las estaciones, así como a las mareas. Durante los equinoccios de primavera y de otoño, 21 de marzo y 23 de septiembre, respectivamente, el Sol está en su declinación mínima, ya que se coloca directamente sobre el ecuador. El 21 de junio y 22 de diciembre, los solsticios de verano e invierno, respectivamente, el Sol alcanza su máxima declinación, es decir, el ángulo más grande del Ecuador.

Frecuencia de las mareas: El día lunar

La mayoría de las zonas costeras, con algunas excepciones, experimentan dos mareas altas y dos mareas bajas cada día lunar. Casi todo el mundo está familiarizado con el concepto de un día solar de 24 horas, que es el tiempo que le toma a un sitio específico en la Tierra a girar desde el punto exacto bajo el Sol al mismo punto bajo el Sol. Del mismo modo, un día lunar es el tiempo que toma en girar un sitio específico en la Tierra desde un punto exacto bajo la Luna al mismo punto debajo de la Luna. A diferencia de un día solar, sin embargo, un día lunar es de 24 horas y 50 minutos. El día lunar es 50 minutos más largo que un día solar porque la Luna gira alrededor de la Tierra en la misma dirección que la Tierra gira alrededor de su eje. Por lo tanto, la Tierra necesita un extra de 50 minutos para "ponerse al día" con la Luna.

Debido a que la Tierra gira a través las dos "protuberancias" de marea cada día lunar, las zonas costeras experimentan dos mareas altas y dos mareas bajas cada 24 horas y 50 minutos. Las mareas altas se producen con 12 horas y 25 minutos de diferencia. Se tarda seis horas y 12,5 minutos para que el agua vaya de arriba hacia abajo o de abajo hacia arriba de la orilla.

Partes siguientes (que se actualizarán a diario): Las variaciones de marea; Tipos y causas de los ciclos de marea; ¿Qué más afecta a las mareas?; El seguimiento de las mareas.

Ver también: La marea más alta del mundo se encuentra en Canadá

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