Las mareas son variaciones periódicas del nivel del mar en respuesta a los efectos conjuntos de las fuerzas gravitatorias que ejercen la Luna y el Sol sobre la Tierra . Este fenómeno natural se observa principalmente en grandes cuerpos de agua donde la atracción gravitatoria provoca un ascenso y descenso de la superficie del agua a intervalos regulares. Cuando la superficie del agua sube a su nivel más alto, se denomina marea alta , mientras que cuando la superficie del agua desciende a su nivel más bajo, se denomina marea baja . Asimismo, el flujo de agua desde la marea alta hasta la baja se conoce como marea baja , y desde la marea baja hasta la marea alta se conoce como marea alta . La diferencia de altura entre las mareas altas y bajas se conoce como el rango de mareas , que cambia en un patrón regular cada mes debido a la fuerza gravitatoria del Sol sobre la Tierra.
Para cualquier lugar dado, las tablas de mareas se utilizan para obtener la hora prevista y el rango de mareas. Sin embargo, estas predicciones dependen de una serie de factores, incluida la dirección del viento y la presión atmosférica, que afectan significativamente el momento real de ocurrencia y la altura de la marea. Para obtener registros precisos, se han colocado mareógrafos en ubicaciones fijas para medir el nivel del agua durante un período. Además, las mareas juegan un papel fundamental en diversas actividades relacionadas con el mar y también son vitales para la supervivencia de diferentes especies de flora y fauna.
Causas de las mareas
Los componentes de las mareas se refieren a las fuerzas que afectan los cambios de las mareas durante un período de tiempo. Los principales constituyentes de las mareas incluyen los efectos combinados de las fuerzas gravitatorias ejercidas por la Luna y el Sol sobre la Tierra, así como la rotación de la Tierra . Con respecto a las fuerzas de marea en la Tierra, es la distancia entre los dos objetos celestes lo que importa más que la de sus masas. En base a su enorme masa, la atracción gravitatoria del Sol sobre la Tierra es unas 177 veces mayor que la de la Luna sobre la Tierra. Sin embargo, dado que el Sol está extremadamente lejos de la Tierra en comparación con la Luna, la fuerza de generación de mareas del Sol es aproximadamente la mitad que la de la Luna. Por lo tanto, es la Luna la que más influye en las mareas de la Tierra.
La Luna gira alrededor de la Tierra de manera similar a como la Tierra gira alrededor del Sol. Además, debido a su tamaño comparativamente grande, la Tierra también ejerce una fuerte atracción gravitatoria sobre la Luna. Aunque la luna tiene una atracción gravitacional pequeña en comparación con la Tierra, la atracción gravitatoria de la luna sobre la Tierra es lo suficientemente fuerte como para hacer que los cuerpos de agua se hinchen. A medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, la Tierra también se mueve en un ligero círculo, y este movimiento genera una fuerza centrífuga en los océanos. La fuerza centrífuga hace que los cuerpos de agua se hinchen en el lado opuesto que mira hacia la luna.
Cabe señalar que, dado que el campo gravitatorio generado por la Luna se debilita con la distancia a la Luna, ejerce una fuerza mucho mayor que el promedio en el lado de la Tierra, que mira hacia la Luna, y una fuerza mucho más débil en el lado opuesto. lado opuesto. Como resultado, los cuerpos de agua en la Tierra se hinchan dos veces: una vez en el lado de la Tierra más cercano a la Luna y otra vez en el lado de la Tierra que está más alejado de la Luna. Por tanto, parece que la atracción gravitacional de la luna tiende a estirar ligeramente la Tierra a lo largo de una línea que conecta los dos cuerpos. Sin embargo, esta distorsión de la forma de la Tierra no es muy pronunciada en tierra firme, pero dado que el agua es fluida, el efecto es mucho más pronunciado en los cuerpos de agua. Debido a la rotación de la Tierra, la magnitud y la dirección de la fuerza de las mareas en cualquier punto particular de la superficie terrestre cambian constantemente. Por lo tanto, los cuerpos de agua nunca alcanzan una posición de equilibrio y la fuerza de marea cambiante conduce a cambios rítmicos en la altura del nivel del mar.
Frecuencia de las mareas
La mayoría de las áreas costeras experimentan dos mareas altas y dos bajas todos los días. A diferencia del día solar de 24 horas , el día lunar es un poco más largo, es decir, unas 24 horas y 50 minutos, ya que la Luna gira alrededor de la Tierra en el mismo sentido que la Tierra gira sobre su eje. Por lo tanto, la Tierra rota a través de dos abultamientos de marea cada día lunar; es decir, hay dos mareas altas y dos bajas cada 24 horas y 50 minutos. Las mareas altas ocurren con una diferencia de aproximadamente 12 horas y 25 minutos, y las aguas de las costas tardan aproximadamente 6 horas y 12,5 minutos en pasar de alta a baja y viceversa.
Además, la magnitud de las mareas difiere en sus alturas en áreas abiertas en comparación con sus alturas en áreas costeras. El Mediterráneo cerrado y los mares Báltico experimentan las mareas más bajas, que se elevan alrededor de 1 pie; en cambio, Canadá Bay of Fundy tiene el mayor rango de mareas, con mareas que suben y bajan alrededor de 56 pies.
Tipos de mareas
Se producen diferentes tipos de mareas debido a la disposición de las masas de tierra en la Tierra, la forma de la costa, la profundidad del agua cerca de la costa y la forma del fondo del océano. Las mareas se clasifican además en función de las dos categorías amplias siguientes: mareas basadas en la frecuencia y mareas basadas en la posición de la Tierra, el Sol y la Luna.
Mareas basadas en la frecuencia
Mareas semidiurnas
El término “semidiurno” significa ‘la mitad de un día’, por lo que un ciclo semidiurno se refiere a dos ciclos completos por día. Por lo tanto, un área tiene un ciclo de mareas semidiurno si experimenta dos mareas altas y dos mareas bajas que tienen aproximadamente el mismo tamaño cada día lunar. Por ejemplo, muchas áreas a lo largo de las costas orientales de América del Norte y Australia , la costa occidental de África y la mayor parte de Europa experimentan ciclos de marea semidiurnos.
Mareas Diurnas
El término “Diurno” significa ‘ocurrencia diaria’, por lo que un ciclo de marea diurno se refiere a solo un ciclo de marea completo por día. Por lo tanto, un área tiene un ciclo de marea diurno si experimenta una marea alta y una marea baja cada día lunar. Por ejemplo, muchas áreas en el Golfo de México , áreas a lo largo de la costa oeste de Alaska y partes del sudeste asiático experimentan ciclos de mareas diurnas.
Mareas Semidiurnas Mixtas/Mareas Mixtas
Un área tiene un ciclo de marea semidiurno mixto si experimenta dos mareas altas y dos bajas de diferentes tamaños cada día lunar. Por ejemplo, muchas áreas a lo largo de la costa del Pacífico de América del Norte experimentan ciclos mixtos de mareas semidiurnas.
Mareas basadas en la posición de la Tierra, el Sol y la Luna
Marea de primavera
A veces denominadas mareas syzygy , las mareas de primavera son las mareas que ocurren cerca de la luna nueva o luna llena, aproximadamente dos veces al mes. El término ‘marea de primavera’ se deriva del término alemán ‘springen’, que significa ‘saltar’ y, por lo tanto, no tiene nada que ver con la temporada de primavera. Durante este tiempo, el Sol, la Luna y la Tierra forman una configuración aproximadamente en línea recta conocida como syzygy . Una condición de sizigia llamada ‘conjunción’ se refiere al tiempo durante la luna nueva, cuando el Sol y la Luna están en el mismo lado de la Tierra. Otra condición de syzygy llamada ‘oposición’ se refiere al tiempo durante la luna llena, cuando el Sol y la Luna están en los lados opuestos de la Tierra. En cualquiera de estas dos condiciones, las fuerzas generadoras de mareas del Sol y la Luna se refuerzan mutuamente, provocando que la amplitud de la marea sea máxima. Así, durante las mareas vivas, las mareas altas son más altas de lo normal, mientras que las mareas bajas son más bajas de lo normal.
marea muerta
A veces denominadas mareas en cuadratura , las mareas muertas o neaps son mareas moderadas que ocurren cerca del momento en que la Luna está en el primer cuarto o tercer cuarto. Geométricamente, esta condición se define como el tiempo durante el cual la línea de la Tierra a la Luna forma 90° con la línea de la Tierra al Sol. Por lo tanto, la fuerza de marea del Sol cancela parcialmente la fuerza de marea de la Luna, haciendo que el rango de la marea sea mínimo. Las mareas muertas ocurren aproximadamente siete días después de las mareas vivas y generalmente dan como resultado condiciones de marea mucho menos extremas. Así, durante las mareas muertas, las mareas altas son más bajas de lo normal, mientras que las mareas bajas son más altas de lo normal.
Historia de la teoría de las mareas
Debido a su longevidad y ritmo de progreso relativamente lento, el desarrollo del conocimiento humano sobre las mareas oceánicas ocupa un lugar especial en la historia de las ciencias de la tierra. Se cree que el pueblo indígena Yolngu, que vivía en la histórica región de Arnhem Land del Territorio del Norte de Australia , identificó por primera vez un vínculo entre la Luna y las mareas. Sin embargo, el concepto de mareas recibió poca atención por parte de las antiguas civilizaciones que se desarrollaron alrededor del Mar Mediterráneo. Esto se atribuye al hecho de que las mareas son relativamente más pequeñas aquí, y la región mediterránea experimenta mareas bastante irregulares. El antiguo filósofo griego Platón planteó la hipótesis de que las mareas eran causadas por cavernas submarinas de las que salían estas corrientes y a las que volvían. Aunque la fecha exacta del descubrimiento no está clara, los griegos finalmente encontraron el vínculo entre las mareas y los movimientos lunares y solares. Varias otras fuentes hicieron referencia al fenómeno de las mareas, como Piteas de Massilia, Plinio el Viejo, Séneca, Eratóstenes, Posidonio, Ptolomeo y Seleuco de Seleucia.
Sin embargo, el astrónomo alemán Johannes Kepler en 1609 sugirió que la gravitación de la Luna provocaba las mareas. El astrónomo italiano Galileo Galilei en 1616 rechazó esta teoría lunar de las mareas y creía que la fuerza de rotación y revolución de la Tierra conducía a la aceleración y el retraso alternativos de los océanos. Sin embargo, a su debido tiempo, la teoría de Galileo resultó ser errónea. En 1687, Sir Issac Newton se convirtió en la primera persona que explicó con éxito que las mareas eran causadas por la ‘atracción gravitatoria de las masas astronómicas’. Su teoría de la gravitación universal demostró perfectamente las atracciones lunares y solares como las principales fuerzas generadoras de mareas. En 1775, el erudito francés Pierre-Simon Laplace a través de su ‘teoría dinámica de las mareas’ demostró la reacción real de los océanos a las fuerzas de las mareas.
Importancia de las mareas
- La energía de las mareas se puede aprovechar convirtiendo la energía de las mareas oceánicas para producir electricidad. Hay dos formas en que se puede extraer la energía de las mareas: una es colocando una turbina de agua en una corriente de marea y la segunda es construyendo estanques que liberan agua a través de una turbina. La mayor variación de las mareas y las velocidades de las corrientes de las mareas aumentan la perspectiva de un sitio para la generación de electricidad de las mareas.
- Los flujos de marea ayudan en la navegación. Durante las mareas altas, el agua se precipita hacia los puertos, lo que a su vez ayuda a que los barcos entren y salgan sin problemas. Los puertos se mantienen limpios gracias a las mareas que transportan escombros y aguas residuales hacia el mar. Las mareas también traen agua salada, y su movimiento continuo evita que los puertos se cubran de hielo en los condados fríos.
- Las áreas bajas a lo largo de la costa del mar se forman durante las mareas altas, ya que las mareas ayudan a destruir la costa y forman arroyos y ensenadas. Además, las fuertes corrientes de marea evitan la formación de deltas pero ayudan a construir las llanuras de inundación inferiores de los ríos.
- El ciclo de las mareas afecta significativamente la vida de varios organismos intermareales y marinos. Las criaturas acuáticas como los mejillones, las ostras y los percebes, que permanecen adheridos a las rocas, dependen de las mareas para obtener el alimento que necesitan. Los maremotos también transportan especies de flora y fauna flotantes entre las áreas de desove y las más profundas. También ayudan a eliminar toxinas y nutrientes circulantes que ayudan a muchos organismos marinos a sobrevivir.
- El ritmo de marea alta y baja controla la vida de los pescadores que navegan y regresan siguiendo las mareas. Las mareas bajas juegan un papel vital en la pesca recreativa, ya que durante este tiempo, los peces más pequeños se reúnen en grupos que ayudan a atraer a los peces grandes.
El artículo anterior analiza en detalle las mareas, sus causas y sus efectos en nuestra vida diaria. Por lo tanto, es extremadamente necesario comprender a fondo cómo funcionan las mareas y en qué condiciones se producen. Una comprensión detallada de las mareas también puede mejorar significativamente la eficiencia del transporte marítimo y terrestre, lo que a su vez ayuda a sostener nuestras economías.