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Las Mareas
Foto tomada por la nave espacial de Galileo de una distancia de cerca de 6,2 millones de kilómetros de la tierra, de diciembre el 16, 1992( fuente: NASA ).
Consisten en el ascenso y descenso alterno del nivel del mar producido por la
atracción gravitacional que ejercen la luna, principalmente, y el sol sobre la superficie
terrestre. Las mareas se producen también en: los grandes lagos, la atmósfera y la
litosfera.
Δ Amplitud: diferencia de altura entre las marea alta (pleamar) y baja (bajamar) que
se suceden en una localidad.
Δ Rango: tiempo que transcurre entre la pleamar y la bajamar .
El tiempo de inicio o de arribo de las mareas es afectado por distintos factores de
índole no astronómica como: la configuración de la costa, profundidad del lugar,
topografía del fondo y las condiciones hidrográficas y meteorológicas del área.
En un mismo lugar, aunque no siempre, debido a la rotación de la tierra se
producen dos mareas altas y dos mareas bajas al día.
El vocablo marea corresponde al corto periodo astronómico (~ 6 hrs.) en que se
produce el cambio de altura del nivel del mar sin tener en cuenta la acción de los
vientos y el oleaje. Las corrientes de marea consisten en el movimiento horizontal
y periódico del agua próxima a la costa durante el ciclo mareal.
Fuerzas generadoras de mareas
Debido a la fuerza gravitacional (g), dirigida hacia el interior interior de la tierra, hacia
su centro de masas , el agua del mar queda retenida en la superficie del planeta.
Las fuerzas gravitatorias de la luna y la del sol se sobreponen a la fuerza de la gravedad
terrestre y son responsables de las mareas en los puntos de la superfice del planeta
localizados directamente bajo estos cuerpos celestiales conocidos, respectivamente,
como sublunar y subsolar.
Las mareas bajas se producen por el retiro compensatorio del agua en aquellas
regiones ubicadas aproximadamente a la mitad de la distancia entre las
localidades donde se producen simultáneamente las mareas altas
Las mareas altas resultan del flujo del agua hacia dos regiones sobre la superficie
terrestre que en un momento dado reciben, debido a su localización, la máxima
atracción gravitacional de la luna y del sol.
La tierra y la luna permanecen juntas debido a la atracción mutua pero
simultáneamente, tienden a separarse por la fuerza centrífuga (igual y opuesta)
generada por las revoluciones individuales alrededor del baricentro.
Las mareas resultan de la combinación de las siguientes fuerzas :
1) las fuerzas de gravitación ejercidas por la luna y el sol sobre la tierra.
2) las fuerzas centrífugas generadas por las revoluciones de la tierra y la luna
(también tierra y sol) alrededor del baricentro..
La luna aparentemente gira alrededor de la tierra pero en realidad, ambos cuerpos
giran juntos alrededor de su centro común de masas o baricentro localizado a
1,068 millas en el interior de la tierra en el lado que mira hacia la luna.
No obstante, en diferentes puntos localizados sobre (y bajo) la corteza terrestre
estas fuerzas no están equilibrio y como resultado:
En el baricentro (G) las dos fuerzas son iguales, opuestas y est´ en equilibrio en
consecuencia, la luna revoluciona en una órbita cerrada alrededor de la tierra sin
chocar ni acercarse a ella.
En el lado de la tierra opuesto a la luna, la fuerza generadora de marea (fc) tiene
la misma dirección de la fuerza centrífuga
En el lado que mira hacia la luna, se ejerce una fuerza generadora de mareas que
actúa en la dirección de la atracción luna (fg) o sea hacia el centro de la luna.
fcfgIgualmente se originan fuerzasdiferenciales como resultado de larevolución del centro de masas dela tierra alrededor del centro demasas del sistema tierra – sol.
El centro gravitatorio de la tierra se localiza en el lado opuesto al baricentro por
ello, la fuerza centrífuga generada por la rotación de la tierra (Fc) se dirige lejos de
la luna.
La fuerza centrífuga producida por la revolución del sistema tierra – luna alrededor
del baricentro es la misma en cualquier punto de la tierra.
El efecto de la fuerza centrífuga
La fuerza centrífuga debido a la rotación de la tierra sobre su eje, no forma parte
del sistema de fuerzas generadoras de mareas.
Las fuerzas gravitatorias
g = 1/√D
g = 1/3√D
Por la ley de la gravitación de Newton la atracción entre dos cuerpos varía en forma
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa:
La atracción gravitacional ejercida por la luna sobre los diferentes puntos de la
superficie de la tierra varia según la distancia que los separa de la luna.
El efecto de la atracción lunar no es constante a diferencia del ocasionado por la
fuerza centrífuga.
En el caso de la fuerza generadora de mareas la variación depende del cubo de la
distancia del centro de masas que ejerce su acción sobre la tierra:
Diferencias entre las fuerzas generadoras de mareas
1. Las distancia entre los centros de masas de la tierra y de la luna como así
también, sus respectivas distancias al baricentro son constantes.
2. En el centro de la tierra la fuerza gravitacional ejercida por la luna , es igual y
opuesta a la fuerza centrífuga generada por la rotación del sistema tierra-luna
alrededor del baricentro.
3. En el centro de la tierra la fuerza de gravedad (g), la fuerza generadora de
mareas (ft) y la fuerza centrifuga es cero
tal que si Fg = Fc, Ft = 0fcfg
Ft = 0
La fuerza de marea producida por la atracción de la luna está integrada por dos
componentes: i) vertical o normal a la superficie de la tierra y ii) horizontal o
tangencial ( de tracción), principal responsable de la producción de las mareas ya
que por su influencia, el agua se acumula tanto en el punto sublunar como en su
antípoda.
1. Mareas de oposición: se producen en el lado opuesto de la tierra y
coincidentemente con las mareas directas. Se deben principalmente a la
fuerza centrífuga que supera la atracción lunar (fg).
Tipos de mareas
En todos los puntos localizados a 90 grados del punto sublunar la fuerza de
atracción lunar es cero y por ello en ellos se tiene la tendencia a la producción
de las mareas bajasBM
PMPM
Las posiciones relativas de la luna y el sol cambian durante el ciclo lunar (29,53
días) por lo tanto, a atracción de ambos astros sobre la superficie terrestre varia.
1) Mareas vivas ( = de sicigia o de primavera)
Se dan en luna nueva y luna llena, cuando la luna y el sol, se encuentran
alineados y sus fuerzas gravitacionales se suman y refuerzan.
Las pleamares son más altas y las bajamares más bajas que la altura promedio
del mar y por lo tanto las mareas son de gran amplitud.
2) Mareas muertas (= de cuadratura )
Se producen en cuarto menguante y cuarto creciente cuando las fuerza
gravitacionales de la luna y el sol se ejercen en ángulo recto y tienden
anularse entre sí. En estas circunstancias las pleamares son más bajas y
las bajamares más altas que la altura promedio del mar.
En el perihelio, el 2 de enero, la tierra se encuentra más cerca del sol y la
amplitud de las mareas se incrementa
Durante el afelio, 2 de julio, la tierra se halla más lejos del sol y la amplitud de
las mareas disminuye.
Las mareas de menor rango ocurren se dan durante las circunstancias:
afelio + apogeo + cuarto menguante o creciente
Las mareas de mayor rango se dan durante las siguientes circunstancias:
perihelio + perigeo + luna nueva o llena
En forma similar, cuando la luna está más cerca de la tierra (perigeo) la
amplitud de las mareas es mayor y luego de 15 días cuando se aleja (apogeo)
disminuye.
3) Mareas semidiurnas: las dos pleamares y bajamares producidas durante el día
tienen alturas similares y las sucesivas mareas alta y baja se hallan separadas
por intervalos de tiempo casi iguales. Estas mareas se producen cuando la luna
Altura en pies sobre o bajo el datum estándar
4) Mareas mixtas: las alturas (amplitudes) de ambas pleamares y bajamares son
muy diferentes
Altura en pies sobre o bajo el datum estándar
5) Mareas diurnas: ocurre una sola pleamar y una sola bajamar al día.
Altura en pies sobre o bajo el datum estándar
Diferencias en el tiempo de arribo de las mareas
El paso de la luna por el meridiano del lugar (día lunar o mareal) supera las 24
horas. La luna gira con una velocidad angular de 12,2º en la misma dirección que la
tierra gira sobre su eje a una velocidad angular de 360º. Como resultado cada día
cualquier localidad sobre la superficie terrestre, debe girar 372,2º para alcanzar la
misma posición bajo el punto sublunar lo que implica, que hay un retraso lunar de
48.8 minutos. En consecuencia un día mareal equivale a 24h : 48 minutos.
Interacción de las fuerzas de mareas del sol y luna
1) En luna nueva y cuarto creciente : las pleamares se producen antes que la luna
alcance el meridiano del lugar.
2) En luna llena y cuarto menguante: las pleamares se retrasan y llegan después
que la luna ha alcanzado el meridiano del lugar.
Factores que inciden en el tiempo de arribo de las mareas:
Viscosidad del agua: reduce el movimiento global de las mareas.
Disminución de la profundidad (bancos de arena) y fricción sobre el fondo.
Presencia de grandes masas de tierra que separan las distintas cuencas
oceánicas.
Vientos fuertes que soplan hacia o desde la costa.
Presión atmosférica alta: ocasiona una disminución de la altura de las mareas.
Presión atmosférica baja: incrementa la altura de las mareas.
