El fenómenos de las mareas

Actividades

Sistema inmóvil Tierra - Luna o Tierra – Sol.

En el primer applet comparamos los "efectos de marea" sobre la Tierra producidos separadamente por la Luna y por el Sol. Se supone que la Luna y el Sol están a una distancia fija de la Tierra, en su plano ecuatorial, y que ésta no tiene movimiento de rotación.

• Se activa el botón titulado Luna,
• Se pulsa el botón titulado Nuevo

Si se activa la casilla titulada Fuerzas, se observa las componentes tangencial y radial de las fuerza de marea que se ejercen en varios puntos de la superficie terrestre.

• Se activa el botón titulado Sol,
• Se pulsa el botón titulado Nuevo

La superficie de agua se desvía de la forma esférica y esta desviación como puede apreciarse, no está realizada a escala.

De la representación gráfica sacamos las siguientes conclusiones

1. Los valores máximos (positivos) apareen en la zona de la superficie de la Tierra más cercana a la Luna (q =0º) y en la zona más alejada (q =180º). En estas zonas los cuerpos pesan menos, la superficie del agua se eleva.
2. Los valores mínimos (negativos) se producen en las zonas intermedias (q =90º) y (q =270º), en estas zonas los cuerpos pesan más, la superficie del agua se hunde.
3. Fijarse que la interacción gravitatoria disminuye con el cuadrado de la distancia a pesar de la enorme masa del Sol sus efectos sobre el nivel de las aguas es mucho menor que la producida por la Luna. El efecto del Sol es algo menos de la mitad que el producido por la Luna.

La Tierra gira alrededor de su eje, la Luna da vueltas en torno a la Tierra.

En el segundo applet, examinamos la altura de la marea en un punto situado en el plano ecuatorial a medida que transcurre el tiempo, en dos situaciones independientes:

1. La Luna y la Tierra están en posiciones fijas, pero la Tierra describe un movimiento de rotación en torno a su eje, a razón de una vuelta por día.
2. La Tierra gira sobre su eje, y la Luna describe una órbita circular alrededor de la Tierra con un periodo de 27.32 días.

• Se activa el botón de radio titulado Gira la Tierra
• Se pulsa el botón titulado Empieza
   
• Se activa el botón de radio titulado Se mueven los dos cuerpos
• Se pulsa el botón titulado Empieza

Suponiendo que la Luna estuviese fija, debido a la rotación de la Tierra, al cabo de seis horas un punto que estuviese en q =0º o en q =180º (marea alta) pasará a la posición q =90º o q =270º (marea baja). Seis horas más tarde se invertirá la situación y así sucesivamente. Por tanto, en un punto del plano ecuatorial de la Tierra se producirán dos pleamares y dos bajamares. El "efecto de la marea" producido por la Luna cuando consideramos únicamente el movimiento de rotación de la Tierra es la oscilación de un punto de la superficie líquida con un periodo P₀=24/2=12 horas.

Finalmente, consideramos el efecto conjunto de ambos movimientos. El "efecto de marea" producido por la Luna en un punto de la superficie líquida cuando consideramos el efecto simultáneo de los dos movimientos es un cambio en el intervalo de tiempo entre dos pleamares o dos bajamares. Si el movimiento de la Luna y la rotación de la Tierra tienen el mismo sentido. El nuevo periodo vendrá dado por

La velocidad angular de la Tierra es 1 vuelta cada día, la de la Luna es una vuelta cada 27.32 días.

Efecto de la Luna y del Sol

En el tercer applet, examinamos el efecto por separado y conjunto la Luna y el Sol sobre las mareas en la Tierra.

Activamos el primer botón de radio titulado efecto de la Luna y volvemos a examinar el efecto únicamente de la Luna sobre las mareas, que ya hemos descrito en el apartado anterior.

Activamos el segundo botón de radio, y observamos el efecto del Sol sobre las mareas. Se ha supuesto que el centro de la Tierra describe una órbita circular alrededor del Sol con un periodo de 365 días.

En el primer apartado, vimos que el efecto del Sol era mucho menor que el de la Luna, la posición de la Tierra cambia muy poco durante un día, por lo que las mareas debidas al Sol tienen un periodo de prácticamente 12 horas pero su amplitud es algo menos de la mitad que las producidas por la Luna. Después de muchos días, empieza a ser apreciable el cambio de la hora en la que se produce la pleamar o la bajamar debida exclusivamente al movimiento de la Tierra en órbita circular alrededor del Sol.

Activando el botón de radio Efecto de ambos, observamos el efecto debido a la Luna y al Sol. Aunque el efecto dominante es el de la Luna, el comportamiento es muy complejo. Pero caben destacar dos rasgos:

Cuando la Luna y el Sol están alineados con la Tierra el efecto de la marea es muy intenso, esta situación se denomina "marea viva", que a su vez corresponde a las fases lunares luna nueva y luna llena.

Cuando la Luna y el Sol está en cuadratura, es decir, cuando la línea que une el Sol con La Tierra hace 90º con la línea que une la Tierra y la Luna, los efectos se contraponen dando lugar a las denominadas "mareas muertas", que corresponden a las fases lunares de cuarto creciente y cuarto menguante.

Hemos presentado un modelo simple, que permite explicar cualitativamente las mareas. Pero la realidad es mucho más compleja. La Tierra no es homogénea, no es una esfera perfecta, y la rotación hace que el valor de la aceleración de la gravedad y su dirección cambien ligeramente con la latitud, siendo mínima en el Ecuador y máxima en los polos. Las órbitas de la Luna alrededor de la Tierra y de la Tierra alrededor del Sol no son circunferencias sino elipses de pequeña excentricidad.

En los mares pequeños como el Mediterráneo el efecto de las mareas es relativamente pequeño. Sin embargo, las mareas son mucho más intensas en las costas de los grandes océanos.

Nota: El tamaño de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra está muy exagerado en el applet, ya que la razón del radio r de la órbita de la Luna, al radio medio R de la órbita de la Tierra alrededor del Sol es, r/R=0.0026