Demostración VI de la tierra esférica

Se le llama marea al ascenso y descenso periódicos de todas las aguas oceánicas, incluyendo las del mar abierto, los golfos y las bahías. Estos movimientos se deben a la atracción gravitatoria de la Luna y el Sol sobre el agua y la propia Tierra.

Esta fuerza de atracción gravitacional que ejercen el Sol y la Luna sobre las masas de agua en la Tierra, provoca una oscilación rítmica de estas masas de agua debido a la órbita de la Tierra alrededor del Sol y de la Luna alrededor de la Tierra. Existen, por lo tanto, mareas causadas tanto por el Sol como por la Luna.

Cuando el océano se "infla" hablamos de marea alta o pleamar, momento en que las aguas cubren las orillas de las costas. La marea entrante se denomina "flujo".

Cuando la Luna está en el otro lado de la Tierra, tenemos marea baja o bajamar. Muchas playas quedan al descubierto y muchos barcos varados en ellas. La marea saliente se llama "reflujo".

El Sol también ejerce esta fuerza sobre nuestros mares, pero como está más lejos, su influencia es menor.

Una vez al mes, el Sol y la Luna están alineados, entonces los océanos se ven atraídos por las fuerzas combinadas de los dos astros y por ello la marea es más fuerte. Este fenómeno se denomina "marea viva" y es especialmente interesante para los pescadores y los que pasean por las playas. 

Parece sorprendente que el conocimiento de las mareas, y de las fuerzas que las provocan, es muy reciente. Esto es así porque las mareas en el Mar Mediterráneo -cuna de nuestra civilización- son demasiado pequeñas para ser consideradas algo importante, es un mar muy pequeño y hace falta una gran cantidad de agua para que varíe el nivel de las costas. El relieve de la costa también influye, en las costas planas la marea avanza mucho más terreno (y mucho más deprisa) que en la costas escarpadas.

Las mareas más altas se dan en el Atlántico, en la Bahía de Fundy (Canadá) el agua puede variar hasta 19 metros entre la marea alta y la baja. En la Bretaña francesa, en Mount Saint Michel, la variación del nivel del mar puede llegar a los 16 metros.

Por otro lado, para entender el mecanismo de las mareas hay que entender también las fuerzas astronómicas y la distribución de los océanos, algo que no aprendimos hasta hace relativamente pocos años. En algunas culturas, se creía que las mareas eran el latido del corazón de la Tierra. 

Mareas lunares

La Luna, por estar mucho más cerca de la Tierra que el Sol, es la causa principal de las mareas. (Es conveniente recordar que Isaac Newton mostró que la atracción gravitatoria depende de las masas de los cuerpos y de la distancia que los separa).

Las masas de agua, así como todo en la Tierra, están expuestas, además, a la fuerza centrífuga (hacia fuera de la Tierra) como resultado del movimiento de rotación de la Tierra. El nivel de marea que se produce es, por tanto, el resultado de la combinación de estas dos fuerzas (centrífuga + gravitatoria).

Así, cuando la Luna está justamente encima de un punto dado de la Tierra, la combinación de estas fuerzas hace que el agua se eleve sobre su nivel normal. Esto se conoce como marea alta o pleamar. Lo mismo ocurre con las regiones situadas en el lado opuesto de la Tierra. A la primera se le conoce como marea directa, mientras que a la segunda se le conoce como marea opuesta.

Asímismo, a lo largo de la circunferencia formada por las zonas perpendiculares al eje de mareas directa y opuesta se producen fases de marea baja o bajamar.

Las mareas altas y bajas se alternan en un ciclo continuo. En la mayoría de las costas del mundo se producen dos mareas altas y dos mareas bajas cada día lunar (su duración media es de 24 hrs., 50 mins. y 28 segs.).

Mareas solares

Igualmente, el Sol provoca el ascenso de dos crestas de onda opuestas, pero como el Sol está lejos de la Tierra, su fuerza para crear mareas es un 46% menor que la Luna.

El resultado de la suma de las fuerzas ejercidas por la Luna y el Sol es una onda compuesta por dos crestas, cuya posición depende de las posiciones relativas del Sol y de la Luna en un instante dado.

De este modo, durante las fases de Luna nueva y llena -cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineados- las ondas solar y lunar coinciden creando un estado conocido como marea viva. En éstas, las mareas altas ascienden más y las mareas bajas descienden más de lo habitual.

Correspondientemente, cuando la Luna está en el primer o tercer cuadrante, el Sol forma un ángulo recto con respecto a la Tierra que hace que las ondas queden sometidas a fuerzas opuestas del Sol y de la Luna. Este estado se conoce como el de marea muerta, donde las mareas altas son más bajas y las mareas bajas son más altas que lo normal.

1 y 3: Cuando el sol y la luna están alineados (luna nueva y luna llena) se producen las mayores mareas (marea viva).
2 y 4: Cuando la luna y el sol están en ángulo recto (cuarto menguante y cuarto creciente) las mareas son mucho menores (marea muerta)

Las mareas viva y muerta se producen 60 horas después de las fases correspondientes de la Luna, este periodo se llama edad de la marea o de la fase de desigualdad.

Periodicidad

Como habíamos indicado anteriormente, las mareas altas y bajas se alternan en un ciclo continuo. Las variaciones producidas de forma natural entre los niveles de marea alta y baja se conocen como amplitud de la marea.

Si observamos un día completo las oscilaciones del mar podemos comprender mejor este ciclo. Esto nos permitiría determinar lo siguiente:

El nivel del agua sube (Creciente) hasta llegar a un máximo llamado Pleamar (PM) o "llena". Luego se mantiene estacionaria por un periodo de tiempo, llamándose Marea Parada. Posteriormente, comienza a bajar (Vaciante) hasta llegar a un mínimo llamado Bajamar (BM) o "seca", produciéndose otro periodo estacionario.

Este ciclo se repite cada día lunar (24 hrs., 50 mins., 28 segs.), produciendo dos mareas altas y dos mareas bajas en cada ciclo.

La siguiente gráfica, correspondiente a las predicciones de mareas para el día de la publicación del presente post, para el puerto de Río Gallegos en el Sur de Argentina, muestra este movimiento diario:

Marea terrestre

Uno de los problemas que mayor interés despierta actualmente entre los geofísicos de todo el mundo es del estudio de las deformaciones elásticas periódicas, denominadas “mareas terrestres”, que por efecto de las acciones gravitatorias de la Luna y el Sol, sufre nuestro planeta. Es de señalar que éste es prácticamente el único fenómeno de deformación de la Tierra para el que podemos calcular “a priori” las fuerzas de acción.

La Tierra no es un sólido rígido sino, en su mayoría es un líquido cubierto por una costra delgada, sólida y flexible. En consecuencia las fuerzas de marea debidas a la Luna y el Sol producen mareas en la Tierra al igual que en el Océano. Dos veces al día la superficie solida terrestre sube y baja ¡25 centímetros! En consecuencia los terremotos y las erupciones volcánicas tienen una probabilidad un poco mayor de ocurrir cuando la Tierra está en una marea viva terrestre, es decir cerca de una Luna nueva o una Luna llena.

Y cómo demuestra esto la esfericidad de la tierra?

En primer lugar, es una buena manera de demostrar la existencia de la GRAVEDAD. El tirón gravitatorio de la luna y el sol nos demuestra que son cuerpos masivos, de gran tamaño. En segundo término, digamos que con las dimensiones que los tierraplanistas le asignan a la luna y el sol, sería absolutamente imposible que se produjeran las mareas.