Marea

O termo marea refírese ao movemento periódico do nivel das augas dos mares e océanos, que soben e baixan alternativamente dúas veces ao día, provocado pola interferencia da Lúa e do Sol sobre o campo gravitatorio da Terra. Nun senso xeral, marea pode definirse como os fenómenos experimentados nun corpo debido á perturbación do campo gravitatorio causado pola interferencia dun ou máis corpos externos. Ocorrencia das mareas
Cando a marea está no seu cumio chámase marea alta, marea chea, abalo ou preamar; cando está no seu menor nivel chámase marea baixa, devalo ou baixamar. De media, as mareas oscilan nun período de 12 horas e 24 minutos, doce horas debido á rotación da Terra e 24 minutos debido ao movemento orbital lunar.
Física das mareas
A forza da marea producida por un obxecto masivo (a Lúa) sobre unha pequena partícula situada nunha masa extensa (Terra) é o vector diferencial entre a forza gravitacional exercida pola Lúa sobre a partícula e a forza gravitacional que se exercería sobre tal partícula se estivese situada no centro de masa da Terra. Deste xeito, a forza da marea depende non da forza do campo gravitatorio da Lúa senón do seu gradiente. A forza de gravidade exercida polo Sol sobre a Terra é de media unhas 179 veces maior que a exercida pola Lúa, pero, debido a que o Sol está de media unhas 389 veces máis afastado da Terra, o gradiente do seu campo é máis débil. A forza de marea producida polo Sol é por tanto un 46% da que produce a Lúa.
Nun campo gravitatorio terrestre ideal, ou sexa, sen interferencias, as augas na superficie da Terra sufrirían unha aceleración idéntica na dirección do centro de masa terrestre, encontrándose así nunha situación isopotencial. Mais os campos gravitacionais da Lúa e do Sol interfiren significativamente co da Terra e provocan aceleracións que actúan na masa terrestre con intensidades diferentes. Como os campos gravitacionais actúan cunha intensidade inversamente proporcional á distancia, as aceleracións sentidas nos diversos puntos da Terra non son as mesmas. Así a aceleración provocada pola Lúa ten intensidades significativamente diferentes entre os puntos máis próximos e máis afastados da Lúa. Desta forma, as masas oceánicas que están mais próximas da Lúa sofren unha aceleración de intensidade superior ás masas oceánicas mais afastadas. É este diferencial o que provoca as alteracións da altura das masas de auga na superficie da Terra.
A altura da preamar e da baixamar (relativa ao nivel medio do mar) tamén varía. Nas lúas nova e chea, as forzas gravitacionais do Sol están na mesma dirección das da Lúa, producindo mareas máis altas, chamadas mareas de sicixia (de conxunción ou vivas). Nas lúas minguante e crecente as forzas gravitacionais do Sol están en direccións diferentes das da Lúa, co que anulan parte delas e prodúcense mareas máis baixas chamadas mareas de cuadratura.
Amplitude das mareas
A amplitude teórica das mareas dos océanos debido á Lúa é duns 54 cm no punto máis alto, que corresponde á amplitude que acadaría se o océano posuíse unha profundidade uniforme, non houbese masas de terra (continentes, illas) e a Terra non estivese a rotar. O Sol tamén causa mareas, para as que a súa amplitude teórica é duns 25 cm (46% da Lúa) nun ciclo de 12 horas. Cando os dous efectos se suman de modo positivo, a altura teórica sería duns 79 cm e, inversamente, cando o fan subtraéndose, o nivel teórico é duns 29 cm. Debido a que as órbitas da Terra sobre o Sol e da Lúa sobre a Terra son elípticas, as amplitudes das mareas varían dependendo das distancias Terra-Sol e Terra-Lúa; isto causa unha variación da forza da marea nunha amplitude teórica dun ±18% no caso da Lúa e dun ±5% no caso do Sol. Se a Lúa e o Sol estivesen na posición máis próxima á Terra, a amplitude chegaría a uns 93 cm.
Porén, as amplitudes reais difiren notablemente, non soamente debido as variacións da profundidade dos océanos e dos obstáculos que representan os continentes e as illas, senón tamén debido ao período natural de propagación da onda (dunhas 30 horas) que é da mesmo orde de magnitude que o período de rotación terrestre. Se non houbese continentes e illas, levaríalle unhas 30 horas a unha onda oceánica propagarse ao longo do ecuador.
Amplitude das mareas nas costas
A amplitude das mareas en mar a fóra é de menos de 1 metro. Porén, preto das costas a amplitude é xeralmente maior, e chega a superar os 10 metros nalgúns casos. Na seguinte táboa figuran algúns dos lugares onde se producen as máis grandes mareas. Púxose un só lugar por zona.
O efecto resonancia
A razón de que unha marea de menos dun metro en mar a fóra poida crear unha marea de varios metros na costa é debida á resonancia do movemento da capa de auga localizada sobre a plataforma continental. Esta capa é pouco fonda (menos de 200 m) e, por veces, ten unha grande extensión ata o talude continental. Por exemplo, o Canal da Mancha é unha capa de auga duns 500 km de longo (desde a entrada ata o paso de Calais), 150 km de largo e soamente 100 m de profundidade. A escala, correspóndese cunha masa de auga de 15 metros de longo e de 1 cm de profundidade. Cando o nivel do mar aumenta na entrada, a auga entra polo canal da Mancha. Sendo a extensión grande e a profundidade pequena, a velocidade da auga aumenta ata uns 2 a 2, 5 m/s. Acadar esa velocidade leva tempo (unhas tres horas neste caso), pero deterse tamén require un período similar. Unha vez lanzada, a auga segue avanzando, e transcorren outras tres horas ata que para e inverte a dirección. Este comportamento oscilatorio débese polo tanto á inercia e ao retardo da capa de auga en responder á excitación: a variación de altura do océano alén do talude continental. A marea será máis grande en función se o período de oscilación propio da zona é máis próximo ao período da excitación externa, que é de 12 horas e 24 minutos.
O período de oscilación propio depende da forma da costa e da profundidade e lonxitude da plataforma continental. O período de oscilación propio da baía de Fundy no Canadá é de 13 horas. Como é moi próximo ao período de excitación, as mareas son moi grandes. Pola contra, cando o período propio se afasta das 12, 4 horas, as amplitudes das mareas son menores.
Outros factores
Existen outros fenómenos que poden producir variacións do nivel do mar: a variación da presión atmosférica entre 990 e 1040 hectopascais pode provocar unha diferenza no nivel do mar duns 50 cm. Outros fenómenos ocasionais, como os ventos, as chuvias ou os tsunamis provocan variacións do nivel do mar, aínda que non poden ser cualificados de mareas. Terminoloxía
Preamar: Nivel máximo dunha marea alta.
Baixamar: Nivel mínimo dunha marea baixa.
Repunta da marea: Ocorre entre mareas, cando remata de encher e comeza a baixar ou ao revés; neste curto período non ocorre ningunha alteración de nivel.
Amplitude de mareas: Variación do nivel das augas, entre unha preamar e unha baixamar inmediatamente anterior ou posterior.
Cuadratura: O sol e a lúa forman ángulo de 90º graos en relación á Terra.
Mareas mortas ou marea de cuadratura: Marea de pequena amplitude, marea que segue ao día de cuarto crecente ou minguante.
Mareas vivas ou marea de sicixia (de conxunción): Nas lúas nova e chea, as mareas lunares e solares reforzan unha a outra, producindo as maiores mareas altas e as menores mareas baixas. Outras mareas
Á parte das mareas oceánicas, existen tamén as mareas atmosféricas e as mareas da terra sólida, se ben estas últimas son dunha amplitude moito menor. As mareas poden darse en calquera corpo que cambie de posición relativa respecto a outro, sendo nalgúns casos unha importante fonte de intercambio enerxético, como nos satélites de Xúpiter.
Na Terra, as mareas atmosféricas son apreciables entre os 80 e os 120 km de altura. Por debaixo dos 80 km de altura hai outros fenómenos que eclipsan a súa influencia, tales como os efectos climáticos.
As mareas da Terra sólida afectan a masa rochosa da Terra. A codia terrestre desprázase en resposta ao influxo gravitacinal da Lúa e do Sol, das mareas oceánicas e da carga da atmosfera. Aínda que é desprezable o seu efecto para a maior parte das actividades humanas, a amplitude destas mareas sólidas pode chegar a uns 55 cm no ecuador terrestre, o que é importante de cara á calibración de GPS e de VLBI.
O conxunto das mareas sobre a Terra afecta á súa rotación, alongando pouco a pouco a duración do día ó atrasar o movemento.