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Las mareas

abril 5, 2019

El planeta tierra se ve afectado por los movimientos y fuerzas gravitacionales del espacio de forma constante. Un ejemplo vivo de esto son los cambios que ocurren en las masas de agua, lo cuales se producen por la atracción gravitatoria del Sol y la Luna, lo que comúnmente conocemos como las mareas.

¿Qué son las mareas?

Las mareas son un fenómeno físico, donde de forma periódica se mueven las masas de agua de la tierra, los mares y océanos. Esto ocurre por la interacción de la fuerza centrífuga de la tierra con las fuerzas de atracción gravitacional que desempeñan el sol y la luna.

Si bien existen otros fenómenos naturales como los vientos, huracanes, y tsunamis que pueden ocasionar cambios en las masas de agua no se les consideran mareas. Esto sucede porque no cumplen con las características propias de ellas, que son la periodicidad, y la fuerza gravitacional como causa de origen.

¿Porque se producen las mareas?

Newton hace muchísimos años expuso varias teorías que al día de hoy se han demostrado. La primera fue la teoría de la gravedad, y la segunda que nos interesa es la que establecía que el mar se modificaba con la posición de la luna.

Ambas teorías son válidas hoy en día, y se relacionan entre sí. Las masas de agua, mar y océano, se mueven debido a la fuerza gravitacional que realizan la luna y el sol, bien sea causando una pleamar o una bajamar.

Para poder explicar con precisión porque se producen y cómo funcionan las mareas tendríamos que revisar un sinfín de complejas ecuaciones matemáticas. Si bien nosotros no las expondremos aquí, podemos con palabras simples describir como se causa el fenómeno.

Basándonos en la teoría gravitacional entendemos que existen mareas solares y mareas lunares, porque son los dos cuerpos que ejercen sobre la tierra una fuerza gravitacional. Sin embargo, su fuerza no es la misma; ya que en este aspecto influyen la masa que posee el cuerpo y la distancia a la que se encuentran.

La luna, a pesar de ser más pequeña que el sol, se ubica a una distancia menor de la tierra, tan solo 384.400 Km, mientras que el otro está a 149.600.000 Km. Esto trae como consecuencia que la luna ejerza una mayor fuerza gravitacional sobre la tierra, incluso 46% mayor que la del sol.

Isaac Newton

¿Como funcionan las mareas?

Ya sabemos que ambos cuerpos celestiales, el sol y la luna, causan efecto sobre los mares y océanos. También lo causan sobre la litosfera y la atmósfera, pero su cambio no es perceptible, solo en el mar se pueden observar con claridad los cambios, a través de las mareas.

La luna, por la proximidad con nuestra tierra es la que ejerce mayor fuerza. La porción del océano que se encuentra más proxima de la luna se estira hacia ella, mientras que las que se encuentran lejos se retraen. Esto sucede con una periodicidad diaria, dando origen al ciclo de la marea. Y con menor intensidad ocurre lo mismo con el sol.

Como las trayectorias del sol, la luna y la tierra son elipses y no círculos vamos a tener momentos en los cuales se encuentras más distanciados y otros donde se ubican más cerca el uno del otro. El punto donde la tierra se ubica más cerca del sol o de la luna ocurren obviamente mareas más altas. A estos momentos se le llama perihelio si la relación es entre el sol y la tierra y perigeo cuando hablamos de la luna y la tierra.

Efecto de la inclinación de la tierra

No se puede ignorar el hecho de que la tierra tiene una inclinación con los planos de la elíptica, que para el sol es de 23,27° y para la luna es de 5,145°. Esto implica que los cuerpos celestes muy excepcionalmente están en paralelo con el plano ecuatorial. Sus posiciones usuales son de 23,44° para el sol y de +28,6° a -28,6° para la luna con respecto al ecuador.

Así se explica cómo en las regiones contiguas al ecuador podemos ver sin problema las dos pleamares y bajamares. Una es diurna y otra semidiurna, y concuerdan con el momento y el lugar donde la luna se ubica más cerca de la tierra y en su punto totalmente opuesto; esta última pleamar, más pequeña, ocurre por acción de la fuerza gravitacional y también de la fuerza centrífuga de la tierra.

Pero en los polos la situación cambia; los hemisferios del norte y sur, motivo de la inclinación que tiene la tierra siempre se ubican del mismo lado de la elíptica. Esto trae como consecuencia que se produzca solo una pleamar al día, la de mayor tamaño.

Como mencionábamos, hay pocas excepciones en las cuales el sol se ubica en paralelo con el plano ecuatorial de la tierra y esto es durante los equinoccios. Esta posición especial tiene como efecto que las dos pleamares del día tengan una amplitud máxima e idéntica. En palabras simples, el 20 de marzo y entre el 22 y 23 de septiembre, fechas de los equinoccios, ocurren las mayores mareas del año.

El comportamiento de las mareas en las costas

Ya explicábamos que las fuerzas gravitacionales causan el movimiento de todas las masas de agua, lo cual incluye a los grandes océanos, los mares, las costas y hasta los ríos. Sin embargo, el efecto no es el mismo en todos los lugares.

En altamar el desplazamiento del agua no supera la amplitud de un metro, mientras que en las costas fácilmente podemos observar movimientos de hasta 10 metros de amplitud. La explicación científica a este fenómeno es la resonancia de la capa de agua que se encentra sobre la litosfera.

El agua que se ubica sobre la plataforma de los continentes y da origen a las playas o costas es poco profunda, como máximo tiene unos 200 metros de profundidad. Además, poseen una amplia extensión que puede llegar hasta 500 km.

Estas características físicas de las costas hacen que las velocidades del agua aumenten en gran proporción. Así, una marea que inicia en el océano con velocidad de 2 a 3 nudos aumenta a 4 o 5 nudos conforme se acerca a la costa. Esto da como resultado que la amplitud de la marea vaya en aumento durante varias horas, hasta que la inercia hace su efecto y empieza a disminuir paulatinamente la velocidad del agua y por lo tanto el nivel de as aguas.

A ese fenómeno que ocurre en las costas de aumento y descenso del nivel de mar de forma paulatina se le conoce también como flujo y reflujo. Definiéndose así:

  • Flujo: se define con este término al ascenso progresivo de las aguas debido a la atracción lunar, solar o ambas en el caso de estar en periodo de luna llena o nueva.

  • Reflujo: es la contraparte del flujo, y representa el descenso de las aguas de las playas de forma lenta y continua.

El comportamiento en la zona del ecuador

En las zonas del ecuador o muy cercanas al mismo tenemos mareas bastante débiles, que incluso pueden resultar imperceptibles.

Debido al movimiento rotatorio del planeta tierra y la fuerza centrífuga la zona intertropical tiene mayores volúmenes de agua que los polos y las zonas templadas. Por este motivo, aunque haya un aumento de la amplitud del mar, la diferencia entre el reposo y la marea es muy pequeña y por eso resulta difícil de percibir en algunas ocasiones.

El fenómeno es más notable durante los equinoccios y en la desembocadura de los ríos. En la desembocadura de los ríos, al producirse el aumento del oleaje marino ocurre un represamiento de las aguas fluviales; este choque de las cresas de agua del mar con las del río produce un ruido bastante característico.

Al fenómeno, cuando sucede en el delta del Orinoco se le conoce como macareo y en el río Amazonas como pororoca. Esto puede ocurrir en muchos más ríos que estos, pero es mucho más visible en las zonas intertropicales y en ríos de gran importancia como los que mencionamos.

Horario de mareas

Sabemos que para que se produzca el fenómeno la tierra debe estar alineada verticalmente con la luna; así la fuerza gravitacional ejerce tracción y hace subir el nivel del mar. Esta alineación ocurre una vez al día, debido al movimiento de rotación de la tierra.

Sin embargo, lo cierto es que el ciclo de la marea no dura 24 horas, ella tiene un ciclo de 12 horas aproximadamente y se producen 2 pleamar y 2 bajamar al día. Las pleamares suceden en el punto donde la luna se localiza en la vertical de un océano y en el punto contrario, siendo la primera de mayor intensidad. Y las bajamares suceden en los polos donde no hay contacto con las fuerzas gravitacionales de la luna.

Esto es lo que explica porque el ciclo de las mareas es cercano a las 12 horas. La estimación teórica es que entre una pleamar y una bajamar pasan 6 horas y 13 minutos. Mientras que entre ambas pleamares transcurren aproximadamente 12 horas y 51 minutos.

Ahora, el horario exacto en el cual ocurren va a depender de la localización del país e incluso de la costa que nos interesa evaluar. Pero en líneas generales estaríamos viendo una pleamar en las mañanas y otro por las tardes.

A quien le interese saber con exactitud cuáles son los periodos de mareas y su amplitud en una costa en específico puede revisar las tablas de mareas. Los institutos geológicos, gubernamentales o hidrometeorológicos publican anualmente unas tablas que predicen el comportamiento diario de las mareas. Aquí podrás obtener datos como la fecha, las horas y alturas de mareas en la extensión de cualquier costa.

Ejemplo de tabla de mareas

Pleamar y bajamar

El movimiento del mar o el océano a causa de la fuerza de la gravedad pueden ser para elevarse o decaer, y de ahí nacen los siguientes conceptos:

  • Pleamar: es el punto del ciclo en el cual se obtiene la mayor amplitud de la marea. La hora de pleamar seria el momento exacto cuando ocurre este fenómeno.

  • Bajamar: es cuando se produce la mínima amplitud de la marea. El momento exacto cuando sucede se denomina hora de bajamar.

  • Creciente: es el periodo de tiempo que transcurre ente la bajamar y la pleamar.

  • Vaciante: representa el tiempo que tarda la marea en pasar de plemar a bajamar.

¿Que son las mareas vivas?

El sol y la luna pueden ejercer por separado fuerzas gravitacionales potentes para mover las masas de agua. Pero, ¿Qué sucede cuando ambos se alinean? Dan origen a las mareas vivas y las mareas muertas.

El sol y la luna tienen movimientos elipsoidales con diversas velocidades. Los ejes máximos de los elipsoides de ambos pueden alinearse cada 14,7652944 días. Cuando ellos se encuentran sucede la sumatoria de las fuerzas gravitacionales, ocasionando el fenómeno de las mareas vivas o sizigas.

Las mareas vivas son la expresión o altura máxima que pueden tener las mareas. Estas ocurren durante las lunas nuevas y las lunas llenas; y se les conoce como Marea Viva de Conjucion Y Marea Viva de Oposición respectivamente. Estos son los periodos donde los elipsoides de ambos cuerpos celestiales entran en contacto. Y es justo por eso que hay diversos mitos sobre navegar o pescar durante estos periodos lunares.

En cambio, durante los cuartos menguantes y cuartos crecientes, ocurre la alineación de los elipsoides contrarios (uno mayor y uno menor). Esto disminuye en gran medida la capacidad que tiene la fuerza gravitacional de la luna y el sol para desplazar el agua. Por lo tanto, las mareas son mínimas y se denominan muertas o de cuadradura.

Historia de las mareas

Desde la antigüedad se conoce de la presencia de este fenómeno y se le tiene respeto y en algunas culturas hasta adoración. Muchos de los ciudadanos de las comunidades más antiguas las usaban para guiarse a la hora de la pesca y otras actividades acuáticas.

Piteas fue el primero en señalar durante el siglo IV a.C. que había un vínculo entre las mareas y las posiciones de la luna. Luego de él, varios personajes como Plinio el Viejo describieron con exactitud el fenómeno y su nexo con el ciclo lunar.

Bacon y Kepler lanzaron algunas teorías sobre la causa de las mareas y mencionaron la posibilidad de la atracción lunar y solar. Pero Isaac Newton fue quien expuso la teoría de la fuerza gravitacional que está comprobada en la actualidad; esta teoría se encuentra descrita en si libro Philosophiae Naturalis Principia Mahematica. Laplace, junto a oros científicos logro ampliar los conocimientos dinámicos y confirmar la teoría de Newton en entre los años 1749 y 1827.

Curiosidades sobre las mareas

Evidentemente conocer el efecto de las mareas es sumamente útil para quienes habitan en las costas y para quienes realizan la pesca u otras actividades acuáticas. Pero hay un par de curiosidades que vale la pena saber de ellas.

Existencia de centrales mareomotrices

En la edad media, países como Francia, España e Inglaterra usaban las mareas para generar energía a través de molinos hidráulicos. Afortunadamente se eliminaron al surgir los motores eléctricos, ya que las centrales mareomotrices generaban muchos problemas ambientales.

Antiguo molino de mareas

El comportamiento del mediterráneo

En el mar mediterráneo no hay mareas. Esto sucede así por s configuración, específicamente por lo pequeño que es el mar mediterráneo y porque su única entrada, el estrecho de Gibraltar, es pequeña.

Al ser tan pequeño el estrecho impide la entrada masiva y rápida de agua desde el Océano Atlántico. Esto quiere decir, que durante el ciclo de la marea el estrecho funciona como un grifo e impide la entrada y salida de agua del mar mediterráneo, apenas se mueven unos pocos centímetros que son imperceptibles. Y si no hay movimiento de agua, entonces no hay marea.

El macareo más potente

El fenómeno de los macareos ocurre en más de 60 estuarios alrededor del mundo, pero el del río Quiantang ubicado en China es uno de los más impresionantes. Durante la primavera se puede evidenciar una ola gigantesca que viaja a gran velocidad y choca con el agua fluvial en la desembocadura de río.

La fuerza que tiene la ola es tan destructora que los pescadores evitan tener sus barcos y otras herramientas de trabajo cerca de la zona durante el periodo de primavera. Este evento es tan impresionante que se ha convertido un atractivo turístico de la zona.

Las mareas de los manantiales

Posidonio, un filósofo griego que vivió en el siglo LI a.C. observo que cuando subía la marea el agua del pozo del manantial bajaba, y de allí surgió el refrán: “mientras sube la marea, baja el agua del pozo”.

La causa de esto la explico Pekeris, un geofísico, 40 años después que Posidonio hablo de ello. La explicación es que la fuerza gravitacional de la luna afecta también a la tierra y la atmosfera a pesar de que no logramos verlo. Y en el caso del pozo, las piedras que lo conforman se expanden por efecto de la atracción de la luna absorbiendo el agua del manantial y luego se retraen expulsando el agua.