Las mareas

Las mareas Las mareas.

Uno de los temas mas comunes relacionados con la astronomía es la de las mareas.

Todos saben que de alguna manera están relacionadas con la Luna y el Sol.

Sin embargo, en muchos sitios web y aun libros de texto, la explicación de como se producen muchas veces esta equivocada.

Esto es lo que me impulso a escribir este articulo.

¿Como son?

Se producen dos mareas, relacionadas con la Luna y el Sol.

Se puede calcular que la Luna produce, si la Tierra estuviera totalmente cubierta por un océano, una marea máxima de 40 cm.

El Sol por su parte, puede generar una marea de 20 cm., porque a pesar de ser mucho mayor su masa, esta también mucho mas lejos que nuestro satélite.

Por lo tanto en total, si nuestro planeta no tuviera continentes, se producirían mareas de unos 60 cm.

¿Como puede ser, si hay lugares donde la marea sube varios metros?

Esto es debido a que nuestro planeta no es puro océano, por lo que las mareas son formadas por la interacción entre el efecto de la Luna y el Sol, además de la forma de la costa considerada.

Cuando la costa tiene una forma de triángulo, como una bahía, el agua va subiendo su nivel. Así, es posible tener mareas de varios metros.

 Las mareas

Como sube el nivel del agua según la forma de la costa.

En el punto "A", con un ancho de la bahía de 90 kilómetros, y una altura del agua de 1 metro, aumenta en el punto "B" al ser de solo 30 kilómetros, a 3 metros, y seguiría subiendo si no fuera por el rozamiento con el fondo. El diagrama de abajo es la bahía vista de perfil.

Las Mareas vivas y muertas.

 Las mareas

La Luna y el Sol producen mareas. Si ambos están alineados con la Tierra (en otras palabras, en Luna nueva o Luna Llena) se suman las influencias y se produce una marea viva.

Si la luna se encuentra en cuarto creciente o menguante, la influencia se divide generando una marea muerta.
Porque se producen dos mareas, una hacia la Luna y otra en contra?

Este es el punto donde muchos libros y sitios de Internet presentan una explicación equivocada o al menos incompleta.

Se produce una marea del lado donde está la Luna, y otra del otro lado. La primera es fácil de explicar, ya que el efecto gravitacional de nuestro satélite "levanta" el agua.

Pero, ¿y la del otro lado?

La explicación correcta, es que la gravedad atrae menos a la Tierra que al agua del otro lado, y por eso parece "levantada".

La respuesta correcta en detalle

Vamos a hacer un diagrama con la fuerza gravitacional lunar sobre nuestro planeta, unicamente.
La gravedad terrestre podemos obviarla momentáneamente, porque no introduce nada al análisis. Atrae de un lado y del otro de igual manera.

En cambio la fuerza gravitacional de la Luna es diferente de cada lado de nuestro planeta, simplemente porque hay un lado mas cercano (punto sublunar) y un lado mas lejano (punto antilunar).

Obviamente en el punto sublunar, la gravedad lunar es mayor que en el antilular, ya que esta 13 mil kilómetros (un diámetro terrestre) mas cerca.

En el punto antilunar, la fuerza en el centro es mayor que allí, por lo que aparece una fuerza "hacia afuera".... es la fuerza que hace que el agua "se levante" en el punto antilunar!!!.

Esta fuerza es suficiente para explicar las mareas observadas.

Muchas veces sugieren equivocadamente que el bamboleo que le produce la Luna a la Tierra la produce.

El motivo equivocado en detalle

En general se piensa que la Luna gira alrededor de la Tierra, pero la realidad es que ambas giran alrededor de un centro común de gravedad.

Nuestro planeta hace una pequeña órbita (de hecho el punto común de gravedad está dentro de la Tierra). La Luna se mueve mucho mas, ya que es menos masiva.

La Tierra y la Luna, giran alrededor de un punto común de gravedad (en el centro de la imagen).

Este movimiento generaría una fuerza centrifuga del lado "antilunar".

Este movimiento generaría una fuerza centrifuga, que haría que el agua del punto antilunar se vería impulsada hacia afuera, generando la marea antilunar.

Pero sabemos que la fuerza centrifuga es una fuerza ficticia, ya que depende del sistema de referencia utilizado. Si se toma uno de manera incorrecta, aparece, y en realidad, no tiene ninguna influencia.

El frenado de la Tierra y la aceleración de la Luna.

El efecto de las mareas hace que el agua se retrase con respecto a la rotación de nuestro planeta.

La Luna día a día se mueve poco en el cielo, pero la Tierra da una vuelta completa sobre si misma.

Esto hace que las mareas permanentemente golpeen los continentes en contra de la rotación terrestre, haciendo que nuestro planeta se vaya frenando.

El alejamiento de la Luna

Ese volumen de agua es arrastrado cuando choca contra los continentes, generando una leve aceleración a la Luna, que lentamente se va alejando de la Tierra. (el efecto es algo mas complejo, pero basta para entender el proceso).

Indudablemente la Luna y la Tierra son un sistema, y la transferencia de energía (momento) de una a otra se produce realmente, en valores mínimos pero medibles.

Por esto, el alejamiento de la Luna es del orden de 4 cm por año.

Este alejamiento se puede medir con gran exactitud fundamentalmente por el tiempo de viaje de un láser hasta los retroreflectores que dejaron los astronautas en la Luna. (se puede conocer la distancia lunar en ocasiones con un error de menos de 1 cm.!)

El efecto en los eclipses totales de Sol será notable, porque al alejarse nuestro satélite se hará de un tamaño aparente menor, y ya no podrá tapar completamente al Sol.

Fin de los eclipses totales de Sol: se calcula que esto sucederá en unos 620 millones de años....


 Las mareas


Efecto de la marea producida por la Luna, cuando chocan con los continentes.

Al mismo tiempo, la Luna es impulsada por la marea arrastrada por el continente, haciendo que se acelere en su movimiento orbital. (flechas rojas).

Las mareas atmosféricas.

La atmósfera también "siente" la atracción de la Luna fundamentalmente.

Así, el punto donde esta la Luna se produce un aumento de la altura de la atmósfera, además de una baja de presión.

Es difícil de medir esta diferencia por que hay gran cantidad de efectos adicionales en la atmósfera, pero estadísticamente puede medirse, además de hacerlo con satélites artificiales.

El frenado de la rotación terrestre

Las mareas

El frenado de la rotación de nuestro planeta es debido a la influencia gravitacional (marea) de nuestra Luna.

El efecto es mínimo, pero acumulativo, así que hace varios miles de millones de años el día terrestre no superaba las 15 horas.

¿Como sucede el proceso?

El efecto de las mareas hace que el agua se retrase con respecto a la rotación de nuestro planeta.

La Luna día a día se mueve poco en el cielo, pero la Tierra da una vuelta completa sobre si misma.

Esto hace que las mareas permanentemente golpeen los continentes en contra de la rotación terrestre, haciendo que nuestro planeta se vaya frenando.

 Las mareas

Efecto de la marea producida por la Luna, cuando chocan con los continentes.

El agua es retrasada con respecto a la rotación diaria de nuestro planeta. No esta a escala.

En rosado se ve un continente, que en cada dibujo se ve chocando con el continente, generando una fuerza contraria a la rotación, produciendo el frenado.

Al mismo tiempo, la Luna es impulsada por la marea arrastrada por el continente, haciendo que se acelere en su movimiento orbital. (flechas rojas).

Por una critica a este texto muy atinada de Alejandro Eduardo Russo, modifique algo el texto, no porque estuviera incorrecto, sino porque no era claro.

El frenado es de solo 0,003 segundos/siglo2 (esta cifra es bastante inexacta aun, hay referencias a desde 0,01 a 0,0024), pero en periodos largos de tiempo es notable.

No parece una gran cifra, pero como es un desaceleración acumulativa, en grandes periodos de tiempo el frenado adquiere un valor importante.

En muchos manuales dice que es 0,003 (el valor mas preciso es 0,002648) segundos por siglo, lo que da a entender erróneamente que el frenado es muy lento, de 3 milésimos de segundo por siglo.

En realidad lo que dice es que se desacelera 0,003 segundos por tiempo al cuadrado. Por una costumbre de uso histórica, se usa en siglos.

En otras palabras:

Con la formula, que es la expresión matemática correcta,

ΔT= 0,003 T2
con T medido en años, (formula agregada por Jorge Solano). Se puede hacer la siguiente tabla y gráfico.

Años ΔT
seg.

1 0,003
2 0,012
4 0,048
8 0,192
16 0,768
32 3,072
100 30
500 750
 Las mareas
Gráfico trazado con los datos de la tabla numérica anterior

El calculo por la ecuación simplificada, que es la que mas se usa.

Tiempo de Retraso acumulado = 26,48.T2 seg.

Siendo T medido en siglos

Por ejemplo en T=20 siglos

Tiempo de retraso acumulado = 10592 seg = 2,942 horas.

Como ven en periodos de unos miles de años ya se pueden notar diferencias.

Nota que no es valida para periodos muy largos, como millones de años.

En muchos eclipses históricos, si no se tiene en cuenta esta desaceleración, los programas de computadora predicen los eclipses (fundamentalmente los de Sol) en otro lugar geográfico de donde ocurrieron en realidad.

Pueden ver la diferencia de longitud terrestre (corrimiento) en el pasado en la siguiente tabla - (son valores aproximados) :

Año ΔT Corrimiento
(seg.) de longitud
-500 AC 17190 = 04h 47m 71,6°
000 10580 = 02h 56m 44,1°
500 DC 5710 = 01h 35m 23,8°
1000 DC 1570 = 00h 26m 6,5°
1500 DC 200 = 00h 03m 0,8°

El efecto, si no se tiene en cuenta en los cálculos, puede ser tan notable que un eclipse del año 500 DC, se produciría a mas de 2500 kilómetros de distancia de la predicción.

Un ejemplo real

El famoso eclipse de Babilonia, en el 136 AC, si no se tiene el en cuenta el frenado terrestre, la predicción indica que sucede en el oeste de África y la mitad de Europa, bien lejos de Babilonia.

Las mareas

La linea curva representa el recorrido de la sombra de la Luna, generadora el eclipse.

La imagen (a) muestra donde ocurrió el eclipse realmente, pasando sobre Babilonia.

Si usas un software que no tenga en cuenta el frenado terrestre, muestra la predicción como la segunda imagen.....

Hay una tableta donde figura la observación del eclipse del -136.... difícilmente podrían haberla inventado!!! Correctamente se puede calcular que el 15 de abril de ese año se produjo un eclipse total de Sol.

 Las mareas

Tableta Babilónica donde figura la observación del eclipse.

Adicionalmente, la Luna se acelera en su órbita, alejándose lentamente de la Tierra, unos cm. por año.

Terraformación ,transformando otros planetas | VCN

 ... Mediante una poderosa máquina inician un proceso de alteración para conseguir las características propicias de atmósfera y terreno, con las ...


¿Eran los Castrati los mejores amantes? | VCN

 ... Herramienta que se utilizaba en el proceso de castración. Esto lo que hacía era impedir que aparecieran las hormonas sexuales masculinas, ...


La estatua perdida de Leonardo da Vinci | VCN

12 Feb 2017 ... El proceso fue largo y complejo, en mayo de 1491 había realizado ya un gigantesco molde en arcilla de la escultura y, aunque en un principio ...