Cómo la gravedad, la luna y el sol influyen en las mareas

Fuerzas de marea y mareas

¿Alguna vez ayudó a mamá o papá a regar el jardín cuando era niño? Quizás todavía lo haga ahora. Probablemente tuvo que levantar un balde de agua para hacerlo. Sin duda, levantar un gran balde de agua requiere fuerza. Pero, ¿puedes imaginar las fuerzas necesarias para levantar un océano entero muchos pies?

Esas fuerzas no van a ser producidas por el poder humano de ninguna manera. Necesitarías algo aún más poderoso. La fuerza que cambia los niveles de los océanos se conoce como fuerza de marea , que técnicamente es la diferencia en la fuerza de la gravedad entre dos puntos de un cuerpo. Las deformaciones de un cuerpo derivadas de las fuerzas de las mareas se denominan mareas .

Si alguna vez ha vivido cerca del océano, ciertamente ha experimentado mareas oceánicas derivadas de las fuerzas de las mareas. ¡Pero las fuerzas de las mareas son responsables de mucho más que los niveles cambiantes de los océanos! Pueden hacer que las montañas suban y bajen, distorsionen las galaxias y separen a una persona cuando caiga en un agujero negro.

Pero para esta lección, nos centraremos en las mareas terrestres más familiares y en cómo el sol, la luna y la gravedad interactúan para causarlas.

Los efectos de la luna en las mareas

La gravedad es una fuerza mutua. La tierra atrae a la luna y la luna atrae a la tierra. Esto es algo que estoy seguro de que ya sabías. De manera similar, es la gravedad de la Tierra a la que debes agradecer tu caída después de un viaje. ¿Pero sabías que la luna también atrae tu cuerpo? Entonces, ¿por qué no ‘caes’ hacia la luna cuando viajas? Bueno, dado que la luna es mucho menos masiva que la Tierra y está tan lejos, te atrae con solo una pequeña fuerza, una que ni siquiera notas.

Sin embargo, debido a que los océanos son mucho más grandes que tu cuerpo, definitivamente se ven afectados por la luna. Para empezar, hay mucho más para verse afectado en comparación con el pequeño tú. De todos modos, así es como estos océanos se ven afectados por la atracción gravitacional de la luna con más detalle.

Veamos la imagen de arriba. A la izquierda está la Tierra y a la derecha la Luna. Sé que sabes cómo funcionan los imanes, así que supongamos que la luna es como un imán y la Tierra es una pequeña bola de metal. ¿Qué pasaría? La bola sería atraída por el imán. Si la bola está más cerca del imán, se sentirá más atraída por el imán que si estuviera más lejos.

Teniendo en cuenta esa metáfora muy simple, puede comprender que el lado de la Tierra más cercano a la luna es el lado donde la gravedad de la luna atrae un poco más fuerte. Es decir, tira de los océanos en el lado cercano de la Tierra con más fuerza que en el centro de la Tierra porque el centro de la Tierra está más lejos de la Luna. Por lo tanto, los océanos fluyen hacia un bulto de agua en el lado de la Tierra que mira hacia la luna, tal como se muestra a continuación.

La atracción gravitacional de la luna provoca protuberancias de marea

Al mismo tiempo, sabes que el centro de la Tierra está más cerca de la Luna que el otro lado de la Tierra. Al igual que antes, esto significa que la luna aleja a la Tierra de los océanos y estos fluyen hacia un bulto en el otro lado de la Tierra. Estas protuberancias se conocen como protuberancias de marea.

Dado que hay dos protuberancias en lados opuestos de la Tierra, eso significa que normalmente las mareas subirán y bajarán dos veces en 24 horas. Pero esta es solo una regla general porque factores como la latitud, los vientos y la forma de la costa pueden alterar esto.

Mientras todo esto sucede, la luna tira de las partes sólidas de la Tierra en una forma alargada, no solo los océanos. Pero sabes que la roca es más rígida que el agua y, por lo tanto, los océanos se deformarán mucho más pronunciadamente que las montañas y los planos sólidos de nuestro planeta. Como resultado, la máxima distorsión de las mareas de las partes sólidas de la Tierra es de solo unos 20 cm.

Compare esto con los océanos. Por ejemplo, en las partes más profundas del océano, lejos de la tierra, las protuberancias de las mareas tienen aproximadamente 3 pies de altura. Más cerca de la costa, en la bahía de Fundy, las mareas pueden superar los 40 pies.

Los efectos del sol sobre las mareas

Pero estas mareas no se tratan solo de la luna. El sol también provoca mareas. Uno pensaría que debido a que el sol es más masivo que la luna, tendría un efecto mayor en la Tierra que en la luna. Sin embargo, el sol está mucho más lejos de la Tierra que la luna y, como un imán lejos de una bola de metal, la aceleración de la marea solar es aproximadamente la mitad que la aceleración de la marea lunar.

A lo que se reduce esa frase que suena compleja es que las mareas en la Tierra que son causadas por el sol son menos de la mitad de las que son causadas por nuestra luna. Sin embargo, dos veces al mes sucede algo. Ese algo es la luna, el sol y la Tierra alineándose en luna llena y luego en luna nueva. Por tanto, las protuberancias de las mareas producidas individualmente por el sol y la luna tienen un efecto aditivo.

Esto provoca mareas vivas , mareas bajas que son muy bajas y mareas altas que son muy altas en luna llena y nueva. La primavera, en las mareas de primavera, no se refiere a la temporada sino al hecho de que el agua brota rápidamente durante tales mareas.

En oposición a las mareas vivas están las mareas muertas , mareas oceánicas inusualmente débiles en el primer o tercer cuarto de luna. Estas mareas son de baja amplitud porque el sol y la luna se tiran en ángulos rectos entre sí. Por lo tanto, sus mareas se anulan parcialmente entre sí.

Finalmente, como una última nota, como muestra la animación de las 05:20 en el video, las cosas no son tan simples con la forma en que realmente ocurren los bultos de las mareas. Las interacciones entre la rotación de la Tierra, la fricción con los lechos oceánicos y la luna en realidad hacen que las protuberancias de las mareas estén ligeramente por delante en comparación con nuestras imágenes anteriores. Esto se cubre con más detalle en otra lección sobre la fricción de las mareas.

Resumen de la lección

Esta lección se centró principalmente en las mareas oceánicas y cómo interactúan la Tierra, la luna y el sol para provocarlas.

Las mareas son las deformaciones de un cuerpo derivadas de las fuerzas de las mareas. Una fuerza de marea es la diferencia en la fuerza de la gravedad entre dos puntos de un cuerpo.

La influencia gravitacional de la luna en la Tierra no es uniforme. Tira con más fuerza del lado cercano de la Tierra que del centro que del lado lejano. Esto significa que los océanos en el lado cercano de la luna se alejan de la Tierra formando un bulto, y el centro de la Tierra se aleja de los océanos en el lado lejano de la Tierra. Esto es lo que provoca las mareas.

El sol también causa mareas, y sus efectos en la Tierra son más notables durante la marea primaveral y la marea muerta. Las mareas de primavera son mareas bajas que son muy bajas y mareas altas que son muy altas en luna llena y nueva. Las mareas muertas son mareas oceánicas inusualmente débiles en el primer o tercer cuarto de luna.

Los resultados del aprendizaje

Para cuando haya terminado esta lección, debería poder:

• Explica de dónde vienen las mareas
• Describe cómo la luna causa las protuberancias de las mareas.
• Recuerde por qué el efecto del sol sobre las mareas es menor que el de la luna
• Discutir la creación de mareas vivas y mareas muertas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador