Fatores que afetam as marés

Contente

• Newton explicou a força das marés em termos de gravidade
• A razão pela qual há duas marés altas por dia
• Efeitos da órbita das luas
• O Sol Também Afeta Marés
• Marés no mundo real das bacias oceânicas
• As marés também são afetadas pelo clima e eventos geológicos

A ascensão e queda das marés tem um efeito profundo na vida do planeta Terra. Desde que existam comunidades costeiras que dependem do mar para se sustentar, as pessoas cronometraram suas atividades de coleta de alimentos para estar em harmonia com as marés. Por sua vez, plantas e animais marinhos se adaptaram ao fluxo e refluxo cíclico de inúmeras maneiras engenhosas.

A gravitação causa as marés, mas o ciclo das marés não está sincronizado com o movimento de qualquer corpo celeste. É fácil imaginar que as luas que afetam os mares na maré na Terra, mas é mais complicado que isso. O sol também afeta as marés.

Até outros planetas, como Vênus e Júpiter, exercem influências gravitacionais que têm um efeito minúsculo. Coloque todas essas influências, no entanto, e mesmo elas não podem explicar o fato de que qualquer ponto da Terra experimenta duas marés altas por dia. Essa explicação requer uma apreciação de como a Terra e a lua orbitam em torno uma da outra.

É uma idealização considerar as marés como resultado unicamente de forças gravitacionais. Os padrões climáticos na Terra, juntamente com a estrutura da superfície dos planetas, também influenciam o movimento da água em suas bacias oceânicas. Os meteorologistas devem levar em conta todos esses fatores ao prever as marés de uma determinada localidade.

Newton explicou a força das marés em termos de gravidade

Quando você pensa em Sir Isaac Newton, pode imaginar a imagem familiar do físico / matemático inglês sendo atingido na cabeça por uma maçã caindo. A imagem lembra que Newton, inspirado no trabalho de Johannes Kepler, formulou a Lei da Gravitação Universal, que foi um grande avanço em nossa compreensão do universo. Ele usou essa lei para explicar as marés e refutar Galileu Galilei, que acreditava que as marés eram o único resultado do movimento da Terra ao redor do sol.

Newton derivou a lei da gravitação da terceira lei de Keplers, que afirma que o quadrado de um período de rotação dos planetas é proporcional ao cubo de sua distância do sol. Newton generalizou isso para todos os corpos do universo, não apenas para os planetas. A lei estabelece que, para quaisquer dois corpos de massa m₁ e m₂, separados por uma distância r, a força gravitacional F entre eles é dado por:

F = Gm₁m₂/ r²

Onde G é a constante gravitacional.

Isso imediatamente informa por que a lua, que é muito menor que o sol, tem mais efeito nas marés da Terra. A razão é que está mais perto. A força gravitacional varia diretamente com o primeiro poder de massa, mas inversamente com o segundo poder de distância, de modo que a separação entre dois corpos é mais importante do que suas massas. Como se vê, a influência do sol nas marés é cerca da metade da da lua.

Outros planetas, sendo menores que o sol e mais distantes que a lua, têm efeitos insignificantes nas marés. O efeito de Vênus, que é o planeta mais próximo da Terra, é 10.000 vezes menor que o do sol e da lua juntos. Júpiter tem ainda menos influência - cerca de um décimo da de Vênus.

A razão pela qual há duas marés altas por dia

A Terra é tão maior que a lua que parece que a lua orbita em torno dela, mas a verdade é que elas orbitam em torno de um centro comum, conhecido como baricentro. Está a cerca de 1.068 milhas abaixo da superfície da Terra, em uma linha que se estende do centro da Terra ao centro da lua. A rotação da Terra em torno deste ponto cria uma força centrífuga na superfície do planeta que é a mesma em todos os pontos da superfície.

Uma força centrífuga é aquela que empurra um corpo para longe do centro de rotação. da mesma forma que a água é lançada para longe de uma cabeça de aspersão rotativa. Em um ponto aleatório - ponto UMA - no lado da Terra em frente à lua, a gravidade das luas é sentida mais forte e a gravidade se combina com a força centrífuga para criar uma maré alta.

No entanto, 12 horas depois, a Terra girou e apontou UMA está a sua maior distância da lua. Devido ao aumento da distância, que é igual ao diâmetro da Terra (quase 12.000 milhas ou 12.874 km), o ponto A experimenta a atração gravitacional lunar mais fraca, mas a força centrífuga permanece inalterada e o resultado é uma segunda maré alta.

Os cientistas descrevem isso graficamente como uma bolha alongada de água ao redor da Terra. É uma idealização, porque assume que a Terra está uniformemente coberta de água, mas fornece um modelo viável da faixa de marés devido à gravitação das luas.

Nos pontos separados do eixo Terra-Lua por 90 graus, o componente normal da gravitação das luas é suficiente para superar a força centrífuga, e a protuberância se achata. Este achatamento corresponde a marés baixas.

Efeitos da órbita das luas

A protuberância imaginária em torno da Terra é aproximadamente uma elipse com eixo semi-maior ao longo da linha que liga o centro da Terra ao centro da lua. Se a lua estivesse estacionária em sua órbita, cada ponto da Terra passaria por marés altas e baixas ao mesmo tempo todos os dias, mas a lua não é estacionária. Ele se move 13,2 graus por dia em relação às estrelas, portanto a orientação do eixo principal da protuberância também muda.

Quando um ponto no eixo principal da protuberância completa uma rotação, o eixo principal se moveu. A Terra leva cerca de 4 minutos para girar em um único grau, e o eixo principal se moveu 13 graus; portanto, a Terra precisa girar por mais 53 minutos antes que o ponto volte ao eixo principal da protuberância. Se os movimentos orbitais das luas fossem o único fator que influenciava as marés (alerta de spoiler: não é), a maré alta ocorreria 53 minutos depois, todos os dias, para um ponto no equador.

Em termos do efeito das luas nas marés, dois outros fatores afetam o tempo das marés, bem como a altura da água.

O Sol Também Afeta Marés

A gravitação do sol cria uma segunda protuberância na bolha imaginária que circunda a Terra, e seu eixo está ao longo da linha que liga a Terra ao sol. O eixo avança cerca de 1 grau por dia, pois segue a posição aparente do sol no céu e é cerca da metade do comprimento da bolha criada pela gravitação das luas.

Na Teoria do Equilíbrio das Marés, que dá origem ao modelo de bolhas de maré, a sobreposição da bolha criada pela gravitação das luas e a criada pela gravitação do sol deve fornecer uma maneira de prever as marés diárias em qualquer localidade.

As coisas não são tão simples, no entanto, porque a Terra não está coberta por um oceano gigante. Possui massas terrestres que criam três bacias oceânicas conectadas por passagens bastante estreitas. No entanto, a gravitação sóis combina com a da lua para criar picos bimensais nas alturas das marés ao redor do mundo.

Marés de primavera e marés baixas: As marés da primavera não têm nada a ver com a estação da primavera. Eles ocorrem na lua nova e lua cheia, quando o sol e a lua estão alinhados com a Terra. As influências gravitacionais desses dois corpos celestes se combinam para produzir águas de maré extraordinariamente altas.

As marés da primavera ocorrem, em média, a cada duas semanas. Aproximadamente uma semana após cada maré de primavera, o eixo Terra-lua é perpendicular ao eixo Terra-sol. Os efeitos gravitacionais do sol e da lua se cancelam e as marés são mais baixas que o normal. Estes são conhecidos como marés vazias.

Marés no mundo real das bacias oceânicas

Além das três principais bacias oceânicas - os oceanos Pacífico, Atlântico e Índico - existem várias bacias menores, como o Mar Mediterrâneo, o Mar Vermelho e o Golfo Pérsico. Cada bacia é como um recipiente, e como você pode ver quando você inclina um copo de água para frente e para trás, a água tende a se agitar entre as paredes de um recipiente.A água em cada uma das bacias do mundo tem um período natural de oscilação, e isso pode modificar a força da maré gravitacional do sol e da lua.

O período do Oceano Pacífico, por exemplo, é de 25 horas, o que ajuda a explicar por que existe apenas uma maré alta por dia em muitas partes do Pacífico. O período do Oceano Atlântico, por outro lado, é de 12,5 horas; portanto, geralmente existem duas marés altas por dia no Atlântico. Curiosamente, no meio de grandes bacias hidrográficas, geralmente não há marés, porque a oscilação natural da água tende a ter um ponto zero no centro da bacia.

As marés tendem a ser mais altas em águas rasas ou em águas que entram em um espaço confinado, como uma baía. A Baía de Fundy, nos Maritimes canadenses, experimenta as marés mais altas do mundo. A forma da baía cria uma oscilação natural da água que forma uma ressonância com a oscilação do oceano Atlântico, produzindo uma diferença de altura de quase 40 pés entre a maré alta e a baixa.

As marés também são afetadas pelo clima e eventos geológicos

Antes de adotar o nome tsunami, que significa "grande onda" em japonês, os oceanógrafos costumavam se referir aos grandes movimentos da água que seguem os terremotos e furacões como maremotos. Estas são basicamente ondas de choque que viajam através da água para criar água devastadoramente alta na costa.

Ventos fortes podem ajudar a dirigir a água em direção à costa e criar marés altas, conhecidas como ondas. Para as comunidades costeiras, esses surtos geralmente são os mais efeitos de tempestades e furacões tropicais.

Isso pode funcionar de outra maneira também. Ventos fortes no mar podem empurrar a água para o mar e criar marés incomumente baixas. Grandes tempestades tendem a ocorrer em áreas de baixa pressão do ar, chamadas de depressões. Rajadas de ar passam das massas de ar de alta pressão para essas depressões, e as rajadas dirigem a água.