O que causa as marés no oceano?

Desde os tempos pré-históricos, as pessoas intuitivamente sabem que a lua e as marés estão conectadas, mas foi preciso um gênio como Isaac Newton para explicar o motivo.

Acontece que a gravidade, essa misteriosa força fundamental que causa o nascimento e a morte de estrelas e a formação de galáxias, é a principal responsável. O sol também exerce atração gravitacional na Terra e contribui para as marés oceânicas. Juntas, as influências gravitacionais do sol e da lua ajudam a determinar os tipos de marés que ocorrem.

Embora a gravidade seja a causa número um das marés, os próprios movimentos da Terra desempenham um papel. A terra gira em torno de seu eixo, e essa rotação cria uma força centrífuga que tenta empurrar toda a água para fora da superfície, da mesma forma que a água jorra de um aspersor giratório. A própria gravidade da Terra impede que a água voe para o espaço.

Esta força centrífuga interage com a atração gravitacional da lua e do sol para criar marés altas e marés baixas, e é a principal razão pela qual muitos lugares na Terra experimentam duas marés altas todos os dias.

De acordo com Lei da Gravitação de Newton, a força gravitacional entre quaisquer dois corpos no universo é diretamente proporcional à massa de cada corpo (m₁ e m₂) e inversamente proporcional ao quadrado da distância (d) entre eles. A relação matemática é a seguinte:

F = Gm₁m₂/ d²

Onde G é a constante gravitacional universal.

Essa lei revela que a força depende mais da distância do que das massas relativas. O sol é muito mais massivo do que a lua - cerca de 27 milhões de vezes mais massivo - mas também está 400 vezes mais distante. Quando você compara as forças gravitacionais que eles exercem na Terra, verifica-se que a lua puxa cerca de duas vezes mais forte que o sol.

A influência do sol nas marés pode ser menor do que a da lua, mas está longe de ser desprezível. É mais aparente quando o sol, a terra e a lua se alinham durante a lua nova e a lua cheia. Na lua cheia, o sol e a lua estão em lados opostos da Terra, e a maré mais alta do dia não é tão alta como o normal, embora a segunda maré alta seja um pouco mais alta.

Na lua nova, o sol e a lua estão alinhados no mesmo lado da Terra e suas forças gravitacionais se reforçam. A maré excepcionalmente alta é conhecida como maré de primavera.

A força centrífuga causada pela rotação da Terra em seu eixo recebe um impulso da gravidade da lua, e isso porque a Terra e a Lua giram uma em torno da outra.

A terra é tão mais massiva do que a lua que parece que apenas a lua está se movendo, mas na verdade ambos os corpos estão girando em torno de um ponto comum chamado baricentro, que está 1.068 (1.719 km) milhas abaixo da superfície da Terra. Isso cria uma força centrífuga adicional, semelhante à que ocorreria com uma bola girando em uma corda muito curta.

O efeito líquido dessas forças centrífugas é criar uma protuberância permanente nos oceanos da Terra. Se não houvesse lua, a protuberância nunca mudaria e não haveria marés. Mas há uma lua, e aqui está como sua gravitação afeta a protuberância em um ponto aleatório UMA na terra girando:

• Meia-noite: Apontar UMA está voltado para a lua, e a combinação da atração gravitacional da lua e a protuberância centrífuga se combinam para criar a maré alta.

• 6h e 18h: Apontar UMA é perpendicular a uma linha entre a terra e a lua. O componente normal de sua força gravitacional neutraliza a protuberância centrífuga e a puxa para dentro. Apontar UMA experimenta a maré baixa.

• Meio-dia: Apontar UMA está no lado oposto da lua na terra. A gravitação da lua é mais fraca porque o ponto UMA está agora a um diâmetro da Terra, que é quase 8.000 milhas (12.875 km). A força gravitacional não é forte o suficiente para neutralizar a protuberância centrífuga e apontar UMA experimenta uma segunda maré alta, que é menor do que a primeira que ocorreu à meia-noite.

A lua se move pelo céu a uma taxa média de 13,2 graus por dia, o que corresponde a cerca de 50 minutos, então a primeira maré alta do dia seguinte ocorre às 12h50, não à meia-noite. Desta forma, o tempo das marés altas no ponto UMA segue o movimento da lua.

O sol tem um efeito nas marés análogo ao da lua e, embora tenha a metade da força, qualquer pessoa que preveja as marés deve levar isso em consideração.

Se você visualizar os efeitos gravitacionais nas marés como bolhas alongadas ao redor do planeta, a bolha da lua seria duas vezes mais alongada que a do sol. Ele gira ao redor da Terra na mesma velocidade que a lua orbita o planeta, enquanto a bolha do sol segue o movimento da Terra ao redor do sol.

Essas bolhas interagem como ondas interferentes, às vezes se amplificando e às vezes se cancelando.

A bolha das marés é uma idealização, porque a terra não está totalmente coberta pela água. Tem massas de terra que confinam a água em bacias, por assim dizer. Como você pode perceber inclinando um copo d'água para a frente e para trás, a água em um recipiente se comporta de maneira diferente da água que não é delimitada por bordas.

Mova o copo d'água para um lado e toda a água espirrará para um lado, depois mova-o para outro lado, e a água espirrará de volta. A água dos oceanos nas três principais bacias oceânicas - os oceanos Atlântico, Pacífico e Índico - assim como em todas as menores, se comporta da mesma forma devido à rotação axial da Terra.

O movimento não é tão simples assim, porque também está sujeito a ventos, profundidade da água, topografia da costa e a força de Coriolis. Alguns litorais da Terra, especialmente aqueles na costa do Atlântico, têm duas marés altas por dia, enquanto outros, como muitos lugares na costa do Pacífico, têm apenas uma.

A vazante e o fluxo regulares das marés têm um efeito profundo nos litorais do planeta, corroendo-os continuamente e mudando suas características. Os sedimentos são carregados na maré recuando para o mar e novamente depositados em um lugar diferente quando a maré volta.

As plantas e animais marinhos em áreas de maré evoluíram para se adaptar e capitalizar sobre esse movimento regular, e os pescadores ao longo dos tempos tiveram que cronometrar suas atividades para se conformar a ele.

O movimento das marés gera uma enorme quantidade de energia que pode ser convertida em eletricidade. Uma maneira de fazer isso é com uma barragem que usa o movimento da água para comprimir o ar para acionar uma turbina.

Outra forma é instalar turbinas diretamente na zona das marés, de modo que a água que recua e avança possa girá-las, da mesma forma que o vento gira as turbinas de ar. Como a água é muito mais densa que o ar, uma turbina das marés pode gerar significativamente mais energia do que uma turbina eólica.