Ce cauzează mareele în ocean?

Încă din timpurile preistorice, oamenii au știut intuitiv că luna și mareele sunt conectate, dar a fost nevoie de un geniu ca Isaac Newton pentru a explica motivul.

Se pare că gravitatea, acea forță fundamentală misterioasă care provoacă nașterea și moartea stelelor și formarea galaxiilor, este în primul rând responsabilă. Soarele exercită, de asemenea, o atracție gravitațională pe pământ și contribuie la mareele oceanului. Împreună, influențele gravitaționale ale soarelui și lunii ajută la determinarea tipurilor de maree care apar.

În timp ce gravitația este principala cauză a mareelor, propriile mișcări ale pământului joacă un rol. Pământul se rotește pe axa sa, iar acea filare creează o forță centrifugă care încearcă să împingă toată apa de pe suprafață, la fel cum apa pulverizează departe de un cap de aspersoare care se rotește. Gravitația Pământului împiedică apa să zboare în spațiu.

Această forță centrifugă interacționează cu atracția gravitațională a lunii și a soarelui pentru a crea maree și maree joase și acesta este principalul motiv pentru care multe locuri de pe Pământ experimentează două maree în fiecare zi.

Conform Legea gravitației lui Newton, forța gravitațională dintre oricare două corpuri din univers este direct proporțională cu masa fiecărui corp (m₁ și m₂) și invers proporțional cu pătratul distanței (d) între ele. Relația matematică este următoarea:

F = Gm₁m₂/ d²

Unde G este constanta gravitațională universală.

Această lege arată că forța depinde mai mult de distanță decât de masele relative. Soarele este mult mai masiv decât luna - de aproximativ 27 de milioane de ori mai mare - dar este, de asemenea, de 400 de ori mai departe. Când comparați forțele gravitaționale pe care le exercită asupra pământului, se dovedește că luna trage de aproximativ două ori mai tare decât soarele.

Influența soarelui asupra mareelor ​​poate fi mai mică decât cea a lunii, dar este departe de a fi neglijabilă. Este cel mai evident când soarele, pământul și luna se aliniază în timpul lunii noi și lunii pline. La luna plină, soarele și luna sunt pe părțile opuse ale pământului, iar cea mai mare maree a zilei nu este la fel de mare ca în mod normal, deși cea de-a doua maree mare este puțin mai înaltă.

La luna nouă, soarele și luna sunt aliniate pe aceeași parte a pământului și atracțiile lor gravitaționale se întăresc reciproc. Marea mare neobișnuit de mare este cunoscută sub numele de maree puternică.

Forța centrifugă cauzată de rotația pământului pe axa sa primește un impuls de gravitația lunii și asta pentru că pământul și luna se rotesc unul în jurul celuilalt.

Pământul este atât de mult mai masiv decât luna, încât se pare că numai luna se mișcă, dar de fapt ambele corpuri se rotesc în jurul unui punct comun numit baricentru, care se află la 1.068 (1.719 km) mile sub suprafața Pământului. Aceasta creează o forță centrifugă suplimentară, la fel cum ar experimenta o minge care se învârte pe un șir foarte scurt.

Efectul net al acestor forțe centrifuge este de a crea o bombă permanentă în oceanele terestre. Dacă nu ar exista lună, umflătura nu s-ar schimba niciodată și nu ar exista maree. Dar există o lună și iată cum gravitația sa afectează umflătura într-un punct aleatoriu A pe pământul care se învârte:

• Miezul nopţii: Punct A se confruntă cu luna, iar combinația dintre atracția gravitațională a lunii și bombamentul centrifugal se combină pentru a crea marea înaltă.

• 6 a.m. și 6 p.m.: Punct A este perpendicular pe o linie dintre pământ și lună. Componenta normală a forței sale gravitaționale contracarează umflătura centrifugă și o trage înăuntru. Punct A experimentează maree joasă.

• Amiază: Punct A se află pe partea opusă a pământului față de lună. Gravitația lunii este mai slabă, deoarece punctul A este acum la un diametru de pământ distanță, care este la aproape 8.000 mile (12.875 km). Forța gravitațională nu este suficient de puternică pentru a neutraliza umflătura centrifugă și punct A experimentează oa doua maree mare, care este mai mică decât prima care a avut loc la miezul nopții.

Luna se deplasează prin cer cu o rată medie de 13,2 grade pe zi, ceea ce corespunde la aproximativ 50 de minute, deci prima maree în ziua următoare are loc la 00:50, nu la miezul nopții. În acest fel, sincronizarea mareelor ​​mari la momentul respectiv A urmărește mișcarea lunii.

Soarele are un efect asupra mareelor ​​analoage cu cele ale lunii și, chiar dacă este pe jumătate la fel de puternic, oricine prezice mareele marine trebuie să-l ia în considerare.

Dacă vizualizați efectele gravitaționale asupra mareelor ​​ca bule alungite care înconjoară planeta, bula lunii ar fi de două ori mai alungită decât cea a soarelui. Se rotește în jurul pământului cu aceeași viteză ca luna orbitează planeta, în timp ce bula soarelui urmărește mișcarea pământului în jurul soarelui.

Aceste bule interacționează ca undele care interferează, uneori amplificându-se reciproc și uneori anulându-se reciproc.

Balonul de maree este o idealizare, deoarece pământul nu este complet acoperit de apă. Are mase terestre care limitează apa în bazine, ca să spunem așa. După cum vă puteți da seama înclinând o ceașcă de apă înainte și înapoi, apa dintr-un recipient se comportă diferit față de apa care nu este limitată de granițe.

Mutați paharul cu apă într-un fel și toată apa se scurge într-o parte, apoi mutați-o altfel, iar apa se strecoară înapoi. Apa oceanică din cele trei bazine principale oceanice - oceanele Atlantic, Pacific și India - precum și în toate cele mai mici, se comportă la fel din cauza rotirii axiale a pământului.

Mișcarea nu este la fel de simplă ca aceasta, deoarece este, de asemenea, supusă vânturilor, adâncimii apei, topografiei litoralului și forței Coriolis. Unele linii de coastă de pe Pământ, în special cele de pe coasta Atlanticului, au două maree pe zi, în timp ce altele, precum multe locuri de pe coasta Pacificului, au doar una.

Fluxul și fluxul regulat al mareelor ​​are un efect profund asupra coastelor planetei, erodându-le continuu și schimbându-le caracteristicile. Sedimentul este transportat pe mare în retragere spre mare și depus din nou într-un loc diferit atunci când mareea revine.

Plantele și animalele marine din zonele de maree au evoluat pentru a se adapta și valorifica această mișcare regulată, iar pescarii de-a lungul veacurilor au fost nevoiți să își programeze activitățile pentru a se conforma acesteia.

Mișcarea mareelor ​​generează o cantitate enormă de energie care poate fi transformată în electricitate. O modalitate de a face acest lucru este cu un baraj care folosește mișcarea apei pentru a comprima aerul pentru a conduce o turbină.

O altă modalitate este de a instala turbine direct în zona mareelor, astfel încât apa în retragere și în avans să le poată roti, la fel ca vântul care învârte turbine de aer. Deoarece apa este mult mai densă decât aerul, o turbină cu maree poate genera mult mai multă energie decât o turbină eoliană.