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Discusiones de bar™ (II): Las mareas

Estimados lectores, nuevamente nos vamos de copas. Hoy, una taberna irlandesa donde con unas buenas Guiness pasaremos un ratito entretenido. Todos hemos oído hablar de las mareas, pero ¿sabemos exactamente por qué se producen? Sí, hemos oído hablar de que las causa la gravedad de la Luna y esas cosas, pero estoy convencido de que los detalles de hoy les van a resultar interesantes.

Las fuerzas de marea se producen debido a que la gravedad varía con la distancia. Si la gravedad fuera constante en todo el espacio, no habría fuerzas de marea. Dato importante. Como bien saben, Newton halló hace mucho una fórmula que explicaba bastante bien el comportamiento de los cuerpos celestes (y terrestres):

gmmr2.gif

Lo que esta fórmula nos cuenta es que a mayor masa de los implicados, mayor será la fuerza gtravitatoria. También nos cuenta que cuanto mayor sea la distancia, menor será la fuerza. Veamos en una de nuestras servilletas, tras apartar los panchitos y las birras para que no estorben, qué les pasaría a cuatro masas (puntos) que sufrieran la atracción terrestre:

bar-mareas-1-s.jpg

Sevilleta 1: en la parte superior empezamos con cuatro masas que forman un cuadrado. Nótese que la masa 1 está más cerca de la Tierra que la 2 y que la 3 y la 4 están a la misma distancia. Si dejamos que caigan un poquito, exagerando los efectos, pasarían a estar tal y como se muestran en la parte inferior: La masa 1, al estar más cerca de la Tierra, ha sufrido mayor atracción y por tanto se ha movido más que la 2. Vemos que nuestro cuadrado inicial ya no lo es. Se ha estirado. Al mismo tiempo, las masas 3 y 4, como ambas caen hacia el centro de la Tierra, se han acercado entre ellas. Así que nuestro cuadrado inicial no sólo se ha alargado sino que también se ha estrechado.

Si ahora sustituimos este cuadrado al que afecta la gravitación terrestre por la misma Tierra, a la que afecta la atracción Lunar, podremos ver claramente el origen de las mareas:

Servilleta 2: Efectos de marea de la Luna sobre la Tierra. La Tierra se achata y se alarga, igual que nuestros cuatro puntos de la servilleta anterior. El agua se deforma más que la roca: a pesar de que hay mareas terrestres, son de pocos centímetros y no nos damos cuenta de ellas. Las que vemos son las mareas de agua. En esta servilleta, en España estaríamos en marea baja. Como la Tierra gira sobre sí misma una vez cada 24 horas, habría dos mareas altas al día si la Luna no se moviera. Como además la Luna da una vuelta alrededor de la Tierra cada 28 días, resulta que tenemos 2 mareas al día debidas a la rotación terrestre y 2/28 de marea más debidas a la traslación lunar. Por eso no se repiten exactamente las horas de marea de un día para otro.

Las mareas se producen, insisto, porque cuando tenemos un cuerpo lo suficientemente grande hay una diferencia importante entre la fuerza que sufre la parte más cercana y la parte más lejana de ese cuerpo al cuerpo que provoca las mareas.
El Sol hace más fuerza sobre la Tierra que la Luna. Pero como el Sol está mucho más lejos, la diferencia de fuerza entre la parte de la Tierra más cercana al Sol y la más alejada no es tan grande, aunque se note. Por eso hablamos de mareas vivas y mareas muertas. Cuando el Sol, la Tierra y la Luna están en línea (en las fases de luna nueva y luna llena), las mareas son más altas, ya que se juntan los efectos del Sol y la Luna. Cuando estamos en cuadratura con Sol y Luna, las mareas generadas por el Sol atenúan las mareas provocadas por la Luna, y suelen ser más bajas.

Servilleta 3: Diferencia entre mareas vivas y mareas muertas.

A causa de las mareas, la Tiera y la Luna sufren lo que técnicamente se denominan “achuchones”, que las obligan a comprimirse y descomprimirse. Esto cuesta energía. ¿De dónde sale? De la energía de rotación. La Luna nos muestra siempre la misma cara (más o menos) porque a causa de las compresiones y descompresiones que lleva sufriendo durante miles de millones de años ha ido perdiendo energía de rotación hasta igualar su velocidad angular de rotación con su velocidad angular de traslación alrededor de la Tierra. Lo mismo le pasa al sistema Plutón-Caronte.

Bueno, en realidad no es exactamente la misma cara: hay un movimiento, llamado “libración”, que hace que la Luna oscile levemente. En esta imagen, que es una superposición de fotos tomadas durante un ciclo lunar completo, puede apreciarse esta oscilación. Debido a ella, desde la Tierra vemos en realidad el 59% de la superficie lunar, no el 50% que podríamos suponer cuando nos cuentan que sólo vemos una misma cara.

34 comentarios en “Discusiones de bar™ (II): Las mareas

  • Acherito dice:

    Desconocía por completo lo de los achuchones y la libración. Me ha gustado.

  • Ambros dice:

    Genial. Aún conociéndolo nunca lo había visualizado tan fácil como en las servilletas. De libro de física. Aunque seguro que quitarían las birras por políticamente incorrecto. 😉

  • un curioso dice:

    Muy buena explicacion, pero aun no me ha quedado clara una cosa… Soy gallego y en mi primera visita a Baleares me ha descolocado el hecho de que alli apenas sube o baja la marea. ¿Por que? si fuese un lago? pero esta comunicado con el Atlantico…

  • Josito dice:

    Conocía la formación de mareas vivas y muertas, y cómo influye también el sol… pero lo que me ha dejado con la boca abierta ha sido la animación de la luna y el efecto de la libración O_O
    En dos palabras: Im-presionante

  • Nelor dice:

    Muy interesante, sobre todo la diferencia de color entre unas servilletas y otras. Una cosa me ha resultado muy intrigante: no hay rastro de manchas de aceite, gotas de cerveza o arrugas en las servilletas. Lo cual me hace pensar que si es cierto que fue una conversación de bar (tengamos buena fe), las imágenes fueron luego reproducidas en servilletas limpias. ¿Me equivoco? Es más, puede que incluso haya escaneado la servilletas y agregado las imágenes con un programa de imagen.
    Por lo demás muy interesante. Una Pregunta: si las mareas se producen por la gravedad lunar, ¿por qué suben también en el lado contrario de la luna? ¿No debería deformarse la masa de agua sólo en el lado donde está la Luna?

    Un saludo,

    Nelor

  • Remo dice:

    Nelor:
    1.- Las servilletas son auténticas.
    2.- Hay diferencias de color porque se alternan las azules y las rojas, como en todo servilletero de bar hispánico que se precie.
    3.- Los dibujos son míos (por eso son tan malos)
    4.- Soy muy cuidadoso con mis cervezas. Por eso no están manchadas 😉

    En cuanto a la aparición de las dos mareas, en vez de una, está explicado: la Tierra se estira, toda ella. Como el agua sube más que la roca, aparecen dos jorobas de agua en los dos extremos de la Tierra.

    un curioso: eso es otra historia y será contada en otro momento…

  • un curioso dice:

    vale Remo, muchas gracias y enhorabuena por el blog…

  • Nelor dice:

    Hola “Curioso” de Galicia, el hecho de que en el Mediterraneo las mareas sean tan pequeñas que apenas se aprecian es por que el estrecho de Gibraltar no es suficientemente grande para dejar pasar tal masa de agua. Además por el estrecho hay un curso de corrientes (una inferior fría de entrada al Mediterráneo y otra cálida de salida superficial, con lo que deja menos márgen para el intercambio de aguas entre el oceano y el mar. SUpongo que esta explicación es incompleta y habrá otras razones que se sumen a las causas del hecho. Pero soy biólogo y mis conocimientos de física no llegan a más (aunque curiosidad no me falta).
    Un saludo,

    Nelor

  • Nelor dice:

    Ok, Remo, veo que eres muy cuidadoso no solo en los posts del blog, si no que también con las cervezas y las servilletas. Lo de la alternancia de colores me ha gustado, y le da el toque de verificación de lo que afirmas.
    Los dibujos no son malos, son esquemáticos, que es lo que importa.

    Saludos,

    Nelor

  • fanshawe dice:

    Me ha encantado lo de la libración. Y me he quedado flipado con lo de las mareas terrestres… no tenía ni idea (es un placer ser tan inculto en ciertas cosas porque a punto de cumplir los 28 te sigues alucinando)… ¿son visibles esas mareas terrestres en alguna parte? Quiero decir, ¿uno puede ser conscientes de ellas como en el océano?

  • carri dice:

    Hola,
    primero felicitaros por vuestro blog que me parece muy bueno, y al ser la primera vez que escribo pienso que debo decirlo.

    Lo segundo es que no me queda claro que halla dos jorobas de marea, es decir, ¿no debería ir toda el agua hacia la luna y no en la otra dirección?, no me quedó demasiado claro.

    Un saludo

  • Treiral_ dice:

    Amos a ver carri, no es que el cúmulo de agua en el lado opuesto al que esta luna vaya en dirección contraria, es que se mueve todo lo demás hacia la luna dando esa forma abombada.
    Eso he entendido ;;__;; (estoy espeso, mañana tengo un examen sobre la representación grafica en los ordenadores, como se generan todas estas lineas y circulos, en general los pixels, que se ven en la pantalla… T_T)

  • Treiral_ dice:

    por cierto, lo que queria comentar! me encanta la imagen de la luna, siempre me habia preguntado porque solo muestra una cara XD

  • Silvano dice:

    ¿Dónde están Grecia y Turquía? :-p el caso es poner peros… 😀

  • Remo dice:

    Carri, Nelor: alo mejor he dado algo por sobreentendido: la parte de la Tierra más cercana a la Luna sufre más atracción que la más alejada. Si toda la tierra fuera una bola de agua, entenderíais que se estirara, ¿no? Igual que en los cuatro puntos de la servilleta 1. Ahora en esa bola de agua metemos una canica sólida, que apenas se estira y que se queda en el centro de la bola de agua. Como la bola de agua está estirada, sobresale agua por delante y por detrás de la canica sólida.. Y son las dos mareas altas.

  • Lucas dice:

    Quizas deberíamos empezar a explicar la física en los bares!
    Estupendo post…

  • Alex dice:

    Genial, genial, genial!!!

  • AL100x100 dice:

    A ver lo de las dos jorobas…
    Lo de las canicas lo entiendo, pero la que está más alejada de la tierra (más arriba) tambien es atraida hacia la tierra. Menos que las otras pero es atraida, no repelida. Por lo tanto entiendo que la zona de agua cercana a la luna (llamemosla zona 1) es la que más sube. Las zonas a 90 grados de la zona 1 ni suben ni bajan, sino que se desplazan hacia la luna (en horizontal respecto a ese punto de la superficie), pero menos que la zona 1. Y la zona opuesta a la zona 1 se acercará hacia la luna (bajará su nivel) pero la bajada debería ser menor que la subida en la zona 1.
    Pero como el agua es un líquido (incompresible), lo que suba por un lado, lo debe bajar por otro. Esto haría que la zona 1 al subir su nivel “aspire” agua de las lzonas a 90 grados y estas a su vez “aspiren” de la zona opuesta a la zona 1.

    Conclusión: que no me acabas de convencer de que salen dos jorobas.

  • Álvaro dice:

    Propongo una moción para que se cambien las aulas de Física por Cervecerías, con Remo como camarero 😉

    Impresionate lo de la libración. Nunca lo había visto.

  • David Pérez dice:

    Quisiera añadir que el efecto de las mareas no es debido a una atracción gravitatoria perpendicular, sino tangencial.

    Es decir, si la luna estuviese en la vertical del océano Atlántico, la Marea no subiría por la atracción que ejerce la luna sobre la masa de agua situada en el propio Atlántico, sino por la que ejerce sobre las masas de agua del Océano Pacífico y el Océano Índico.

    Siento no recordar la explicación exacta, pero era algo que se deducía al ver los órdenes de magnitud de las distintas fuerzas en las ecuaciones de mecánica de fluídos.

    Un saludo y felicidades por el blog-web, estoy enganchadísimo desde que lo conozco, hace apenas un mes.

  • Álvaro dice:

    Bueno, no se si un comentario es el medio correcto para madaros una pregunta pero es que no encuentro otro.
    Mi pregunta, ya que estamos hablando del océano es:
    ¿Es cierto que la altura del agua del mar es diferente a ambos lados del canal de Panamá?si es así ¿por qué?

  • Javichu (Este sí) dice:

    Yo tengo que añadir otra cosa que se le ha pasado a Remo…

    El agua del mar está salada…

    NOTA: ¿Pensábais en serio que se podría añadir algo más a tan sabia explicación?

  • Patxi dice:

    Muy bueno el post, Remo, y merece una segunda parte… y no conocia la libracion lunar WOW como se mueve!

    Sobre las mareas, vale la pena destacar que es un fenomeno muy complejo. La explicacion que ha dado Remo es la base del fenomeno y resulta muy interesante. Al mismo tiempo, pasan cosas, como minimo sospechosas…

    Las mareas son muy variables geograficamente, siendo enormes en el canal de la Mancha y Nueva Escocia e inexistentes en el ecuador.

    Ademas, las mareas estan desincornizadas de la Luna. En muchos casos, van desincronizadas varias horas: Tras el paso de la luna por la vertical, tardan horas en llegar la Marea!

    Y finalmente, hay lugares que tienen una componente solar de las mareas mucho mas fuerte que la lunar…

    Sorprendente, !recuerdo muchas cosas de mi curso de 5o sobre Oceanografia Dinamica!

  • Alf dice:

    Apoyo la moción de continuar el tema, explicando el porqué de la libración de la luna.

    Por cierto, “has sido invitado” a un divertido juego. Pásate por MalaCiencia.

  • José Carlos dice:

    Si… estoo…. bueno va yo también voto por lo de la libración de la luna. Es que nos habeis dejado (una vez más) boquiabiertos

  • swaze dice:

    Me encantan vuestras discursiones de bar, son geniales, para cuando la tercera? sobre que tratara? yo pongo las cañas si hace falta XDDD

    saludos y seguir asi cracks

    swaze

  • Treiral_ dice:

    Alvaro: el Canal de Panamá se diseño así para acelerar el transito de barcos de comercio, antes de eso habia que hacer o bajar por muy al sur de sudamerica o cruzar el trozo del canal a pata… y se perdia mucho tiempo. Así que idearon una serie de exclusas de agua que cambian el nivel para pasar los barcos de un lado a otro. En el primer enlace hay un video de ello. Si no lo hicieran así y hubieran abierto un rio sin más se inundaría panamá. ¿Porque son diferentes el nivel del mar del oceano atlantico y del oceano pacifico? Porque la tierra es irregular en su forma, eso sumado a que los oceanos no pueden mantener la estabilidad para todos los puntos de un vaso de agua debido a las mareas provoca que tengan distintas alturas.
    Creo =D

    Lo que me parece mas curioso es lo que acaba de comentar Patxi, “Ademas, las mareas estan desincronizadas de la Luna. En muchos casos, van desincronizadas varias horas: Tras el paso de la luna por la vertical, tardan horas en llegar la Marea!“.
    Y algo que me acaba de ocurrir. En un documental que estaba viendo de casualidad en National Geographic Channel dijeron, con algo parecido a un gesto sorprendido, que los cangrejos ermitaños conocen las mareas como si se tratara de la noche y el dia a pesar de que las mareas nunca se producen a las mismas horas y son dificiles de calcular. Casi cambio de canal por ese pensamiento tan egocentrista de que todos los seres se rigen por el mismo ciclo de reloj, tsk!

  • Murciano dice:

    Ok, perdona mi atrevimiento, sólo un poco mayor que mi incultura, pero si la Tierra es mayor (más masa) que la Luna, no debería haber mareas lunares?, o no debería venirse la Luna y caerse sobre nuestras cabezas?.

  • Remo dice:

    Murciano: precisamente a causa de las mareas lunares, la luna ha ido perdiendo energía de rotación hata quedarse (más o menos) mirando siempre con la misma cara hacia la Tierra. O sea que sí, que hubo mareas lunares, pero ya no las hay porque la luna no gira con respecto a la línea que la une con la Tierrra.
    En cuanto a lo de caer sobre nuestras cabezas, si de repente detuviéramos el movimiento de rotación del sistema Tierra-Luna, sí que nos iríamos contra ella. Es la rotación la que permite que ambos cuerpos giren uno en torno a otro sin “caer”. Más en un post futuro sobre órbitas…

  • Napo dice:

    Remo, muy bueno tu blog y tu entrada sobre las mareas. Me hablaron ayer de tí y San Google me ha traído cual cangrejo ermitaño a la playa. Enhorabuena!!

    En cuanto a la entrada,la libración es el nombre general de eso que nos enseñaban que hacía la Tierra, la nutación? El vídeo me ha dejado frío, era casi mágico.

    En cuanto a la altura de las mareas en el Atlántico y el Mediterráneo, creo que puedo aportar algo…Ayuda que el fondo marino sea bastante plano, y tengo entendido que la plataforma oceánica lo es más que la Mediterránea. Por eso en Bretaña las mareas son incluso mayores que en Galicia.

    O eso me dijeron, 😉

    Un saludo,

  • Napo dice:

    Y unas dudas, que se me han olvidado…

    ¿La fase de la Luna es debida a la libración, aparte de a la insolación de la Luna?

    ¿En que manera se encuentra la libración correlada con las mareas, es decir con la distancia Tierra_Luna?

    Y por último, las mareas vivas se dan o en Luna Nueva o en Eclipse (parcial/total) de Sol, ¿no?

  • Félix dice:

    Alguien es capaz de decirme si esta explicación no se corresponde con la realidad teniendo en cuenta la teoría de la relatividad de Eintein,donde no existen tales fuerzas gravitatorias sino que todo se debe a la curvatura del espacio-tiempo?

  • Remo dice:

    Félix: La curvatura espaciotemporal depende de la distancia a la concentración de masa-energía que la genera. La Tierra sufre una curvatura espaciotemporal diferente en sus dos extremos (hay un diferencial de curvatura), lo cual induce las fuerzas de marea. Es exactamente lo mismo, adaptado a la nueva formulación. Recuerda que la Gravedad de Newton es una aproximación excelente (utilizada en todas las misiones espaciales) siempre que no estemos moviéndonos a velocidades cercanas a la de la luz (la Tierra no lo hace) o en las proximidades de agujeros negros (que aumentan mucho la curvatura del espaciotiempo, la Tierra tampoco tiene tanta masa, ni la Luna, ni el Sol).

  • Carlos dice:

    Estuve trabajando en cálculos sobre las mareas y me encuentro con un problema:
    Las mareas solares se estiran hacia el lado del sol debido a la fuerza de atracción y hacia el lado opuesto debido a la fuerza centrífuga de rotación alrededor de éste.
    Las mareas lunares no se puede entender por que se estiran hacia los dos lados, solo tengo dos explicaciones que pueden parecer ilógicas.
    Siguiendo el razonamiento de las mareas solares deberíamos sostener que la tierra gira alrrededor de la luna y la fuerza centrífuga produce el estiramiento del lado opuesto (falaz).

    La otra posible explicación es que existan dos lunas opuestas que produzcan fuerza de atracción (tampoco es cierto).

    Por lo que no encuentro explicación física y matemática y que la justifiquen ya que violan las Leyes de Newton.
    Si alguien lo puede explicar y justificar con número muy agradecido.

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