Maree

Un moment de maree scăzută a oceanului în Filipine .

Mareea este un oceanică fenomen care constă din mase mari de apă ( oceane , mări și mari lacuri ) care creșterea (curgere, maree înaltă) și mai mici (EBB, refluxului) , până la 10-20 de metri (în golful Mont Saint - Michel ) cu frecvență zilnică sau fracțiune de zi (de obicei aproximativ la fiecare șase ore, un sfert de zi terestră ) datorită atracției gravitaționale exercitate pe Pământ de către Lună , care, în ciuda faptului că este de aproximativ două sute de ori mai puțin intensă decât atracția exercitat de Soare , este principala cauză a mareelor, ca o consecință a faptului că măsurarea diametrului Pământului nu este deloc neglijabilă în comparație cu distanța dintre Lună și Pământ, în timp ce este așa în ceea ce privește distanța între Pământ și Soare.

Descriere

Locuri cu amplitudini mareice semnificative
Golful Fundy	Canada	aproximativ 20 m
Río Gallegos	Patagonia	aproximativ 18 m
Portishead	Marea Britanie	aproximativ 16 m
Granville	Franţa	aproximativ 15 m
Fitzroy	Australia	aproximativ 14 m
Saint-Malo	Franţa	aproximativ 13 m

Amplitudinea (numită înălțimea valului de maree , egală cu diferența de înălțime între mareea joasă și cea mare), frecvența și timpul mareelor sunt legate de fenomenele astronomice menționate anterior și de numeroase aspecte morfologice (suprafața masei de apă, forma coastă, diferența de adâncime a fundului mării). Mareele afectează, de asemenea, nivelul râurilor care se varsă în mare. Aceleași forțe și aceleași principii care reglementează mareele corpurilor lichide acționează și asupra corpurilor solide, în special a fost documentată deformarea scoarței terestre .

Diferite motive înseamnă că unele litorale ale aceleiași mări sau oceane nu cunosc maree semnificative în timp ce pe alte litorale, chiar și apropiate, mareele pot fi mult mai mari de zece metri .

De obicei mareele au o frecvență legată de peisaj. Fenomene similare cu „undele statice” (mareea poate fi considerată un val extins, numit val de maree, cu o lungime egală cu semicercul terestru și o perioadă de 12 h 25 min) înseamnă că în unele zone de coastă oceanice nu există maree (de exemplu în unele mări din nordul Europei). Deși, de obicei, orele mareelor variază de la o zi la alta (cum ar fi variația timpului lunii), există locuri (de exemplu în Oceanul Pacific ) în care mareele apar întotdeauna la aceleași ore.

Pe coastele oceanice joase și ușor înclinate, cum ar fi cele din zonele cratonice continentale și cele cu vedere la câmpiile aluvionale, efectul mareei duce la scufundarea și apariția ciclică a unor suprafețe mari de teritoriu și dă naștere la formarea de apartamente de maree , sedimentare medii caracterizate prin transportul sedimentelor atât către uscat, cât și pe mare și, în consecință, prin structuri sedimentare bidirecționale. Exemple tipice sunt coasta franco-olandeză din Europa și coasta canadiană. Cu toate acestea, aceste medii sunt răspândite pe toate zonele de coastă oceanice.

Amplitudinea reală a nivelului mării depinde, de asemenea, de fenomene meteorologice deloc legate de maree, dar care le sporesc efectele. În special, acestea sunt efectele vântului (suflând spre coastă ridică nivelul mării pe litoral, suflând spre exterior scade nivelul de pe litoral), precum și diferențiale de presiune atmosferică între marea deschisă și zona de coastă.

Fenomenul rezonanței mareelor, foarte bine documentat în Golful Fundy , se datorează faptului că valul se reflectă în largul unui golf și se întâlnește cu următorul val care vine din ocean. În acest fel, cele două unde se adună pentru a forma amplitudini de maree deosebit de puternice. Opusul se întâmplă atunci când valul refluxat se întâlnește cu valul defazat (valul mare întâlnește valul scăzut sau invers) minimizând variațiile nivelului mării.

Mareele pot fi folosite și pentru a genera energie. ^[1]

Explicație științifică

«Teoria lunară a mareelor a fost istoric un rod al tradiției astrologice . Înainte ca Newton să o accepte, a fost respinsă de majoritatea raționalistilor ca exemplu de superstiție astrologică ".

( Karl Raimund Popper , Postscript to the Logic of Scientific Discovery [1983], traducere în italiană de M. Benzi, pagina 216, Il Saggiatore, 2009 )

Efectul Lunii

Forțele de maree de pe suprafața pământului.

Având în vedere doar simplitatea Lunii și neglijând deocamdată celelalte corpuri ale sistemului solar, forța care provoacă mareele rezultă din rezultatul a trei forțe: atracția gravitațională exercitată de Pământ asupra a ceea ce este la suprafața pământului, atracția gravitațională exercitată de Lună pe Pământ și de forța centrifugă datorită rotației Pământului în jurul centrului de masă al sistemului Pământ-Lună (care este situat la aproximativ 4.700 km de centrul Pământului și la aproximativ 1.700 km sub nivelul Pământului suprafaţă).

În centrul Pământului aceste trei forțe se anulează exact.

Să luăm în considerare un punct de pe suprafața Pământului orientat spre Lună. Aici acționează trei forțe: o forță centripetă către centrul Pământului (mai mică decât cea simțită în centrul pământului, deoarece este departe de el), o forță centripetă către centrul Lunii și o forță centrifugă exercitată de centru de masă a sistemului Pământ-Lună, care are aceeași direcție și direcție ca și forța centripetă spre Lună. Cele două componente care acționează paralel în direcția Lunii sunt suficient de intense pentru a provoca fenomenul mareelor, în ciuda forței gravitaționale a pământului: însumarea rezultată este de fapt o forță îndreptată spre Lună care determină creșterea nivelului mării. . În același timp, într-un punct al suprafeței terestre opus faței cu fața spre Lună, putem observa că: forța gravitațională a lunii acționează împotriva valului ascendent, paralel cu forța gravitațională a pământului; cu toate acestea, forța centrifugă a centrului de masă al sistemului Pământ-Lună acționează în direcția opusă celorlalte două și este mai mare ca intensitate datorită distanței mai mari a acestei suprafețe de centrul de masă în sine. Din acest motiv, chiar și în această parte a Pământului, opusă suprafeței expuse Lunii, observăm o creștere a mareei.

Drept urmare, marea se ridică atât pe latura Pământului orientată spre Lună, cât și pe partea opusă (așa-numita „a doua cocoașă” a mareei). Acest lucru se datorează faptului că marea înaltă și cea joasă alternează aproximativ de două ori pe zi și nu așa cum ar putea sugera o analiză superficială.

Rezultând din diferența dintre două forțe care sunt aproape egale între ele, intensitatea forței mareelor este oarecum mai mică decât cea a fiecăreia dintre cele două forțe luate individual (matematic vorbind, acesta este un efect de ordinul doi ). Pe suprafața Pământului, valorează aproximativ o zecime de milionime din forța gravitației. Această forță aparent foarte mică este totuși suficientă pentru a produce efecte gigantice datorită masei enorme de apă asupra căreia acționează.

Calcul detaliat

Mașină de predicție a mareelor, folosită de guvernul Statelor Unite din 1910 până în 1965.

În orice punct de pe suprafața pământului, potențialul gravitațional exercitat de Pământ și Lună este

P_{G}=-\,{\frac {GM_{T}}{r_{T}}}-{\frac {GM_{L}}{r_{L}}}

{\ displaystyle P_ {G} = - \, {\ frac {GM_ {T}} {r_ {T}}} - {\ frac {GM_ {L}} {r_ {L}}}}

P_ {G} = - \, {\ frac {GM_ {T}} {r_ {T}}} - {\ frac {GM_ {L}} {r_ {L}}}

unde G este constanta gravitațională universală , M _T masa Pământului, M _L masa Lunii, r _T distanța de la centrul Pământului, r _L distanța de la centrul Lunii. La aceasta trebuie adăugat potențialul forței centrifuge:

P_{C}=-{\frac {1}{2}}\omega ^{2}r^{2}

{\ displaystyle P_ {C} = - {\ frac {1} {2}} \ omega ^ {2} r ^ {2}}

P_ {C} = - {\ frac {1} {2}} \ omega ^ {2} r ^ {2}

unde ω este viteza de rotație a sistemului Pământ-Lună, în timp ce r este distanța de la centrul de masă al acestui sistem. ω poate fi obținut prin echivalarea accelerației centrului Pământului datorită rotației cu cea produsă de atracția gravitațională a Lunii:

a_{T}=\omega ^{2}r_{C}={\frac {GM_{L}}{d_{TL}^{2}}}

{\ displaystyle a_ {T} = \ omega ^ {2} r_ {C} = {\ frac {GM_ {L}} {d_ {TL} ^ {2}}}}

a_ {T} = \ omega ^ {2} r_ {C} = {\ frac {GM_ {L}} {d _ {{TL}} ^ {2}}}

unde r _C este distanța dintre centrul Pământului și centrul de masă al sistemului, în timp ce d _TL este distanța dintre centrul Pământului și cel al Lunii. Mai mult, aplicarea teoremei cosinusului , r și _L pot fi scrise ca respectiv

r={\sqrt {r_{T}^{2}+r_{C}^{2}-2r_{T}r_{C}\cos \theta }}

{\ displaystyle r = {\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + r_ {C} ^ {2} -2r_ {T} r_ {C} \ cos \ theta}}}

r = {\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + r_ {C} ^ {2} -2r_ {T} r_ {C} \ cos \ theta}}

r_{L}={\sqrt {r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}-2r_{T}d_{TL}\cos \theta }}

{\ displaystyle r_ {L} = {\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} -2r_ {T} d_ {TL} \ cos \ theta}}}

r_ {L} = {\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} -2r_ {T} d _ {{TL}} \ cos \ theta}}

unde θ este unghiul dintre linia care unește centrul Pământului cu punctul în care se calculează potențialul și cel care unește centrul Pământului cu cel al Lunii (rețineți că centrul de masă al sistemului este, de asemenea, pe această ultimă linie). Prin dezvoltarea în serii de Maclaurin obținem, prin urmare

{\frac {1}{r_{L}}}=\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}-2r_{T}d_{TL}\cos \theta \right)^{-1/2}=

{\ displaystyle {\ frac {1} {r_ {L}}} = \ left (r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} -2r_ {T} d_ {TL} \ cos \ theta \ dreapta) ^ {- 1/2} =}

{\ frac {1} {r_ {L}}} = \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} -2r_ {T} d _ {{TL}} \ cos \ theta \ right) ^ {{- 1/2}} =

={\frac {1}{\sqrt {r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}}}}\left(1-{\frac {2r_{T}d_{TL}}{r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}}}\cos \theta \right)^{-1/2}=

{\ displaystyle = {\ frac {1} {\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2}}}} \ left (1 - {\ frac {2r_ {T} d_ {TL }} {r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2}}} \ cos \ theta \ right) ^ {- 1/2} =}

= {\ frac {1} {{\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2}}}}} \ left (1 - {\ frac {2r_ {T} d_ {{TL}}} {r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2}}} \ cos \ theta \ right) ^ {{- 1/2}} =

={\frac {1}{\sqrt {r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}}}}\left(1+{\frac {r_{T}d_{TL}}{r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}}}\cos \theta +{\frac {3r_{T}^{2}d_{TL}^{2}}{2\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{2}}}\cos ^{2}\theta +{\frac {5r_{T}^{3}d_{TL}^{3}}{2\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{3}}}\cos ^{3}\theta +\ldots \right)

{\ displaystyle = {\ frac {1} {\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2}}}} \ left (1 + {\ frac {r_ {T} d_ {TL }} {r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2}}} \ cos \ theta + {\ frac {3r_ {T} ^ {2} d_ {TL} ^ {2}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {2}}} \ cos ^ {2} \ theta + {\ frac {5r_ {T} ^ {3} d_ {TL} ^ {3}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {3}}} \ cos ^ {3} \ theta + \ ldots \ right)}

= {\ frac {1} {{\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2}}}}} \ left (1 + {\ frac {r_ {T} d_ {{TL}}} {r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2}}} \ cos \ theta + {\ frac {3r_ {T} ^ {2} d _ {{ TL}} ^ {2}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} \ right) ^ {2}}} \ cos ^ {2} \ theta + {\ frac {5r_ {T} ^ {3} d _ {{TL}} ^ {3}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} \ right) ^ {3}}} \ cos ^ {3} \ theta + \ ldots \ right)

și substituind în exprimarea potențialului

P=P_{G}+P_{C}=-\,{\frac {GM_{T}}{r_{T}}}\,-\,{\frac {GM_{L}}{\sqrt {r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}}}}\,-\,{\frac {GM_{L}r_{T}d_{TL}}{\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{3/2}}}\cos \theta \,-\,{\frac {3GM_{L}r_{T}^{2}d_{TL}^{2}}{2\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{5/2}}}\cos ^{2}\theta \,-

{\ displaystyle P = P_ {G} + P_ {C} = - \, {\ frac {GM_ {T}} {r_ {T}}} \, - \, {\ frac {GM_ {L}} {\ sqrt {r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2}}}} \, - \, {\ frac {GM_ {L} r_ {T} d_ {TL}} {\ left (r_ { T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {3/2}}} \ cos \ theta \, - \, {\ frac {3GM_ {L} r_ {T} ^ {2 } d_ {TL} ^ {2}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {5/2}}} cos cos {2} \ theta \, -}

P = P_ {G} + P_ {C} = - \, {\ frac {GM_ {T}} {r_ {T}}} \, - \, {\ frac {GM_ {L}} {{\ sqrt { r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2}}}}} \, -, {\ frac {GM_ {L} r_ {T} d _ {{TL}}} { \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} \ right) ^ {{3/2}}}} \ cos \ theta \, - \, {\ frac {3GM_ {L} r_ {T} ^ {2} d _ {{TL}} ^ {2}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} \ right ) ^ {{5/2}}}} \ cos ^ {2} \ theta \, -

-\,{\frac {5GM_{L}r_{T}^{3}d_{TL}^{3}}{2\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{7/2}}}\cos ^{3}\theta -\ldots -{\frac {GM_{L}}{2r_{C}d_{TL}^{2}}}\left(r_{T}^{2}+r_{C}^{2}-2r_{T}r_{C}\cos \theta \right)=

{\ displaystyle - \, {\ frac {5GM_ {L} r_ {T} ^ {3} d_ {TL} ^ {3}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {7/2}}} \ cos ^ {3} \ theta - \ ldots - {\ frac {GM_ {L}} {2r_ {C} d_ {TL} ^ {2}}} \ left (r_ {T} ^ {2} + r_ {C} ^ {2} -2r_ {T} r_ {C} \ cos \ theta \ right) =}

- \, {\ frac {5GM_ {L} r_ {T} ^ {3} d _ {{TL}} ^ {3}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL }} ^ {2} \ right) ^ {{7/2}}}} \ cos ^ {3} \ theta - \ ldots - {\ frac {GM_ {L}} {2r_ {C} d _ {{TL }} ^ {2}}} \ left (r_ {T} ^ {2} + r_ {C} ^ {2} -2r_ {T} r_ {C} \ cos \ theta \ right) =

=costante+GM_{L}r_{T}\left({\frac {1}{d_{TL}^{2}}}-{\frac {d_{TL}}{\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{3/2}}}\right)\cos \theta \,-

{\ displaystyle = constant + GM_ {L} r_ {T} \ left ({\ frac {1} {d_ {TL} ^ {2}}} - {\ frac {d_ {TL}} {\ left (r_ { T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {3/2}}} \ right) \ cos \ theta \, -}

= constant + GM_ {L} r_ {T} \ left ({\ frac {1} {d _ {{TL}} ^ {2}}} - {\ frac {d _ {{TL}}} {\ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} \ right) ^ {{3/2}}}} \ right) \ cos \ theta \, -

-\,{\frac {3GM_{L}r_{T}^{2}d_{TL}^{2}}{2\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{5/2}}}\cos ^{2}\theta -{\frac {5GM_{L}r_{T}^{3}d_{TL}^{3}}{2\left(r_{T}^{2}+d_{TL}^{2}\right)^{7/2}}}\cos ^{3}\theta -\ldots =

{\ displaystyle - \, {\ frac {3GM_ {L} r_ {T} ^ {2} d_ {TL} ^ {2}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {5/2}}} \ cos ^ {2} \ theta - {\ frac {5GM_ {L} r_ {T} ^ {3} d_ {TL} ^ {3}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d_ {TL} ^ {2} \ right) ^ {7/2}}} \ cos ^ {3} \ theta - \ ldots =}

- \, {\ frac {3GM_ {L} r_ {T} ^ {2} d _ {{TL}} ^ {2}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL }} ^ {2} \ right) ^ {{5/2}}}} \ cos ^ {2} \ theta - {\ frac {5GM_ {L} r_ {T} ^ {3} d _ {{TL} } ^ {3}} {2 \ left (r_ {T} ^ {2} + d _ {{TL}} ^ {2} \ right) ^ {{7/2}}} \ cos ^ {3} \ theta - \ ldots =

=costante\,+\,0,08717\ m^{2}s^{-2}\cos \theta \,-\,5,256\ m^{2}s^{-2}\cos ^{2}\theta \,-\,0,1452\ m^{2}s^{-2}\cos ^{3}\theta \,+\,\ldots

{\ displaystyle = constant \, + \, 0,08717 \ m ^ {2} s ^ {- 2} \ cos \ theta \, - \, 5,256 \ m ^ {2} s ^ {- 2} \ cos ^ {2 } \ theta \, - \, 0,1452 \ m ^ {2} s ^ {- 2} \ cos ^ {3} \ theta \, + \, \ ldots}

{\ displaystyle = constant \, + \, 0,08717 \ m ^ {2} s ^ {- 2} \ cos \ theta \, - \, 5,256 \ m ^ {2} s ^ {- 2} \ cos ^ {2 } \ theta \, - \, 0,1452 \ m ^ {2} s ^ {- 2} \ cos ^ {3} \ theta \, + \, \ ldots}

utilizând următoarele valori numerice:

G = 6.674 10 ⁻¹¹ kg ⁻¹ m ³ s ⁻²
M _L = 7.348 10 ²² kg
r _T = 6,3728 10 ⁶ m (valoare medie)
d _TL = 3.844 10 ⁸ m (valoare medie)

Prin indicarea cu ΔP a termenilor neconstanți ai potențialului, obținem

\Delta P(\cos \theta =0,0083)=0,00036\ m^{2}s^{-2}

{\ displaystyle \ Delta P (\ cos \ theta = 0,0083) = 0,00036 \ m ^ {2} s ^ {- 2}}

{\ displaystyle \ Delta P (\ cos \ theta = 0,0083) = 0,00036 \ m ^ {2} s ^ {- 2}}

(valoare maximă)

\Delta P(\cos \theta =1)=-5,314\ m^{2}s^{-2}

{\ displaystyle \ Delta P (\ cos \ theta = 1) = - 5.314 \ m ^ {2} s ^ {- 2}}

{\ displaystyle \ Delta P (\ cos \ theta = 1) = - 5.314 \ m ^ {2} s ^ {- 2}}

\Delta P(\cos \theta =-1)=-5,198\ m^{2}s^{-2}

{\ displaystyle \ Delta P (\ cos \ theta = -1) = - 5.198 \ m ^ {2} s ^ {- 2}}

{\ displaystyle \ Delta P (\ cos \ theta = -1) = - 5.198 \ m ^ {2} s ^ {- 2}}

prin urmare, potențialul este minim în punctul suprafeței terestre cu fața spre Lună și în punctul opus, în timp ce este maxim în direcția aproximativ perpendiculară (cosθ = 0,0083 corespunde unui unghi de 89 ° 30 '). Marea mare corespunde minimului (nivelul apei crește pentru a compensa diferența de potențial), mareei maxime maxime,

Împărțind la valoarea medie a accelerației gravitaționale de pe suprafața pământului, g = 9,8 ms ⁻² , obținem și valoarea teoretică a amplitudinii mareelor:

{\frac {\Delta P(\cos \theta =1)-\Delta P(\cos \theta =0,0083)}{g}}=0,54\ m

{\ displaystyle {\ frac {\ Delta P (\ cos \ theta = 1) - \ Delta P (\ cos \ theta = 0,0083)} {g}} = 0,54 \ m}

{\ displaystyle {\ frac {\ Delta P (\ cos \ theta = 1) - \ Delta P (\ cos \ theta = 0,0083)} {g}} = 0,54 \ m}

Efectul Soarelui

Soarele exercită o forță de maree pe Pământ analogă cu cea exercitată de Lună; Cu toate acestea, întrucât distanța Pământ-Soare este mai mare (în medie de aproximativ 390 de ori) decât distanța Pământ-Lună, deși Soarele are o masă mult mai mare decât Luna, forța de maree a Soarelui este doar de aproximativ 46% din cea a luna. Celelalte planete ale sistemului solar exercită, de asemenea, o forță de maree, dar având o masă mult mai mică decât cea a Soarelui, magnitudinea acestor forțe este complet neglijabilă (mai puțin de o zece miimi din forța de maree a Lunii).

În funcție de poziția relativă a Pământului, a Soarelui și a Lunii, forța mareică a Soarelui poate acționa în aceeași direcție ca cea a Lunii sau într-o direcție perpendiculară pe ea: rezultatul este o întărire a mareei atunci când cele două stele sunt în conjuncție ( Lună nouă ) sau în opoziție ( Lună plină ), iar aceasta slăbește atunci când sunt în cuadratură (primul sau ultimul trimestru). Prin urmare, amplitudinea mareelor crește și scade ciclic, cu o perioadă de aproximativ cincisprezece zile.

Alte efecte

Pentru calculul precis al amplitudinii, frecvenței și timpului mareelor într-o anumită perioadă a anului și într-un anumit punct de pe suprafața pământului, trebuie luate în considerare mai multe aspecte:

Aspecte astronomice
- Luna: masa, trecerea, distanța, înclinația orbitei sale pe planul ecuatorial;
- Soarele: masa sa, distanța sa, înclinația orbitei sale pe planul ecuatorial.
Aspecte geografice
- suprafața apei;
- diferențial de adâncime al fundului mării;
- forma de pană a golfurilor.
Aspecte meteorologice (acționează independent de maree, dar în unele combinații le pot face catastrofale pentru activitățile umane)
- intensitatea și direcția vânturilor;
- gradient de presiune atmosferică.

Aceste aspecte pot determina, în unele locații, o amplitudine mareică chiar și de zeci de ori mai mare decât valoarea teoretică calculată mai sus.

Efectele mareei în râurile care curg pe coastele afectate de maree mari depind, de asemenea (precum și de mareea la nivel de coastă), de asemenea:

pantă;
adâncime;
lungime.

În unele râuri franceze, efectele mareelor se găsesc chiar la mai mult de o sută de kilometri de coastă.

Periodicitatea mareelor

Ciclul mareelor determinat de atracția Lunii se repetă aproximativ de două ori pe zi: vârful mareei apare în medie la fiecare 12 ore și 25 de minute, precum și vârful mareei, compensat unul de celălalt cu puțin mai mult de 6 ore (După aproximativ 6 ore de la un vârf de maree mare există un vârf de maree scăzut; după aproximativ 6 ore există al doilea vârf de maree mare și după aproximativ 6 ore al doilea vârf de maree scăzut).

Acest lucru se întâmplă deoarece, în timp ce Pământul se întoarce în jurul său la fiecare 24 de ore ( ziua medie siderală este exact 23h56'04 "), în același timp, Luna orbitează Pământul făcând o întoarcere în puțin mai puțin de o lună (27 de zile și 7h43'12 "). Prin urmare, în intervalul dintre două treceri succesive ale Lunii pe același meridian , Pământul nu trebuie să se rotească doar 360 °, ci aproximativ 375 ° 30 'pentru a compensa cele 15 ° 30' pe care Luna le-a mișcat între timp. , adică Pământul trebuie să facă mai mult de o douăzeci și patru de rând. Valoarea precisă variază ușor deoarece, fiind orbita lunară o elipsă , viteza orbitală a Lunii nu este constantă: valoarea medie este de 375 ° 34'6 ". Timpul corespunzător este de 24h54'33". Intervalul mediu teoretic dintre două vârfuri succesive (ambele ridicate sau scăzute) este, prin urmare, jumătate din acest lucru, adică 12 ore, 27 minute și 17 secunde.

Efectele mareelor datorate strâmtorilor

Mările interioare (cum ar fi Marea Mediterană ) nu înregistrează maree puternice, pe de altă parte mareele au o mare importanță în apropierea strâmtorilor (cum ar fi Strâmtoarea Gibraltar ), deoarece creează curenți alternanți puternici între ocean și marea interioară. , favorizând și înlocuirea apei mării interioare. Un efect și mai interesant poate fi văzut în strâmtoarea Messina unde mareele dezvoltă curenți (așa-numita maree) care circulă periodic (aproximativ la fiecare 6 ore) mai întâi de-a lungul unei direcții a strâmtorii și apoi în direcția opusă („ascendent” curent și curent „descendent”, în funcție de dacă provine din sud sau nord).

Efectele mareelor asupra râurilor

Valul de maree nu se oprește la gura râurilor, ci urcă pe ele. Amplitudinea poate crește atunci când râul se îngustează și este atenuat în prezența apelor puțin adânci sau a râurilor înguste datorită fricțiunii dintre apă și fundul mării și maluri. Efectele legate de fenomenul rezonanței valului de maree nu sunt neobișnuite. În prezența mareelor puternice, a pantelor joase ale râurilor mari, valul poate apărea chiar la mai mult de o sută de kilometri de gură. Momentele mareelor râurilor sunt foarte defazate în raport cu timpul mareei care le generează. Acest lucru depinde de viteza de propagare a valului de maree, viteză care este la rândul său legată de adâncimea și lățimea râului. De exemplu, acest fenomen este recurent în Franța, în departamentul Gironde , pe râurile Dordogne și Garonne , unde fenomenul este cunoscut sub numele de mascaret . În statul brazilian Pará , la gura râului Amazon , fenomenul se numește pororoca și generează valuri care se întind pe 13 km. Acest fenomen este extrem de evident în China pe râul Qian Tang Jiang, lângă Hangzhou, unde valul în creștere poate atinge dimensiuni considerabile (au fost înregistrate valuri de până la 9 metri). În această regiune fenomenul este deosebit de intens între august și octombrie și atrage mii de turiști, însă, având în vedere necontrolabilitatea fenomenului, în fiecare an se înregistrează mai multe decese.

Încetinirea rotației Pământului

Fricțiunile dintre oceane și litoral, cauzate de maree, duc la o încetinire continuă a rotației Pământului, de ordinul a aproximativ douăzeci de microsecunde pe an, o schimbare a interesului exclusiv pentru astronomie și pentru cei care se ocupă de definirea și măsurarea de timp . Studiile au arătat că încetinirea rotației Pământului determină o creștere a duratei zilei la fiecare douăsprezece zile cu un timp egal cu cel folosit de lumină pentru a parcurge distanța de aproximativ 200 de metri în gol ^{[ fără sursă ]} .

Prognoza mareei

Prognozele mareelor trebuie să ia în considerare atât aspectele astronomice și geografice, cât și cele meteorologice. Cele mai importante sunt primele două aspecte, pentru care există diferite „tipuri” de maree (precum și zone în care fenomenul mareelor este practic inexistent).

Regula celor douăsprezecimi

Creșterea (în timpul unei maree în creștere) și coborârea (în timpul unei valuri care scad sau scad) a nivelului mării pot fi, ca o primă aproximare, descrise cu o curbă sinusoidală . Descrierea exactă a nivelului mării și a curenților de maree este o sarcină complexă, deoarece fenomenul nu depinde doar de condițiile astronomice, ci și de fenomenele locale, cum ar fi dispunerea fundului mării și a obstacolelor, care modifică fluxul mării. deci curenții de maree și creșterea sau scăderea nivelului mării. Cu toate acestea, adesea pentru aplicații practice, cum ar fi în majoritatea cazurilor în care este necesar să se cunoască nivelul apei în scopuri de navigație, nu este necesar să se cunoască exact starea mareei și este suficient să se aibă o estimare a nivelul apei. apa. Pentru a face acest lucru, trebuie mai întâi să cunoașteți, în locul de interes, momentele de maree scăzută și maree și nivelurile lor respective. Nivelurile sunt măsurate de la un nivel de referință, care este același utilizat în diagrame nautice pentru a indica adâncimile (niveluri de referință diferite sunt utilizate în diferite țări, dar atâta timp cât utilizați diagrame și tabele de maree care utilizează același nivel, valoarea de referință obținută este unul corect).

Pentru a cunoaște aceste date, se utilizează tabele speciale, numite tabele sau tabele de maree, care raportează, pentru porturile principale, zi de zi aceste date, calculate pe baza datelor astronomice și a datelor istorice ale mareelor anterioare. Dacă locul de interes nu este unul dintre principalele porturi pentru care sunt date direct aceste date, ci este un port secundar, un tabel specific arată, într-un mod mai general, care este avansul sau întârzierea refluxului în comparație cu cel mai apropiat port principal și diferența de niveluri. În cazul în care punctul în cauză nu se află nici măcar într-un port secundar, se va face referire la cel mai apropiat port secundar.

Odată ce aceste date sunt cunoscute, se cunoaște, prin urmare, ora reflecției și nivelul acesteia, precum și ora reflecției și nivelul acesteia. Pentru a afla la un nivel intermediar care este nivelul, puteți calcula diferența dintre nivelul mareei mari și joase și puteți adăuga creșterea calculată la nivelul mareei joase, pentru timpul dorit, calculat prin aplicarea regulii aproximative numite a douăsprezecea parte , care spune (începând de la o maree joasă):

în prima șesime a perioadei, nivelul apei crește cu o doisprezecime;
în a doua șasea a perioadei, nivelul apei crește cu două doisprezecimi;
în a treia șesime a perioadei, nivelul apei crește cu trei doisprezecimi;
în a patra șesime a perioadei, nivelul apei crește cu trei doisprezecimi;
în a șasea a cincea perioadă, nivelul apei crește cu două doisprezecimi;
în a șasea a șasea perioadă, nivelul apei crește cu o doisprezecime.

Al doisprezecelea se referă la diferența (în metri) dintre cele două extreme ale mareei.

O regulă similară poate fi scrisă pentru perioada cuprinsă între un val mare și un val mic, caz în care nivelul apei scade în loc să crească.

Mareele sunt creșteri și scăderi ale nivelului apei care se repetă regulat de două ori pe zi. mareea joasă este momentul înălțimii minime a nivelului mării, mareea cea mare a înălțimii maxime.

De exemplu, putem aduce o maree ipotetică (similară cu cele găsite în unele locații ale Canalului Breton ) în care între mareea joasă și cea înaltă nivelul mării crește cu 12 metri în aproximativ 6 ore:

în prima oră marea crește cu 1 metru;
în a doua oră marea crește cu 2 metri;
în a treia oră marea crește cu 3 metri (5 cm pe minut, sau 1 centimetru la fiecare 12 secunde);
tot în a patra oră marea crește cu 3 metri;
apoi încetinește viteza, urcând în a cincea oră cu „doar” 2 metri;
iar în a șasea oră cu doar un metru.

Dacă valul ascendent acoperă o plajă, viteza cu care marea se apropie de coastă poate fi calculată. Cu cât panta plajei este mai mică, cu atât viteza este mai mare. Nu sunt cazuri rare de scăldători, excursioniști sau muncitori care au fost surprinși de creșterea valului, care riscă să se înece chiar și la kilometri de țărm. Aproape de Mont-Saint-Michel marea acoperă în anumite ocazii pe an aproximativ 10-15 kilometri de plajă, ceea ce înseamnă că în momentele centrale ale ciclului (și, prin urmare, timp de aproximativ două ore la rând), marea avansează spre coastă la o viteză medie de 3-4 km / h și, în funcție de panta plajei, această viteză poate fi semnificativ mai mare.

Maree cu o frecvență de aproximativ douăsprezece ore

Este tipul de maree care respectă cel mai bine regulile astronomice simple. Se aplică valurilor prezente în Marea Mediterană , precum și pe coastele Franței, în Canalul Mânecii și în alte coaste europene și extra-europene.

Cea mai mare diferență dintre maree și maree joase se explică prin trecerea lunii la meridian, care are loc cu o perioadă puțin mai mare de 24 de ore datorită mișcărilor combinate de rotație a pământului și revoluție lunară, astfel încât perioada principală a mareelor este de aproximativ 12 ore 25 minute. Aceasta înseamnă că, timp de aproximativ 6 ore, nivelul mării scade și apoi crește din nou pentru tot atâtea ore.

A doua componentă este legată de fazele lunii : în apropierea lunilor noi și pline, mareele sunt maxime în raport cu trimestrul lunii. Prin urmare, acest ciclu are o perioadă egală cu jumătate din ciclul lunar și, prin urmare, aproximativ 14 zile.

O a treia componentă este legată de înclinația soarelui pe planul ecuatorial. Cu cât panta este mai mică, cu atât este mai mare amplitudinea mareei. Aceasta înseamnă că în apropierea echinocțiilor , mareele sunt mai mari, în timp ce în apropierea solstițiilor de iarnă și de vară, mareele sunt mai mici.

Alte componente sunt înclinația lunii în planul ecuatorial, distanța lunii și distanța soarelui etc. Acest lucru duce în special la un al patrulea ciclu de aproximativ 4 ani și jumătate.

Ținând cont doar de primele patru componente, obținem că în intervalul de 4 ani și jumătate, în jurul lunilor martie, aprilie, septembrie și octombrie, în apropierea lunii pline și a lunii noi, de două ori în aceste zile, maree de amplitudine considerabilă, aproape la maximele teoretice.

Dacă excludem a patra componentă, înțelegem că în fiecare an, în lunile pline și lunile noi apropiate de echinocții, se pot observa cele mai mari maree ale anului.

Efecte asupra economiilor locale

Prezența mareelor puternice poate determina - permițând, prevenind sau condiționând - activitățile omului.

Permite activități economice deosebite, cum ar fi colectarea crustaceelor pe malurile de nisip lăsate libere de ape (de unde producția puternică, acum industrială, de stridii , midii și scoici pe coastele bretone ).

Cu secole în urmă, în Bretania , valul era folosit pentru a pune în mișcare morile. Aceste mori au fost ulterior scoase din funcțiune, dar același principiu este aplicat astăzi pentru producerea de energie electrică prin baraje unde mișcarea mareelor face ca turbinele să se întoarcă .

În cazul în care valul ia proporții apreciabile (cel puțin 2 m), este posibil să se utilizeze schimbarea nivelului mării pentru a improviza un doc uscat improvizat: dacă barca are o chilă suficient de puternică și de forma potrivită, barca poate fi lăsată la sol. pe fundul mării adecvat, pentru a efectua o curățare și întreținere scurte, înainte ca următoarea maree să readucă corpul la flotabilitate.

La forte ampiezza delle maree attrae sulle coste interessate dal fenomeno forme di turismo particolare (si pensi al divertimento dei bambini di farsi sollevare su un canotto dalla marea).

Aspetti storici

Nella cultura occidentale e mediterranea in particolare, il fenomeno delle maree è stato descritto fin dagli antichi greci e collegato correttamente al ciclo lunare .

Primi resoconti di navigatori che avevano oltrepassato lo Stretto di Gibilterra , come quello di Pitea , parlavano di incredibili maree che avvenivano oltre tale stretto. Incredibili in particolare in quanto nel Mar Mediterraneo le ampiezze erano nell'ordine di grandezza del metro, mentre nelle coste presso la Manica superavano l'immaginazione di allora. La spedizione di Alessandro Magno , d'altra parte, fece conoscere al mondo greco le maree dell' Oceano Indiano .

L'interesse per il fenomeno suscitato da queste spedizioni portò a elaborare una teoria astronomica del fenomeno che fu esposta in un'opera perduta di Posidonio , sulla quale abbiamo varie testimonianze, la più importante delle quali è di Prisciano Lidio .

Una spiegazione del ciclo mensile della marea basata sulla combinazione delle azioni della Luna e del Sole riappare in opere medievali, come quella di Jacopo Dondi , e della prima età moderna, come quelle di Federico Crisogono e Marcantonio de Dominis . Dopo la sistemazione della meccanica operata da Isaac Newton fu possibile inserire queste spiegazioni nello stesso quadro unitario che spiegava il moto dei pianeti.

Il mito nordico delle maree

La mitologia norrena ha un mito per spiegare l'esistenza delle maree.

Si racconta che un giorno il dio Thor , insieme con il fratellastro Loki , Thjálfi e Röskva , intraprese un viaggio verso lo Jǫtunheimr , finché arrivò alla corte del re Útgarða-Loki . Là il dio e il sovrano intrapresero una serie di sfide per determinare chi fosse il più forte:

Loki sfidò Logi in una competizione su chi avesse mangiato più velocemente, Thjálfi sfidò Hugi in una gara di corsa, e il dio Thor sfidò il sovrano a bere da un corno. Útgarða-Loki sostenne che uno dei loro uomini poteva agilmente bere il contenuto di quel corno con un sorso, i meno abili con due, e sicuramente tutti con tre.

Allora il figlio di Odino trasse un grande sorso e vide che il livello del corno si era abbassato di poco, ne trasse un secondo e vide che il livello si era abbassato ancora meno, allora indispettito dalle parole del gigante il suo terzo sorso fu decisamente più grande degli altri due ma non bastò ancora a vuotare il corno. Il dio allora si sentì umiliato e venne sfidato a sollevare un grosso gatto grigio. Quanto più il dio cercava di sollevarlo, tanto il gatto curvava la sua schiena. Thor si sforzò al massimo ma non ottenne altro che sollevare una delle quattro zampe del gatto.

Dopo questa sfida il dio si propose di combattere contro uno degli uomini di Útgarða-Loki, allora quest'ultimo, deridendolo gli propose di combattere contro la sua vecchia balia Elli , ammonendolo che questa aveva piegato uomini ben più forti di lui. Dopo uno scontro molto acceso il dio resistette piegando solamente un ginocchio. Allora il sovrano interruppe lo scontro asserendo che non era il caso che Thor sfidasse altra gente nella sua casa.

Il dio si sentì umiliato e non parlarono più della sua potenza e delle sconfitte ma festeggiarono con un banchetto. Il giorno seguente, essendo in disparte sia Thor sia Útgarða-Loki, quest'ultimo spiegò al dio di averlo ingannato: raccontò che Logi era il fuoco e aveva ovviamente battuto Loki, Hugi era il suo pensiero e ovviamente correva più veloce di Thjálfi, il gatto non era tale ma era Miðgarðsormr , il serpente che circonda tutta la Terra, pertanto il dio l'aveva sollevato così tanto che quasi era arrivato al cielo, la vecchia che Thor è riuscito a fronteggiare piegando solo un ginocchio era nientemeno che la vecchiaia, pertanto il dio aveva compiuto un'impresa prodigiosa resistendo.

Infine, per quanto concerne la sfida del corno, Útgarða-Loki spiegò al dio che la fine del corno era collegata con il mare , pertanto era stata un'impresa stupefacente che egli avesse tratto sorsate così grandi da far abbassare il livello del mare, e pertanto aveva creato le maree.

Note

^ ( EN ) Emanuele Quaranta, The wave of tidal energy is on the rise with these innovations and projects -Prescouter - Custom Intelligence, On-Demand , 16 aprile 2018. URL consultato il 28 aprile 2018 .

Bibliografia

Lucio Russo (2003): Flussi e riflussi - Indagine sull'origine di una teoria scientifica , Feltrinelli
Odile Guérin Tout savoir sur les marées , Éditions Ouest-France , juin 2004, ISBN 2-7373-3505-1

Voci correlate

Piana di marea
Acqua alta a Venezia
Astronomia
Luna
Sole
Marea sizigiale
Geografia
Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo - l'opera di Galileo Galilei affronta, nella quarta giornata del Dialogo, il moto delle maree
Isaac Newton
Linea cotidale
Le Mont-Saint-Michel - località turistica francese (al confine tra Bretagna e Normandia ), nota pure per il fatto che a seconda delle maree da isola si trasforma in "collina"
Saint-Malo - porto francese ( Bretagna ) soggetto a forti maree
Maelstrom
Marrobbio - repentina, imprevedibile e sensibile variazione del livello del mare
Energia mareomotrice
Teoria delle maree
Grotta Gigante - misurazione delle maree terrestri
Ora di porto

Altri progetti

Wikizionario contiene il lemma di dizionario « marea »
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sulla marea

Collegamenti esterni

( EN ) Marea , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
( EN ) Opere riguardanti Marea , su Open Library , Internet Archive .
Earth tides calculator , su aiuas3.unibe.ch . URL consultato il 25 giugno 2006 (archiviato dall' url originale il 14 giugno 2006) .
Myths about Gravity and Tides PDF, esposizione didattica
Servizio idrografico e oceanografico della marina francese , con previsioni delle maree (dei litorali francesi)
Previsione della marea nei porti italiani , a cura di Nautica On Line
Previsione delle maree nel Mediterraneo centrale , il Cybernauta
Direct and opposite tides, from the Center for Operational Oceanographic Products and Services Archiviato il 21 luglio 2005 in Internet Archive . (This site uses the concept of centrifugal force.)
Maree del mese corrente di 15 località italiane con meteo, traffico e viabilità e possibilità di stampa , su itineraridipesca.it .
Pagina del Centro Previsioni e Segnalazioni Maree del Comune di Venezia , su comune.venezia.it . URL consultato il 1º marzo 2009 (archiviato dall' url originale il 26 gennaio 2009) .

Controllo di autorità	Thesaurus BNCF 20764 · LCCN ( EN ) sh85135283 · GND ( DE ) 4020945-3 · BNF ( FR ) cb119582518 (data) · NDL ( EN , JA ) 00573677

[1] ( EN ) Emanuele Quaranta, The wave of tidal energy is on the rise with these innovations and projects -Prescouter - Custom Intelligence, On-Demand , 16 aprile 2018. URL consultato il 28 aprile 2018 .

[1]