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Mg. Eleuterio Lucio Encomendero Yépez
Clase 8: Mareas Concepto Generación Teorías Predicción Efectos
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Concepto de mareas Marea: Ascenso y descenso periódicos del nivel de las aguas oceánicas: Aguas de mar abierto, golfos y bahías. Las mareas son ondas de períodos largos que presentan en elevación y caída del nivel del mar a lo largo de la costa. La marea es un fenómeno astronómico con mayor contribución al cambio de nivel del agua que otros fenómenos. Los movimientos se deben a la atracción gravitatoria de: luna y sol sobre el agua, y de la propia tierra. - La atracción de sol y luna sobre el agua generan una oscilación rítmica del agua, debido a la orbitación de la Tierra alrededor del Sol y de la Luna alrededor de la Tierra. Existen mareas causadas por el Sol y por la Luna.
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Causas de las mareas Fuerza centrífuga del movimiento de la tierra alrededor de su eje: 3,38 mg/kg. Atracción gravitacional del sistema tierra-luna: varía entre 3,27 y 3,49 mg/Kg. Atracción gravitacional del sol: varía entre 20-30% de la atracción lunar. Pitias (S VI a.c.) identificó a la luna como fuente de mareas. Isaac Newton explicó la ley de la gravitación universal y se comprendió las mareas por las posiciones del sol y la luna. F = G M1x M2 D G es la constante de la gravitación universal G=6.67·10-11 Nm2/kg2, y r es la distancia entre los los cuerpos - Diferenciar variación de nivel de mar por fuerzas astronómicas y por otras causas: vientos, terremotos, presión atmosférica
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Ciclo diario de marea La variación entre los niveles de marea alta y baja se conoce como amplitud de la marea. En un día, las oscilaciones del mar permitirán determinar lo siguiente: 1. El nivel del agua sube (creciente) hasta un máximo llamado Pleamar o "llena". 2. Luego se mantiene estacionaria por un tiempo, llamándose Marea Parada. 3. Comienza a bajar (vaciante) hasta un mínimo llamado Bajamar o "seca“. 4. Se produce otro periodo estacionario. - El ciclo se repite cada día lunar (24 hrs, 50 min, 28 s) y produce dos mareas altas y dos bajas en cada ciclo.
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Variación de las mareas
- El sol y la luna no están ubicados exactamente sobre el ecuador sino que se ubican hacia el norte o sur del ecuador Luna Sol 28° 30’ Tierra Tierra 23° 30’ 23° 30’ 28° 30’ Luna Sol MAREAS LUNAR SOLAR Duración 12 horas, 25 minutos 12 horas Variación Entre 28° 30’ N y 28° 30’ S mensual Entre 23° 30’ N y 23° 30’ anual
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Teoría de las mareas Tierra A B C
v Tierra E r t 45° Fuerza tractiva Luna B D Gravedad C La F de tracción de la luna en D es compensada por la gravedad terrestre mayor Las Fs centrífugas del lado opuesto de la luna (B) se compesan por la gravedad. Las Fs tractivas actúan tangencialmente, tienden a jalar agua a una región (t) y crean cambios en el nivel del mar. La fuerza tractiva es > en E, 45° entre A y D, en donde es cero. Como v < t, el agua tiende a desplazarse hacia D. La fuerza tractiva es Cero en la vertical AC
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Teoría del equilibrio:
Las fuerzas del hemisferio lunar son las mismas que en localidades en el hemisferio opuesto. Esta teoría no describe totalmente las mareas. Teoría dinámica: Incluye los principios de la teoría del equilibrio. Considera también las características del océano como sistema dinámico: Influencia de la profundidad Fuerzas de las cuencas Efecto de coriolis Considera las olas como ondas largas. Existen hasta 62 componentes de marea, siendo los más importantes la tracción del sol y la luna. Marea parcial. La respuesta del océano a un constituyente de la marea . - Una marea en cualquier parte del mundo está compuesta por todas las mareas parciales de esa localidad en ese momento
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Ciclo de marea 5. Bibliografía
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Mareas solares El Sol genera 2 crestas de onda opuestas. Como el Sol está lejos de la Tierra, su fuerza de marea es 46% menor que la de la Luna. La suma de las fuerzas de Luna y Sol es una onda compuesta por dos crestas, cuya posición depende de las posiciones del Sol y de la Luna en un instante dado. Durante Luna nueva y llena -cuando Sol, Luna y Tierra están alineados- las ondas solar y lunar coinciden creando un estado llamado mareas de primavera. En éstas, las mareas altas ascienden más y las mareas bajas descienden más de lo habitual. Cuando Luna y Sol forman un ángulo recto con respecto a la Tierra (cuadratura), las ondas están sometidas a fuerzas opuestas de Sol y Luna. Este estado se llama de marea muerta y las mareas altas son más bajas y las mareas bajas son más altas que lo normal.
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Mareas lunares La Luna está más cerca de la Tierra que el Sol, es la causa principal de las mareas. Las masas de agua están expuestas a la fuerza centrífuga (hacia afuera de la Tierra) como resultado del movimiento de rotación de la Tierra. El nivel de marea es el resultado de la combinación de estas dos fuerzas (centrífuga + gravitatoria). Cuando la Luna está justo encima de un punto dado de la Tierra, la combinación de esas fuerzas hacen elevar el agua sobre su nivel normal. Esto se llama marea alta o pleamar. Igual ocurre en regiones situadas en el lado opuesto de la Tierra. Las mareas altas y bajas se alternan en un ciclo continuo. En muchas costas del mundo se producen dos mareas altas y dos bajas cada día lunar (24 hrs., 50 min. y 28 s).
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Fuerzas de marea del sol y la luna
Valor máximo de las fuerzas de marea: Debidas a la Luna: 1,1x 10-6 mN Debidas al Sol: 5,02 x 10-7 mN Las fuerzas de marea son pequeñas comparadas con la fuerza de atracción de la Tierra sobre un objeto situado en su superficie, pero los efectos de la marea son importantes.
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-Marea baja o bajamar: Momento en que el mar alcanza su menor altura.
TÉRMINOS USUALES EN LA DESCRIPCIÓN DE LAS MAREAS. -Marea alta o pleamar: Momento en que el agua del mar alcanza su máxima altura dentro del ciclo de las mareas. -Marea baja o bajamar: Momento en que el mar alcanza su menor altura. -Flujo: Es el proceso de ascenso lento y continuo de las aguas marinas, debido al incremento progresivo de la atracción lunar o solar. -Reflujo: Proceso de descenso de las aguas marinas, lento y progresivo, debido por decadencia de la atracción lunar o solar. -Carrera de marea: Diferencia de altura entre pleamar y bajamar. -Semiperíodo de marea: Diferencia en el tiempo entre pleamar y bajamar. -Marea viva, alta o sizigia: Marea que se producen con la Luna Llena y la Luna Nueva, cuando el Sol, la Luna y la Tierra se encuentran alineados. -Marea muerta, baja: Mareas que se producen durante las fases de Cuarto Creciente y Cuarto Menguante, cuando las posiciones de la Tierra, el Sol y la Luna forman un ángulo aparente de 90º.
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Mareas - La diferencia entre altura máxima de bajamar y pleamar es:
Para las mareas producidas por el Sol: 24,4, cm Para las mareas producidas por la Luna: 53,4 cm La máxima diferencia de nivel entre la marea baja y pleamar es de =77.8 cm. Cuando sol y luna están en conjunción alineados con la Tierra se producen la máxima elevación, y cuando están en cuadratura se producen la mínima elevación. - Hay dos mareas porque, al tiempo que la Luna separa el agua de la Tierra en el lado que mira hacia ella, separa la Tierra del agua en el lado opuesto. - El Sol contribuye a las mareas de los océanos de la tierra, mareas que tienen aproximadamente un tercio de la altura de las debidas a la Luna.
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Variación de las mareas
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Mareas muertas - En los cuartos lunares, las dos fuerzas se hallan compensadas y tenemos mareas altas más bajas, las llamadas "mareas muertas".
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Mareas de sicigias - Las mareas de sicigias o "mareas vivas" ocurren cuando luna y sol están en conjunción: (luna nueva) o en oposición (luna llena). - En este caso los efectos de luna y sol se suman. Por ello que las pleamares de sicigias son más altas que las pleamares promedio y las bajamares son más bajas que las bajamares promedio. - Es fácil darnos cuenta cuando estamos en época de pleas de sicigias ya que se da cuando tenemos luna llena (luna completa en el cielo) o luna nueva (sin luna en el cielo).
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Mareas de sicigias - Durante luna nueva y luna llena, cuando las mareas de luna y del sol se refuerzan, tenemos la llamadas "mareas vivas".
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Mareas de cuadratura - Las mareas de cuadratura o mareas "muertas" son las que se producen cuando el sol y la luna están formando un ángulo recto entre sí. Esta posición de los astros corresponde a la fase lunar de cuarto creciente o cuarto menguante (media luna en el cielo). - A diferencia de lo que ocurría en sicigias, en cuadratura los efectos de atracción de ambos astros se contrarrestan dando lugar a una amplitud de marea mucho menor, es decir pleas no tan altas ni bajantes tan pronunciadas. - Nos damos cuenta que estamos en época de mareas de cuadratura porque vemos en el cielo la característica "media luna" ya sea creciente o menguante.
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Generación del día y de las estaciones
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Mareas - La marea sube y baja dos veces/día, pero, como el día lunar es más largo que solar, (50 min. más ) la pleamar y la bajamar se producirán cada día 50 más tarde. - El viento es un factor poderoso en las subidas y bajadas de marea. Si sopla hacia la costa y coincide con mareas vivas, la pleamar rebasará los límites habituales y ocupará supralitorales de costa permanentemente terrestres. Tres categorías de mareas: Mareas vivas: coinciden con las fases lunares nueva y llena. Mareas muertas: en los cuartos creciente y menguante. Mareas intermedias: en los días del ciclo lunar que se encuentren entre las fases mencionadas (ni vivas ni muertas).
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Predicción de mareas Es difícil predecir los cambios de nivel del mar, debido al gran número de variables involucradas. Otras variables: Presión atmósférica Cambios en los vientos Cambios en corrientes Accidentes geográficos y topográficos Cambios en temp. por expansión y contracción térmica. Los cambios relacionados con la atmósfera, variaciones de presión, viento se conocen como mareas meteorológicas. Al cambiar dos o más factores en una localidad y en diferentes proporciones, la marea puede variar por épocas. Analizando los componentes, se hacen predicciones dentro de 0,03 m del valor real hasta con un año de anticipación, para una localidad.
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Características secundarias de las mareas
- La rotación terrestre influye en las mareas, especialmente en bahías y canales. Las corrientes de marea se concentran al lado derecho del canal en HN y al izquierdo en el HS. Así la marea es mayor en un lado que en el otro. - Por la gran longitud de onda de la marea, la velocidad de las olas de marea se reduce al aproximarse a aguas someras en la costa. - Las corrientes de marea pueden ser responsables de la abrasión del fondo oceánico y de canales costeros. - Corrientes de marea muy fuertes pueden desarrollarse en canales angostos y ensenadas (hasta 2,56 Km/h). - La prof. del agua es un factor significativo del grado en que una marea opera sobre la costa. En agua somera enfrenta fricción tendiendo a disipar la energía de marea. - El volumen de agua transportado por las mareas es grande y la energía requerida es impresinante.
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Aparatos para observar mareas
Hay dos tipos: mareómetros y mareógrafos. Mareómetros. Son reglas graduadas colocadas en lugar fijo que no quedan descubiertas en marea o sumergidas en marea alta. Regla de 3 cm de grosor, cm de ancho y longitud suficiente que alcance las máximas pleamares y bajamares. El cero se toma en la marea baja equinoccional. Graduación cada 10 cm con fondo blanco y rayas negras y rojas alternadas. Se ubican en espigones, muelles o roca fija. Mareógrafos. Aparatos que registran la variación del nivel de la superficie del mar. - Hay dos tipos: de flotador y de presión
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