Navegación  II                

 

                                                                     Mapas y cartas náuticas

          

                                                                      

       Las Mareas

Las mareas se deben a la atracción gravitatoria de un cuerpo masivo sobre otro. Comúnmente pensamos en las mareas como un fenómeno que vemos en el mar. Hay otros ejemplos de los efectos de las fuerzas de mareas, como el efecto drástico que un Agujero Negro tiene sobre la materia en su vecindad cercana.

El efecto de las fuerzas de mareas de una enana blanca sobre su compañera cercana son suficientes para arrastrar materia de la compañera hacia la superficie de la enana blanca, donde puede causar un repentino y drástico incremento en el brillo, visto como una explosión de Nova. Otras estrellas binarias también muestran los efectos de las fuerzas de mareas, así como los pares cercanos de galaxias, donde los efectos de la atracción gravitatoria son suficientes para distorsionar los aspectos de las galaxias en formas fantásticas y hermosas.                                                                              


La Ley de la Gravedad:

Isaac Newton mostró que la atracción gravitatoria depende de tres cosas: las masas de los dos cuerpos y la distancia que los separa. Él mostró que la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Eso significa que si consideramos la atracción gravitatoria de la Tierra sobre un satélite, la fuerza será sólo un cuarto si duplicamos la distancia al centro de la Tierra.
El Sol es mucho más masivo que la Luna pero, como está mucho más alejado, su atracción gravitatoria es menor que la mitad de la atracción de la
Luna                                                                                                                           

                                                                                    


Mareas Oceánicas:

Las mareas que vemos en los Océanos son debidas a la atracción de la Luna y del Sol. La explicación más simple es que el agua en el lado de la Tierra más cercano a la Luna es atraída por la fuerza gravitatoria de la Luna más intensamente que el cuerpo de la Tierra, mientras que el agua del lado de la Tierra más alejado de la Luna es atraída menos intensamente que la Tierra. El efecto es hacer salientes en el agua en lados opuestos de la Tierra. El efecto de la atracción del Sol es similar, y las mareas que observamos son el efecto resultante de las dos atracciones.

Cuando la atracción del Sol se suma a la de la Luna las mareas son grandes y las llamamos Mareas Vivas, mientras que cuando las atracciones están a 90 grados las mareas son pequeñas y las llamamos Mareas Muertas. Las alturas de las mareas vivas están gobernadas por la distancia de la Luna a la Tierra, siendo más grandes en el Perigeo (cuando la Luna está más cerca de la Tierra) y más pequeñas en el Apogeo (cuando la Luna está más lejos).

Como la atracción del Sol está alineada con la de la Luna en Luna Nueva y Luna Llena, ésos son los días en que hay Mareas Vivas. La atracción del Sol es menos que la mitad de la de la Luna, así que la frecuencia de las mareas está determinada por el pasaje aparente de la Luna alrededor de la Tierra, lo que toma apenas un poco más de un día. Entonces, en la mayoría de los lugares de la Tierra tenemos dos mareas por día, con la hora de cada una retrasándose de un día al siguiente en poco menos que una hora. (El período verdadero, por supuesto, está determinado por la rotación de la Tierra y la órbita de la Luna).

La altura de la marea en cualquier lugar, está determinada por la forma de la línea de la costa y la plataforma continental cercana. La presencia de terrenos inclinados y bahías le da mucho más rango a las mareas que lo que se ve en altamar. Un fenómeno generalmente desapercibido es que el aire y las masas sólidas de la Tierra también se mueven hacia arriba y hacia abajo debido a las fuerzas de mareas. Aunque el movimiento es mucho menor en el terreno que en el mar, puede llegar a ser de un metro de desplazamiento vertical.

Sería esperable que el momento de marea alta sea cuando la Luna está en el meridiano. Esto no es así. La razón es que, por la rotación y fricción de la Tierra, las salientes de la marea se quedan un poco atrás. El efecto cerca de líneas costeras complejas como las de Gran Bretaña es muy difícil de calcular.


El sistema Tierra-Luna:

El efecto de las mareas a largo plazo, es que la energía es disipada por la fricción en los océanos y en el terreno, y la distorsión de la Luna por las fuerzas de marea de la Tierra. Esto frena la rotación de la Tierra y aleja a la Luna de la Tierra. La Tierra pierde energía rotacional, la que es entregada a la Luna.
Eventualmente la rotación de la Tierra será frenada hasta que sea igual al período orbital de la Luna. La Tierra entonces tendrá siempre la misma cara hacia la Luna, de la misma forma en que la Luna ya muestra siempre la misma cara hacia la Tierra. Después de eso el sistema perderá energía lentamente de forma que la Luna se acercará a la Tierra nuevamente.

Este es, por supuesto, un efecto muy lento. La tasa de cambio actual es que la rotación de la Tierra se está frenando 16 segundos cada millón de años y la distancia a la Luna aumenta 120 cm. cada año.

Las mareas oceánicas son fenómenos muy complejos. Son distintas en diferentes lugares del mundo, no sólo porque tienen mayores o menores diferencias de altitud entre las bajas y las altas, sino también porque cambia la periodicidad. En la mayor parte de las costas del océano Atlántico en un día hay dos mareas altas y dos bajas; pero en otros lugares la periodicidad es distinta 

Figura 2-5 --> Frecuencia de las mareas en el mundo

 Frecuencia de las mareas en el mundo

Los periodos y la altura que alcanzan dependen de varios componentes mezclados. La principal fuerza que levanta las mareas es la Luna, con un periodo (tiempo entre dos altas) de 12 horas 24 minutos, que es la mitad de lo que tarda la Tierra en rotar respecto a la línea que une la Tierra a la Luna.

Otro componente de las mareas es la atracción ejercida por el Sol. Su periodo es de 23 horas. Y su intensidad entre el 20 y el 30% de la lunar. Se han identificado otros muchos componentes, aunque el lunar y el solar son los principales. De la conjunción de todos ellos se origina la marea real en cada lugar y tiempo.

Naturaleza de las mareas

Las fuerzas de atracción que ejercen la Luna y el Sol sobre la Tierra, provocan movimientos ascendentes y descendentes de la superficie del agua, principalmente de los océanos, llamados mareas.

Se trata de un movimiento periódico, que se compone de dos pleamares y dos bajamares en un periodo de 24 horas, constituyendo las mareas semidiurnas.

Según la ley de la gravitación de Newton, la fuerza de atracción es proporcional a la masa e inversamente proporcional a cuadrado de la distancia entre los objetos. Esta fuerza es mayor para la Luna que para el Sol, y actúa sobre la superficie oceánica.

F = G*(M1*m2)/d**2

Las mareas varían dependiendo de la posición y de la distancia de la Luna con respecto al Sol y la Tierra.

 

Las fases de la Luna

Mareas de sicigias, y de cuadratura

Se presentan según la posición de la Luna con respecto al Sol y a la Tierra.

 

Mareas de Sicigias ó mareas vivas: se producen cuando la Luna y el Sol están en conjunción (Luna nueva) o en oposición (Luna llena). En este caso los efectos de ambos astros se suman, provocando pleamares más altas y bajamares más bajas que las mareas promedio.

 

 

Mareas de Cuadratura ó mareas muertas: se producen cuando el Sol y la Luna están formando ángulo recto entre sí, esta posición corresponde a la fase lunar de cuarto creciente o cuarto menguante, con lo que los efectos de atracción de ambos astros se contrarrestan dando lugar a una amplitud de marea menor al promedio.

 

En un mes lunar, 29.5 días, ocurren dos mareas de sicigias, y dos de cuadraturas.

 

Marea de perigeo, y de apogeo

Se presentan según la distancia entre la Luna y la tierra.

Marea de Perigeo: Se da cuando la distancia entre la Luna y la Tierra es mínima, la amplitud de la marea aumenta.

Marea de Apogeo: Se presenta cuando la distancia entre la Luna y la Tierra es máxima, la amplitud de la marea disminuye.

 

Mareas Extraordinarias

Se presentan cuando coinciden las "mareas de perigeo" con las mareas de sicigias, originando las mareas extra altas. En caso contrario cuando coinciden las mareas de apogeo con las mareas de cuadratura se producen las mareas extra bajas. Este tipo de mareas se presenta una vez al año.

                                                                                               

Corrientes de marea

Son los movimientos horizontales del agua que se aprecian a lo largo de las costas, rías, bahías, estuarios, fiordos, ..., producidos por las mareas.

La corriente de marea entrante recibe el nombre de flujo, y la corriente de marea saliente el de reflujo.

Sonda
Variables:

Sc: Sonda de la carta. (m)
pl/bj: Pleamar/bajamar
Amp: Amplitud de la marea. (m)
Dcr_va: Duración de la creciente/vaciante. (h)
A: Altura (m)
H: Hora (hm)

Sonda en un instante cualquiera

ABQ= S-calado
S= Sc + Abj + ca
Amp= Apl – Abj
I= +/- (HRB-Hbj)
ca= Amp/2 (1-cos a)
I/a= Dcr_va/180º
Dva_ cr= +/- (Hbj-Hpl) (hm 0
® 24)

Anuario de mareas:

Fecha ®Hpl, Apl / Hbj, Abj para el puerto patrón. Corregir para el secundario.

Corrección por presión:

Ap(m)= (1013-P(mb))/100

Para HRB= Hpl ®
I =Dcr=Hpl-Hbj
a =180º
ca= Amp
S= Sc+Abj+Amp=sc+Apl

    

El pronosticador de mareas de Kelvin (1876)

El trabajo de Lord Kelvin sentó las bases de la física moderna. Esta muestra incluye sus galvanómetros marinos usados en el tendido de cables y su maqueta para el cálculo de las mareas y alturas de agua.

 


El agua del mar no está siempre a la misma altura, sino que sube y baja unas dos veces a lo largo del día. Cuando la superficie está más alta se dice que hay marea alta y cuando está más bajo, marea baja. En un sitio determinado las mareas se producen una hora más tarde cada día, al igual que la Luna, que también sale una hora más tarde cada día. Esta circunstancia hizo que desde la antigüedad se asociaran las mareas con la Luna.

¿Por qué se producen?

Cualquier cuerpo situado en la Tierra experimenta una atracción hacia ella (si no lo crees suelta lo que tienes en la mano), pero también la Luna atrae al cuerpo un poquito. Poco, porque la Luna está más lejos y además es mucho más pequeña que la Tierra. Pero lo más importante, es que la Luna tira con más fuerza de las partículas que están más cerca de ella, que de las que están más lejos, tal como muestra la figura, en la que la longitud de las flechas es proporcional a la fuerza de gravitación ejercida por la Luna. 

Otro fenómeno más fácil de entender y que también contribuye a la formación de las mareas es la rotación de la Tierra. Este movimiento provoca que en las zonas más próximas al ecuador las partículas tiendan a salir desprendidas (como cuando haces girar un balón mojado), pero no lo consiguen, porque la fuerza de atracción gravitatoria de la Tierra es mayor. En cualquier caso lo que se crea es un abultamiento en la zona del ecuador que rodea la Tierra.

La suma de estos dos fenómenos (la diferencia de atracción lunar y la fuerza centrífuga) provocan dos abombamientos de los océanos, en los lugares más cercanos y más lejanos a la Luna, de la superficie de la Tierra. 

Clases de mareas

También el Sol influye un poco en las mareas. Cuando la Luna, la Tierra y el Sol están alineados (es decir en luna Nueva o luna Llena) el Sol añade una pequeña fuerza adicional que hace que las mareas sean aún mayores. Este es el caso de las mareas vivas. 

Cuando el la Luna está en los cuartos (cuarto creciente o cuarto menguante) el Sol y la Luna tiran cada uno para un lado con lo que sus fuerzas se contrarrestan ocasionando mareas más pequeñas, llamadas mareas muertas.

 

             Mareas rojas  -  Red tides 

Las mareas rojas se deben a la concentración masiva y esporádica de microorganismos fotosintéticos unicelulares que viven en la superficie del agua (fitoplancton). Se llaman mareas rojas porque algunos microorganismos que las producen, emiten un color rojo en las aguas, pero existen otros que emiten coloraciones como el verde, pardo, amarillo y naranja, también hay algunos que no alcanzan densidades tan altas como para colorear el agua, sin embargo, son muy dañinos. Es por eso que a las mareas rojas también se les llaman Florecimientos Algales Nocivos (FAN). Las mareas rojas pueden ser frecuentes, en general son impredecibles y de duración corta e irregular, las principales especies que las producen son diatomeas del género Pseudo-nitzchia y dinoflagelados de los géneros Gonyaulax y Gymnodinium entre otros. Este fenómeno ocurre cuando interactúan en el medio marino los siguientes factores:

  1. Biológicos. Los más importantes son la presencia de una población "semilla" de los mencionados organismos del fitoplancton.

  2. Antropogénico. Destaca de manera específica la contaminación orgánica del mar, la cual incrementa anormalmente la cantidad de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, que en concentraciones mayores a las normales en el sitio específico provocan un aumento en la reproducción del fitoplancton, llamado florecimiento (blooms).

  3. Ambientales (fisicoquímicos). Se considera el aporte de nutrientes por parte de la atmósfera y de las aguas intercontinentales y subterráneas. También son importantes los procesos de circulación en el agua.

Algunas mareas rojas han causado intoxicaciones en humanos por consumo de mariscos en general, esto provoca síndromes de tipo paralítico, diarreico y amnésico. Cuando hay contacto directo con el agua, puede causar irritación en las vías respiratorias altas. También se han presentado muertes masivas de peces, por lo que se han propuesto varios métodos de control, los cuales hasta la fecha han resultado poco efectivos para el control de este fenómeno.

La eliminación de las toxinas es lenta, pudiendo permanecer en el tejido animal desde meses hasta años, sobre todo en lugares con temperaturas bajas, ya que se reduce su metabolismo.

En México, tanto en el Océano Pacífico como en el Golfo de México se presentan mareas rojas y FAN, pero la incidencia reportada de este tipo de intoxicación ha sido baja, lo que quizá se deba a que en la mayoría de los casos no se logra diagnosticar como tal o no se reporta a las instituciones médicas, debido a que este envenenamiento es poco común en los litorales mexicanos.

 Tsunami

Tsunami es una palabra japonesa que significa "ola de puerto", unas olas que destruían las aldeas de pescadores sin que en alta mar se sintiera su paso.

La profundidad de las olas corresponde más o menos a la mitad de su longitud. Por debajo el mar está en calma.

La longitud de un tsunami es de docenas e incluso cientos de kilómetros y su velocidad superior a los 700 kilómetros por hora.

En mar abierto, la altura de la onda es muy baja, menos de un metro, por lo que pasa inadvertida, pero al contrario que la ola normal, el tsunami toca el lecho marino, a medida que se acerca a la costa, debido a la menor profundidad, se ve frenada y disminuye su longitud al mismo tiempo que aumenta drásticamente su altura.

En el 90 por ciento de los casos tienen lugar tras un terremoto con epicentro en el mar; en un 9 por ciento, después de un derrumbe submarino que a veces sucede a un seísmo; y el uno por ciento restante, tras una explosión volcánica.

Tanto antes de que llegue la primera gran ola, como entre ésta y la que le sigue, el mar retrocede varios kilómetros con una gran fuerza de arrastre. Probablemente se produzca un millar cada siglo en todo el planeta.

Desde 1983 han sido contabilizados 120 tsunamis. 32 han causado daños significativos, 13 han resultado destructivos, 102 ocurrieron en el Pacífico, 6 en el Caribe, 9 en el Mediterráneo y 1 en el mar Rojo, el océano Indico y el mar de China.

                                         

Relación de Tsunamis en el pasado:

En 1470 a de C. la isla de Thera en el mar Egeo (actual Santorini) explotó con una fuerza cinco veces superior a la que en 1883 destruyó la isla de Krakatoa (situada entre Java y Sumatra).

El tsunami que se produjo alcanzó los 50 metros de altura y asoló Creta, 105 kilómetros al sur de Thera.

Algunos historiadores consideran que causó el fin de la civilización minoica. En julio del año 869 d. de C. mueren mil personas en la costa de Sanriku, noroeste de Honshu. En septiembre de 1498 mueren 500 personas en la península de Kii, Hawai.

La escala de Huracán Saffir/Simpson

Categoría

Definición - Efectos

1

Vientos : 118.5-151.8 km/h (64-82 nudos)      
Ningún daño real a las estructuras (construcciones en  la costa). Alguna inundación costera y daños menores en rompeolas.

2

Vientos: 153.6-175.8 km/h (83-95 nudos)
Daños en puertas, ventanas y techos. Daños considerables en la vegetación, casas móviles. Daños en rompeolas y barcos pequeños y rompimiento de los amarres.

3

Vientos : 177.7-209.2 km/h (96-113 nudos)
Daños a residencias pequeñas con fisuras menores en las paredes. Casas móviles son destruidas. La inundación cerca de la costa destruye pequeñas estructuras y inundación en tierra puede ocurrir.

4

Vientos : 211.0-249.9 km/h(114-135 nudos)
Grietas intensas en las paredes y destechado total de pequeñas estructuras. Erosión significativa en la costa. Inundación tierra adentro.

5

Vientos :  >249.9 Km/h (> 135 kt)
Destechado completo de varias residencias y edificios industriales. Destrucción completa de algunos edificios y barrido de algún mobiliario. La inundación es la causante de la mayores destrucción de primeros pisos de las estructuras cerca de la costa. Evacuación masiva de las áreas residenciales es requerida.