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4 de Enero de 2021
Geofísica

Cartografiadas por primera vez las mareas de tercer grado en los mares del mundo

En muchas costas, ocurren dos mareas al día. Pero las oscilaciones periódicas del nivel del mar son en realidad más complejas. Ahora se ha podido medir un efecto más sutil de la gravedad lunar sobre los océanos.

Las mareas son muy perceptibles en muchas costas; en algunas, los cambios de nivel llegan a ser tan grandes como en esta bahía de Fundy, en Canadá. Pero junto a esos cambios principales del nivel del mar existen otros mucho menores y difíciles de medir porque en principio son de solo unos milímetros, aunque en algunos lugares, como en Paranagua, Brasil, y la Gran Bahía de Australia, pueden llegar a ser de hasta más de diez centímetros [NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS, y Equipo Científico U.S.A/Japón del ASTER].

En muchas costas es muy perceptible la marea que ocurre dos  veces al día. Pero la alternancia de las mareas es en realidad más compleja que eso. Así, Richard Ray, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, ha confeccionado mapas mundiales, basándose en análisis estadísticos de los datos altimétricos aportados por satélites, de un fenómeno que hasta ahora no se había podido medir a escala global: las mareas de tercer grado. Si solo contasen los factores astronómicos, estas oscilaciones no medirían más de uno o dos milímetros de altura. Como cuenta Ray en Science Advances, se trata de un efecto repartido muy desigualmente, sin embargo, cuando se tienen en cuenta los factores dinámicos de los océanos: en alguna zona crea mareas, que ocurren tres veces al día, que llegan a sobrepasar en la realidad, según el estudio de Ray, los diez centímetros de altura.

Como es bien sabido, las variaciones diarias del nivel del agua, aun descontando los cambios meteorológicos, no son siempre iguales. Las distintas posiciones del Sol y de la Luna producen ciclos más largos, como las mareas de primavera, en las que las diferencias entre las mareas altas y bajas son especialmente grandes. Las mareas de tercer grado se forman porque los dos abultamientos que las fuerzas de marea producen en la masa oceánica de agua, uno sobre la cara de la Tierra que mira a la Luna, el otro en la opuesta a esa (la consecuencia de que el campo gravitatorio lunar no sea igual en ambas por su distinta distancia a la Luna), no son exactamente simétricos.

Ese fenómeno hace que el movimiento del agua de los océanos sea más complicado, pero su efecto es muy pequeño: para incluirlo en las predicciones de las mareas hay que tomar en cuenta en los cálculos del potencial gravitatorio armónicos esféricos (la familia de funciones con que se forman las soluciones de la ecuación) de hasta tercer grado. De ahí el nombre de «mareas de tercer grado».

Esas funciones de tercer grado ofrecen ciclos y patrones más complejos que las de segundo, que describen el comportamiento de los dos abultamientos «clásicos». Así, Ray ha analizado cuatro tipos de mareas de tercer grado: dos que siguen el ritmo semidiario normal; otro, que se produce una vez al día; y el cuarto, tres veces al día. Como estas oscilaciones son muy modestas y pueden quedar encubiertas por el tiempo meteorológico, por las corrientes marinas y hasta por las deformaciones de la corteza terrestre causadas por la Luna, hay que filtrar estadísticamente el efecto a través de todos esos factores que lo tapan.

Escribe Ray que su trabajo demuestra que treinta años de mediciones por satélite ofrecen datos suficientes para extraer del ruido ese efecto sutil y confeccionar mapas mundiales de las mareas de tercer grado. Para respaldar sus resultados, los ha comparado con estudios anteriores. Así, sus datos altimétricos muestran que la marea de tercer grado que se produce una vez al día es especialmente alta en el Atlántico Norte (al contrario que las mareas diarias de segundo grado); y, en efecto, un estudio basado en datos de mareómetros ya lo había visto (Ray explica que ese tipo de marea es aún más alto en el noroeste del océano Índico). Y un estudio basado en los datos de sensores de presión, instalados en el fondo del mar, de mareas de tercer grado, del tipo que se produce tres veces al día, en el nordeste del Atlántico coincide con el mapa de Ray para ese tipo de marea. También hay una coincidencia cualitativa apreciable con simulaciones computacionales anteriores (recíprocamente, se puede considerar que su realismo es puesto a prueba por los resultados de Ray).

Lars Fischer

Referencia: «First global observations of third-degree ocean tides», de  Richard D. Ray, en Science Advances25 de noviembre de 2020: volumen 6, número 48, eabd4744.

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