Marea
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
La marea è un moto periodico di ampie masse d'acqua (oceani, mari, e grandissimi laghi) che si innalzano (flusso, alta marea) e abbassano (riflusso, bassa marea) anche di 10-15 metri con frequenza giornaliera o frazione di giorno (solitamente ca. 6 ore, un quarto di giorno lunare) dovuto principalmente a due fattori:
- all'attrazione gravitazionale esercitata dall'azione combinata luna-sole sulla terra, ma con netta prevalenza della componente luna a causa della sua minore distanza (Legge di gravitazione universale di Newton)
- alla forza centrifuga dovuta alla rotazione del sistema terra-luna intorno al proprio baricentro (spiega l'alta marea sul lato della terra che è opposto alla luna).
L'ampiezza (detta altezza dell'onda di marea, eguale al dislivello tra bassa e alta marea), frequenza e orario delle maree sono legati a fenomeni astronomici (rotazione della coppia terra-luna, vicinanza, inclinazione e passaggio della luna in particolare e del sole secondariamente) e morfologici (superficie della massa d'acqua, forma della costa, differenza di profondità dei fondali). Le maree hanno effetto anche sul livello dei fiumi che sfociano nel mare.
Le stesse forze e gli stessi principi che regolano le maree dei corpi liquidi, agiscono pure sui corpi solidi, in particolare è stata documentata la deformazione delle crosta terrestre.
Diversi motivi fanno sì che in alcuni litorali dello stesso mare o oceano non conoscono maree di rilievo mentre su altri litorali anche prossimi le maree possono avere ampiezza di molto superiore a 10 metri.
Solitamente le maree hanno una frequenza legata al paesaggio Fenomeni simili alle "onde statiche" (la marea può essere considerata una onda estesa, detta onda di marea, di lunghezza eguale alla semicirconferenza terrestre e periodo di 12 h 25 min) fanno sì che in alcune zone costiere oceaniche non vi sia alcuna marea (p.es. In alcuni mari dell'Europa settentrionale). Mentre solitamente gli orari delle maree variano di giorno in giorno (come la variazione dell'orario della luna) esistono posti (per esempio nell'Oceano Pacifico) nei quali le maree avvengono sempre negli stessi orari.
L'ampiezza effettiva del livello del mare dipende inoltre da fenomeni meteorologici per nulla legati alle maree, ma che ne esaltano gli effetti. In particolare si tratta degli effetti del vento (soffiando verso la costa innalza il livello del mare sui litorali, soffiando verso il largo abbassa il livello presso i litorali) nonché di differenziali di pressione atmosferica tra il mare aperto e la zona costiera.
Il fenomeno della risonanza della marea, molto bene documentato nella Baia di Fundy, è dovuto al fatto che l'onda di marea viene riflessa dalla costa di una baia e incontra la successiva onda di marea che arriva dall'oceano. In tal modo le due onde si sommano formando delle ampiezze di marea particolarmente forti. Il caso opposto avviene quando l'onda di marea riflessa incontra l'onda di marea sfasata (il massimo di marea incontra il minimo di marea o viceversa) rendendo minime le variazione del livello del mare.
| Luoghi con notevoli ampiezze di marea | ||
|---|---|---|
| Baia di Fundy | Canada | ca. 20 m |
| Porto Gallegos | Patagonia | ca. 18 m |
| Portishead | Gran Bretagna | ca. 16 m |
| Granville | Francia | ca. 15 m |
| Fitzroy | Australia | ca. 14 m |
| Saint-Malo | Francia | ca. 13 m |
Indice |
[modifica] 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 ad 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.
[modifica] Nella mitologia norrena
La mitologia norrena ha un mito per spiegare l'esistenza delle maree.
Si racconta che un giorno il dio Thor, insieme al fratellastro Loki, a Thjálfi e a Röskva, intraprese un viaggio verso lo Jötunheimr, 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 che 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.
[modifica] Le forze in gioco
I principali aspetti da considerare per calcolare a tavolino l'ampiezza, la frequenza e l'orario delle maree sono:
- Aspetti astronomici
- la luna: la sua massa, il suo passaggio, la sua distanza, l'inclinazione della sua orbita sul piano equatoriale
- il sole: la sua massa, la sua distanza, l'inclinazione della sua orbita sul piano equatoriale
- l'asse di rotazione della coppia terra-luna, che non passando per l'asse di rotazione terrestre crea delle forze centrifughe
- Aspetti geografici
- superficie delle acque
- differenziale di profondità dei fondali
- forma a cuneo delle baie
- Aspetti meteorologici (agiscono indipendentemente dalle maree, ma in alcune combinazioni le possono rendere catastrofiche per le attività dell'uomo)
- intensità e direzione dei venti
- gradiente di pressione atmosferica
Gli effetti della marea nei fiumi che sfociano su coste interessate da ampie maree, dipendono (oltre che dalla mare a livello costiero) anche da:
- pendenza
- profondità
- larghezza
In alcuni fiumi francesi gli effetti delle maree si riscontrano anche a più di cento chilometri dalla costa.
[modifica] La seconda gobba
La massa d'acqua che per forza gravitazionale viene attratta dalla Luna forma un innalzamento dei mari, come una gobba, in direzione della Luna. Poiché Terra e Luna si attraggono a vicenda, il centro di rotazione si trova nel centro di massa del sistema, ovvero a circa 4700 km dal centro della terra. Quindi per forza centrifuga i mari formano una seconda gobba dal lato opposto a quella che nasce per effetto gravitazionale.
[modifica] Effetti secondari delle maree
[modifica] Effetti delle maree dovute agli stretti
Se da un lato, i mari interni (come il Mar Mediterraneo) non registrano forti maree, d'altro canto le maree hanno grande importanza nei pressi degli stretti (come lo Stretto di Gibilterra) in quanto creano forti correnti alternanti tra l'oceano e il mare interno, favorendo così pure un ricambio dell'acqua del mare interno. Un effetto ancor più interessante si può evidenziare nello stretto di Messina (Italia) dove le maree invece di sviluppare delle ampiezze apprezzabili (o comunque in altezza) le stesse sviluppano delle correnti (cosiddette di marea) che corrono periodicamente (circa ogni 6 ore) prima lungo un senso dello stretto ed in seguito nel senso opposto (Corrente montante e corrente Scendente, a seconda della provenienza da sud o da nord)
[modifica] Effetti delle maree sui fiumi
L'onda di marea non si arresta alla foce dei fiumi, ma li risale. L'ampiezza può crescere quando il fiume si restringe e viene attenuata in presenza di bassi fondali o fiumi stretti per via dell'attrito tra acqua e fondali e rive. Non sono rari effetti legati al fenomeno della risonanza dell'onda di marea. In presenza di forti maree, basse pendenze di ampi fiumi, l'onda di marea può manifestarsi anche a più di cento chilometri dalla foce. Gli orari delle maree fluviali sono molto sfasati rispetto all'orario della marea che le generano. Ciò dipende dalla velocità di propagazione dell'onda di marea, la quale velocità è a sua volta legata alla profondità e larghezza del fiume. Ad esempio questo fenomeno è ricorrente in Francia, nel dipartimento della Gironda, sui fiumi Dordogna e Garonna, dove il fenomeno è noto con il nome di Mascaret.[1]
[modifica] Rallentamento della rotazione terreste
Gli attriti tra gli oceani e i litorali, causati dalle maree porta ad un continuo rallentamento della rotazione terrestre, movimento di interesse esclusivamente per l'astronomia e coloro che si occupano della definizione del tempo.
[modifica] Previsione delle maree
Le previsioni delle maree devono tener conto sia degli aspetti astronomici, che di quelli geografici nonché di quelli meteorologici. I più importanti sono i primi due aspetti, per i quali esistono diversi "tipi" di maree (nonché zone in cui il fenomeno delle maree è praticamente inesistente).
[modifica] La regola dei dodicesimi
L'innalzamento (durante una marea montante) e l'abbassamento (durante una marea discendente o calante) del livello del mare, può essere, in prima approssimazione, descritto con curva sinusoidale. La descrizione esatta dell'andamento del livello del mare e delle correnti di marea risulta un compito complesso in quanto il fenomeno non dipende soltanto dalle condizioni astronomiche, ma anche da fenomeni locali, quali la disposizione del fondale e di ostacoli, che alterano il flusso dell'acqua e quindi le correnti di marea e l'innalzamento o l'abbassamento del livello del mare. Tuttavia spesso per le applicazioni pratiche, come ad esempio nella maggior parti dei casi in cui è necessario conoscere il livello dell'acqua ai fini della navigazione, non è necessaria una conoscenza esatta dello stato della marea ed è sufficiente avere una stima del livello dell'acqua. Per far ciò, bisogna innanzitutto conoscere, nel luogo di interesse, gli orari della bassa marea e dell'alta marea e i loro rispettivi livelli. I livelli sono misurati a partire da un livello di riferimento, che è lo stesso usato nelle carte nautiche per indicare le profondità (in diverse nazioni sono utilizzati livelli di riferimento diverso, ma fintanto che si utilizzano carte e tabelle di marea che utilizzano lo stesso livello di riferimento il valore ottenuto è quello corretto).
Per conoscere questi dati, si ricorre a delle apposite tabelle, dette tabelle o tavole di marea, che riportano, per i porti principali, giorno per giorno questi dati, calcolati in base a dati astronomici e ai dati storici delle maree precedenti. Se il luogo di interesse non è uno dei porti principali per cui sono dati direttamente questi dati, ma si tratta di un porto secondario, un'apposita tabella riporta, in modo più generico, qual è l'anticipo o il ritardo dell'alta e della bassa marea rispetto al porto principale più vicino e la differenza nei livelli. Nel caso in cui il punto in questione non si trovi neppure in un porto secondario, si farà riferimento al porto secondario più vicino.
Una volta noti questi dati si conoscono pertanto, l'orario della bassa marea ed il suo livello e l'orario della alta marea e il suo livello. Per sapere in un orario intermedio quale sia il livello si può calcolare la differenza tra il livello dell'alta e della bassa marea ed aggiungere al livello di bassa marea l'innalzamento calcolato, per l'ora desiderata, calcolata applicando la regola approssimativa detta dei dodicesimi, la quale dice (partendo da una bassa marea):
- nel primo sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di un dodicesimo
- nel secondo sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di due dodicesimi
- nel terzo sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di tre dodicesimi
- nel quarto sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di tre dodicesimi
- nel quinto sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di due dodicesimi
- nel sesto sesto del periodo, il livello dell'acqua sale di un dodicesimo
I dodicesimi fanno riferimento alla differenza (in metri) tra i due estremi di marea.
Una regola analoga può essere scritta per il periodo compreso tra una alta marea ed una bassa marea, nel qual caso il livello dell'acqua scende al posto di salire.
 |
 |
| Alta (sinistra) e bassa marea (destra) in Bretagna | |
Come esempio si può portare un'ipotetica marea (simile a quelle riscontrate in alcune località del Canale della Manica bretone) dove tra la bassa e l'alta marea il livello del mare monta di 12 metri nel giro di circa 6 ore:
- nella prima ora il mare sale di 1 metro
- nella seconda ora il mare sale di 2 metri
- nella terza ora il mare sale di 3 metri (5 cm al minuto, ovvero 1 centrimetro ogni 12 secondi)
- anche nella quarta ora il mare sale di 3 metri
- poi attenua la velocità, salendo nella quinta ora di "soli" 2 metri
- e nella sesta ora di un solo metro.
Se la marea montante ricopre una spiaggia, si può calcolare la velocità con la quale il mare si avvicina alla costa. Minore la pendenza della spiaggia e maggiore la velocità. Non sono rari i casi di bagnanti, escursionisti o lavoratori rimasti sorpresi dalla marea montante, rischiando di annegare anche a chilometri dalla riva. Nei pressi di Mont-Saint-Michel il mare ricopre in alcune occasioni all'anno circa 10-15 chilometri di spiaggia, il che vuol dire che nei momenti centrali del ciclo (e dunque per circa due ore di seguito) il mare avanza verso la costa ad una velocità media di 3-4 km/h e, a seconda della pendenza della spiaggia, tale velocità può essere anche sensibilmente maggiore.
[modifica] Maree con frequenza di circa 12 ore
È il tipo di marea che meglio segue le regole astronomiche semplici. È applicabile alle maree presenti nel Mar Mediterraneo, nonché sulle coste francesi, nel Canale della Manica e altri litorali europei e extraeuropei.
La maggiore differenza tra l'alta e la bassa marea viene spiegata con il passaggio della luna, che ruota attorno alla terra con un periodo leggermente superiore alle 24 ore, cosicché il periodo principale delle maree è di circa 12 ore 25 minuti. Il ché vuol dire che per circa 6 ore il livello del mare scende, per poi risalire per altrettante ore.
La seconda componente è legata alle fasi lunari: in prossimità delle lune nuova e piena le maree sono massime in rapporto ai quarti di luna. Questo ciclo ha dunque un periodo pari a metà del ciclo lunare e dunque circa 14 giorni.
Una terza componente è legata all'inclinazione del sole sul piano equatoriale. Minore è l'inclinazione e maggiore l'ampiezza della marea. Ciò significa che in prossimità degli equinozi le maree sono maggiori, mentre in prossimità dei solstizi invernale e estivo le maree sono minori.
Ulteriori componenti sono l'inclinazione della luna sul piano equatoriale, la distanza della luna e la distanza del sole, ecc.. Ciò porta in particolare ad un quarto ciclo di circa 4 anni e mezzo.
Tenendo conto solo delle prime quattro componenti si ottiene che nell'arco di 4 anni e mezzo si osservano verso marzo, aprile, settembre e ottobre, in prossimità del plenilunio e novilunio, due volte in tali giorni, delle maree di notevolissima ampiezza, vicine ai massimi teorici.
Se si esclude la quarta componente, si capisce che ogni anno, nei pleniluni e noviluni prossimi agli equinozi si possono osservare le maree maggiori dell'anno.
[modifica] Effetti delle maree sulle economie locali
La presenza di forti maree può influenzare le attività dell'uomo. Se da un lato minaccia nel lungo periodo l'esistenza di intere città (caso esemplare: Venezia), dall'altro permette attività economiche particolari, come la raccolta di molluschi sui banchi di sabbia lasciati liberi dalle acque (da qui la forte produzione, adesso industriale, di ostriche, mitili e capesante sulle coste bretoni).
Già secoli or sono, in Bretagna si sfruttava la marea per mettere in moto mulini. Tali mulini vennero in seguito dismessi, ma lo stesso principio viene oggi applicato per la produzione di energia elettrica tramite sbarramenti dove il movimento delle maree fa girare le turbine.
La forte ampiezza della 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).
[modifica] Note
[modifica] 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 2737335051
[modifica] Voci correlate
- Acqua alta a Venezia
- Astronomia, Luna, Sole
- Marea sigiziale
- Geografia
- Isaac Newton
- Mont-Saint-Michel, importantissima 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"
- Maelstrom
- Marrubbio, fenomeno di alta marea presente fra la Sicilia e Malta
- Saint-Malo, importante porto francese (Bretagna) soggetto a forti maree
- Energia mareomotrice
- Teoria statica delle maree
- Grotta Gigante, misurazione delle maree terrestri
[modifica] Collegamenti esterni
- Earth tides calculator
- Myths about Gravity and Tides PDF, esposizione didattica
- - Servizio idrografico e oceanografico della marina francese, con previsioni delle maree (dei litorali francesi)
- Direct and opposite tides, from the Center for Operational Oceanographic Products and Services (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
