Per què les marees són cada 6 hores si els astres fan cicles de 24 hores?

I per què el Mediterrani està més alt a l’hivern que a l’estiu?

Pregunta enviada per FRANCESC AGUILAR I DOMENJÓ (Grau de Castelló). JOSEP L. PELEGRÍ respon:

Les dues preguntes del nostre lector tenen a veure amb les variacions del nivell del mar i per això sembla adient contestar-les conjuntament. La primera té a veure amb el que anomenem una variació de periodicitat diürna, és a dir, de l’ordre d’un dia; en realitat, tal com diu el lector, sovint el període de la marea és més curt que no pas un dia però tot i així, per fer-nos una idea del període característic, l’anomenem diürn. La segona es refereix a una variabilitat amb un període molt més llarg, de l’ordre d’un any, que anomenem estacional per que té a veure amb el canvi de les estacions. Als oceans hi ha també altres cicles de l’alçada del nivell de l’aigua, alguns de molt més curts, com ara les onades amb períodes de segons, i d’altres de molt més llargs, com ara les variacions glacials-interglacials que durant l’últim milió d’anys ha tingut una periodicitat vora els cent mil anys. Però els dos cicles que esmenta el lector són dels més destacables en les escales temporals en què una persona acostuma a veure el mar i d’aquí la seva importància.

Les marees tenen cicles dominants que varien d’un lloc a un altre, encara que la periodicitat que trobem més freqüentment, i en particular al mediterrani occidental, és la de 12,42 hores; aquesta marea s’anomena la marea lunar semidiürna. Un període de 12,42 hores vol dir que ha de passar aquest temps per que la mateixa fase de la marea es repeteixi; per exemple, si som a marea baixa per tornar a trobar una marea baixa ha de passar 12,42 hores. Això vol dir que entre una marea alta i una marea baixa hi ha poc més de 6 hores, i entre una marea de baixada i un altre de pujada també passen unes 6 hores. Però és important tenir en compte que el període en realitat és poc més de 12 hores (12,42 hores) i no pas 6 hores.

Per què doncs sovint trobem una marea dominant de 12,42 hores? Això té a veure amb el que anomenem la marea d’equilibri. Imaginem-nos la Terra sense continents i coberta per un oceà d’aigua amb una mateixa fondària. La principal força que experimenta aquest oceà és l’atracció gravitacional de la Terra, dirigida cap al centre del nostre planeta, però també experimenta l’atracció gravitacional de la lluna (sense la lluna i els altres astres no hi hauria marea). Ara bé, aquesta atracció de la lluna no és l’única força astronòmica que experimenta el planeta. No sols la lluna gira al voltant de la Terra: degut a la presència de la lluna, la Terra també gira al voltant del centre de massa del sistema lluna-Terra, un centre de massa que de fet es troba dins mateix del nostre planeta. El resultat d’aquesta revolució és que l’oceà que cobreix la Terra experimenta no sols l’atracció gravitatòria de la lluna sinó també una força centrífuga, de manera que la suma de totes dues forces fa que l’oceà adopti una forma el·lipsoïdal, amb l’eix que passa per les puntes del el·lipsoide apuntant cap a la lluna: és el que s’anomena la marea d’equilibri (com es pot veure en aquesta imatge).

Imaginem per un moment que la lluna no canvia de posició (o ho fa molt poc) en 24 hores: durant aquest període la Terra fa una rotació sobre si mateixa, pel que una illa que estigui dins d’aquest oceà experimentarà dues marees altes i dues marees baixes, és a dir, una marea amb un període de 12 hores (de fet la situació és una mica més complicada degut a que l’eix de rotació de la Terra no és perpendicular al pla en què es desplacen la Terra i la lluna, que s’anomena eclíptica, podeu veure aquesta il·lustració). La diferència entre les 12,42 hores i les 12,00 hores es deu al fet que durant la rotació diària de la Terra la lluna també ha canviat lleugerament la seva posició (triga uns 30 dies en revolucionar al voltant de la Terra).

La segona pregunta és més senzilla de contestar, i visualitzar! L’alçada del nivell de l’aigua disminueix durant l’hivern per dues raons fonamentals. Primer, perquè l’oceà es refreda, és el que s’anomena l’efecte isostèric: l’aigua més freda es torna més densa, és a dir, disminueix el seu volum. I segon, perquè a l’hivern disminueix la pressió atmosfèrica en superfície, i en disminuir la pressió augmenta el nivell de l’aigua; és el que s’anomena l’efecte «baròmetre invers»: un canvi de tan sols 1 mil·libar representa un canvi de 1 cm en el nivell de l’aigua.

Josep L. Pelegrí. Investigador del departament d’Oceanografia Física. Institut de Ciències del Mar, CSIC, Barcelona.