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Análisis de las mareas

Introducción

Las mareas terrestres están producidas por la interacción gravitatoria simultánea básicamente entre el sistema de tres cuerpos: Luna, Sol, Tierra. La marea astronómica presenta unas frecuencias características asociadas a la rotación terrestre y la revolución de la Luna alrededor de la Tierra y esta respecto del Sol. Otros cuerpos o están demasiadolejos o sus masas no son los suficientemente grandes como para influir de forma significativa en la marea. La simple observación del fenómeno muestra que el efecto de la Luna es mayor que el del Sol.
El estudio y análisis de las mareas se ha contemplado desde tres puntos de vista o teorías:

Teoría del Equilibrio: la superficie libre sigue en cada instante la posición relativa de la Luna y el Sol,i.e. como si la Luna y el Sol estuvieran en reposo.
La masa de agua, por tanto, no tiene inercia. Esta teoría describe las variaciones aparentes del nivel del agua que apreciara un observador viajando con la rotación terrestre a lo largo de un paralelo sobre la capa de agua deformada. El concepto de equilibrio en este contexto fue introducido por Newton y posteriormente desarrollado por Darwin,1898, y es útil para una descripción cualitativa de algunos fenómenos relacionados con las mareas.

Teoría Dinámica: La teoría del equilibrio supone irrealmente que el agua no tiene inercia; no hay retardos, la masa de agua responde instantáneamente a las fuerzas generadoras de marea. Tampoco tiene en cuenta el efecto de los contornos y de la batimetría. Esa dependencia de la condición de loscontornos hace que la marea sea un fenómeno muy local. Por tanto no predice bien ni las fases ni las amplitudes. Para el estudio de las mareas reales, esto es, para describir con precisión la marea, hay que resolver las ecuaciones generales del movimiento y las fuerzas involucradas considerando las condiciones de contorno adecuadas.
Esto es lo que resuelve Laplace, 1775, y constituye la aproximaciónteórica más correcta. Para contornos idealizados y asumiendo un cierto número de hipótesis es posible obtener resultados analíticos los cuales son útiles para ganar intuición sobre el efecto de cada agente. Para batimetrías y contornos realistas se recurre invariablemente a modelos numéricos.

Análisis Armónico: La solución más heurística al problema de la determinación de las mareas llego conLord Kelvin, 1868-1876, y Darwin, 1883-1886. Como las frecuencias de las mareas se conocen muy bien, se determinan las amplitudes y las fases de las componentes armónica en un lugar determinado a partir de un registro real de marea (en general de un año de duración). La técnica se denomina análisis armónico. Luego, una vez obtenidas las amplitudes y las fases, puede extrapolarse la elevacióngenerada por marea a varias décadas con buena precisión

Definición

Se define marea (astronómica) como la distorsión en la forma de un cuerpo inducida por el empuje gravitatorio de otro.
Respecto a esta definición hay que tener en cuenta varios aspectos. Nótese que no se menciona nada de rotación: la rotación terrestre no genera ninguna marea. Otro punto a tener en cuenta se refiere al términomarea meteorológica, con el que trataremos en el Tema correspondiente. Según la definición dada, el termino \marea" y el termino \meteorológica" no guardan relación. Además, ciertas constituyentes a las que habitualmente nos referiremos como \mareas" no lineales o de aguas someras no se generan astronómicamente, sino que se generan internamente durante la propagación (no lineal), e.g. por efecto dela fricción. Y, por último, hay que mencionar que en este
Tema trataremos distorsiones diferenciales generadas por los empujes gravitatorios. El elipsoide achatado por los polos mas las deformaciones asociadas a las mareas terrestres será nuestra referencia sobre la cual medir las mareas en el mar. A efectos prácticos, esto es, para determinar los periodos característicos que la marea genera,...