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Le maree, da cosa dipendono e dove osservarle

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Seppur in Italia non siano così visibili, conosciamo molto bene in cosa consistano le maree.
Sia per un qualche film o per un documentario questo fenomeno ci ha sempre affascinati e ci ha spinti a chiederci per quale motivo avvengono e quali siano i fenomeni che dettano la loro durata e periodicità.
In questo articolo partiamo dalle basi cercando di capire tutte le cause che portano al fenomeno conosciuto come maree.

Cosa sono le maree?

Possiamo definire le maree come un movimento periodico delle masse d’acqua terrestri, per cui con non poche eccezioni, si osserva per due volte al giorno un innalzamento delle acque (alta marea o flusso) e due volte un abbassamento del livello marino (bassa marea o riflusso).
Di conseguenza nella durata di un giorno lunare dalla durata di 24 ore e 50 minuti, osserviamo solitamente due alte maree e due basse maree.
Questi cambiamenti del livello marino derivano da fenomeni di attrazione lunisolare che si manifestano sia sull’emisfero rivolto verso la Luna sia su quello opposto.
Questo porta ad una doppia onda di marea che si muove in senso opposto rispetto alla rotazione terrestre.
Le principali caratteristiche delle onde di marea sono l’ampiezza e il periodo.
L’ampiezza rappresenta la differenza del livello marino tra bassa ed alta marea, mentre il periodo è il tempo necessario per osservare la stessa fase ripresentarsi.

Foto di Luca Concas. Articolo delle maree.
Un’altra evocatissima foto di Luca Concas.

Una questione di forze in gioco

Nel primo paragrafo facciamo menzione del fatto che in Italia le maree non siano così visibili.
Infatti le maggiori variazioni del livello del mare nel nostro paese possiamo osservarle sull’Alto Mar Adriatico (Italia nord-orientale) con ampiezza che non supera di molto il metro.
Perché invece in altri litorali degli stessi mari questi fenomeni possono raggiungere un’ampiezza di molto superiore ai 10 metri?
L’ampiezza e la frequenza delle maree dipende da diversi fattori:

  • Fattori astronomici: posizione e distanza dalla Luna e del Sole e rotazione della Terra intorno al centro di massa Terra-Luna.
  • Fattori geografici: superfici, forma dei fondali e della costa.
  • Fattori meteorologici: come intensità e direzione dei venti e pressione atmosferica.

Spiegazione delle cause astronomiche

Dal IV secolo a.C l’esploratore greco Pitea individuò nella Luna la causa principale delle maree.
Successivamente Plinio nel I secolo d.C descriverà questo fenomeno imputando parte della “colpa” al Sole.
Con la scoperta della legge di gravitazione universale di Newton (XVII secolo d.C) diventò chiaro il motivo che porta a queste variazioni del livello del mare.
Le uniche masse che sono in grado di causare un’attrazione osservabile sulla Terra sono il Sole e la Luna, tenendo conto però che quest’ultima ha una forza maggiore più del doppio rispetto alla prima.

L’attrazione gravitazionale

Ogni corpo esercita una forza di attrazione su un altro.
La legge di gravitazione universale dice “che due corpi si attraggono con forza direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi e inversamente proporzionale al quadrato della distanza”.
Con un linguaggio “per comuni mortali” (che nessun fisico si offenda) e riferito al fenomeno di cui stiamo parlando, significa che la forza conosciuta come gravità è inversamente proporzionale al quadrato della distanza Terra-Luna.
Per semplificare, all’aumentare della distanza tra i due corpi la forza esercitata dal satellite sulla Terra diminuisce del quadrato della distanza.
In sintesi (omettendo volutamente unità di misura), se la distanza è 2 la forza attrattiva della Luna diminuirà di 22 = 4, se questa distanza è 4 la forza diminuirà di 42 = 16.
Come conseguenza della legge, la faccia della Terra lontana dalla Luna dovrebbe avere una bassa marea dovuta alla più scarsa attrazione.

La forza centrifuga e la risultante delle forze

La forza centrifuga è causata dalla rivoluzione della Terra intorno alla Luna ed è diretta verso il lato esterno (il più lontano dalla Luna).
La risultate di queste forze (questa più quella descritta nel paragrafo precedente) è un’area interessata da alta marea che assomiglia ad una palla da rugby (ellissoide), con la faccia più lontana e più vicina alla luna interessate dal fenomeno, mentre quelle non in asse con la luna interessate da bassa marea.

Risultante delle forze che influiscono sulle maree.
L’immagine illustra la risultante della forza centrifuga e dell’attrazione lunare. Vediamo il cosiddetto “pallone da rugby”. Fonte: Canale Youtube di FateSpazio.

Attrazione gravitazionale del Sole

Anche il Sole partecipa alla formazione delle maree.
Tuttavia le maree solari sono di 2,2 volte inferiori rispetto a quelle lunari.
Con la Luna piena (opposizione) e con la Luna nuova (congiunzione), i tre corpi celesti si trovano sulla stessa linea (fenomeno conosciuto come sigizie o sizigie). In questa situazione l’effetto del Sole si somma a quello della Luna aumentando la forza di marea di circa una volta e mezza. Questa marea con forza superiore si chiama marea sigiziale o spring tides.
Al contrario, quando la Luna si trova ai quarti, questa forma un angolo di 90° con il Sole. In questo caso l’attrazione lunare viene attenuata.
Questa marea con forza inferiore si chiama marea di quadratura o neap tides.
Essendo un mese lunare fatto da 29 giorni circa, tra le fasi di marea sigiziale e di quadratura passano poco più di 7 giorni.

Questa immagine mostra nel frangente sopra una marea sizigiale o spring tides, con i corpi allineati che causano un’attrazione maggiore. Nel frangente sotto vediamo una marea di quadratura o neap tides. Fonte: Tumblr.

Altre cause astronomiche

Altri fattori che influenzano l’altezza delle maree sono:

  • La declinazione solare ovvero la differente altezza del Sole durante l’anno.
  • La variabilità della distanza Terra-Luna nel mese, tra la più vicina (perigeo) e la più distante (apogeo).
  • La variabilità della distanza Terra-Sole nell’anno, tra la più vicina (perielio) e la più distante (afelio).

Analisi di un fattore geografico, le maree in bacini semichiusi

Le maree in ambienti semichiusi (come golfi, estuari e stretti) risentono della forma geografica del bacino (morfologia), della forza di Coriolis (in breve, una forza dovuta al moto di rotazione terrestre) e all’attrito.
In questi casi si possono formare fenomeni di risonanza con amplificazione della marea che può raggiungere anche 15 metri.
La baia di Fundy in Nuova Scozia (Nord America) è conosciuta per l’ampiezza delle sue maree che insieme alla Baia di Ungava (Nord Quebec) e all’estuario del fiume Severn (Regno Unito) sono le più ampie al mondo.
A proposito della Baia di Severn si parla di mascheretto un’onda di marea che si forma nelle baie con costa ad imbuto e fondali bassi dove le maree sono piuttosto alte.
Questo fenomeno si verifica anche nel Rio delle Amazzoni.

Energia delle maree

Le maree producono energia utile per lo sviluppo di elettricità.
Soprattutto quando queste sono in prossimità di estuari, fiordi e baie con escursioni di maree forti.
Sul fiume Rance che sfocia sulla manica è presente dal 1966 una centrale mareomotrice.
Per produrre energia si sfrutta il dislivello tra il mare ed un bacino regolato da una diga che sbarra l’estuario.
Le turbine della centrale operano in entrambe le direzioni.

Conclusioni e raccomandazioni

Al termine di questo articolo, abbiamo visto come le maree dipendano da tantissimi fattori.
L’insieme di questi ci porta a quello che possiamo osservare in natura.
In realtà ci sarebbe ancora tanto da dire a proposito, ma ulteriori dettagli potrebbero essere oggetto di studi universitari.
Per i più curiosi invitiamo a cercare i concetti di: linee cotidali, sistemi anfidromici, età della marea e ineguaglianza diurna.
In Italia un luogo iconico dove possiamo osservare l’alta marea è sicuramente la bellissima Venezia.
Detto ciò, vi invitiamo a visitare la sezione: geologia.
E l’unica raccomandazione che vi facciamo è quella di di visitare e seguire i nostri social: Facebook ed Instagram.

Venezia è la città rappresentativa delle maree in Italia.
Venezia è la città rappresentativa delle maree in Italia. Foto di Gianmarco Virzì.
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Gianmarco Virzì

Web designer, programmatore laureato presso la facoltà di Scienze Naturali dell’università di Bologna, ha attualmente molteplici passioni come: i viaggi, la storia, la cultura (apprezza particolarmente quella giapponese), le arti marziali, il fitness, la cucina, la musica (suona la batteria), la fotografia e l’informatica. Ama la natura e tutto ciò ad essa collegata e da questo nasce la sua linea di pensiero, che può essere riassunta con una citazione di S. Agostino: “il mondo è un libro e quelli che non viaggiano ne leggono solo una pagina” Il suo sogno è di intraprendere la carriera da divulgatore scientifico e di contribuire alla conservazione degli ecosistemi ed alla gestione del territorio.

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