23/9/2013. Introducción. Seguramente en los últimos días hemos notado que las mareas altas son especialmente altas y que las bajas son especialmente bajas. Estas mareas habitualmente se explican en términos de mareas vivas o mareas muertas, pero en realidad hay que ir un poco más allá: hay que hablar de las mareas equinocciales.
Mareas vivas y mareas muertas
Antes que nada, para entendernos, vamos a hacer un pequeño repaso de qué son las mareas vivas y las mareas muertas. Las mareas se deben fundamentalmente a la deformación que ejerce la Luna sobre la Tierra, fenómeno que habitualmente explicamos por medio de la Ley de Gravitación Universal. En esencia, dos cuerpos celestes se atraen con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Esa fuerza, como decíamos, es la responsable de la deformación que se produce en el agua que cubre el planeta y que tiene como principal agente a la Luna.
Si nos quedamos con el efecto que genera la Luna podremos entender el fenómeno de las mareas, pero si queremos entender qué ocurre en mareas vivas y muertas y también en las equinocciales necesitamos tener en cuenta el efecto del Sol. El Sol, como cuerpo celeste, también genera una fuerza de atracción sobre la Tierra que igualmente se traduce en una deformación de los fluídos que cubren al planeta. Ahora bien, el efecto del Sol es considerablemente menor que el de la Luna. En otras palabras, la Luna determina cuándo se produce la marea alta o la baja y el Sol condiciona cómo de alta o cómo de baja acaba siendo la marea.
La imagen de la derecha ilustra los diferentes casos de acuerdo a las combinaciones posibles de la posición de Luna (flechas negras) y Sol (flechas amarillas), todo presentado en una vista zenital. En las mareas vivas (spring tides) se suman el efecto de la Luna y el Sol, lo cual ocurre cuando los tres astros están alineados en una configuración que bien puede ser Luna-Tierra-Sol (aquí habría luna llena) o bien puede ser Tierra-Luna-Sol (luna nueva); en este caso se suman ambas contribuciones de marea, teniendo por tanto una marea más alta de lo normal, así como una marea más baja de lo normal. En las mareas muertas (neap tides) los tres astros forman un ángulo de 90º con la Tierra en el vértice, de manera que la atracción solar impide que la marea lunar sea tan alta como en otras ocasiones, así como la marea baja es más alta de lo habitual.
Este fenómeno de mareas vivas y muertas ocurre una vez en cada ciclo lunar, esto es, 13 veces al año. Ahora bien, el fenómeno que estamos viendo en estos días ocurre en septiembre y también en el mes de marzo, es decir, en las cercanías de los equinoccios.
Solsticios y equinoccios
Para entender el fenómeno de las mareas equinocciales, vamos a hacer un repaso a los solsticios y los equinoccios. En las imágenes anteriores se entendía el proceso de la marea mirando los astros desde una vista zenital; a partir de ahora es clave mirar el fenómeno desde una vista lateral. Para entender el tema de solsticios y equinoccios, el dato clave es saber que el eje sobre el que gira la Tierra está inclinado con respecto del plano que forman los cuerpos celestes del Sistema Solar, plano llamado eclíptica.
La anterior imagen muestra un esquema idealizado de la configuración a que hacemos mención, marcando la eclíptica como el plano definido por la Tierra y el Sol, y el eje de giro de la Tierra formando un ángulo de 23.5º con respecto de la perpendicular a ese plano.
Ese ángulo es el responsable de las estaciones de año, veamos de qué manera. El dato clave en este punto es que el ángulo de 23.5º se mantiene constante a lo largo de toda la órbita de la Tierra y con la misma orientación con respecto a un observador situado fuera del Sistema Solar. En la imagen siguiente vemos que el verano en el hemisferio norte se produce cuando este hemisferio queda inclinado hacia el sol, inclinación que propicia una transferencia de calor más eficiente hacia este hemisferio. Si nos vamos justo al caso contrario, el hemisferio norte no recibe insolación de forma tan directa, con lo que la transferencia de calor es menos efectiva y tenemos la estación más fría del año, invierno. Las situaciones extremas que representan estos instantes son los solsticios de verano e invierno, respectivamente, que marcan el arranque a cada una de estas estaciones. Para un observador situado en la superficie de la Tierra, verá que el movimiento aparente del Sol sobre la cúpula celeste (tomando como referencia, por ejemplo, las 12 del mediodía solar local) alcanza su máxima latitud en el solsticio de verano, momento en que comienza a descender el Sol hacia el ecuador; al ser una transición entre el camino del Sol hacia su máxima altura y la vuelta a bajar hacia el ecuador, hay un momento en que el sol parece estar quieto, estático, de ahí el nombre de sol-sticio.
En esa línea, los equinoccios deben su nombre a que el día y la noche tienen igual duración, 12 horas. Si antes decíamos que hay un momento en que los rayos del Sol caen fundamentalmente sobre el hemisferio norte (verano) y luego caen fundamentalmente sobre el hemisferio sur (invierno en el norte), habrá un momento de transición en que caigan por igual en ambos hemisferios. Ese día es precisamente el equinoccio. Puede ser equinoccio de primavera, en la transición del invierno a la primavera, o equinoccio de otoño, en la transición del verano al otoño.
Mareas equinocciales
Pero volvamos a las mareas. Es fundamental que mantengamos la vista lateral de los cuerpos celestes para entender lo que ocurre con las mareas equinocciales. Esto es lo que representa la imagen de la derecha, una vista lateral de la Tierra con la deformación que produce la marea. Esta elipse que representa la deformación de la marea no tiene su eje mayor alineado con el plano del ecuador, porque el plano de la órbita de la Luna tiene una desviación de 5º con respecto del plano de la eclíptica, ángulo constante con el paso del tiempo.
Y ahora viene lo fundamental: el Sol también tiene su elipse de deformación con su eje inclinado con respecto del ecuador de la Tierra, aunque en este caso esa inclinación es variable a lo largo de la órbita del planeta, tomando un valor máximo de 23.5º (es lo que veíamos antes con los solsticios y los equinoccios). Por tanto, habrá un momento en que cuando la elipse del Sol coincida con la elipse de la Luna, siempre desde esta vista lateral, tendremos que las mareas van a ser realmente importantes. Y eso ocurre cuando el plano del sol está por debajo de los 5º, que es la época cercana a los equinoccios.
Conclusiones
En nuestra intención por conocer por qué las mareas equinocciales son las más importantes del año, acabamos de repasar los conceptos de mareas vivas y mareas muertas, además de los solsticios y los equinoccios. Con todo eso, llegamos a la conclusión por un lado de que la marea alcanza valores especialmente altos y bajos cuando la Tierra, la Luna y el Sol están alineados (en vista zenital), en lo que llamamos mareas vivas. Por otro lado, vemos que cuando la elipse de deformación de la Luna, en vista lateral, se combina con la elipse de deformación del Sol en las épocas próximas a los equinoccios, las mareas son igualmente especialmente altas. Y, finalmente, las mareas alcanzan su valores máximos del año cuando se combinan ambos efectos, esto es, mareas vivas (Luna llena o nueva) en las épocas próximas a los equinoccios, en lo que podríamos llamar mareas vivas equinocciales.
Francisco Machín.