Mareas vivas y mareas muertas - La influencia de la Luna (3)

Todas las mareas no son iguales, y en este fenómeno se pueden dar unas grandes diferencias en unos pocos días. Mareas vivas, donde las diferencias de altura entre la pleamar y la bajamar es muy grande son seguidas por otras, solo una semana después, en las que la variación es muchísimo menor. En este tercer capítulo de la serie que comenzaba en “De nuevo en marcha“, recojo precisamente los factores que influyen en la amplitud de la marea.

Aunque hay algo más, fundamentalmente son 4 factores. Por orden de importancia:

1-La fase lunar, 2- La distancia Tierra-Luna, 3- La proximidad de la fecha al equinoccio, 4- Proximidad de la Luna a los nodos. 

Quizás este artículo sea demasiado técnico en algunos momentos, pero te sugiero que lo leas completo aunque sea por encima, y puedes quedarte solo con lo fundamental.

1- La fase lunar

Este es sin duda el factor más decisivo, de tal manera que las mareas vivas siempre se dan en las fechas próximas a las fases llena y nueva, y las de menor amplitud en los cuartos.

Esto es lógico ya que en las fases citadas los efectos del Sol y de la Luna se suman, al estar ambos astros en línea con la Tierra.

Tanto este gráfico como los siguientes son solo esquemáticos, indican el efecto que se señala, pero las proporciones del mismo están muy exageradas.

Quizás te extrañe alguna situación recogida en el gráfico, en relación con las dos pleamares en lugares opuestos de la Tierra. Lo expliqué en el anterior capítulo sobre este tema: "Dos pleamares al día" 

Habitualmente las mareas más extremas no se dan exactamente en las fechas de plenilunio y novilunio, sino con un cierto retraso de uno o dos días, de manera similar a lo que ocurre con la hora de culminación y la pleamar, debido a la inercia y la configuración de la costa, por lo que en cada lugar ese retraso es diferente, no siendo siempre el mismo en un determinado lugar porque depende de la proximidad de los otros factores.

Pleamares y bajamares diurnas en la ría de Bilbao los días 30 de marzo y 6 de abril. Una de las mareas más extremas del año, dos días después de la luna llena cercana al equinoccio (factor 3), y coincidiendo con el perigeo (factor 2) seguida una semana después por las mareas muertas un día después del cuarto menguante.

Recojo también la gráfica de estas dos mareas diurnas, tomadas de https://tablademareas.com/

Como en una semana la Luna pasa de una fase a otra (por ejemplo de llena a cuarto menguante), las mayores variaciones se producen en solo 7 días. Pero hay otras diferencias, mucho menos importantes y de periodos mucho más largos, que cuando coinciden con la fase adecuada dan lugar a mareas más extremas, como las de la anterior animación.

 

2- La distancia de la Luna.

Debido a la excentricidad de la órbita lunar, la Tierra no está en el centro de la misma y las distancias entre los dos astros varían entre 357000 en el perigeo (punto más próximo) y 406000 km en el apogeo (el más lejano), aunque estos números solo son aproximados porque la forma de la órbita lunar va cambiando ligeramente. 

Lógicamente cuando la Luna está más cerca, la marea será más viva.

Aunque el tamaño de los astros y la amplitud de la marea no están a escala, sí lo están las distancias entre la Tierra y la Luna, aproximadamente en una proporción 7/8.

Lo mismo que ocurre con la órbita terrestre (ver “¿Tienes algo tan redondo como la órbita de la Tierra?") las diferencias en las distancias no se deben a la forma de la órbita, que aunque ligeramente elíptica es casi un círculo perfecto, sino a que la Tierra no está situada en el centro geométrico de la misma, aunque esto sea una consecuencia de aquello.

Órbita de la Luna. El tamaño de la Tierra está exagerado pero todas las distancias y parámetros orbitales están a escala, y se aprecia que la órbita es casi circular.

El efecto de la posición de la Luna en el perigeo sobre la intensidad de la marea es de casi un 15%  superior a la situación media, como puede calcularse con la fórmula de la gravitación universal, y por tanto este segundo factor es mucho menor que el primero (fase llena o nueva), que tal como se recogió en el anterior capítulo era de casi el 50%  al sumar el efecto del Sol al de la Luna.  

Las mareas serán mucho más extremas si los factores 1 y 2 son favorables simultáneamnete, lo que ocurre en las llamadas “superlunas” (fase llena y en el perigeo), que últimamente tanto se publicitan, y también cuando el perigeo coincide con la luna nueva. Además los perigeos más próximos se producen en esos momentos de coincidencia con el plenilunio o novilunio (ya se ha dicho que no todos son igual de cercanos, y varían hasta en un 4%). Precisamente ha ocurrido el pasado martes (27-4-2021), y también ocurrirá el próximo 26 de mayo, pero aunque en esa ocasión la Luna estará ligerísimamente más cerca, y también ser favorable el factor 4 (Luna en el nodo), la marea será menos intensa porque el factor 3 (proximidad al equinoccio) es menor:

En la superluna de mayo las mareas no serán tan intensas como en la de abril. Gráficos tomados también de https://tablademareas.com/

Como el periodo del paso de la Luna dos veces consecutivas por su perigeo es inferior a la duración del ciclo de fases, no es fácil determinar los momentos en que nuestro satélite está en las situaciones más favorables o desfavorables sin recurrir a tablas o efemérides. Se van desplazando respecto a las fases, y si se quieren tomar referencias de un año a otro, la situación más favorable en que coincide la luna llena (o nueva) con el perigeo, cada año ocurre 41 días (en fecha) después que el anterior.

En mucha menor medida también influiría la distancia de la Tierra al Sol. Este dato sí es fácil de recordar, ya que el paso de la Tierra por el perihelio de su órbita, y por tanto la menor distancia Tierra-Sol, se produce siempre los primeros días del año, pero no es significativo porque proporcionalmente las diferencias son mucho menores (la órbita terrestre es aún menos excéntrica que la de la Luna) y la influencia del Sol es menor que la de nuestro satélite.

3- Proximidad al equinoccio

En los equinoccios el Sol está en el plano ecuatorial, y la Luna, que no se separa angularmente del astro rey más de 5º, estará también cerca de ese plano.

Debido a la rotación de la Tierra, la ola de marea se desplaza de Este a Oeste y por ello el efecto de la atracción gravitatoria será mayor en los equinoccios porque “tira” en el sentido del movimiento.

En una situación teórica sin continentes, en los equinoccios el abultamiento máximo de la marea se produce en el ecuador, con lo que se desplaza de manera paralela a la rotación de la Tierra y es más eficiente que en otras fechas donde ese abultamiento va cambiando de hemisferio de una pleamar a la siguiente.

Por poner un símil, es como si quisiéramos mover un vagón situado en una vía tirando de una cuerda. Si nos situamos en la vía delante de él será más eficiente que si estamos fuera de la vía y tiramos un poco en diagonal respecto al sentido del movimiento.

Es curioso que este efecto cuantitativamente es similar o incluso ligeramente inferior al anterior (2), y sin embargo el “saber popular” suele referirse a las mareas vivas equinocciales como las más extremas.

Puede ser lógico porque todo el mundo sabe cuando son los equinoccios, tenemos la referencia memorizada, y dos veces todos los años solemos comprobar el efecto. Pero normalmente no sabemos cuando está la Luna en el perigeo, y aunque también entonces haya mareas vivas se nos pasa más inadvertido y en este caso no funciona el "sesgo de confirmación". 

Aunque con la moda, que tantas veces he criticado, de anunciar las "superlunas" quizás algún día además de las tonterías habituales se cite la relación con las mareas vivas (que es un aspecto mucho más observable y destacado que el tamaño aparente de nuestro satélite), tengamos una nueva referencia, y yo deba rectificar mis críticas. En cualquier caso, esto solo nos proporcionaría la mitad de las situaciones favorables, a no ser que se repita el tremendo error que se difundió hace 5 años de aquella superluna que iba a brillar un montón, a pesar de que era luna nueva.

Como ejemplo de esto, las mareas equinocciales con luna llena el pasado mes de marzo en Bilbao fueron muy amplias, como se aprecia en la animación que he puesto antes, y se comparan con las de abril en este gráfico:

La luna llena de marzo, aunque no coincidió con el perigeo (como sí lo hizo la de abril) provocó una amplitud de marea ligeramente mayor por estar más cercana al equinoccio, aunque esa máxima amplitud se retrasó 2 días, y se dio precisamente en la fecha del perigeo.

4- Luna cerca de los nodos.

Los 5 grados de separación angular máxima entre la Luna y el Sol que se han citado antes se reducen a cero cuando nuestro satélite está en los nodos (puntos de corte de la órbita lunar con el plano orbital terrestre). Entonces ambos astros tirarían exactamente en la  misma dirección y lógicamente sería más eficiente.

Todos los meses la Luna pasa una vez por cada uno de los dos nodos, pero coincide con la luna llena o nueva (factor principal), precisamente en las fechas de los eclipses. Por ello cabría pensar que los días en que haya eclipse las mareas serían más vivas, pero este último factor es el que menos influye de los 4, y todo estará condicionado a las situaciones de los factores 2 y 3. Como ejemplo, el próximo 26 de mayo habrá un eclipse de Luna con nuestro satélite en el perigeo, pero tal como reflejan los datos recogidos antes, las mareas serán menos vivas que en abril y en marzo, porque está lejos del equinoccio (factor 3)

Pero las cuatro circunstancias precisamente fueron favorables el 28-9-2015. El día que muchos medios anunciaron como el de “la superluna de sangre” la Luna estuvo en el perigeo y se produjo un eclipse lunar, y por tanto luna llena en el nodo. No fue exactamente el equinoccio, pero casi, a solo 5 días, y efectivamente, la amplitud de las mareas fue excepcional.

Las mareas en Bilbao casi llegaron a los máximos posibles. Habrían llegado si todas esas circunstancias se hubieran producido el día 23, cuando comenzó el otoño.

Pero parece que ese día nadie habló de las mareas.

La intensidad de los efectos 3 y 4 varían según la latitud y otros factores, por lo que es problemático cuantificarlas en general. Concretamente las mareas equinocciales en determinados lugares pueden ser tanto o más extremas que aquellas en que la Luna esté en el perigeo en otras fechas, y el factor 4 es claramente inferior a los demás. 

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Existen también otros factores en que las circunstancias locales influyen en la amplitud de las mareas:

5- Pleamares desiguales en fechas cercanas al solsticio.

Teóricamente en un momento dado la pleamar debería alcanzar su valor más alto en el lugar de la Tierra que estuviera la Luna en su cénit o, debido al retraso por la inercia y la configuración de la costa, en un lugar donde hubiera estado horas antes. Pero también en la zona opuesta de la Tierra, por la doble pleamar diaria simétrica, como se explicó en el capítulo anterior ("Dos pleamares al día")

Como se ilustra en el siguiente gráfico, en latitudes medias, fuera de las zonas intertropicales pero no demasiado lejos, la mayor altura del Sol cerca del solsticio de verano provocaría pleamares diurnas altas con luna nueva (1) que también estaría en la misma dirección, pero la pleamar nocturna (2) (simétrica a la 5 debida a la posición de la Luna que en el otro hemisferio está baja a mediodía) sería mucho menor. En esas mismas fechas la luna llena alcanza una altura mínima y la pleamar nocturna (4) en su dirección será leve, pero la diurna diurna (3) simétrica a la posición de la Luna en la parte opuesta sería más alta.

En fechas próximas al solsticio de invierno, las correspondiente pleamares diurnas (5 y 8) no serían notables, pero sí lo serían las nocturnas (6 y 7). Aunque el gráfico solo recoge una estación en cada hemisferio, los resultados son iguales en ambos porque las estaciones ocurren en fechas opuestas.

 

Tanto en la luna nueva como llena, la pleamar diurna en las proximidades del solsticio de verano es más alta que la nocturna, y al contrario ocurre en el solsticio de invierno.

Las mareas equinocciales (factor 3) siempre serán más vivas que las del solsticio, pero en las lunas llenas y nuevas cercanas a los solsticios también una de las mareas diarias será destacada según el hemisferio y dependiendo de la latitud, e incluso parece que el "saber popular" ha recogido estas mareas, que en una misma fecha tienen amplitud diferente.

6- Presión atmosférica.

Cuando la presión atmosférica es superior a la media, este "peso del aire" hace que el agua suba en la pleamar menos de lo que debiera, y lógicamente ocurrirá lo contrario cuando hay baja presión. Evidentemente esto nunca se puede prever con mucha antelación y no se incluye este factor en los cálculos para elaborar las tablas de mareas.

Con esta configuración de isobaras, en la costa occidental de la península Ibérica las pleamares serían menos altas de lo previsto, al contrario que en la costa suroccidental de Francia o en las costas mediterráneas.

7- Configuración de la costa. 

Como se ha dicho en los anteriores artículos, este aspecto tan desigual y con un efecto tan difícil de cuantificar teóricamente tiene una importancia fundamental en el tema y debido a él pueden encontrarse ejemplos que aparentemente maticen en gran medida todo lo dicho.

Buena excusa para cubrirme y aunque en mi ciudad parece que todo funciona según lo dicho, con las correcciones debidas al "establecimiento del puerto", si encuentras algún ejemplo que contradiga alguna de las afirmaciones, ya sabes por qué puede ser.

Mareas sólidas

Para acabar con el tema de las mareas, y aunque se salga del título de este post, quiero mencionar el tema de las mareas sólidas.

No solo el nivel del mar sube y baja con las mareas, sino que también lo hace la corteza terrestre. No la percibimos porque no tenemos una referencia para comparar, como ocurre con el agua del mar junto a la costa, y además la diferencia es de solo unos centímetros. 

Esta circunstancia que aparentemente no debería tener repercusiones importantes, sí las tuvo durante el proceso de calibrado del acelerador de partículas del CERN en Suiza, en el experimento LEP a principios de los años 90.

Parece ser que durante la calibración del enorme acelerador surgían problemas inexplicables según las cuales parecía cambiar la duración de la vida media de algunas partículas. Hasta que, según se cuenta, alguien se apercibió que esas variaciones estaban relacionadas con la fase lunar. Las mareas sólidas producidas por la Luna modificaban ligeramente la longitud del enorme acelerador dando lugar a resultados erróneos. 

Todo se solucionó ajustando los resultados experimentales con una tabla de mareas.

Trazado del enorme acelerador del CERN, su interior, y una gráfica que recoge los datos experimentales de descalibración y su ajuste con la predicción de las mareas terrestres. 

También hay mareas en la atmósfera terrestre y había mareas sólidas en la Luna, antes de que se quedara mostrándonos siempre la misma cara. Siendo ésta circunstancia la consecuencia más evidente del efecto de las mareas, que aunque son un hecho terrenal, su origen y este efecto están en los astros.

Con este post acaba la serie dedicada a las mareas, aunque CONTINUARÁ en lo relativo a otras supuestas influencias de nuestro satélite. Mucho menos técnicas y mucho más jugosas.

Una lluvia de estrellas muy especial, ... o dos.

Mañana 22 de abril se produce el máximo de las "Líridas" y ya se está anunciando en muchos lugares. Quizás sea porque es la primera lluvia apreciable desde hace 3 meses, pero ya expresé el año pasado mi opinión de que no merecían la pena “Líridas no, …“ .

Si solo tienes curiosidad por ver estrellas fugaces y pedir algún deseo, lo más probable es que al no poder acceder a lugares ideales para su observación, y este año con una luna casi llena, pasarás al menos un cuarto de hora sin ver ninguna Lírida, te cansarás y te volverás a casa defraudado. Mejor espera al 12 de agosto y verás las Perseidas, en un número casi 10 veces mayor.

Pero las protagonistas de este artículo son otras estrellas fugaces, concretamente las Pi-Púpidas, que casualmente tienen el máximo al día siguiente, el viernes 23. Aunque se esperan aún menos, si ya has visto alguna vez otras lluvias, quieres sorprenderte con algo “diferente” y vives en el hemisferio sur, puede merecer la pena tumbarte y esperar pacientemente hasta ver una luz que se enciende en el cielo, moviéndose lenta y majestuosamente durante unos segundos antes de desaparecer.

Aunque según por donde incidan en la atmósfera también a veces producen trazos largos, en otras ocasiones su pequeño recorrido la hace más especial porque parece un fogonazo que permanece encendido en el cielo unos segundos casi sin moverse.

Tengo que escribir sobre ellas porque prometí que lo haría, y se lo dedicaría a mis lectores del hemisferio austral, con ocasión de otra lluvia similar hace 6 meses que era favorable para el norte.

Desde la latitud 35º Sur, una hora después de la puesta de Sol  la posición del radiante de donde parecen surgir las trayectorias, muy alto en el cielo al principio de la noche, pero siempre bajo el horizonte en latitudes de la Península Ibérica, hace que esta sea una lluvia casi exclusiva para el hemisferio sur. Imagen de Stellarium, ligeramente modificada.

Pero no te preocupes si, como yo, vives en el norte, porque todo lo que ahora leas te servirá por ser casi idéntico a lo que podrás ver a principio de octubre con las Dracónidas, a las que me refería en el párrafo anterior. Algo escribí sobre estas en “Efemérides para octubre” 

Observé las Dracónidas los días 7 y 8 de octubre de este pasado año, cuando una temperatura excepcionalmente buena me permitió pasar horas tumbado en una hamaca y mirando el cielo. Vi muy pocas, pero mereció la pena porque fue la primera vez que pude observar algo parecido.

Ambas lluvias tienen varias características claras que las diferencian de las demás: Sus estrellas fugaces presentan una baja velocidad, se ven preferentemente al principio de la noche y el número es muy variable con posibles picos de mayor actividad cada 6 años, aunque no siempre. Como son temas algo técnicos, los explico en el primer anexo.

Cada lluvia de estrellas está asociada a un cometa (en ocasiones a un asteroide originado por un cometa extinto), las partículas que las provocan a las que se les llama meteoroides (similares a granos de arena que se volatilizan al entrar en la atmósfera) se desprendieron de esos cometas y siguen aproximadamente la órbita de los mismos, pero un poco separadas o dispersas en torno a ella.

Los cometas origen de las Pi Púpidas y las Dracónidas, llamados 26P/Grigg-Skellerup y 21P/Giacobini-Zinner respectivamente, tienen unas órbitas muy similares pero opuestas, y de ahí vienen las características de las lluvias de meteoros que originan. Es un tema enormemente curioso, que yo descubrí de manera casual, pero como es bastante técnico lo incluyo en el anexo final.

1- Su baja velocidad.

Es habitual que en estas observaciones de estrellas fugaces alguien grite ¡Otra ahí!, pero no da tiempo a girar la cabeza, y solo quien estaba mirando en la misma dirección lo confirma. Con estas sí dará tiempo.

¿Por qué esa lentitud? Porque al contrario que en la mayoría de las otras lluvias en que la Tierra en su camino alrededor del Sol choca frontalmente con el meteoroide (la partícula que se desprendió del cometa quizás hace mucho tiempo y produce el meteoro) que viaja en dirección diferente a la de nuestro planeta, a veces incluso contraria y por ello la velocidad relativa es grande, en este caso es un choque por alcance o impacto lateral de algo que viaja casi paralelo a la Tierra y así la velocidad de impacto es mucho menor, se les ve moverse despacio y tardan más en vaporizarse en la atmósfera.

Si habitualmente se utiliza el símil de los mosquitos que se estampan violentamente en el parabrisas de un coche que representaría nuestro planeta, estos serían como supermosquitos poco más veloces que nuestro vehículo, que nos alcanzarían y casi se posarían en el cristal trasero.

En este gráfico se representa la situación, comparándola con la de la lluvia más famosa, la de las Perseidas, que impactan a una velocidad relativa mucho mayor

Mientras las Perseidas (representadas en rojo) impactan en dirección casi contraria y desde "arriba" (desde el norte), la Pi Púpidas vienen casi en la misma dirección que la Tierra, un poco desde el sur, siendo esta circunstancia la que hace que se vean preferentemente desde uno u otro hemisferio.

Como se explica luego, la órbita de su cometa progenitor cambió en 1999 y por eso se ha representado tanto la actual como la anterior, ya que meteoroides de pasos anteriores a esa fecha pueden seguir impactando con la atmósfera terrestre.

2- Al principio de la noche.

Tal como he explicado más de una vez, en la mayoría de las lluvias de promedio se ven muchos más meteoroides de madrugada, aunque esto pueda estar enmascarado por la hora en que la Tierra atraviesa la zona de mayor densidad de meteoroides (la hora del máximo) que cada año es diferente: Nuestro planeta en su movimiento de traslación va atrapando “por su zona delantera” a los diferentes meteoroides, y esa zona corresponde a los lugares donde finaliza la noche.

Pero en este caso la hora es mucho menos intempestiva. El motivo es el mismo que antes: impactan la atmósfera terrestre casi por detrás según la dirección de la traslación alrededor del Sol (aunque un poco desde el sur), y ahí están los lugares de la Tierra en que acaba de empezar la noche.

Dirección con la que llegan los meteoroides de la Perseidas y la Pi Púpidas

En las zonas 1 y 4 es el principio de la noche, mientras en 3 y 6 es el final. Las Perseidas caerán preferentemente en la zona 3 (hemisferio norte al final de la noche). La mayoría de las lluvias en las zonas 3 o 6, pero las Pi Púpidas lo hacen sobre todo en la 4 (hemisferio Sur principio de la noche)

3- Su número es bastante variable de unos años a otros.

Aunque normalmente no surjan más de 10 meteros cada hora, la tasa de la Pi Púpidas es bastante variable y en ocasiones superan los 100.

Eso es debido a las órbitas de los cometas que las generan, que pasan cada 5 o 6 años cerca de la Tierra dejando meteoros frescos, que al estar sin diseminar llegan a impactar en mayor número con la atmósfera de nuestro planeta. En esos años es de esperar una mayor actividad, aunque al no ser muy densas las nubes meteóricas y no coincidir necesariamente el paso por el nodo con la posición de la Tierra en las fechas adecuadas, no siempre ocurre así.

Un caso similar muy claro y conocido es el de las Leónidas, que se pone siempre de ejemplo: Teniendo habitualmente una tasa (THZ) de solo 15 a la hora, cada 33 años se vuelven espectaculares, aumentando a varios miles, y produciéndose en alguna ocasión situaciones excepcionales (5000 en 1999, 100000 en 1966 o ¡240000 en 1833!)    

Imagen que representa la extraordinaria lluvia de Leónidas en 1833

En el caso de las Pi Púpidas se produce una circunstancia muy especial debido a la frecuente variación de la órbita del cometa (la última vez en 1999), que junto con otras cuestiones técnicas explico en el anexo final.

En cualquier caso tanto éstas como las Dracónidas y otras similares aún menos activas que citaré luego, habitualmente dan un pequeño número de meteoros porque los cortos periodos de sus cometas progenitores han hecho que se desgasten y hayan perdido gran parte de sus elementos volátiles en sus frecuentes pasos por el perihelio. Son destacables por la calidad y no por la cantidad.

 La órbita del cometa progenitor

El cometa 26P tiene unas características muy especiales (*) en las que se encuentran las claves de la lluvia de las Pi Púpidas que ocasiona:

(*) O eso pensaba yo, y esta historia me ha llevado a descubrir que existe un numeroso grupo de cometas, de los que no se suele hablar porque no son en absoluto llamativos, con órbitas similares a 26P.

La mayoría de los cometas más conocidos, los que dan espectáculo, pasan mucho más tiempo en uno de los hemisferios eclípticos, precisamente en el que tienen el afelio, y lógicamente se muestran más activos y espectaculares en el breve intervalo en que están en el contrario (cerca del perihelio), como se explicó en “Posiciones orbitales de los cometas” y se ilustra en este gráfico:

- Sin embargo el 26P tiene prácticamente media órbita por encima de la eclíptica y media por debajo, y esto es debido a que sus dos nodos están muy próximos al perihelio y afelio:

- La inclinación orbital (22º) es más bien baja, teniendo en cuenta que las órbitas de estos astros (a diferencia de las de los planetas) están en cualquier plano no necesariamente cercano a la eclíptica, formando ángulos con ella de 0 a 180º (técnicamente de 0º a 360º teniendo en cuenta el sentido del movimiento)

- Pero es también muy curioso el hecho de que uno de los nodos (el nodo descendente y por tanto el afelio) está muy cerca de la Órbita de Júpiter mientras que el nodo ascendente (y el perihelio) está muy cerca de la de la Tierra. Aunque este último actualmente está a 0.12 U.A de la órbita terrestre, ha llegado a estar a solo 0.01 U.A. lo que le colocó como uno de los objetos peligrosos (PHA)

Ello se agrava porque al poder pasar también muy cerca de Júpiter, tal como se ha dicho, el planeta Gigante puede modificar la trayectoria de 26P si cuando el cometa se acerca a su afelio Júpiter está también en esa zona de su órbita, habiendo ocurrido esta circunstancia al menos 4 veces (en 1725, 1922, 1977 y 1999) Afortunadamente la última lo ha alejado un poco de la órbita terrestre.

Dos cometas emparentados y dos lluvias relacionadas.

Más curioso aún es que el progenitor de la otra lluvia análoga a esta, el 21P de las Dracónidas, presenta prácticamente las mismas características, y todo lo dicho respecto a la posición de los nodos, el perihelio, afelio, y la simetría respecto al plano de la eclíptica se repite aunque en este caso el nodo próximo al afelio no se acerca tanto a la órbita joviana y no le afectará demasiado. El nodo próximo a la órbita terrestre del 21P es el descendente y por ello los meteoros que produce se ven desde el hemisferio norte.

Las aparentemente curiosas analogías en las órbitas de los cometas que producen las lluvias Pi Púpidas y Dracónidas.

La inclinación orbital de 21P es de 32º, que tampoco es muy diferente del otro.

Sus periodos también son relativamente similares: el de 26P es 5.31 años y el de 21P 6.55, aunque ello es consecuencia de lo dicho respecto a la situación de sus perihelios y afelios, ya que sus ejes mayores tienen una longitud parecida (la suma de las distancias al Sol de la Tierra y de Júpiter). Aunque no parecen números demasiado cercanos, sí lo son teniendo en cuenta la enorme diferencia que se da entre estos tipos de astros (*).  Por ejemplo el del Halley es de 75 años y el del  Neowise casi 6000 años, o solo poco más de 3 el del Encke, por citar algunos ejemplos famosos. 

(*) Sin embargo, como acabo de descubrir, existe un gran número de cometas con un periodo cercano a los 6 años, y hay un motivo para ello.

Otra analogía que me sorprendió cuando casualmente descubrí este tema, es que las posiciones de ambas órbitas son casi simétricas, una enfrente de la otra, y por ello producen meteoros en fechas opuestas del año, aunque esto sí es casualidad.

 ¡Aún hay más!

Me dí cuenta de las curiosas coincidencias entre las dos lluvias de meteoros, y luego entre las órbitas de los cometas progenitores, el pasado verano cuando tras ver anunciadas las Dracónidas, como “algo diferente a lo habitual”, seguí buscando lluvias que dieran meteoros lentos.

En un listado no tan completo como el que recojo abajo encontré las Pi Púpidas y las coincidencias me parecieron una tremenda casualidad. Tan enorme, que seguramente debería haber alguna razón para que se produjeran estas circunstancias. Preparé entonces estos detalles y los dejé a la espera de publicación cuando les llegara el turno a las del hemisferio sur.

Pero mientras, he ido buscando en listados más exhaustivos, como éste.

En esta completa lista de lluvias de meteoros he marcado las que tienen velocidades más lentas.

Teniendo en cuenta que la velocidad de la Tierra en su órbita alrededor del Sol es de unos 30 k/s, puede deducirse en cada lluvia si los meteoroides vienen con una componente en el mismo sentido o contrario, aunque al moverse en cualquier dirección en el espacio tridimensional, no es suficiente restar velocidades para deducir la suya.

Mi sorpresa aumentó cuando ví que hay otra lluvia similar: las Boótidas, pero con una actividad muy baja (habitualmente solo 1 o 2 por hora, aunque en 1998 fueron 100) que hace que frecuentemente no se cite, y también su cometa progenitor tiene una órbita similar aunque no se acerca tanto ni a la Tierra ni a Júpiter

Este me rompía la supuesta simetría orbital de los dos primeros, y ahora en otras tablas he encontrado las Tau Herculinas y la Phoenicidas. Todas ellas con una actividad muy baja por lo que no suelen aparecer en la mayoría de las relaciones de lluvias anuales, pero también con las mismas propiedades que las anteriores en cuanto a velocidad muy lenta, visibilidad a principio de la noche, THZ variable y órbitas de los cometas progenitores con casi idénticas y extrañas características.

Efectivamente, tenía que haber una razón para tanta coincidencia: La influencia gravitatoria de Júpiter sobre los cometas que pasen cerca de él cuyas órbitas iniciales son alteradas y muchos se quedan “atrapados” en este tipo de configuraciones.

Gráfico que recoge una serie de órbitas cometarias que tienen el afelio cerca de la órbita de Júpiter (tomado de windows2universe.org y completado con algunas indicaciones). En él se pueden contar 17 órbitas, pero debe haber bastantes más porque aquí solo aparecen 2 de las 5 mencionadas con el perihelio cerca de la órbita terrestre..

Aunque solo produzcan estrellas fugaces aquellos cuyo perihelio (y nodo) está próximo a la órbita terrestre (como he dicho en este gráfico solo se han recogido dos de ellos), parece que existe un gran número de cometas con el afelio cercano a la órbita joviana.

Se trata de los llamados “Cometas de la familia de Júpiter”, o de parte de ellos, de los que habrá que hablar en otra ocasión.

¿Dos pleamares al día? - La influencia de la Luna (2)

Este post puede considerarse lógicamente una continuación de “ La influencia de la Luna (1)“ , que puedes leer pinchando el enlace, aunque no es imprescindible porque ese fue solo una introducción motivadora sobre el tema.

Siguiendo la línea del anterior artículo quizás fuese más lógico explicar primero las diversas circunstancias astronómicas que determinan la diferente intensidad de las mareas, pero lo voy a dejar para el siguiente capítulo porque creo que para entender mejor el fenómeno conviene empezar por el aspecto más extraño y paradójico:

Es sabido que la subida del nivel de las aguas en pleamar se debe a la fuerza de atracción gravitatoria sobre las mismas debido a la Luna y en menor medida al Sol. Entonces surge la primera sorpresa ¿Por qué hay dos pleamares cada día? Es decir ¿Por qué se produce una de las dos pleamares cuando la Luna (y también el Sol cuando hay luna nueva) está en la dirección opuesta?

La lógica parece decirnos que si la Luna (e incluso también el Sol) “tira del agua” hacia la dirección en que está una de las pleamares, en la parte contraria de la Tierra debería haber bajamar y solo habría una marea alta cada día.

Gráfico esquemático (tamaños y distancias enormemente modificadas) con las posiciones relativas de los tres astros en luna nueva y los dos abultamientos en pleamar. Parece lógico que haya pleamar en 1, pero no en 2.

Creo que la mejor manera de entenderlo es pensar primero en la influencia del Sol, aunque sea la causa menor.

La Tierra se mueve alrededor del Sol, manteniéndose en su órbita debido a la fuerza de la gravedad, y los parámetros orbitales están determinados por las masas de ambos astros (bueno, sobre todo la masa del Sol que es muchísimo mayor) y la distancia entre ellos.

La trayectoria de la órbita terrestre será la que correspondería al centro de nuestro planeta, pero la zona del océano que está más cerca del Sol se mueve en una órbita un poco más interna, y por ello debería hacerlo a mayor velocidad, pero evidentemente no puede hacerlo porque no puede separarse de la Tierra. Es atraída por el Sol con mayor fuerza que en centro de la Tierra y este es el motivo de que el nivel del agua suba en la pleamar 1 y se “aleje” del centro del planeta, aunque intuitivamente pensemos que el Sol “tira del agua” y en este caso nuestra lógica intuitiva se corresponda con lo que ocurre en realidad.

Pero por el otro lado, por la parte contraria a la dirección de la posición del Sol, el agua está más lejos de nuestra estrella que el centro de la Tierra, y debería moverse en una órbita más lenta. Es atraída hacia el Sol con menos fuerza que el centro y por eso tiende a alejarse y se produce ahí también una pleamar (2), aunque en este caso nuestra intuición falle.

El agua de la zona 2 es atraída por el Sol en menor medida que la Tierra en su conjunto y por eso se produce también ahí una pleamar.

Ahora veamos por qué la atracción de la Luna implica un efecto similar:

Cuando un astro se mueve alrededor de otro, por ejemplo la Luna alrededor de la Tierra, en realidad ambos se mueven alrededor del centro de masas. En este caso ese punto se encuentra a 4668 km del centro de nuestro planeta, y como el radio de la Tierra es de 6370 km el centro de masas está aproximadamente a unos 1700 km bajo la superficie terrestre, tomando distancias medias y redondeando. 

Así, la Tierra se bambolea un poco como en la siguiente animación, y podría decirse en sentido figurado (aunque evidentemente no es exactamente real) que la Tierra también se mueve alrededor de la Luna.

La Tierra se va moviendo alrededor del centro de masas del sistema Tierra-Luna

Así, lo que se ha visto en los párrafos anteriores respecto al Sol, sirve también ahora. Aunque de una manera más precisa habría que decir que en ese “bamboleo” la zona oceánica opuesta a la Luna, al estar más alejada del centro de masas que el centro de la Tierra, debe moverse más despacio y más lejos de él (a una mayor altura respecto al nivel medio del mar)

En realidad el efecto de la Luna sobre las mareas es aproximadamente el doble que el del Sol. Esto, que también puede parecer paradójico porque debido a su masa mucho menor atrae a la Tierra con menos fuerza que el astro rey, se debe a que la marea no es producida por esa fuerza de atracción sino por la diferencia con que cada astro atrae a un punto situado en el centro de la Tierra y otro situado en la parte más próxima y más lejana. Al estar la Luna más cerca, esa diferencia de fuerzas es mayor, y en el anexo final aparecen los datos numéricos. 

Además, por el efecto de la rotación de la Tierra y la inercia, las pleamares no se sitúan en la dirección hacia la Luna, sino retrasadas hacia el Este unos 3º “arrastradas” por la rotación del planeta, como se recoge en el siguiente gráfico. Es decir, que la pleamar no se situaría en el meridiano del punto que tiene la Luna en el cenit, sino unos 3º hacia el Este aunque, como luego se verá, en la práctica esto cambia mucho según el lugar, debido a la forma de la costa.

 Vista desde el norte. En el lugar 0 ya está la Luna en el meridiano, en el punto más alto de su recorrido en el cielo, pero será más tarde, cuando ese lugar llegue a la posición 1, el momento en que se producirá allí la pleamar.

Todo esto se puede explicar con fórmulas de física, mediante las que se obtienen conclusiones evidentes y datos precisos, pero no es el objetivo de este blog.

De todas formas en este tema de las mareas los cálculos teóricos no proporcionan un resultado real porque se hacen suponiendo que el planeta estuviera totalmente cubierto de agua, con un fondo de océano uniforme, y según ese modelo se obtiene que la diferencia máxima entre la pleamar y la bajamar sería menor de ¡¡¡ un metro !!!, cuando en realidad es mucho más, llegando hasta 18 metros, en la bahía canadiense de Fundy que parece ostentar el récord. En alta mar la variación es pequeña pero en la costa aumenta, especialmente si la ola de la pleamar, con la gran cantidad de agua que arrastra, acaba incidiendo en un estrechamiento de los límites costeros.

El relieve del fondo marino y la configuración de las costas condiciona enormemente el proceso tanto en las horas reales de pleamar como en las alturas que alcanza el agua, y por ello en cada lugar es diferente.

En cada punto de la costa hay un factor denominado “establecimiento del puerto” que determina la diferencia entre la hora de culminación de la Luna en la fase llena y la hora en que se produce realmente la pleamar, que ha sido obtenida mediante datos estadísticos y por ello puede variar según la fuente. El valor de ese establecimiento del puerto puede ser de unas cuantas horas, y en la península Ibérica alcanza el mayor valor en Sanlúcar de Barrameda en que llega a ser de 6 horas mientras que en Bilbao, por ejemplo, son poco más de 3.

En cuanto a la altura del agua, aún más conocida que la de Fundy es la situación que se produce en el monte Saint Michel en Francia, una curiosa península en la costa bretona que en ocasiones la pleamar la convierte en una isla.

El Mont Saint Michel con mareas extremas. Según se cuenta, una caída en la resbaladiza carretera que había quedado cubierta anteriormente por una pleamar excepcionalmente viva, decidió la clasificación de un Tour de Francia ¡Hasta en eso influyó la Luna!

En la altura de cada marea influye también la presión atmosférica, y con borrasca la pleamar será más alta de la prevista, lo que por supuesto no puede aparecer en las tablas de mareas elaboradas con antelación.

La teoría y la realidad son totalmente diferentes.

Con unas condiciones teóricas uniformes las dos pleamares que se producen en cada momento se desplazarían de Este a Oeste como una ola (a veces se le llama ola de marea) a la velocidad a la que vemos moverse a la Luna en el cielo  (14.5º por hora de promedio) debido tanto al movimiento de rotación de la Tierra (una vuelta en 23h 56m), como el de traslación de la Luna (una vuelta en 27.3 días). 

Además de la mencionada diferencia teórica y real entre pleamar y bajamar ya mencionadas, las irregularidades del fondo oceánico, las corrientes marinas y la configuración de las costas hacen que se den circunstancias curiosas muy diferentes a lo que la teoría predice sobre un planeta océano .

La situación real es que en el tercer planeta existen dos grandes cuencas oceánicas: la del Atlántico y la del Pacífico-Indico (o tres, si diferenciamos estas dos últimas). Por ejemplo, cuando la ola de la pleamar se mueve por el Atlántico hacia el Oeste, llega a las costas americanas y en su mayor parte no puede continuar. El agua tiene que retroceder y se forman grandes remolinos en los que la ola va girando en diferentes orientaciones, como se aprecia en el siguiente gráfico.

Ello hace que muy frecuentemente la ola de marea se desplace en sentido contrario a lo que teóricamente debería y a lo largo de una misma costa la pleamar se produzca antes en un lugar situado más al oeste que en otro.

Hay muchas irregularidades que van contra la situación teórica de la izquierda, que se pueden visualizar en el mapa de la derecha de líneas cotidales (esa líneas unen puntos donde la pleamar se produce a la misma hora), e indica el desplazamiento de esa pleamar cada 2 horas. 

Analizando nuevamente este último mapa pueden verse otras irregularidades, como lugares costeros de muy diferente longitud geográfica donde las pleamares se producen simultáneamente, o puntos de altamar donde no hay mareas, y en sus cercanías las dos olas de pleamar giran en torno a ese punto, como una hélice.

En cualquier caso, este segundo mapa no responde a una situación fija, sino que va variando según  la fase lunar y otros factores que determinan la amplitud de las mareas y que se recogerán en el siguiente artículo.

En algunos lugares solo hay una pleamar al día.

Debido a las irregularidades de las costas, se producen excepciones curiosas a la norma general, como que en muchos lugares del golfo de México y en el mar del sur de la China habitualmente solo hay una pleamar cada día, o dependiendo de la fase y otros parámetros, a veces hay dos y otras veces una, todo ello debido a las condiciones geográficas de ambos lugares:

La ola de marea que supone la pleamar al desplazarse de Este hacia Oeste en el Atlántico choca con el continente americano y en el pacífico contra Asia y, tal como se ha dicho, no puede continuar su camino regular y en esos lugares la marea debe ir bajando luego. Ese exceso de agua debe retroceder hacia el Este porque es su única salida, y el retroceso puede verse dificultado más o menos según la forma de la costa, como ocurre en las dos zonas mencionadas. 

El golfo de México y el mar del sur de la China

Por ejemplo en el Golfo de México que con forma de una gran bahía tiene una estrecha salida. En ese retroceso hacia el Este el agua se encontrará y chocará unas horas después con la siguiente ola de pleamar, impidiendo el avance de ésta con lo que esa pleamar no llegará a la costa. Pero este retroceso será menor en la siguiente, que sí conseguirá subir, de manera que alternativamente una "ola" de pleamar consigue llegar a la costa y la siguiente no, con lo que cada día solo habrá una.

Si las mareas no son vivas, es menor la cantidad de agua que debe retroceder y no impedirá totalmnte el avance de la siguiente pleamar (aunque será menos alta), con lo que sí habrá dos pleamares diarias.

El día 9 con mareas de muy poca amplitud, se producen las dos pleamares de manera normal, pero al aumentar la intensidad una de ellas empieza a prevalecer y los días 12, 13 y 14 solo hay una.

Lo prometido: Datos numéricos de las fuerzas que provocan las mareas

El hecho de que la acción gravitatoria de la Luna tenga más del doble de influencia sobre las mareas que la del Sol, siendo la fuerza de atracción de éste es muy superior, no deja de ser algo muy poco intuitivo, y pudiera ser conveniente reforzarlo con datos concretos. No estoy acostumbrado a realizar este tipo de cálculos de física con números tan elevados, frecuentemente me lío con la calculadora, y por ello he pedido ayuda en casa a alguien muy acostumbrada a hacerlos y más fiable que yo.

Por ello, si hubiera algún error (que no creo), no me eches la culpa a mí.

Se han calculado todos estos valores numéricos a partir de la ley de la gravitación universal de Newton:

Se ha tomado en cada caso la distancia media entre los astros, pero en realidad varían ligeramente. Estas diferencias, junto a las posiciones relativas del Sol y la Luna, hacen que no todas las mareas sean iguales y sobre ello escribiré el siguiente capítulo.

Ya puedes ver la continuación de este tema en "Mareas vivas y mareas muertas".