¿Por qué las mareas son cada 6 horas si los astros tienen ciclos de 24 horas?

¿Y por qué el Mediterráneo está más alto en invierno que en verano?

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

Las dos preguntas de nuestro lector tienen que ver con las variaciones del nivel del mar y por lo tanto parece conveniente contestarlas conjuntamente. La primera tiene que ver con lo que llamamos variación de periodicidad diurna, es decir, del orden de un día; en realidad, tal y como dice el lector, a menudo el periodo de la marea es más corto que un día pero aún así, para hacernos una idea del periodo característico, lo llamamos diurno. La segunda se refiere a una variabilidad con un periodo mucho más largo, del orden de un año, que llamamos estacional porque tiene que ver con el cambio de las estaciones. En los océanos hay también otros ciclos de subida del nivel del agua, algunos mucho más cortos, como el oleaje con una periodicidad de segundos, y otros mucho más largos, como las variaciones glaciales-interglaciales que durante el último millón de años ha tenido una periodicidad de cerca de 100.000 años. Pero los dos ciclos que menciona el lector son los más destacables en las escalas temporales en que una persona acostumbra a ver el mar, de aquí su importancia.

Las mareas tienen ciclos dominantes que varían de un lugar a otro, aunque la periodicidad que encontramos con más frecuencia, y en particular en el Mediterráneo occidental, es la de 12,42 horas; a esta marea se la conoce como marea lunar semidiurna. Un periodo de 12,42 horas quiere decir que debe pasar ese tiempo para que la misma fase de la marea se repita; por ejemplo, si estamos en marea baja, para volver a encontrar una marea baja deben pasar 12,42. Esto quiere decir que entre una marea de subida y otra de bajada también pasan unas 6 horas. Pero es importante tener en cuenta que el periodo en realidad es de poco más de 12 horas (12,42) y no de 6 horas.

Entonces, ¿por qué encontramos a menudo una marea dominante de 12,42 horas? Esto tiene que ver con lo que llamamos marea de equilibrio. Imaginémonos la Tierra sin continentes y cubierta por un océano de agua de la misma profundidad. La principal fuerza que experimenta este océano es la atracción gravitacional de la Tierra, dirigida hacia el centro de nuestro planeta, pero también experimenta la atracción gravitacional de la luna (sin la luna y los demás astros no habría marea). Ahora bien, esta atracción no es la única fuerza astronómica que experimenta el planeta. No solo la luna gira alrededor de la Tierra: debido a la presencia de la luna, la Tierra también gira en torno al centro de masa del sistema Tierra-luna, un centro de masa que de hecho se encuentra dentro de nuestro planeta. El resultado de este giro es que el océano que cubre la Tierra experimenta no sólo la atracción gravitatoria de la luna sino también una fuerza centrífuga, de forma que la suma de las dos fuerzas hace que el océano adopte una forma elipsoidal, con el eje que pasa por las puntas del elipsoide apuntando hacia la luna: es lo que se conoce como marea de equilibrio (como se puede ver en esta imagen).

Imaginemos por un momento que la luna no cambiara de posición (o lo hiciera muy poco) en 24 horas: durante este periodo la Tierra completa una revolución sobre sí misma, por lo que una isla que esté dentro de este océano experimentará dos mareas altas y dos mareas bajas, es decir, una marea con un periodo de 12 horas (de hecho la situación es un poco más complicada debido a que el eje de rotación de la Tierra no es perpendicular al plano en que se desplazan la Tierra y la luna, que se llama eclíptica, podéis ver esta ilustración). La diferencia entre las 12,42 horas y las 12,00 horas se debe al hecho de que durante la rotación diaria de la Tierra la luna también ha cambiado ligeramente su posición (tarda unos 30 días en girar alrededor de la Tierra).

La segunda pregunta es más sencilla de contestar, ¡y de visualizar! La altura del nivel del agua disminuye durante el invierno por dos razones fundamentales. Primero, porque el océano se enfría, lo que conocemos como efecto isostérico: el agua fría se vuelve más densa, es decir, disminuye su volumen. Segundo, porque en invierno disminuye la presión atmosférica en superficie, y al disminuir la presión aumenta el nivel del agua; es lo que conocemos como el efecto «barómetro inverso»: un cambio de tan solo un milibar representa un cambio de 1 cm en el nivel del agua.

Josep L. Pelegrí. Investigador del departamento de Oceanografía Física. Instituto de Ciancias del Mar, CSIC, Barcelona.