Osservare le maree

Alla fine del mese dovresti avere ottenuto un grafico come il seguente. Ovviamente è possibile che tu non riesca a seguire la marea di notte o la mattina troppo presto. Comunque, anche se parziale, il grafico somiglierà a quello che ti viene mostrato.

Ci sono molti Istituti nel mondo che sono incaricati di seguire l'andamento delle maree. In questo caso abbiamo preso i dati per il punto chiamato `Smith Point', sulla costa Est del Nord America (i dati ci sono stati forniti dal sito Eagles Nest). Come interpretare questo grafico?

Considera solo 3 giorni consecutivi, il 13, 14 e 15 agosto. Il giorno 13 ci sono due basse maree (azzurre) alle ore 2:28 e alle 14:21. Ci sono poi due alte maree (rosse) alle 8:16 e alle 20:51. I punti sono separati di circa 6 ore. Stando sulla spiaggia osserveresti quindi il mare salire fino alle 8 di mattina, scendere fino alle due del pomeriggio, risalire fino alle 9 di sera e poi ridiscendere nella notte.

Il giorno 14 e il giorno 15 ci sono sempre 2 alte maree e 2 basse maree, ma giorno per giorno si spostano di poco meno di 1 ora in avanti. Precisamente, se la prima alta marea avviene un giorno ad una certa ora, la prima alta marea del giorno successivo avverrà, in media, 24h 48m 36s dopo. Come spiegare queste osservazioni?

È facile se pensi alla Luna. Ogni giorno la Luna sorge e tramonta come il Sole. Compie un arco nel cielo partendo dall'orizzonte, raggiungendo un punto di massima altezza in direzione Sud e ritornando sull'orizzonte quando tramonta. Come sai, questo moto apparente è un effetto del moto di rotazione della Terra.

Immagina di guardare un'auto dietro un albero. Ora fai un giro completo su te stesso nel verso antiorario, tenendo la testa ferma rispetto al corpo. Vedrai che l'albero e l'automobile sembrano muoversi in direzione opposta. Quando hai compiuto un giro, i tuoi occhi guarderanno di nuovo in direzione dell'albero con l'automobile. L'auto rappresenta la Luna e tu la Terra.

Per fare le cose realistiche dovresti fare un giro su te stesso in poco meno di 24 ore, cioè il periodo di rotazione della Terra (precisamente, sono 23 ore, 56 minuti e 3 secondi). Quanto tempo impiega quindi la Luna per ritornare nel punto di massima altezza? 23 ore, 56 minuti e 3 secondi? No. Impiega un tempo maggiore, perché la Luna si muove lungo la sua orbita.

Immagina infatti che, mentre stai girando su te stesso, l'auto si metta in moto verso sinistra. Allora dopo un giro i tuoi occhi guarderanno ancora in direzione dell'albero. Ma l'auto si è spostata a sinistra, quindi devi girare ancora un po' per guardarla direttamente. Dopo quasi 24 ore tu sulla Terra guardi ancora nella stessa direzione, ma nel frattempo la Luna se ne è andata più in là, e quindi devi aspettare che la Terra ruoti ancora un po' per poterla guardare di nuovo direttamente.

Quanto devi aspettare? Ricordi il periodo orbitale della Luna? La Luna compie un giro completo della sua orbita in 27 giorni, 7 ore e 43 minuti. Poiché un giro completo sono 360 gradi, ogni giorno la luna si muove di 13 gradi, 10 primi e 35 secondi d'arco. È lo stesso angolo che deve compiere la Terra. Lo capisci guardando la figura. L'angolo x azzurro e l'angolo x rosso sono alterni interni, dunque sono uguali.

Visto che la Terra ruota di un angolo di 360 gradi in poco meno di 24 ore, facendo una semplice proporzione puoi trovare che per fare 13 gradi, 10 primi e 35 secondi impiega 52 m 33 s. In definitiva, la Luna ripassa nel punto più alto del suo arco dopo 24h 48m 36s.

Questo è lo stesso intervallo di tempo tra le due maree corrispondenti in due giorni successivi. La responsabile delle maree è quindi la Luna. Se guardi il grafico del mese di Agosto, vedi che l'intervallo tra le varie maree non è fisso. Varia un po' attorno al valore che hai calcolato. Infatti l'orbita della Luna non è esattamente circolare, e il suo moto non è esattemente uniforme. Inoltre il punto massimo della marea dipende anche dalla conformazione della costa e dalle condizioni meteorologiche (presenza di vento, ecc.).

Perché allora la Luna provoca le maree? Osserva la figura e lo capirai (i due corpi sono disegnati in scala, la distanza è più piccola del reale). Dipende dal fatto che la Terra e il suo satellite sono dei corpi estesi. La Terra e la Luna si attraggono a causa della forza di gravità, che è proporzionale all'inverso della distanza elevata al quadrato. Accade quindi che le parti della Terra più vicine alla Luna sentano una forza maggiore rispetto a quelle più lontane. La Terra non è perfettamente rigida, quindi viene leggermente stirata nella direzione Terra-Luna.

La distanza Terra-Luna è di 384.000 km, e il diametro medio della Terra è di 12.742 km, quindi molto più piccolo di questa distanza. Dunque sul lato della Terra più lontano la forza si riduce non di molto. Passa a circa il 95%. Infatti gli effetti di marea non sono tanto grandi. Anche le maree più notevoli (di alcuni metri) sono poca cosa rispetto alle migliaia di chilometri del diametro della Terra.

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Last modified: Nov 7, 1997