Marea, ascenso y descenso periódicos de todas las aguas oceánicas, incluyendo las del mar abierto, los golfos y las bahías, resultado de la atracción gravitatoria de la Luna y del Sol sobre el agua y la propia Tierra.

Los términos de la marea.

Marea viva: ( sicigias ), fase de grandes mareas que se produce cuando el Sol y la Luna se hallan en línea recta con la Tierra (en luna nueva o luna llena).

Marea muerta: (cuadratura), fase de pequeñas mareas que se produce cuando el Sol y la Luna forma un ángulo recto con la Tierra (en cuarto creciente o cuarto menguante).

Pleamar: nivel superior de la marea.

Bajamar: nivel inferior de la marea.

Bajamar escorada: mayor bajamar conocida.

Nivel medio: nivel que tiene el mar en la mitad de la marea (o nivel que tendrían las aguas si las mareas no existieran); viene indicado en los anuarios y en el cartucho de las cartas.

Altura: elevación del agua por encima del nivel del Datum (sonda en la carta).

Amplitud: diferencia de altura entre la sonda de la pleamar y de la bajamar.

Puerto principal: puerto cuyas mareas aparecen en el Anuario, especificando el día, las horas de bajamar y pleamar y las alturas del agua.

Puerto agregado: puerto cuyas pleamares y bajamares aparecen en el anuario especificadas respecto a las de los puertos principales.

La gravedad y las mareas.

Todo el mundo ha oído que existe alguna relación entre las mareas y la Luna. ¿Es esto cierto?. El lector pensará inmediatamente: "pues claro, todo el mundo lo sabe". Y tiene razón, pero las relaciones causales no son al principio tan evidentes como uno podría creer. Es también una creencia popular que la menstruación de la mujer y el ciclo lunar están relacionados. Esto es así porque el tiempo promedio que transcurre entre dos menstruaciones es similar al mes lunar (unos 28 días). Pero no existe ninguna justificación racional para esta creencia. Es una de esas muchas coincidencias. Un ejemplo de este tipo de coincidencias lo vemos con los diámetros aparentes del Sol y la Luna (medio grado aproximadamente) vistos desde la Tierra. Por supuesto, que esto sea así no obedece más que a una afortunada coincidencia. De hecho, si refinamos nuestras medidas, vemos que estos diámetros aparentes no son exactamente iguales y además varían según la época del año, de la misma manera que el periodo de la menstruación presenta variaciones de una mujer a otra y, en la misma mujer, de un mes al siguiente.

Pero veamos cómo se podría producir el efecto de la Luna sobre la marea. Para empezar consideremos el caso más obvio de un poco de agua que se encuentra en la parte de la Tierra más cercana a la Luna y consideremos que la Tierra está orbitando alrededor de la Luna. Pero, ¡un momento!. ¿No es la Luna la que orbita alrededor de la Tierra?. Bueno, depende del punto de vista. Si uno se sitúa en la Luna verá cómo la Tierra cambia de posición a diario. La Tierra atrae a la Luna, pero ésta también atrae a la Tierra, obviamente. Recordemos que para un cuerpo en órbita es necesaria una cantidad de aceleración centrípeta. En este caso, esa aceleración es debida a la atracción que produce toda la masa lunar sobre toda la masa de la Tierra, como si esta estuviera concentrada en su centro.

Aquí aparece un efecto curioso. Resulta que el océano también se eleva en puntos situados al lado opuesto de donde se halla la Luna (¿Cómo podemos entender ese efecto?. La razón está relacionada con el hecho de que en estos puntos, la Luna no es capaz de generar una fuerza centrípeta suficiente para mantener a las masas (como el agua) en una órbita con velocidad igual a la del centro de la Tierra, y por tanto, tienen un defecto de aceleración con respecto al centro de la Tierra que hace que tiendan a quedarse rezagadas con respecto a éste. El efecto es tal como si existiera una pequeña aceleración que trata de expulsar el agua al lado opuesto de donde se encuentra la Luna.

Vamos a estimar ahora la contribución del Sol. Vemos que la aceleración que produce el efecto de marea aumenta con la masa y disminuye con el cubo de la distancia. La masa del Sol es unas 27 millones de veces mayor que la de la Luna, pero se encuentra unas 390 veces más lejos. Por tanto, la contribución solar a la marea será 27000000/390³ = 0.45 veces la contribución lunar. Sin embargo el Sol y la Luna tienen posiciones relativas que varían mucho en cada momento del año. Esto hace que las mareas sea un fenómeno mucho más rico y variado de lo que hemos podido estudiar aquí. Lo que sí está claro es que la Luna domina la principal componente de la marea que se manifiesta en un periodo de unas 12 horas y media aproximadamente. Pero el tamaño de la marea también está altamente influenciado por la estructura de la Tierra y los océanos. Existen lugares que destacan por las pronunciadas mareas. Esto puede ser debido a la escasa inclinación de la costa, a la interferencia producida por las masas de tierra, como es el caso de la influencia de las islas británicas sobre las pronunciadas mareas de Normandía, en la costa francesa, o por fenómenos de resonancia como ocurre en algunas bahías donde la el agua puede subir varios metros debido a que el tiempo de vaciado y llenado de la bahía coincide con el periodo de la marea.

Mareas lunares.

La Luna, al estar mucho más cerca de la Tierra que el Sol, es la causa principal de las mareas. Cuando la Luna está justo encima de un punto dado de la superficie terrestre, ejerce una fuerza de atracción del agua, que, por lo tanto, se eleva sobre su nivel normal. El agua que cubre la porción de Tierra más lejana de la Luna también está sometida a atracción; se forma así otra elevación que proporciona el fundamento de una segunda onda. La cresta de onda situada bajo la Luna se llama marea directa, y la del lado diametralmente opuesto de la Tierra se llama marea opuesta. En ambas crestas, prevalece la condición conocida como de marea alta, mientras que a lo largo de la circunferencia formada por las zonas perpendiculares al eje de mareas directa y opuesta se producen fases de marea baja.

Las mareas alta y baja se alternan en un ciclo continuo. Las variaciones producidas de forma natural entre los niveles de marea alta y baja se denominan amplitud de la marea. En la mayoría de las costas del mundo se producen dos mareas altas y dos bajas cada día lunar, siendo la duración media de un día lunar 24 h, 50 min y 28 s. Una de las mareas altas está provocada por la cresta de marea directa y la otra por la cresta de marea opuesta. En general, dos mareas altas o bajas sucesivas tienen casi la misma altura. Sin embargo, en algunos lugares fuera del océano Atlántico estas alturas varían de forma considerable; este fenómeno, conocido como desigualdad diurna, todavía no se comprende bien en la actualidad.

Mareas solares.

Asimismo, el Sol provoca el ascenso de dos crestas de onda opuestas, pero como el Sol está lejos de la Tierra, su fuerza para crear mareas es un 46% menor que la Luna. El resultado de la suma de las fuerzas ejercidas por la Luna y el Sol es una onda compuesta por dos crestas, cuya posición depende de las posiciones relativas del Sol y de la Luna en un instante dado. Durante los periodos de Luna nueva y llena, cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineadas, las ondas solar y lunar coinciden. Resulta un estado conocido como mareas de primavera; en ellas las mareas altas ascienden más y las mareas bajas descienden más de lo habitual. Cuando la Luna está en el primer o tercer cuadrante, el Sol forma un ángulo recto con respecto a la Tierra y las ondas quedan sometidas a fuerzas opuestas del Sol y de la Luna. Este estado es el de marea muerta: la marea alta es más baja y la baja más alta de lo normal. Las mareas de primavera y muerta se producen 60 h después de las fases correspondientes de la Luna; este periodo se llama edad de la marea o de la fase de desigualdad. El intervalo entre el instante en que la Luna cruza un meridiano en un punto y cuando la siguiente marea alta llega a ese punto se llama intervalo Luna-marea, o de marea alta. El intervalo de marea baja es el periodo entre el instante en que la Luna cruza un meridiano y cuando llega la siguiente marea baja. Los valores medios entre los intervalos Luna-marea durante los periodos de Luna nueva y llena se conocen como establecimiento de puerto. Los valores de los intervalos durante otros periodos del mes se denominan, a veces, establecimientos corregidos.

Mareas de sicigias.

Las mareas de sicigias o "mareas vivas" se producen cuando la luna y el sol están en conjunción luna nueva ) o en oposición (luna llena ). En este caso los efectos de ambos astros se suman y es por ello que las pleamares de sicigias son más altas que las pleamares promedio y las bajamares son más bajas que las bajamares promedio.

Es importante tener esto en cuenta ya que varar con una marea de sicigias implicaría que solo tendremos agua a ese nivel para esa zona en la próxima sicigia (luna llena o nueva) es decir aproximadamente en 15 días.

Por el contrario en una baja de sicigias no podremos navegar por zonas que con bajamares promedio, sí podríamos hacerlo, ya que encontraremos menos agua que lo habitual. Es fácil darnos cuenta cuando estamos en época de mareas de sicigias,ya que, se dan, cuando tenemos luna llena (luna completa en el cielo) o luna nueva (sin luna en el cielo).

Mareas de cuadratura.

Las mareas de cuadratura o mareas "muertas" son las que se producen cuando el sol y la luna están formando un ángulo recto entre sí. Esta posición de los astros corresponde a la fase lunar de cuarto creciente o cuarto menguante (media luna en el cielo).

A diferencia de lo que ocurría en sicigias, en cuadratura los efectos de atracción de ambos astros se contrarrestan dando lugar a una amplitud de marea mucho menor, es decir mareas no tan altas ni bajantes tan pronunciadas.

Nos damos cuenta que estamos en época de mareas de cuadratura porque vemos en el cielo la característica "media luna" ya sea creciente o menguante.

Corrientes y olas de marea.

Junto al ascenso y descenso vertical de agua, hay varios movimientos horizontales o laterales llamados comúnmente corrientes de marea, muy diferentes de las corrientes oceánicas normales. En zonas cerradas, una corriente de marea fluye durante unas 6 h y 12 min aguas arriba, o hacia la costa, en correspondencia con la marea alta; después se invierte y fluye, durante casi el mismo tiempo, en dirección contraria, y se corresponde con la marea baja. Durante el periodo de inversión, el agua se caracteriza por un estado de inmovilidad, o calma, llamado repunte de la marea. Una corriente que fluye hacia la costa se califica como de avenida; y la que se aleja de la misma, reflujo.

A veces, en mar abierto, olas marinas gigantes, llamadas tsunamis u olas de marea, se precipitan sobre los costas circundantes con una fuerza tremenda, causando considerables daños humanos y materiales. Estas olas no se producen por fenómenos naturales de marea, sino por terremotos, erupciones volcánicas oceánicas o perturbaciones atmosféricas intensas.

Otro fenómeno relacionado es el seiche, que suele producirse en mares rodeados de tierra o en lagos, como la bahía de San Francisco en California y el lago Léman en Ginegra (Suiza). Se observa que la superficie del agua oscila desde unos pocos centímetros hasta varios metros; esto es debido a las variaciones locales de presión atmosférica junto a vientos fuertes, pero a veces por sacudidas sísmicas lejanas. El movimiento del agua se produce en olas largas y puede durar entre unos pocos minutos hasta varias horas.

Energía mareal.

La energía de las mareas puede emplearse para producir electricidad. En el verano de 1966 se puso en marcha una planta de energía mareal de 240.000 kW en el río Rance, un estuario del canal de la Mancha, en el noroeste de Francia. La marea ascendente del río fluye a través de un dique, mueve unas turbinas y luego queda retenida tras él. Cuando la marea desciende, el agua atrapada se libera, atraviesa el dique y mueve de nuevo las turbinas. Estas plantas de energía mareal desarrollan su máxima eficiencia cuando la diferencia entre las mareas alta y baja es grande, como en el estuario de Rance, donde es de 8,5 m. Las mareas altas mayores del mundo se producen en la bahía de Fundy en Canadá, donde hay una diferencia de unos 18 metros.

Aprovechamiento de la energía de las mareas

Las mareas son oscilaciones periódicas del nivel del mar. Es difícil darse cuenta de este fenómeno lejos de las costas, pero cerca de éstas se materializan, se hacen patentes por los vastos espacios que periódicamente el mar deja al descubierto y cubre de nuevo.

Este movimiento de ascenso y descenso de las aguas del mar se produce por las acciones atractivas del Sol y de la Luna. La subida de las aguas se denomina flujo, y el descenso reflujo, éste más breve en tiempo que el primero.. Los momentos de máxima elevación del flujo se denomina pleamar y el de máximo reflujo bajamar.

La amplitud de mareas no es la misma en todos los lugares; nula en algunos mares interiores, como en el Mar Negro, entre Rusia y Turquía; de escaso valor en el Mediterráneo, en el que solo alcanza entre 20 y 40 centímetros, es igual débil en el océano Pacífico. Por el contrario, alcanza valor notable en determinadas zonas del océano Atlántico, en el cual se registran las mareas mayores. Así en la costa meridional Atlántica de la República Argentina, en la provincia de Santa Cruz, alcanza la amplitud de 11 metros, de tal modo que en Puerto Gallegos los buques quedan en seco durante la baja marea.

Pero aún la supera la marea en determinados lugares, tales como en las bahías de Fundy y Frobisher, en Canadá (13,6 metros), y en algunos rincones de las costas europeas de la Gran Bretaña, en el estuario del Servern (13,6 metros), y de Francia en las bahías de Mont-Saint-Michel (12,7 metros) y el estuario de Rance (13 metros).

Belidor, profesor en la escuela de Artillería de La Fère (Francia), fue el primero que estudió el problema del aprovechamiento de la energía cinética de las mareas, y previó un sistema que permitía un funcionamiento continuo de dicha energía, empleando para ello dos cuencas o receptáculos conjugados.

La utilización de las mareas como fuente de energía montaba varios siglos. Los ribereños de los ríos costeros ya habían observado corrientes que hacían girar las ruedas de sus molinos, que eran construidos a lo largo de las orillas de algunos ríos del oeste de Francia y otros países en los cuales las mareas vivas son de cierta intensidad. Aún pueden verse algunos de estos molinos en las costas normandas y bretonas francesas. Los progresos de la técnica provocaron el abandono de máquinas tan sencillas de rendimiento, hoy escaso.

Las ideas de Belidor fueron recogidas por otros ingenieros franceses que proyectaron una mareomotriz en el estuario de Avranches, al norte y a 25 Km. De Brest basándose en construir un fuerte dique que cerrase el estuario y utilizar la energía de caída de la marea media, calculando las turbinas para aprovechar una caída comprendida entre 0,5 y 5,6 metros. Los estudios para este proyecto estaban listos a fines de 1923, pero el proyecto fue abandonado.

Otros proyectos se estudiaron en los Estados Unidos para aprovechar la energía de las mareas en las bahías de Fundy y otras menores que se abren en ella, en las cuales las mareas ofrecen desniveles de hasta 16,6 metros. En la Cobscook se construyo una mareomotriz de rendimiento medio, lo cual duró durante pocos años, pues su rendimiento resultaba mas caro que las centrales termoeléctricas continentales.

Las teorías expuestas por Belidor en su Tratado de Arquitectura hidráulica (1927) quedaron en el aire; pero la idea de aprovechar la enorme energía de las mareas no fue jamás abandonada del todo; solo cuando la técnica avanzo lo suficiente, surgió un grupo de ingenieros que acometió el proyecto de resolver definitivamente el problema.

La primera tentativa seria para el aprovechamiento de la energía de las mareas se realiza actualmente en Francia, precisamente en el estuario de Rance, en las costas de Bretaña. Solo abarca 2.000 ha. , pero reúne magnificas condiciones para el fin que se busca; el nivel entre las mareas alta y baja alcanza un máximo de 13,5 metros, una de las mayores del mundo. El volumen de agua que entrara en la instalación por segundo se calcula que en 20.000 m3. , cantidad muy superior a la que arroja al mar por segundo el Rin. Su coste será de miles de millones de francos; pero se calcula que rendirá anualmente mas de 800 millones de kv/h. Un poderoso dique artificial que cierra la entrada del estuario; una esclusa mantiene la comunicación de éste con el mar y asegura la navegación en su interior.

Todos los elementos de la estación mareomotriz – generadores eléctricos, máquinas auxiliares, las turbinas, los talleres de reparación, salas y habitaciones para el personal director y obreros-, todo está contenido, encerrado entre los muros del poderoso dique que cierra la entrada del estuario. Una ancha pista de cemento que corre a lo largo de todo él.