Rubrica Maree   :::   Le correnti

La marea è una deformazione della superficie di un astro prodotta dall'azione gravitazionale di uno o più corpi celesti. In particolare per la Terra l'oscillazione di livello del mare causata dall'attrazione gravitazionale combinata del Sole e della Luna. Poiché vengono sollecitate, oltre alla superficie marina, la crosta solida (non perfettamente rigida) e l'involucro gassoso atmosferico, si parla anche di maree terrestri e di maree atmosferiche.
L'attrazione luni-solare sulla massa acquea produce in questa una deformazione periodica e regolare che in generale si manifesta col ripetersi nell'arco di 24h 50 minuti, corrispondente al giorno lunare medio, di due innalzamenti (flusso o alta marea) e due abbassamenti (riflusso o bassa marea) del livello marino. I due flussi e i due riflussi si alternano circa ogni sei ore generando due correnti di senso opposto (correnti di marea). Le maree possono essere considerate come onde estese con periodo di 12h e 25m e lunghezza d'onda pari a circa una semicirconferenza terrestre L'altezza dell'onda di marea., o ampiezza di marea é data dal dislivello tra alta e bassa marea e dipende dalle reciproche posizioni Terra-Luna-Sole: raggiunge il valore massimo quando i tre corpi celesti sono allineati sia in congiunzione sia in opposizione (sizigie: fasi di Luna nuova e di Luna piena); è al minimo quando la Luna si trova a 90° con l'allineamento Terra- Sole (quadratura: fasi di primo e ultimo quarto).

Le teorie statica e dinamica

Già nell'antichità era noto il rapporto intercorrente tra oscillazioni di marea e fasi lunari, ma una spiegazione razionale del fenomeno fu possibile solo dopo1'enunciazione della teoria newtoniana sulla gravitazione universale.
Dopo i primi tentativi di spiegazione dello stesso Newton, il problema teorico delle maree fu affrontato da vari studiosi, tra cui Laplace, Poincaré, G H Darwin, Harris.
In prima approssimazione lo studio delle maree si può compiere quantitativamente adottando le semplificazioni della teoria statica che suppone la Terra ricoperta uniformemente da una coltre di acqua di spessore costante e ne trascura il movimento di rotazione.
Più aderente alla realtà è la teoria dinamica che tiene conto della non omogeneità della massa oceanica, della forma e della profondità dei bacini, delle mutue azioni tra bacino e bacino, dei complessi effetti che riguardano gli spostarnenti delle masse d'acqua sulla superficie della Terra in rotazione. Le due teorie ottengono gli stessi risultati per quanto riguarda i periodi delle onde di marea; per le fasi e l'ampiezza la teoria dinamica giustamente abbandona le considerazioni teoriche e ricorre all'osservazione. L'oscillazione di marea è determinata dalla differenza tra l'attrazione newtoniana esercitata da un astro sui punti della superficie terrestre e il centro di massa della Terra. L'attrazione esercitata sul centro di massa della Terra viene equilibrata necessariamente dalla forza centrifuga originata dal movimento di rivoluzione dei corpi in gioco attorno al centro di massa del sistema; lo stesso non è però possibile per tutti gli altri punti.
Tale differenza di attrazione costituisce la forza di marea, che risulta direttamente proporzionale alla massa dell'astro e inversamente al cubo della distanza tra il centro dell'astro e i punti della superficie terrestre ciò spiega perché la Luna, nonostante abbia una massa notevolmente inferiore rispetto a quella solare, abbia per la sua relativa vicinanza un effetto di marea superiore di circa 2,2 volte a quello prodotto dal Sole.
Facendo riferimento al sistema Terra-Luna, in equilibrio meccanico, i due corpi si muovono ruotando attorno al centro di massa G del sistema, posto sulla congiungente i centri degli astri. I due corpi sono soggetti alla forza gravitazionale che tende ad avvicinarli e a quella centrifuga che tende ad allontanarli.
L'attrazione lunare risulta massima per i punti della superficie terrestre direttamente volti verso la luna, minima per quelli opposti e intermedia per il centro, mentre la forza centrifuga ha valore massimo nel punto più lontano dalla luna e minimo per il punto più vicino.

(vedere figura 1) In "P" si determina pertanto una forza risultante diretta verso la luna poiché prevale l'attrazione lunare, e in P' una forza risultante diretta in senso opposto perché prevale la forza centrifuga.
Ne consegue che sulla superficie terrestre si manifestano delle componenti tangenziali dirette verso "P" nell'emisfero volto alla luna e verso (P') nell'altro, cui si devono i due rigonfiamenti diametralmente opposti poiché la quantità d'acqua degli oceani deve rimanere costante, in concomitanza con i rigonfiamenti sul piano meridiano dei punti P e P' si manifestano degli abbassamenti di livello negli altri settori: la superficie marina assume cioè una configurazione di equilibrio paragonabile a un ellissoide con asse maggiore nella direzione Terra-luna.
Le stesse considerazioni valgono per il sistema Terra-Sole che analogamente dà origine a due onde di marea (di altezza inferiore) che interferiscono con quelle lunari sommandosi in sizigie ed elidendosi in quadratura.
La forza di marea, sia lunare sia solare, è piuttosto piccola se confrontata con la forza gravitazionale (ca. 10 alla -7 volte).
Gli ingenti spostamenti d'acqua si possono spiegare notando che la forza di marea non è diretta secondo la direzione di gravità e quindi può essere scomposta in due componenti, una verticale e una orizzontale.
La componente verticale produce una variazione di gravità del tutto trascurabile, mentre quella orizzontale, anche se dello stesso ordine di grandezza, è però paragonabile alle altre sollecitazioni orizzontali (differenza di pressione tra acque di diversa densità, azione del vento, ecc.) ed è quindi in grado di imprimere un moto sensibile a una massa d'acqua.
È dunque la componente orizzontale che provoca gli spostamenti orizzontali (correnti di marea) e l'accumulo e la sottrazione delle acque con le conseguenti oscillazioni di livello.
La forza agisce su tutto lo strato d'acqua, relativamente sottile, cioè ugualmente a tutte le profondità.

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