¿Por qué en algunos lugares de la Tierra sólo hay un máximo de marea al día en lugar de dos?

Question

La mayoría de los lugares del océano tienen dos mareas altas y dos mareas bajas por "día" (~25 horas). Pero recuerdo haber leído que algunos lugares sólo tienen una de cada por día.

Esta respuesta tiene algunas explicaciones estupendas, así como gráficos y enlaces útiles. Voy a poner un enlace a uno de ellos aquí. No lo veas durante mucho tiempo.

Fuente http://volkov.oce.orst.edu/tides/global.html

Lamentablemente, aunque las mareas son interesantes de observar en la zona general del Reino Unido, el mapa se rompe a lo largo del Primer Meridiano a 0° de longitud.

Hice una búsqueda y encontré esta publicación de la US Navy Capítulo 9: Mareas y corrientes de marea y se fijó en la figura 908a. Aquí hay una captura de pantalla (nota - esos son pies, no metros):

La traza inferior de Pei-Hai (Beihai, Guangxi, China) tiene, durante la mayor parte del mes, sólo una máxima y una mínima por día. A continuación, busqué el "interweb" y encontré un trazador de mareas al azar http://tides.mobilegeographics.com/index.html y eligió Pei-Hai y otros dos puertos en la vecindad general. Efectivamente, hoy por ejemplo (24/05/2016) solo hay un máximo en Pei-Hai, mientras que hay uno grande y otro pequeño en Hong Kong, y dos máximos casi iguales en Shanghai.

¿Tal vez sea una peculiaridad de la forma del océano? Volviendo a la interweb encontré esta explicación en scijinks.jpl.nasa.gov/curiosidades de las mareas - que no puedo entender en absoluto, pero parece sugerir que esto ocurre cerca de los polos, no del ecuador.

¿Están estos dos fenómenos relacionados o son totalmente diferentes? ¿Qué está ocurriendo realmente?

Pei-Hai (Beihai): ~ 21.5N, 109.1E
Hong Kong:        ~ 22.3N, 114.2E
Shanghai:         ~ 31.4N, 121.5E

Answer 1

Las mareas son el resultado de la respuesta de los océanos de la Tierra a las fuerzas de marea ejercidas sobre el agua por la Luna y el Sol. Las respuestas se complican enormemente por la rotación de la Tierra sobre su eje, por la geografía física de la Tierra y por la naturaleza de las órbitas de estos cuerpos. La inclinación del plano orbital de la Luna y del plano ecuatorial de la Tierra con respecto a la eclíptica es de gran interés para esta cuestión.

Considere el forzamiento en un punto de la Tierra cuando la Luna está directamente encima (en el punto cenital). 24 horas y 50 minutos más tarde (un día lunar), la Luna volverá a estar directamente encima, más o menos. ¿Y el punto intermedio, 12 horas y 25 minutos después de ese primer momento? Si la Luna estuviera en una órbita ecuatorial, la fuerza de marea en este punto sería casi idéntica a la fuerza cuando la Luna estaba directamente encima. De ahí surge la marea semidiurna, con un periodo de 12 horas y 25 minutos. Se trata de la componente "semidiurna lunar principal" de las mareas, o M ₂ para abreviar, donde "M" denota la Luna y "2" denota dos mareas altas por día.

Sin embargo, la órbita de la Luna no es ecuatorial. Su órbita está cerca de la eclíptica, a unos 5 grados. Gracias a la inclinación axial de la Tierra, de unos 23 grados, la fuerza de marea sobre el punto de interés a las 12 horas y 25 minutos después de la primera instancia es menor que en la primera instancia. Esto induce una respuesta de frecuencia de 24 horas y 50 minutos en las mareas, así como la respuesta de frecuencia de 12 horas y 25 minutos. (En realidad, esto es una simplificación excesiva. Hay una serie de respuestas de frecuencia diferentes con un periodo de unas 24 horas que son el resultado de la atracción gravitatoria de la Luna, la órbita de la Luna y la rotación de la Tierra).

El Sol eleva las mareas al igual que la Luna. El componente más importante es la marea solar semidiurna principal de 12 horas, o S ₂ para abreviar. En total, hay cientos de componentes de frecuencia diferentes en las mareas de la Tierra. La respuesta de los océanos de la Tierra a estos diferentes componentes varía de un lugar a otro, y es diferente para cada componente, principalmente debido a la geografía.

La respuesta a un componente cualquiera da lugar a un conjunto de "sistemas anfidrómicos" para ese componente. Un sistema anfidrómico comprende un punto central llamado punto anfidrómico en el que la respuesta a esa frecuencia es cero y mareas que giran en torno a ese punto, con una amplitud que aumenta con la distancia desde el punto anfidrómico. Además de estos puntos anfidrómicos en los que la respuesta de las mareas a una componente es nula, hay zonas en las que la respuesta de las mareas está ampliamente suprimida. El Golfo de México está algo aislado del Atlántico y tiene una forma que mantiene la respuesta de M ₂ y S ₂ mareas muy pequeñas.

Lugares donde el M ₂ y S ₂ Las mareas se suprimen pero las mareas diurnas no se suprimen ver una marea por día. Además de los lugares de China mencionados en la pregunta, las mareas del Golfo de México son diurnas. Estos lugares que ven una marea diurna tienden a estar en o cerca de los trópicos porque la función de forzamiento para estas mareas diurnas son mayores en aquellas áreas donde la Luna y el Sol pueden estar directamente sobre la cabeza. Para el Sol, se trata del Trópico de Cáncer y del Trópico de Capricornio. Para la Luna, la latitud varía entre 18 y 28 grados a lo largo de 18,6 años.

Answer 2

OK, aquí hay una teoría: Todo (cuando digo todo quiero decir la mayor parte) tiene que ver con el hecho de que el plano de revolución de la luna está inclinado unos 20 grados con respecto al ecuador terrestre. Eso provoca diferencias en la frecuencia de las mareas en distintas latitudes. Para ver cómo sucede, he aquí un ejemplo simplificado:

Dibuja una cruz, de modo que tengas 4 cuadrantes, a, b, c y d. Ahora dibuja un círculo cuyo centro sea la intersección de las cruces. El diámetro vertical es ahora el eje de rotación y el horizontal es el meridiano. Supongamos ahora que la luna se ve directamente en un punto x del cuadrante a, formando un ángulo de 45 grados respecto al eje de rotación. Ahí estará un pico de la protuberancia debida a la influencia de las mareas de la luna. El otro estará en el lado opuesto, en el cuadrante c. Ahora es razonable considerar los puntos del círculo en los cuadrantes a y c como zonas de marea alta, y los de b y d como zonas de marea baja. Como la Tierra gira, al cabo de 12 horas el punto x estará en el cuadrante b, que es una zona de marea baja. Otros puntos, como los situados en los polos o en el ecuador, no experimentarán ninguna marea. Así es como la latitud puede influir en la frecuencia de las mareas.

Edición: Bien, así es como hay que pensar en el caso de la Tierra: simplifiquemos el problema y consideremos una zona de mareas bajas y una zona de mareas altas (nada en medio). He hecho una figura para ilustrar cómo se vería (el verde son las mareas altas, el rojo las bajas):

Cuando la Tierra gira alrededor de su eje (la línea vertical azul), cualquier lugar entre las líneas de puntos azules experimenta 2 mareas altas, cualquier lugar entre las líneas de puntos azules y verdes experimenta 1 marea alta, y cualquier lugar fuera de las líneas de puntos verdes no experimenta ninguna marea.

Espero que esto ayude. :)

Answer 3

Mi respuesta sencilla a esto es que las mareas altas y bajas son un poco arbitrarias; son los puntos de inflexión de una función continua en el tiempo.

En los lugares que has mencionado, el armónico bidiario de las mareas (normalmente el más significativo) queda "anegado" por el armónico diario (normalmente menos significativo). Sigue existiendo, es casi seguro que no es cero, pero no es lo suficientemente grande como para que la función de la marea se detenga y vuelva en la otra dirección.

Entiendo que la fuerza de los componentes se deberá a la resonancia local de la masa de agua, y a su interacción con el sistema global. Todo ello estará íntimamente relacionado con la topografía local del océano y quizás con otros efectos.

Puede que haya razones generales interesantes para que esto ocurra, pero creo que es más probable que simplemente varíe entre lugares. Habría que saber mucho más que yo sobre mareas, oceanografía e hidrología para poder entenderlo.

Answer 4

No soy un experto en esto, y el detalle de las mareas es complejo, pero básicamente la situación es la siguiente. La luna (y el sol en menor medida) proporcionan un forzamiento gravitatorio con un periodo de algo más de 12 horas. A continuación, el movimiento oceánico resultante interactúa con la geografía local del fondo marino, que modifica la respuesta. En la mayoría de los lugares el resultado es la marea "estándar" (casi) dos veces al día; en algunos lugares hay cuatro mareas al día, y en otros sólo una. También hay lugares que prácticamente no tienen mareas.