¿Qué es la fuerza de marea?
Las mareas son fluctuaciones periódicas del agua del mar. Debido a que el día es la mañana y la noche es la tarde, las fluctuaciones del agua de mar durante el día se denominan "mareas" y las fluctuaciones del agua de mar durante la noche se denominan "mareas". Este fenómeno alguna vez confundió a los antiguos, quienes no sabían qué lo causaba. Más tarde, personas cuidadosas descubrieron que las mareas se retrasan durante un período de tiempo todos los días. Esta hora es la misma que la hora de la tarde de la luna todos los días, por lo que existe una conexión inevitable entre las mareas y la luna. La relación entre las mareas y la luna se menciona en el antiguo libro de geografía chino "El clásico de las montañas y los mares". El "Lunheng" de Wang Chong de la dinastía Han del Este establece claramente que "el Tao sube y baja con la luna". Pero no fue hasta que Newton descubrió la ley de la gravitación universal que Laplace demostró matemáticamente que el fenómeno de las mareas fue causado por la atracción gravitacional del Sol y la Luna, principalmente la Luna.
La ley de la gravitación universal establece que la gravedad es directamente proporcional al producto de las masas de dos objetos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. La atracción del sol hacia la tierra es mucho más fuerte que la de la luna, pero la fuerza de marea del sol es menor que la mitad de la de la luna. ¿Qué está sucediendo? Aunque la fuerza de marea original (o fuerza de marea) que causa las fluctuaciones del agua del mar es causada por la gravedad del sol y la luna, no es la gravedad absoluta del sol y la luna, sino la diferencia entre la gravedad del objeto atraído y la gravedad de la tierra. La fuerza de marea es directamente proporcional a la masa del objeto de marea e inversamente proporcional al cubo de la distancia del objeto a la Tierra. Debido a que la masa del Sol es 2710X104 veces la de la Luna, y la distancia promedio entre el Sol y la Tierra es 389 veces la de la Luna, la fuerza de marea de la Luna es 2,17 veces la del Sol, lo que demuestra que las mareas en realidad son principalmente causado por la luna. Por ejemplo, el nivel de marea más alto en un lugar determinado es de 10 metros de altura. Casi 7 metros son causados por la luna, la contribución del sol es de sólo 3 metros y la contribución de otros planetas es inferior a 0,6 milímetros.
Aunque la fuerza de marea del sol no es demasiado grande, puede afectar el tamaño de la marea. A veces forman una sinergia con la luna y se complementan, y otras veces se repelen y anulan. Durante la luna nueva o la luna llena, el sol y la luna ejercen su atracción gravitacional en la misma dirección o en la dirección opuesta, provocando mareas altas, pero durante el primer cuarto de luna o el último cuarto de luna, la atracción gravitacional de la luna es opuesta; la atracción gravitacional del sol, provocando mareas bajas. Su ciclo es de aproximadamente medio mes. Desde la perspectiva de un año, hay dos máximos y dos mínimos. Durante los equinoccios de primavera y otoño, si la Tierra, la Luna y el Sol están casi en el mismo plano, la fuerza de las mareas es mayor que en otros meses, lo que resulta en dos mareas altas en primavera y otoño en un año. Además, las mareas están relacionadas con la distancia de la Luna y el Sol a la Tierra. La órbita de la Luna es elíptica, acercándose y alejándose de la Tierra cada 27,55 días. Las mareas cercanas a la Tierra son 39 veces mayores que las de la Tierra lejana. Cuando la marea cercana a la superficie coincide con la marea alta, la amplitud de la marea es particularmente grande. Si la marea remota coincide con la marea baja, el rango de marea es particularmente pequeño. La órbita de la Tierra alrededor del Sol también es elíptica. En el perihelio, la gravedad del sol es fuerte y las mareas son fuertes; en el perihelio, la gravedad es débil y las mareas son débiles.
A partir de un día determinado, debido a la rotación de la Tierra y la revolución de la Luna, los maremotos se propagan de este a oeste en la dirección del movimiento diurno. El tiempo que tarda una marea en subir y bajar es de medio día lunar, es decir, 12 horas y 25 minutos. Esta es la llamada marea semidiurna. Las personas que viven junto al mar pueden ver el ascenso y descenso regular del agua del mar dos veces al día. De aquí proviene el famoso dicho de Bai Juyi: "Las mareas de sequía sólo llegan de noche y fluyen sesenta veces al mes".
La marea real también estará restringida por muchos factores, como el entorno geográfico, la ubicación costera y el movimiento de las corrientes oceánicas. Tomando como ejemplo las mareas del río Qiantang, sabemos que la bahía de Hangzhou en la desembocadura del río Qiantang tiene una boca de trompeta, que se hace cada vez más estrecha. Además, el sedimento traído durante la marea alta se deposita en el fondo del río para formar bancos de arena, lo que provoca que la marea suba.
La fuerza de marea de la Luna no sólo produce mareas en la Tierra, sino que también provoca mareas atmosféricas. Pero las mareas atmosféricas son mucho menos majestuosas y trascendentales que las mareas oceánicas. Y como estamos en esto, es difícil notarlo. Además, las fuerzas de marea harán que el cuerpo terrestre, incluida la superficie terrestre (las partes debajo de los continentes y el fondo marino), genere mareas, que se denominan mareas sólidas. Las fluctuaciones en la superficie de la Tierra causadas por mareas sólidas son tan pequeñas que sólo pueden medirse con instrumentos de precisión y pueden tener un ligero impacto en el campo de gravedad de la Tierra. Parte del interior de la Tierra es líquido, por eso se producen mareas. Algunas personas creen que las mareas de la Tierra son una de las causas de los terremotos.
La acción siempre es relativa. Donde hay acción, hay reacción. La Luna ejerce una fuerza de marea sobre la Tierra y, a la inversa, la Tierra ejerce una fuerza de marea sobre la Luna.
Es lógico que la masa de la Tierra sea más de 80 veces mayor que la de la Luna, y que la fuerza de marea de la Tierra sobre la Luna debería ser más de 20 veces la de la Luna sobre la Tierra. Sin embargo, dado que no hay agua en la Luna, la fuerza de marea de la Tierra no puede "formar ondas" en la superficie de la Luna, pero tiene un efecto de frenado en la rotación de la Luna, lo que convierte a la Luna en un satélite que gira sincrónicamente, por lo que un lado de la Luna. siempre nos enfrenta. La luna también ralentiza la rotación de la Tierra a través de la misma fricción de marea, haciendo que cada día sea más largo y la distancia entre la Tierra y la Luna más amplia.
La marea es una maravilla natural, no sólo es un importante recurso turístico, sino que también tiene un importante impacto en la navegación, la pesca, la industria salinera, etc. Al mismo tiempo, las mareas también pueden utilizarse para generar electricidad.
El principio de generación de energía mareomotriz es similar a la energía hidroeléctrica, es decir, la energía potencial de la diferencia del nivel del agua causada por las fluctuaciones de las mareas se convierte en energía mecánica, y luego la energía mecánica se convierte en energía eléctrica. Se calcula que las reservas mundiales de energía mareomotriz son de aproximadamente 2.700 millones de kilovatios. Si todo se convierte en energía eléctrica, la capacidad de generación de energía anual será de aproximadamente 1,2 billones de kilovatios hora. La energía mareomotriz no sólo está libre de contaminación, sino que también tiene ventajas sobre las fuentes de energía renovables como la energía de las olas, la energía eólica y la energía solar. La energía de las mareas puede generar electricidad continuamente, mientras que la energía de las olas, la energía eólica y la energía solar se ven muy afectadas por el clima. Por lo tanto, cómo aprovechar la enorme energía de las mareas se ha convertido en un tema de investigación en muchos países. Según informes de los medios, en 2003 se conectó a la red la primera central mareomotriz submarina comercial de Noruega para generar electricidad. Se espera que 654,38 millones de personas utilicen esta nueva energía en cinco años.