IX. LAS MAREAS. SU ENERG�A Y SU UTILIZACI�N
CUANDO una persona se encuentra sobre un pe�asco al borde del mar observando c�mo choca el agua sobre la roca, puede afirmar que est� sintiendo el "pulso del oc�ano". Las olas que produce el viento al accionar sobre la superficie del mar marcan sobre la costa un ritmo constante; pero tambi�n se puede registrar, al observar el mar durante todo un d�a, que se presenta un ritmo m�s lento, generalmente dos veces por d�a, y que constituye las mareas.
Plinio, pensador latino nacido en el a�o 23 y muerto en la erupci�n volc�nica que destruy� Pompeya, describe en su obra Historia naturalis sus observaciones sobre las mareas, se�alando que la circunstancia m�s extraordinaria que se presenta en las aguas del mar es el flujo y reflujo alternado con las mareas, causado por la acci�n que ejercen el Sol y la Luna sobre el agua del mar: la marea fluye y refluye dos veces entre dos salidas de la Luna, siempre en un espacio de veinticuatro horas. Primero, la Luna hace crecer la marea y, cuando llega al cenit, declina y se pone, hace que la marea descienda, y al presentarse el Sol, la marea crece de nuevo; despu�s de lo cual cede y vuelve a subir cuando aparece nuevamente la Luna.
Las observaciones sobre las mareas realizadas por los pensadores de aquella �poca se realizaron principalmente en el Mar Mediterr�neo y fueron aumentando cuando se iniciaron los viajes en todos los mares del planeta; sin embargo, muchos de estos informes fueron relatos hechos con grandes fantas�as, sobre las mareas que se presentaban en las costas a las que iban llegando.
Una nota curiosa de aquellas �pocas, es la que narra que cuando C�sar realiz� su primera invasi�n de Britania, no tom� en cuenta las mareas que se presentaban en las costas de Kent, lugar que seleccion� para el desembarco, y cuando estuvo frente a ellas la marea alta se produjo una hora antes de la medianoche y lleg� a una altura superior a la normal, por ser una marea de plenilunio, lo que provoc� que la mayor parte de su flota sufriera da�os, por lo cual C�sar tuvo que retirarse para planear su desembarco tomando en cuenta el comportamiento del mar.
Si C�sar hubiera efectuado cuidadosas observaciones sobre los fen�menos de
la marea durante un periodo razonablemente largo, habr�a descubierto que el
mar crece, a lo que se le llama pleamar, y se retira dos veces por d�a.
Existen generalmente cuatro mareas de diferente nivel diariamente: 2 mareas
altas y 2 mareas bajas. La diferencia entre la pleamar y la bajamar recibe el
nombre de amplitud de marea.
Figura 17. Caracter�sticas de las mareas.
Las mareas presentan gran diversidad de comportamiento, lo que hace que su estudio sea fascinante, ya que las condiciones locales y la configuraci�n del terreno pueden originar que el ascenso y descenso de las aguas presente un curso poco usual. En algunos lugares hay una sola marea por d�a. En otros no se puede hablar de marea en el sentido de pleamar y bajamar, pero en cambio enormes corrientes avanzan o retroceden, influyendo en grandes extensiones de la costa y produciendo gigantescas olas de marea.
El estudio cient�fico del comportamiento de las mareas se debe a Isaac Newton, que lo analiza en su obra Principios matem�ticos de la Filosof�a natural (1686). En esta obra Newton, con su ley de gravitaci�n, calcul� la altura de la marea seg�n la fecha del mes, la �poca del a�o y la latitud. Sin embargo, en muchos de sus estudios considera que las mareas representan un equilibrio y no tom� en cuenta que las mareas representan un fen�meno din�mico. Fue el sabio Sim�n Laplace quien en su obra Mec�nica celeste complement� las teor�as de Newton.
Posteriormente muchos investigadores han colaborado con trabajos para el conocimiento de las mareas como los de R�mi Chazallon, que en 1839 public� el primer Anuario de mareas de las costas de Francia utilizando los primeros mare�grafos que probablemente se inventaron en 1850, y en 1872 lord Kelvin construy� un aparato para predecir mareas.
La elevaci�n y ca�da del nivel del mar se presentan de manera peri�dica y son m�s notables a lo largo de las l�neas de costa del planeta. El intervalo entre una pleamar y la siguiente generalmente no es doce horas, sino de alrededor de doce horas y veinticinco minutos, por lo cual la pleamar se atrasa todos los d�as y est� relacionada con el hecho de que la Luna tambi�n alcanza su punto m�s alto cerca de los quince minutos m�s tarde cada d�a. Esto implica que los dos fen�menos se presenten en diferente momento; la marea alta se produce, en general, algunas horas antes o despu�s del paso de la Luna, y esta variaci�n de tiempo depende adem�s de la fecha del mes en que ocurra.
Como se sabe, no s�lo es la Luna la que causa este interesante fen�meno, sino
que tambi�n el Sol interviene de manera directa en su producci�n; sin embargo,
el per�odo de las mareas solares s�lo es de 24 horas. Todos los principios se�alados
para los efectos de la gravedad lunar sobre el oc�ano pueden aplicarse al Sol,
aunque su masa sea mayor (alrededor de 27 millones de veces la de la Luna) ya
que est� unas 400 000 veces m�s lejos, y por esta raz�n el efecto que la Luna
ejerce sobre las aguas del oc�ano es dos veces mayor que el provocado por el
Sol. Las fuerzas de marea del Sol s�lo representan el 46 por ciento en relaci�n
con las producidas por la Luna.
Otro aspecto que se tiene que tomar en cuenta en el comportamiento de las mareas es su altura. Por ejemplo, en ciertos lugares la marea nocturna es m�s alta que la diurna; en otros, un arrecife de coral que cierto d�a, aun en la baja mar, qued� bien cubierto, puede quedar completamente expuesto quince d�as despu�s. Esta variaci�n quincenal est� relacionada con los movimientos lunares: cuando la Luna est� llena, la amplitud de las mareas es mayor, y cuando est� en cuarto menguante o creciente, es m�nima.
Las mareas que se producen durante el periodo de cada mes lunar, en el que el Sol, la Luna y la Tierra se encuentran en l�nea recta, tienen mayor diferencia de nivel entre la marea m�s alta de la pleamar y la marca m�nima de la bajamar, debido a que los efectos de la gravedad del Sol y la Luna se suman y son m�s fuertes. Estas mareas se denominan mareas vivas de primavera o equinocciales.
Los efectos opuestos ocurren cuando el Sol y la Luna est�n colocados formando un �ngulo recto en relaci�n con la Tierra, lo cual anula parcialmente la acci�n de la gravedad, resultando mareas m�s d�biles que presentan poca diferencia entre los niveles m�s alto y m�s bajo de la marea. �stas se denominan mareas muertas o de cuadratura.
Cada mes lunar consta de dos series de mareas equinocciales que alteran con dos series de mareas muertas, y entre ellas existen algunos d�as de transici�n que presentan mareas intermedias.
Cuando se miden los niveles de las mareas, se toma en cuenta que el oc�ano est� sometido a diversas fuerzas, como las influencias gravitatorias de los astros, los vientos predominantes, la densidad variable de las masas de agua, etc�tera. Adem�s se tiene que considerar que el nivel del mar es diferente en los distintos oc�anos: es m�s alto en la costa del Oc�ano Pac�fico que en la del Atl�ntico, diferencia que puede deberse a la menor densidad del agua del Pac�fico, e influye en la intensidad de las mareas.
La manera m�s simple para efectuar mediciones de las mareas consiste en introducir una regla de madera graduada en un lugar poco profundo de la costa pero para poder registrar, lo m�s exacto posible, el lento cambio de la marea, se tienen que evitar las variaciones de nivel del mar en el periodo corto durante el que se mide, ya que el mar nunca est� quieto; aun en la m�s completa calma se agita y se levanta formando olas.
Para iniciar este tipo de medici�n generalmente se utiliza la bajamar media, como nivel de referencia, que se encuentra registrada en la mayor parte de las cartas de navegaci�n. Esto permite contar con un punto de partida para hacer las observaciones.
En la actualidad se cuenta con m�todos de mayor precisi�n, y se han construido dispositivos de medici�n llamados mare�grafos, los cuales pueden estar colocados en los buques oceanogr�ficos o en boyas para registrar los cambios de marea.
Las mediciones de la marea permiten calcular la frecuencia con que se presentan los cambios de ellas, es decir, hacer la predicci�n de las mareas. Hasta hace pocos a�os, los aparatos para predecir las mareas eran mec�nicos; ahora se utilizan computadoras electr�nicas que hacen el trabajo de manera m�s r�pida y eficiente y se programan para que impriman autom�ticamente las tablas de marea.
En todos los pa�ses con costa existen instituciones que registran las mareas y publican tablas con esta informaci�n con el fin de que sea aprovechada; por ejemplo, en M�xico, el Instituto de Geof�sica de la Universidad Nacional Aut�noma de M�xico publica las de sus costas; en los Estado Unidos se registran en cuatro vol�menes: el primero para las costas de Europa, el Mediterr�neo y la costa Oeste de �frica; el segundo para la costa este de Norte y Sudam�rica; el tercero para la costa oeste de Norte y Sudam�rica, y el cuarto para los oc�anos Pac�fico e �ndico; en Inglaterra las tablas de mareas ofrecen predicci�n detallada para 130 puertos patrones y permiten calcular las de 10 mil puertos del mundo; y en Espa�a aparece el Anuario de mareas editado por el Instituto Hidrogr�fico de la Marina.
En las diferentes playas del mundo las mareas presentan caracter�sticas espec�ficas, sobre todo en cuanto a su amplitud; tal es el caso de Puerto Pe�asco, Sonora, en donde �sta alcanza 8 metros; los puertos de Liverpool y Bristol en Inglaterra tienen mareas vivas que producen ascensos y descensos de 9 a 10 metros; en Braunagar, India, la amplitud llega a 12.5 metros; en la Bah�a de Mont-Saint-Michel, Francia, a 15 metros, y en la Bah�a de Fundy, Canad�, es de 19.5 metros. Esta caracter�stica de las mareas presenta una serie de problemas para los diferentes tipos de puertos, ya que hace muy dif�cil el manejo de los barcos.
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Amplitudes en metros
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Costa
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8.0
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Puerto peñasco, Sonora, México
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9.0 — 10.0
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Liverpool y Bristol, Inglaterra
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12.5
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Braunaga, India
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14.0
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Bahía Collier, Australia
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15.0
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Bahía Mont-Saint-Michel, Francia
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18.0
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Río Gallegos, Argentina
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19.5
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Bahía Fundy, Canadá |
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Las mareas tambi�n intervienen en la modificaci�n de las caracter�sticas de las costas, pues depositan o se llevan material. En la desembocadura de los r�os el material se puede depositar cerca de la orilla, formando los llamados bajos; o puede ser transportado y dispersado por las corrientes paralelas a la costa. Las caracter�sticas que tomar�n las diferentes costas modificar�n tambi�n la vida tanto vegetal como animal que en ese lugar se desarrolle; all� se encontrar�n seres cuya forma de vida sufre una exposici�n c�clica al mar y al aire, a causa de las mareas.
Para un observador que se encuentre en la arena de una playa, el ascenso de la marca dif�cilmente sugiere una enorme energ�a; sin embargo, la energ�a que la marca disipa continuamente en nuestro planeta es del orden de los millones de caballos de fuerza.
Esta energ�a de los mares es aprovechada por el hombre de diferentes maneras, por ejemplo, se utiliza para mover ruedas hidr�ulicas, lo que se conoce desde los comienzos de la historia de la humanidad, que sirven para irrigar los campos o para el molido de los cereales, como las cuatro ruedas hidr�ulicas empleadas para moler especias, en Chelsea, Massachusetts, donde con la m�xima amplitud de la marea generan alrededor de 50 caballos de fuerza, o para fabricar hielo, como la de Ploumanach, que en 1898 produc�a 450 kilogramos diarios.
Otra manera de aprovechar las mareas es establecer centrales hidroel�ctricas, cuyos antecesores son los molinos de marea los cuales tropezaron con el problema de que las mareas son variables en intensidad y, por lo tanto, su potencia no es constante, ahora, la ingenier�a hidr�ulica ha construido maquinaria y estructuras que se adaptan para utilizar al m�ximo la energ�a producida por la marea.
El lugar seleccionado para montar una central mareomotriz debe contar con fuertes mareas para que la amplitud sea grande, con un gran dep�sito de agua, y con que las mareas se presenten en �reas restringidas para que la obra a realizar tenga las menores dimensiones, con el fin de que el costo sea bajo.
Se han estudiado muchos lugares de las costas para el establecimiento de este tipo de centrales, y algunas se han instalado en plan piloto, como la que se construy� en Francia, en las costas bretonas de la Bah�a Mont-Saint-Michel; la de la desembocadura del Devern, en Gran Breta�a; en las costas del Mar Blanco, en la Uni�n Sovi�tica; en el Golfo de Cambay en India; en la Bah�a Fundy en Canad�, y en las costas de la Patagonia en Argentina.
Actualmente se cuenta con una central de aprovechamiento de la energ�a de la
marea a escala industrial, construida en una barrera a trav�s de la entrada
del estuario del r�o Rance, en Breta�a, Francia, el cual desemboca en el Canal
de la Mancha entre Saint-Malo y Dinard. En este lugar la amplitud de la marea
es de 13.50 metros y el agua entra y sale del estuario a raz�n de 18 000 metros
c�bicos por segundo, produci�ndose un volumen �til de m�s de 170 millones de
metros c�bicos; adem�s, su dep�sito puede contener 184 millones de metros c�bicos
de agua. Las instalaciones constan de cuatro partes principales: la represa,
la central generadora de energ�a, las esclusas para la navegaci�n y una serie
de canales con v�lvulas reguladoras para acelerar el llenado y el vaciado del
dep�sito, a trav�s de un dique que une a las dos orillas que se encuentran a
750 metros de distancia.
Cada una de las 24 m�quinas generadoras de energ�a que quedaron instaladas en 1967 en el Rance, puede producir 10 000 kilowatts; por lo tanto, la producci�n m�xima de potencia es de 240 000 kilowatts y en el a�o puede llegar alrededor de 670 millones de kilowatts-hora.
Por lo costeable de la producci�n de energ�a el�ctrica por medio de las mareas, ya que la utilizaci�n del agua casi no cuesta, se est�n elaborando otros proyectos en los lugares del planeta en donde se presentan mareas de gran amplitud.
