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Maree, il fenomeno delle

Il fenomeno delle maree interessa qualsiasi oggetto celeste sottoposto a forze gravitazionali da parte di altri corpi.
Le forze gravitazionali agiscono tra tutti i corpi e la loro intensità dipende dalle dimensioni e dalla distanza di tali corpi. In particolare, poiché parliamo di corpi estesi, l'attrazione gravitazionale che subisce un corpo da parte di un secondo corpo varia con la distanza dei suoi diversi punti da quest'ultimo. Di conseguenza, la parte del corpo più vicina al corpo attrattore subisce un'attrazione gravitazionale più intensa rispetto alla parte diametralmente opposta. Si parla, così, di attrazione gravitazionale "differenziale", che ha come effetto quello di produrre una forza mareale, ossia una sorta di "stiramento" del corpo nella direzione del corpo attrattore.

Le forze mareali, oltre a determinare sulla Terra il periodico alzarsi e abbassarsi dei mari e degli oceani, sono alla base di altri fenomeni celesti di notevole portata, quali, ad esempio, le deformazioni subite da galassie interagenti con altre galassie, o quelle subite nei sistemi binari dalle due stelle legate gravitazionalmente.

Consideriamo il caso della Terra.

Il nostro pianeta si muove all'interno del campo gravitazionale prodotto dal Sole e dalla Luna.

(Poichè l'intensità della forza gravitazionale diminuisce molto rapidamente con la distanza, possiamo trascurare gli effetti gravitazionali dovuti agli altri corpi celesti più lontani, o comunque di dimensioni inferiori a quelle del Sole).

In conseguenza di ciò, il Sole (lontano, ma di grosse dimensioni) e la Luna (di piccole dimensioni, ma molto vicina) producono forze di marea, che sollecitano la Terra, con l'effetto di "stiracchiarla"!
(In altre parole, il Sole e la Luna, contemporaneamente e con intensità diverse, attraggono la superficie della Terra, sia solida che liquida, con l'effetto di deformarla).
Queste forze hanno effetti molto pronunciati sulle masse d'acqua degli oceani e sull'atmosfera, ma si fanno sentire anche nella superficie solida della Terra, essendo questa non perfettamente rigida.

Ma entriamo un pò nei dettagli del fenomeno ...
Nonostante la massa del Sole sia 27 milioni di volte più grande di quella della Luna, è proprio il nostro piccolo satellite naturale a esercitare, a causa della sua vicinanza, un maggior effetto sulle maree.

Una premessa: di solito, si pensa che la Luna orbiti intorno alla Terra.
In realtà, la Terra e la Luna formano un sistema doppio (o binario). Di conseguenza, come avviene in ogni sistema binario, sia la Terra che la Luna orbitano intorno a un comune centro di gravità (o baricentro).
Nel caso del sistema doppio Terra-Luna, tale baricentro, situato sulla retta che congiunge i centri dei due corpi, cade all'interno del globo terrestre.

L'effetto di marea si manifesta contemporaneamente in due luoghi della Terra diametralmente opposti. Perché?

Le due onde di marea, che si verificano lungo la congiungente Terra-Luna, sono dovute:
  1. alla variazione della forza di attrazione lunare con la distanza;
  2. al moto di rivoluzione della Terra intorno al baricentro del sistema Terra-Luna, il quale genera forze centrifughe di diversa intensità nei vari punti della superficie terrestre.
Dunque, la Terra subisce un "allungamento" nella direzione della Luna!

Il fenomeno delle maree, molto più evidente negli oceani che nella crosta terrestre, si ripete (all'incirca) due volte nel giro di 24 ore.
Un osservatore vedrà l'acqua sollevarsi (alta marea) e abbassarsi (bassa marea) per ben due volte nell'arco di una giornata.
(La figura aiuta a comprendere la dinamica del fenomeno delle maree: mentre la Terra ruota, i due "rigonfiamenti" d'acqua restano lungo la direzione della Luna!)

Ma la storia non è così semplice ...

In realtà, poiché la Terra non è completamente ricoperta dall'acqua degli oceani, l'ostacolo rappresentato dalle masse continentali al movimento dell'acqua (insieme all'attrito tra il fondo oceanico e le masse d'acqua in movimento) provoca sistemi di maree ben più complessi.

Non dimentichiamoci del Sole ...

Le maree prodotte sulla Terra dal Sole sono molto meno alte (circa 1/3) di quelle prodotte dalla Luna. Ma tenendo conto degli effetti combinati della Luna e del Sole, si hanno due tipi di maree: le maree di sizigia e le maree di quadratura.
Le prime avvengono quando il Sole, la Terra e la Luna sono allineati (dunque al novilunio e al plenilunio); di conseguenza, le forze gravitazionali della Luna e del Sole si sommano, producendo maree straordinariamente alte (o molto basse). Le seconde si hanno quando il Sole, la Terra e la Luna formano un angolo retto (dunque, durante le fasi lunari di primo e ultimo quarto): in questo caso, le forze gravitazionali del Sole e della Luna in parte si annullano, provocando maree meno intense.