Mareas terrestres y geofísica: efectos de la gravedad y dinámica de ciclos explicados de forma sencilla para entender el movimiento y deformación de la Tierra.
Mareas Terrestres | Geofísica, Efectos de la Gravedad y Dinámica de Ciclos
Las mareas terrestres son deformaciones de la corteza terrestre causadas por las fuerzas gravitacionales de la Luna y el Sol. Estas fuerzas generan variaciones en la superficie del planeta, similares a las mareas oceánicas, aunque de magnitud menor. Este fenómeno es estudiado en el campo de la geofísica y está fundamentado en principios físicos de gravedad y dinámica orbital.
Fundamentos Teóricos
El fenómeno de las mareas terrestres se explica a través de la Teoría de la Gravitación Universal de Isaac Newton, la cual establece que todos los cuerpos con masa se atraen mutuamente con una fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa:
\( F = G \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2} \)
donde \( F \) es la fuerza de atracción gravitacional, \( G \) es la constante de gravitación universal, \( m_1 \) y \( m_2 \) son las masas de los cuerpos, y \( r \) es la distancia entre los centros de masa de los cuerpos.
Fuerzas de Marea
Las mareas terrestres son el resultado de las diferencias en la fuerza gravitacional que actúan en diferentes puntos de la superficie terrestre a causa de la Luna y el Sol. Esta diferencia, conocida como “fuerza de marea”, se puede entender mejor considerando cómo la fuerza gravitacional varía con la distancia.
Si tomamos la Luna como ejemplo, la fuerza que ésta ejerce sobre la Tierra no es uniforme: la parte del planeta más cerca de la Luna siente una fuerza mayor que la parte más alejada. La diferencia en las fuerzas gravitacionales contribuye a dos efectos principales:
- Un abultamiento en la Tierra directamente bajo la Luna.
- Un abultamiento opuesto en el otro lado de la Tierra.
Esto se debe a que las partes del planeta queden “tironeadas” hacia fuera, en direcciones opuestas.
Modelos Matemáticos
Para modelar las mareas terrestres, se utiliza a menudo el enfoque de la elasticidad de la Tierra, describiendo la respuesta de la estructura del planeta como si fuera un elástico o una esponja. Los desplazamientos verticales producidos por las mareas pueden ser descritos mediante la función de Love:
\( U = h_2 \cdot R \cdot \left( \frac{M_m}{M_t} \right) \cdot \left( \frac{R}{D} \right)^3 \)
donde \( U \) es el desplazamiento vertical, \( h_2 \) es un parámetro adimensional conocido como número de Love, \( R \) es el radio de la Tierra, \( M_m \) es la masa de la Luna, \( M_t \) es la masa de la Tierra, y \( D \) es la distancia entre la Tierra y la Luna.
Efectos Geofísicos
Las mareas terrestres tienen varios efectos geofísicos, incluyendo:
- Deformación Crustal: Cambios en la elevación de la corteza terrestre que pueden observarse mediante técnicas de geodesia.
- Actividad Sísmica: Algunos estudios sugieren una pequeña influencia en la incidencia de terremotos y actividad volcánica debido al estrés inducido por las mareas.
- Rotación de la Tierra: Las fuerzas de marea también generan fricción que afecta ligeramente la rotación del planeta, un fenómeno conocido como “frenado de marea”.
Observación y Medición
La medición de las mareas terrestres se realiza utilizando instrumentos geodésicos de alta precisión, como el GPS y los gravímetros. Estos dispositivos pueden detectar cambios minúsculos en la elevación y en el campo gravitacional de la Tierra con una precisión milimétrica.
Aplicaciones Prácticas
El estudio de las mareas terrestres tiene varias aplicaciones prácticas, especialmente en la geociencia y la ingeniería civil. Por ejemplo, conocer cómo y cuándo ocurren estos desplazamientos puede ser crucial para proyectos de infraestructura como represas, puentes y edificios altos.
Continúa en la siguiente parte…