La energía de los movimientos del mar

agua-energia-mar-medioambienteFuente: www.fotosyfondos.comLas aguas del mar ofrecen una energía renovable que potencialmente no se agota, ya que sus movimientos están siempre presentes. Si bien es una energía conocida desde siempre, aún no se aprovecha masivamente.

Los movimientos del mar

Gran parte de la superficie terrestre, más de un 70%, está ocupada por agua, sin embargo, su distribución es bastante desigual: los continentes se encuentran de preferencia en el hemisferio norte, en tanto en el hemisferio sur predominan los océanos.

Las masas de aguas marinas están en permanente movimiento, en ellas se producen corrientes, mareas y olas, las que representan una constante fuente de energía. La tecnología moderna ha logrado aprovechar las mareas y las olas para producir electricidad (energía mareomotriz y undimotriz respectivamente), lo cual significa un enorme potencial que ya han aprovechado algunos países.

Las corrientes marinas

Las corrientes marinas son verdaderos “ríos” dentro de los océanos, es decir, masas de agua que se desplazan formando circuitos dentro de ellos. En el hemisferio norte se mueven en la dirección de los punteros del reloj, en tanto en el hemisferio sur se mueven en sentido contrario. La dirección que tienen estas corrientes se debe al llamado Efecto de Coriolis.

La causa principal de la formación de corrientes marinas son los vientos planetarios que rozan las aguas superficiales, pero también se producen por diferencias de densidad, temperatura y salinidad de las aguas marinas.

Las corrientes pueden ser frías o cálidas, lo cual las convierte en un importante modificador de los climas, ya que llevan aguas de diferente temperatura que la de las zonas oceánicas que atraviesan.

Las mareas

Las mareas son movimientos periódicos ascendentes y descendentes del nivel de las aguas oceánicas. Su causa es la fuerza gravitacional que ejerce la Luna y el Sol sobre la superficie terrestre. Aunque la Luna es más pequeña que el Sol, su cercanía a la Tierra la transforma en la causa principal de este movimiento.

En el lugar donde la Luna ejerce su mayor atracción e igualmente en su antípoda, se producen dos abultamientos del agua de los océanos (mareas altas); en los lugares opuestos, se forman dos sectores donde el agua está deprimida (mareas bajas). Como el planeta gira sobre sí mismo en un día, resultará que cualquier lugar del mundo tendrá en 24 horas dos mareas altas y dos mareas bajas.

Según la posición de la Luna y la del Sol en relación a la Tierra, se distinguen dos tipos de mareas: las de sicigias y las de cuadratura. Las primeras se producen en luna llena y luna nueva, cuando las fuerzas gravitacionales del Sol y la Luna se suman, por estar estos dos astros alineados con la Tierra. Las mareas sicigias son conocidas también como mareas vivas, por ser las más acentuadas, donde se producen las mayores diferencias entre la pleamar y la bajamar. Las mareas de cuadratura se producen en las fases lunares de cuarto creciente y cuarto menguante (decreciente). En este caso, la posición del Sol, la Tierra y la Luna forman un ángulo recto, por lo cual la fuerza gravitacional de la Luna se ve contrarrestada con la del Sol. Son las llamadas mareas muertas, porque el nivel del mar o abultamiento del agua experimenta poca variación, es decir, la diferencia entre pleamar y bajamar es menor.

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Otros factores astronómicos también tienen incidencia en la amplitud de las mareas: son los movimientos propios de la órbita lunar. La órbita de la Luna es una elipse, por lo que en algunos períodos la Luna está en su perigeo o mínima distancia a la Tierra, en tanto en los apogeos alcanza su distancia máxima, factor que influye en la fuerza gravitacional que ella ejerce. Si hay marea de sicigias coincidiendo con el perigeo de la Luna, las mareas serán excepcionalmente acentuadas.

También hay que considerar que la órbita lunar no coincide exactamente con el ecuador terrestre, de tal modo que nuestro satélite se mueve entre los 30° N y S aproximadamente. Esto produce ciertas variaciones en el abultamiento de las aguas de acuerdo a la latitud.

La geografía del lugar es también un factor fundamental en las mareas; la conformación de la costa y de los suelos marinos tiene incidencia en la diferencia que alcanza el nivel de las aguas y en las corrientes que se forman en pasos estrechos, como los fiordos y canales, por ejemplo.

Las mareas son una fuente energética de gran potencial, por ser un movimiento periódico del agua del océano, aunque su energía experimente ciertas variaciones por los factores astronómicos y geográficos que entran en juego.

Las olas

Las olas son ondulaciones u oscilaciones periódicas de las aguas superficiales del océano producidas principalmente por los vientos. Las olas en alta mar no desplazan agua, pero lo hacen al acercarse a las costas donde el roce de la onda con el fondo marino hace que la masa de agua se derrumbe sobre la orilla o sobre roqueríos, produciendo las llamadas olas de rompiente. Estas toman distintas formas según la profundidad y pendiente del fondo marino.

Para analizar las olas es necesario conocer algunas características que definen su comportamiento:

Longitud de onda: es la diferencia entre dos crestas o dos depresiones sucesivas. La cresta es el punto más alto de la onda y la depresión o valle, el más bajo.
Amplitud o altura de la ola: es la distancia vertical entre la cresta y el valle.
Periodo: es el tiempo que demora el paso de dos crestas sucesivas por un mismo punto.
Pendiente: es la relación entre longitud y amplitud de la ola.
Frecuencia: es el número de ondas que pasan por un punto fijo en una unidad de tiempo.
Velocidad de propagación: es la relación entre longitud de onda y periodo.

Las olas ofrecen una energía permanente y aprovechable, sin embargo, sus características, así como la geografía de las costas, hacen que su fuerza sea variable dependiendo de diversos factores climáticos y geomorfológicos.

  • Efecto Coriolis

    Todos los cuerpos que se mueven sobre la superficie terrestre experimentan un grado de desviación en su recorrido. Por ejemplo, los vientos alisios que soplan entre los trópicos y el ecuador debieran tener dirección norte-sur en el hemisferio norte y sur-norte en el hemisferio austral, sin embargo, en su recorrido se transforman en vientos que soplan respectivamente desde el noreste y desde el sureste. En ambos casos significa que, en lugar de seguir su dirección original, se han desviado hacia el oeste.

    agua-efecto-coriolisTipos de mareas: las mareas de sicigias se producen en las fases de luna llena y luna nueva, provocando que el ascenso y descenso de las aguas sea más acentuado. En las mareas de cuadratura, de lunas cuarto creciente y cuarto menguante, las diferencias son más débiles.

    Esta misma desviación se produce en los otros vientos planetarios y en las corrientes marinas.

    Para comprender el origen de este fenómeno hay que considerar tres aspectos:

    Debido a leyes físicas, todos los cuerpos que se mueven conservan su dirección inicial y también su velocidad (a menos que otra fuerza intervenga).
    Por el movimiento de Rotación, la Tierra gira de oeste a este.
    La Tierra es una esfera que gira sobre sí misma, por lo que si un punto de la superficie terrestre se localiza en el ecuador, ese punto deberá recorrer en 24 horas 40.000 km, que es la dimensión de la circunferencia ecuatorial. Los paralelos terrestres son más pequeños que el ecuador, de modo que si un punto X está situado, por ejemplo, en el paralelo 60, que tiene solo 20.000 km de circunferencia, este punto tendrá la mitad de velocidad que el punto situado en el ecuador (recorre en 24 horas solo 20.000 km). Así se comprenderá que esta velocidad es diferenciada según la latitud, siendo máxima en el ecuador y nula en los polos.

    Conjugando estos tres aspectos, resultará que si un cuerpo que inicia un movimiento en una zona de la Tierra de baja velocidad (por ejemplo, cercana a los polos) y se dirige a una zona de alta velocidad (el ecuador), encuentra en su camino zonas que tienen velocidades cada vez más rápidas, por lo que su velocidad y su dirección inicial se verán alteradas, experimentando un retraso o desviación hacia el oeste (considerando que la Tierra se mueve hacia el este).

    Lo contrario ocurre con un móvil que se inicia en las cercanías del ecuador y se dirige hacia el polo. En su recorrido se adelantará por entrar en zonas de velocidades más bajas y su desviación será hacia el este.

    De este modo, resulta que todo lo que se mueve en el hemisferio norte se desvía hacia su derecha y en el hemisferio sur, hacia su izquierda.

  • La influencia de la Luna, al igual que en los océanos, se deja sentir en la parte sólida de la superficie terrestre, produciendo un pequeño abultamiento de unos pocos centímetros, lo que no se detecta a simple vista.
  • La ola de un tsunami es muy diferente a las olas superficiales del mar. Una característica para comprender esta diferencia es el llamado efecto orbital, que es el impacto que produce el movimiento de las olas en las aguas profundas. En las olas superficiales este impacto equivale a la mitad de la longitud de la onda, lo cual implica que normalmente el efecto de la ola no llegue al fondo del mar. En el caso de un tsunami, la ola tiene un efecto orbital mayor, por lo que sí impacta hasta el fondo marino. Esto hace que además del tamaño de la ola que rompe en la costa, mucho mayor que el normal, el agua arrastre gran cantidad de materiales del fondo, tales como arenas y piedras, lo que aumenta significativamente la fuerza del agua y su poder destructivo.

    Para un barco en alta mar la ola de un tsunami es casi imperceptible, ya que la altura de la ola (diferencia entre la cresta y el valle) tiene solo unos pocos centímetros. A pesar de que su velocidad es muy alta, al aproximarse a la costa, donde hay menor profundidad, la velocidad disminuye, pero la altura crece rápidamente.

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