5). Ciencia que posicionan los fenómenos

• Astronomía de los fenómenos gravitatorios

El campo gravitatorio del Sol es el responsable de que los planetas giren en torno a este. El influjo de los campos gravitatorios de las estrellas dentro de una galaxia se denomina marea galáctica. Tal como demostró Einstein en su obra Relatividad general, la gravedad deforma la geometría del espacio-tiempo, es decir, la masa gravitacionalde los cuerpos celestes deforma el espacio, que se curva. Este efecto provoca distorsiones en las observaciones del cielo por efecto de los campos gravitatorios, haciendo que se observen juntas galaxias que están muy lejos unas de otras. Esto es debido a que existe materia que no podemos ver que altera la gravedad. A estas masas se las denominó materia oscura.

Encontrar materia oscura no es fácil ya que no brilla ni refleja la luz, así que los astrónomos se apoyan en la gravedad, que puede curvar la luz de estrellas distantes cuando hay suficiente masa presente, muy parecido a cómo una lente distorsiona una imagen tras ella, de ahí el término lente gravitacional o anillo de Einstein. Gracias a las leyes de la física, conocer cuánta luz se curva dice a los astrónomos cuánta masa hay. Cartografiando las huellas de la gravedad, se pueden crear imágenes de cómo está distribuida la materia oscura en un determinado lugar del espacio. A veces se presentan anomalías gravitatorias que impiden realizar estos estudios con exactitud, como las ondas gravitacionales provocadas por objetos masivos muy acelerados.

Los agujeros negros son singularidades de alta concentración de masa que curva el espacio, cuando éstas acumulaciones masivas son producidas por estrellas le les denomina agujero negro estelar; esta curva espacial es tan pronunciada que todo lo que se acerca a su perímetro es absorbido por este, incluso la luz (de ahí el nombre). El agujero negro Q0906+6930 es uno de los más masivos de los observados. Varios modelos teóricos, como por ejemplo el agujero negro de Schwarzschild, aportan soluciones a los planteamientos de Einstein.

• Las mareas y su relación con fenómenos astronómicos y meteorológicos

Las variaciones en el nivel del mar, las mareas, están asociadas a varios fenómenos; el más común y predecible es el astronómico, producto de la fuerza causada por la atracción gravitacional de la Luna, y en menor grado, del Sol. Estos fenómenos son predecibles con bastante exactitud ya que dependen de la posición de los astros, la cual puede ser conocida mu y precisamente. Por ejemplo, podríamos saber la hora y altura de la marea alta para un día dentro de 2000 años.

Mareas líquidas y sólidas Son más evidentes las mareas en los grandes cuerpos de agua: océanos, mares y lagos. Pero también se producen mareas en la parte sólida de la Tierra.

Distancia y posición

Distancia La Luna tiene una órbita elíptica alrededor de la Tierra, por lo que una vez al mes está más cerca (perigeo) y una vez al mes está más lejos (apogeo). Cuando está más cerca se experimenta en la Tierra una mayor atracción gravitacional y, como consecuencia, se dan mareas más altas. El sistema es complejo, ya que el Sol, aunque tiene menor efecto, también se suma al resultado final. La distancia entre la Tierra y el Sol también varía y, por tanto, la fuerza se intensifica en los equinoccios de marzo y septiembre, cuando la Tierra se encuentra más cerca del Sol (perihelio) y disminuye en los solsticios de diciembre y junio, cuando están más lejos (afelio).

La posición es un factor

A pesar de que la distancia entre la Tierra y la Luna sea el factor más significativo para las mareas, la posición de los tres astros también es de consideración. En Luna Llena, cuando la Luna se encuentra en oposición (la Luna en un lado o extremo, la Tierra en el centro y el Sol en el otro), la fuerza de atracción de ambos se suma y las mareas son más altas. Estas mareas son llamadas mareas vivas o de sicigia.

Lo mismo sucede en Luna Nueva, cuando la Luna está entre la Tierra y el Sol. Mayor atracción habrá sobre este lado de la Tierra, pero también menor fuerza habrá sobre el otro lado, produciendo una marea alta también aquí por la fuerza centrífuga de la Tierra. Por el contrario, cuando la Luna está en cuadratura (primer cuarto o tercer cuarto), la fuerza de atracción gravitacional del Sol y la Luna se contrarestan y las mareas son pequeñas. Estas mareas son llamadas mareas muertas.

Las influencias se suman dos veces al año

La distancia y la posición de la Luna y el Sol, con respecto a la Tierra, coinciden para favorecer las mareas vivas más altas del año en los equinoccios. Entonces se dan las mareas equinocciales de sicigias.

Fuerzas en un mundo tridimensional

Las mareas en la Tierra presentan incrementos sustanciales cíclicamente, como consecuencia de los distintos planos y períodos de rotación de la Tierra, Luna y el Sol. Cada 4–5 años la Luna se encuentra más cerca del de la Tierra. Cuando esto ocurre alrededor de los equinoccios, cuando la Tierra está mas cerca del Sol, se producen las mareas astronómicas más altas, cuyas diferencias pueden alcanzar hasta los 20 centímetros respecto de las mareas promedio más altas. Las últimas se dieron en el 97–98 y 02–03.

Máximos del período

Durante el 2002 se dieron mareas astronómicas extraordinarias en la costa del Pacífico, cuyos máximos se presentaron el 30 de marzo (Luna Llena el 28) con 3.20 m (calculado respecto a un punto virtual mar adentro) y en la segunda mitad del año sucedió el 9 de octubre (Luna Nueva el 6) con 3.29 m (mareas referidas a Puntarenas). Estas mareas representan las máximas del ciclo de los 4–5 años.

Retraso de las mareas

El retraso de los máximos y mínimos (pleamar y bajamar) de la marea en 1 o 2 días respecto a las fases de la Luna, se debe a la fricción de agua en el fondo oceánico. Este retraso también se puede ver día a día debido primero al tiempo que tardan los astros en dar una vuelta completa, y luego a la fricción que generan las mareas según su amplitud.

Factores terrestres Existen además, otras componentes que producen variaciones en el nivel de mar como:

• movimientos tectónicos de la corteza terrestre,

• variaciones en la presión atmosférica,

• apilamiento o retiro de agua por viento que sopla hacia o desde la costa,

• calentamiento de las aguas por fenómenos como El Niño y por calentamiento global.

Los factores se suman

Foto de la isla de Damas

Si se presenta el fenómeno de El Niño al mismo tiempo que una marea astronómica extraordinaria, del ciclo de los 4–5 años, los efectos se suman y ocurren niveles del mar extraordinarios que provocan inundaciones en la costa. Esto ocurrió en 1997 cuando se rompió la Isla Damas en Quepos y se dieron grandes inundaciones a lo largo de la costa Pacífica de Costa Rica. Otro ejemplo de la suma de factores se dio en Puerto Caldera, Puntarenas, Costa Rica en mayo del 2002. Oleaje de gran energía se sumó a las mareas extraordinarias causando un impacto sobre las costas y las estructuras en ellas. http://www.nacion.com/ln_ee/2002/junio/17/infocaldera.gif

La marea se traslada Las mareas astronómicas del Pacífico están dominadas por la Luna, y dado que esta tarda 24 horas y 50 minutos en dar una vuelta completa a la tierra, aproximadamente cada 12 horas se produce una marea alta (pleamar) en ambos lados de la Tierra: una cuando la luna esta sobre un punto determinado, y la otra cuando está en la posición opuesta. Estas mareas se llaman semidiurnas. Pero, como la Luna no completa una vuelta durante un día solar (24 horas), los ciclos de mareas (pleamar y bajamar) se retrasan todos los días entre 40 y 50 minutos, lo cual depende del tamaño de las mareas y de la fricción que generan en el fondo.

La marea en el Caribe es básicamente diurna, con componente principal Solar, y con influencia Lunar (desigualdad semidiurna). Por esto la marea de la costa Caribe se le llama mixta.

Los rangos de marea (diferencia entre la pleamar y bajamar) son muy distintos para ambas costas, cuya diferencia tiene que ver con el fondo marino y a la forma en que oscila la marea en ambas cuencas oceánicas. El rango de marea promedio en nuestra costa pacífica es de 2.80 metros y en el Caribe de 0.30 metros.