Aula 4: Marés

Mecanismos das marés, maré directa e reflexa

No fundo, as marés funcionam como ondas de baixa profundidade, já que apresentam comprimentos de onda de milhares de kms e alturas que atingem os 15m.

As marés terrestres são produzidas pela atracção gravitacional do Sol e da Lua. Como é sabido, segundo a lei de Newton, essa atracção é directamente proporcional às massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância. Porém, no processo gerador de marés, a proporcionalidade refere-se ao cubo da distância (Thurman, 1997).

Devido a esse facto e uma vez que a Lua está estar muito mais próxima da terra que o Sol, a força geradora das marés por parte do Sol é igual a 46% da força da Lua (fig. 34).

A Terra e a Lua formam um conjunto que gira em torno do Sol. Nesse movimento de translação o conjunto Terra-Lua é representado pelo centro comum de gravidade, ou baricentro. Este situa-se dentro do manto terrestre, a 4700 km de distância do centro da terra (fig. 35).

É este baricentro que descreve uma órbita elíptica em relação ao Sol (fig. 36). Quer a Terra quer a lua descrevem órbitas mais complexas e relativamente sinuosas.

Todos as partículas pertencentes à Terra descrevem círculos de raios iguais, à volta do baricentro (fig. 37).

A força centrípeta requerida por todas as partículas da Terra para as manter em rotação é igual em todos os pontos da Terra. Porém, a força da gravidade exercida pela Lua varia consoante a posição de cada ponto terrestre em relação à Lua (fig. 38). Da subtracção dos vectores da força centrípeta e da força gravitacional resulta um outro vector, em azul na fig. 38, que corresponde à força das marés.

Deste modo, as forças de maré tendem a empurrar a água para 2 bojos em lados opostos da Terra, sendo que um deles se posiciona directamente sob a Lua (maré alta directa, fig. 39) e o outro fica directamente oposto (maré alta reflexa). Porém, de cada vez que a Lua passa pelo meridiano do lugar a preia-mar, só se faz sentir um pouco mais tarde devido ao atrito das massas (água e fundo) e à necessidade de vencer a inércia. Pelo mesmo motivo, numa lua nova ou lua cheia a maré de maior amplitude só ocorre algum tempo depois, período que pode ir até 36 horas e tem o nome de idade da maré.

Além disso, o intervalo de tempo entre duas passagens da Lua pelo mesmo meridiano (dia lunar) não coincide com o dia solar de 24 horas. Isto acontece porque, ao longo de um dia solar a Lua gira 12° e 12’no seu movimento de translação, em sentido directo. Por isso, para o observador voltar à posição inicial relativamente à Lua, é necessário que a Terra gire mais 12° e 12’, o que corresponde aproximadamente a 50min (fig. 40).

Marés vivas e mortas

Embora a força das marés provocadas pelo Sol corresponda apenas a 46% da das marés lunares, é evidente que a posição dos bojos solares, que teoricamente, circulam pela hidrosfera independentemente dos bojos lunares, acabam por interferir com as marés lunares, acentuando-as (marés vivas) ou contrariando-as e diminuindo a respectiva amplitude (marés mortas (fig. 42).

É dessa interferência que resulta a existência de marés desiguais ao longo de um mês lunar (fig. 43), sendo que as marés vivas acontecem a cada Lua nova e a cada Lua cheia e as marés mortas acontecem nos quartos crescente e minguante.

Outras variações na amplitude das marés. Marés equinociais

Uma vez que as amplitudes da maré são maiores quando a Terra está mais próximo do Sol ou da Lua, as variações na distância da Terra a cada um deles acabam por interferir na amplitude das marés.

A figura 44 mostra como essas distâncias podem variar.

Mas existem ainda outros factores a ter em conta. O plano da órbita da Lua faz um ângulo de 5° com o plano da eclíptica. Significa isto que a Lua pode atingir uma declinação máxima de 28,5° para Norte ou Sul do Equador (23,5+5°). Como o plano da órbita da Lua sofre um movimento de precessão com a duração de 18,6 anos, o resultado acaba por produzir variações complexas, em que, por exemplo, a declinação máxima da Lua pode atingir apenas 18,5° 9,3 anos depois do início do ciclo (fig. 46). Este ciclo deve ser tido em conta para a avaliação das variações do nível do mar.

À passagem pelo Sol no plano do Equador corresponde uma maior aproximação entre os bojos de maré solares e lunares, o que reforça a amplitude das marés. Assim, as marés vivas equinociais são marés particularmente fortes e este conceito tem consequências práticas, por exemplo na definição de domínio público marítimo, que, segundo a legislação, compreende:

“Faixa ao longo de toda a costa marítima cuja largura é limitada pela linha da máxima preia-mar de águas vivas equinociais e a batimétrica dos 30m” (Dec-Lei 93/90, de 19 de Março).

Considerando o grande número de variáveis a ter em conta, é interessante considerar quais as condições que produziriam a maior força de maré: a amplitude máxima da maré deverá corresponder a uma situação da Terra em perihélio, com a Lua em perigeu e em sizígia e quando o Sol e a Lua tiverem declinação zero. Esta situação ocorre apenas de 1600 em 1600 anos e a próxima acontecerá no ano 3300.

Marés diurnas, semi-diurnas e mistas

Se a Terra fosse uma esfera coberta por um mar de profundidade uniforme, haveria 2 marés altas de amplitudes diferentes em cada dia lunar, o que significa que teriam um período de 12:25 minutos (metade do dia lunar). A maré mais próxima da “ideal” pode, por isso, designar-se como maré semidiurna.

A maré diurna tem apenas uma maré alta e uma maré baixa cada dia. O período é de 24h e 50min.

As marés mistas correspondem a situações com algumas características de marés semidiurnas e outras de marés diurnas. Muitas vezes há duas marés altas e duas marés baixas em cada dia lunar, mas as duas marés sucessivas têm alturas significativamente diferentes. Estas desigualdades são maiores quando a Lua está sobre os trópicos (marés tropicais, fig. 47), do que quando a lua está sobre o equador (marés equatoriais).

Também pode haver alguns dias ao longo de mês em que as marés têm um período de 24h50min, tipicamente diurno (fig. 49).

A existência destes dois últimos tipos de marés (diurnas e mistas) explica-se pelo facto de a Terra ter uma superfície muito irregular, com continentes separando oceanos de formas irregulares.

A existência de marés diurnas ou semidiurnas tem uma grande importância na definição do tempo de estacionamento do nível do mar nas diferentes altitudes compreendidas entre os níveis das marés mais baixas e mais altas.

Com efeito, no caso das marés semi-diurnas é ao nível das marés altas e baixas médias que o tempo de estacionamento é maior (fig. 50). Nas marés de tipo diurno, o mar estaciona mais tempo perto do nível médio.

A existência de certos fenómenos meteorológicos (ciclones tropicais, depressões subpolares muito cavadas) pode provocar, como vimos no capítulo anterior, fenómenos do tipo storm surge. De uma maneira geral, as variações da pressão atmosférica traduzem-se sempre por variações no nível do mar. Essas variações constam das tabelas das marés e destinam-se a corrigir o nível calculado para as marés por processos astronómicos. Assim, uma pressão 20cm de mercúrio inferior ou superior à pressão normal de 760mm traduzir-se-á num empolamento ou numa depressão da superfície das águas de 27cm (tabelas das marés, APDL).

Estas alterações, amplificadas pelo efeito de subida do nível do mar quando existe um vento que se dirige do mar para a Terra (fig. 31) acabam por interferir com o desenvolvimento das marés (fig. 51). Conhecida a amplitude esperada das mesmas, calculada por processos astronómicos, é possível saber qual a variação que fica a dever-se aos fenómenos meteorológicos.

Dinâmica das marés: linhas cotidais e pontos anfidrómicos

Os bojos formados pela atracção da Lua situam-se na respectiva vertical (maré alta directa) e do lado oposto da Terra (maré alta reflexa). À medida que a Terra roda, o referido bojo, correspondente à onda de maré desloca-se também no sentido directo (fig. 52).

O facto de os oceanos estarem compartimentados em bacias faz com que a circulação das marés se feche dentro de cada uma dessas bacias e se faça à volta de um ponto central (o ponto anfidrómico), situado aproximadamente no centro de cada bacia oceânica e em cada hemisfério.

A maré pode ser vista, assim, como uma onda em que as duas cristas estão separadas por 20.000 km (metade do diâmetro do Equador). Trata-se de ondas muito longas. Como vimos no tema anterior, com uma profundidade abaixo de 1/20 do comprimento de onda as ondas comportam-se como ondas de baixa profundidade, cuja velocidade é determinada pela profundidade[1].

Como todas as ondas que se aproximam de terra, a onda de maré sofre um aumento de altura à medida que a profundidade diminui. Pelo contrário, em direcção ao centro da bacia oceânica, a altura da onda de maré diminui até se anular no ponto central, o chamado ponto anfidrómico, onde todas as linhas cotidais (linhas que unem os pontos onde a maré alta é simultânea) se cruzam (fig. 53).

Podem criar-se diversos pontos anfidrómicos, sempre que as bacias oceânicas sofrem uma certa compartimentação, como é o caso do mar do Norte, que funciona como uma bacia independente do resto do Atlântico Norte (fig. 54).

As correntes de maré seguem este padrão rotativo nas bacias oceânicas (fig. 55), mas são convertidas em correntes alternantes nas margens dos continentes. A velocidade máxima destas correntes acontece aquando da enchente e da vazante, quando o nível da água está entre o nível da maré alta e da maré baixa.

A diminuição de profundidade e o carácter reentrante de algumas baías pode provocar uma amplificação da maré, como no caso da Baía de Fundy, onde a amplitude da maré atinge 17m.

Macaréu

O macaréu (fig. 56) é uma onda de maré que força o seu caminho ao longo dos rios. É comum em rios com o Amazonas, onde o fenómeno se designa de Pororoca (que significa grande estrondo em língua tupi).

Ocorre na mudança das fases da Lua (2 dias antes, no dia e 3 após a Lua), principalmente nos equinócios, mais intensamente nos períodos de maré viva. O fenómeno começa quando as águas das marés vindas do oceano chegam à desembocadura de um rio, formando elevações que podem ter até dezenas de metros de comprimento e que se movem rio acima com velocidade de 30 a 50 Km/h. O encontro entre as águas provoca ondas que podem alcançar até 5m de altura avançando rio adentro. Este choque das águas tem uma força tão grande que é capaz de derrubar árvores e modificar o leito do rio.

Amplitude das marés

A esse respeito os litorais podem classificar-se como micromareais (amplitude máxima inferior a 2m); mesomareais (entre 2 e 4m) e macromareais (mais de 4m). As marés na costa portuguesa são do tipo mesomareal, com amplitudes máximas próximas dos 4 m (Agenda das marés, APDL).

A figura 57 mostra a relação existente entre a amplitude das marés e os diferentes tipos de paisagens litorais.

É curioso verificar que os deltas e as ilhas barreira predominam em ambientes micromareais, enquanto que os estuários em forma de funil e as planícies vasosas (mud flats) predominam nos ambientes macromareais.

Aula Prática

· Análise das tabelas de marés (APDL; Associação Nacional de Cruzeiros).

· Construção de gráficos (fig. 58) e sua interpretação.

Bibliografia utilizada

APDL - Administração dos Portos do Douro e Leixões, (2002) – Agenda 2002

PETHICK, J. - (1984) - An Introduction To Coastal Geomorphology, London, Edward Arnold, 260 p.

PUGH, D. T. - (1987) - Tides, Surges And Mean Sea Level, John Wiley and Sons, Chichester, 472 p.

SANTOS, F. D, FORBES, K, MOITA, R. (editores) (2002) – Climate change in Portugal. Scenarios, impacts and adaptation mesures (Siam project), Gradiva, F. C. Gulbenkian, FCT, Lisboa, 454 p.