In alcune parti del mondo, il livello del mare varia appena con le maree. In altre, la differenza tra alta e bassa marea è notevole. Lungo la costa del Kimberley, nell’Australia occidentale, ad esempio, può superare i 10 metri, all’incirca l’altezza di un edificio di tre piani. Le maree oceaniche modellano le coste e gli ecosistemi marini, incidono sulle comunità costiere e influenzano persino lo scioglimento delle piattaforme di ghiaccio antartiche. Ma perché le maree sono così imponenti in alcuni luoghi e così modeste in altri? E, con il mutare degli oceani, cambieranno anche le maree?
L’attrazione di Luna e Sole
Sia la Luna che il Sole generano maree sulla Terra attraverso la loro attrazione gravitazionale. Sebbene il Sole abbia una massa molto maggiore, la Luna è molto più vicina e quindi esercita un’influenza più forte sulle maree oceaniche. L’attrazione gravitazionale della Luna diminuisce con la distanza. È più intensa sul lato della Terra rivolto verso la Luna e più debole sul lato opposto. Questa differenza provoca un allungamento sia della parte solida della Terra che degli oceani. Tuttavia, poiché l’acqua si muove più liberamente della roccia, l’effetto è più evidente nell’oceano.
In uno schema semplificato, ciò crea due grandi rigonfiamenti mareali. Uno si forma sul lato rivolto verso la Luna; il secondo si forma sul lato opposto, poiché la Luna attrae il centro della Terra con più forza rispetto all’acqua più distante. Mentre la Terra ruota, diverse località entrano ed escono da queste aree di livello del mare più elevato. Ciò spiega perché in molti luoghi si verifichino due alte maree e due basse maree ogni giorno.
Anche il Sole produce un effetto simile, ma più debole. Quando Sole, Luna e Terra si allineano, i loro effetti si rafforzano a vicenda, generando escursioni di marea maggiori del solito, note come maree sizigiali (o maree vive). Quando Sole e Luna formano un angolo retto rispetto alla Terra, i loro effetti si compensano parzialmente, producendo escursioni di marea minori, note come maree di quadratura (o maree morte).
Oltre la gravità
Le maree rilevate dai misuratori costieri e dai satelliti appaiono molto diverse da questo modello a due rigonfiamenti. I continenti interrompono la continuità degli oceani; di conseguenza, l’acqua marina si sposta avanti e indietro all’interno dei bacini oceanici. In molti bacini oceanici, le maree ruotano attorno a punti in cui l’escursione di marea è quasi nulla, noti come punti anfidromici. L’ampiezza della marea tende ad aumentare man mano che ci si allontana da questi punti. La conformazione delle coste può amplificare ulteriormente le maree attraverso un processo chiamato risonanza. Ogni baia possiede un ritmo naturale di oscillazione dell’acqua, determinato dalla sua forma e profondità; quando questo ritmo coincide con quello delle maree locali, ogni movimento potenzia il successivo. La risonanza contribuisce alle maree di eccezionale ampiezza che caratterizzano la costa del Kimberley e la Baia di Fundy, in Canada, dove l’escursione di marea può raggiungere i 16 metri.
Anche le montagne e le dorsali sottomarine influenzano le maree. Quando la marea scorre su fondali irregolari, parte della sua energia si trasforma in onde oceaniche note come maree interne. La complessa morfologia del fondale dell’arcipelago indonesiano, ad esempio, genera potenti maree interne. Quando queste onde si infrangono, possono innescare il rimescolamento delle acque oceaniche, favorendo la distribuzione di calore e nutrienti. Alcune maree interne si infrangono vicino al punto di origine, mentre altre si propagano per migliaia di chilometri. Durante il loro spostamento, esercitano forze sulle maree di superficie. A seconda della tempistica, queste forze possono agire come un freno o come una molla: sottraendo energia alla marea (come un freno) oppure assorbendo energia in una fase del ciclo per poi restituirla in un momento successivo (come una molla). La maggior parte dei modelli di marea trascura questo effetto simile a quello di una molla.
Un recente studio ha dimostrato che includere tale effetto consente ai modelli di riprodurre con precisione le maree osservate senza dover simulare direttamente le maree interne, un’operazione che richiederebbe un’enorme potenza di calcolo. Questo miglioramento potrebbe rendere i modelli più efficienti e affidabili sia per ricostruire le maree del passato – offrendo indizi sull’evoluzione della rotazione terrestre e dell’orbita lunare – sia per prevedere le maree future.
Le maree in un oceano che cambia
Nel 1687, Isaac Newton spiegò il fenomeno delle maree attraverso la gravità. A distanza di oltre tre secoli, gli scienziati stanno ancora scoprendo come le maree si evolvano in relazione ai cambiamenti degli oceani. Il cambiamento climatico sta causando l’innalzamento del livello del mare e la modifica delle linee costiere. Sta inoltre riscaldando gli strati superficiali dell’oceano e aumentandone la stratificazione. Questi cambiamenti possono influire sull’ampiezza delle maree. Le misurazioni indicano già che le maree stanno cambiando. Le variazioni nella stratificazione oceanica potrebbero contribuire a spiegare alcuni di questi cambiamenti. Nel frattempo, modelli oceanici più avanzati permettono di rilevare le maree interne con maggiore dettaglio e nuovi satelliti sono in grado di misurare le maree in aree costiere complesse, in precedenza difficili da osservare dallo spazio.
Per le comunità costiere, comprendere l’evoluzione delle maree è sempre più importante. A Lakes Entrance, una delle località costiere dello stato di Victoria più esposte agli effetti del clima, le variazioni dell’escursione di marea sono state la causa principale di un aumento delle inondazioni. L’amministrazione locale sta ora richiedendo 4 milioni di dollari per interventi di potenziamento del sistema di drenaggio, al fine di proteggere abitazioni e attività commerciali e sostenere lo sviluppo futuro. Previsioni più accurate delle future variazioni delle maree potrebbero aiutare le comunità a prepararsi alle inondazioni, a ridurne i danni e a pianificare in modo più sicuro il futuro sviluppo delle aree costiere.
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