¿Existen mareas en tierra firme?

En la entrada del otro día hablé, en parte, sobre cómo la atracción gravitatoria de la Luna genera las mareas en los océanos “estirando” el planeta entero en su dirección. Pues, bien, resulta que este fenómeno no sólo afecta a los océanos, sino también al resto de la masa rocosa de la Tierra. Es decir, que existen las “mareas terrestres” y el suelo sobre el que estás de pie se mueve arriba y abajo a lo largo del día debido a la influencia gravitatoria del sol y la Luna.

Recapitulemos un momento y recordemos que cuando la marea sube no es porque la Luna esté tirando del agua que queda bajo ella (izquierda del siguiente dibujo) si no que, en realidad, se trata de una consecuencia de la deformación que sufre el planeta entero en el eje sobre el que se concentra una mayor fuerza gravitatoria (derecha).

Como veis en el dibujo la tierra entera se estira, alargándose en el eje en el que actúa la gravedad (donde el nivel del mar subirá) y acortándose en el eje perpendicular (donde bajará). Pero recordemos que el agua, al ser un líquido y no estar anclada a nada, lo tiene muy fácil para adaptarse a la forma que impone la gravedad sobre nuestro planeta. Como el volumen de la Tierra es en su mayor parte rígido, el efecto en tierra firme de las fuerzas que provocan las mareas oceánicas es mucho menor. Para nosotros, los organismos vivos terrestres, este fenómeno resulta imperceptible. Y menos mal: en un mundo donde el suelo bajo nuestros pies subiera y bajara varios metros a diario, seguramente la civilización tal y como la conocemos hubiera evolucionado de manera bastante diferente.

Pero que no lo notemos no significa que no ocurra. De hecho, el suelo sobre el que nos encontramos puede llegar a levantarse y bajar varias decenas de centímetros diarios, según la posición del sol y la Luna respecto nuestro planeta.

Bueno, entonces no tiene importancia. ¿Qué más dan unos pocos centímetros? ¿PARA QUÉ VAS A DEDICAR TU TIEMPO A HABLAR SOBRE ALGO INSIGNIFICANTE?

Bueno, voz cursiva, es que este fenómeno puede afectar de maneras curiosas a las estructuras enormes, tanto naturales como artificiales.

Por ejemplo, en Stanford, California, reside el LINAC (LINear ACcelerator), un acelerador de partículas de 3,2 kilómetros de longitud. Este colisionador emite dos chorros de partículas en direcciones opuestas para que se estrellen entre sí a velocidades cercanas de la luz. Es objetivo es estudiar qué pasa cuando las partículas chocan y se descomponen en partículas subatómicas más pequeñas.

(Fuente)

Los chorros de partículas son muy delgados y deben colisionar en un área de unos 1,4 micrómetros (milésimas de milímetro) de diámetro. La precisión con la que tienen que estar alineados estos chorros de materia ya es considerable pero es que, además, los mismos investigadores quieren crear una versión mucho más grande del colisionador, el NLC (Next Linear Collider), de 32 kilómetros de longitud, con unos rayos de partículas que tienen que colisionar entre sí en un área de 70 nanómetros (millonésimas de milímetro) de diámetro. Dados los niveles de precisión tan altos involucrados en un proyecto tan ambicioso (y caro), conviene asegurarse de no aparezca ninguna sorpresa desagradable antes de que la estructura esté terminada y los costes de reparar cualquier fallo se disparen.

Y una de estas sorpresas desagradables podría ser, por ejemplo, que algo el tubo a través del cual viajan los chorros de partículas del NLC se doblara, imposibilitando que choquen entre sí.

Pero, hombre, CDS, que estamos hablando de un tubo de 32 kilómetros de largo. ¿Qué se supone que es tan grande para mover eso? ¿Tu ego?

No. Bueno, sí, pero también hay otra fuerza que puede afectar a una estructura tan grande deformando el suelo sobre el que están asentados sus mismos cimientos… La marea (qué sorpresa, ¿eh? Seguro que nadie lo esperabais).

Aprovechando que el colisionador actual, el LINAC, tiene un sistema de guiado por láser que permite alinear con precisión los rayos de partículas, durante un cierre del colisionador por vacaciones los investigadores dejaron el sistema encendido para que registrara cuánto se desvía la estructura del túnel que lo alberga durante cada segundo del mes.  Y resultó que el túnel sufría una deformación de 10 micras de amplitud que coincidía con el ciclo de las mareas.

A los investigadores les sorprendió la magnitud del movimiento porque era 100 veces mayor de lo que habían esperado por la propia deformación de la tierra debido a la influencia del sol y la Luna. En este caso, las mareas oceánicas eras las culpables principales del problema: al estar tan cerca de la costa del océano Pacífico, durante la marea alta el agua que sube sobre tierra firme ejerce una presión extra sobre el terreno y deforma ligeramente el paisaje. Es un efecto muy leve, pero es mejor haber aprendido la lección antes empezar a construir un colisionador con el que se pretende dirigir dos chorros de materia contra un mismo punto de 70 nanómetros (millonésimas de milímetro) de diámetro o, dicho de otra manera, 140 veces inferior a la deformación que sufre el túnel.

Oye, pero este ejemplo que me acabas de contar no tiene nada que ver con las mareas terrestres. De hecho, es debido enteramente las mareas marinas. Eres un sinvergüenza.

Qué mala leche llevas hoy encima, ¿eh, voz cursiva? Era sólo un ejemplo para explicar el siguiente tema con algo de contexto.

El LHC (Large Hadron Collider) es el gran colisionador de partículas que, según los periodistas más sensacionalistas/catastrofistas, tenía que crear un agujero negro que se tragara la Tierra. Por supuesto, no puede, como explicaba en esta entrada sobre la formación de agujeros negros y el LHC. Así que no les hagáis caso.

La cuestión es que esta máquina, cuyo objetivo también es acelerar dos chorros de partículas y hacerlos chocar entre sí a velocidades cercanas a las de la luz, está compuesto por un tubo lleno de imanes que tiene una circunferencia de 27 kilómetros, situado en la frontera entre Francia y Suiza.

Una milla son 1,6 kilómetros, para que os hagáis una idea. (Fuente)

Dado el tamaño descomunal de esta estructura, aquí las mareas terrestres sí que entran en acción, sin que los océanos tengan nada que ver. Las desviaciones que sufre el terreno sobre el que el LHC está asentado debido a la deformación directa debida a la gravedad de la Luna y el sol, las mareas terrestresllegan a alcanzar 1 mm. No parece mucho, lo sé, pero, de nuevo, cuando tus experimentos tienen que estar enfocados sobre objetivos diminutos, tener o no en cuenta el efecto de la marea terrestre en el momento en el que vas a empezar a hacer pruebas puede significar la diferencia entre conseguir un resultado que te permita seguir investigando de qué está compuesta la realidad o tirar a la basura millones de euros.

Espera, ahora que lo pienso, ¿no habías dicho que las mareas pueden llegar a desplazarnos varios centímetros? ¿Cómo pueden estas desviaciones ser tan pequeñas? FARSAN…

CLARO, un punto cualquiera de la superficie puede subir o bajar varios centímetros por el efecto de las mareas terrestres… Pero todos los puntos que se encuentran en sus inmediaciones también harán lo mismo, en una medida un poco menor.

Hay que tener en cuenta que la imagen no está a escala: los colisionadores de partículas, por muy grandes que parezcan, son diminutos comparados con la circunferencia de la Tierra y el movimiento de las mareas no es tan exagerado, ni mucho menos. Pero es que, si no, en el dibujo no se iba a ver nada 🙁

Espero que este dibujo lo haya dejado más o menos claro.

Meh. 

Bueno, como curiosidad, cuando estaban calibrando los aparatos, los operarios del LHC registraron una perturbación que se repetía diariamente en sus mediciones, siempre a las mismas horas. Hicieron falta algunos meses de recogida de datos y una huelga en una compañía de trenes para que se dieran cuenta de que estas perturbaciones las creaba el tren rápido que une Ginebra con París.

Fascinante, amigo Ciencia de Sofá. Y, dígame, ¿puede éste fenómeno estar relacionado con cosas que no estén hechas por el ser humano como, por ejemplo, la actividad volcánica? El de las mareas, no el de los trenes. Qué jocoso sería el segundo escenario, ¿verdad?

En efecto, VC, lo está. Y, no, no sería jocoso. Bueno, un poco sí.

Aclararé primero que no se ha encontrado ninguna relación entre las fuerzas de marea ejercidas sobre la Tierra por la Luna y los terremotos, por si alguien se lo preguntaba. Lo que sí que se ha descubierto es que las mareas terrestres pueden tener una influencia en las erupciones volcánicas al separar grietas y abrir nuevas vías de circulación para el magma.

Pero eso no significa que tengáis que estar pegados al mapa en vivo del Emergency and Disaster Information Service (que es uno de los mejores inventos de internet) cada vez que hay Luna llena o nueva o, lo que es lo mismo en los momentos en los que la fuerza gravitatoria ejercida sobre la Tierra es máxima porque la Luna y el sol tiran de nosotros con más fuerza.

Por esto es máxima, por si os lo preguntabais.

Tened en cuenta que pasan muchas Lunas llenas y nuevas sin que ningún volcán entre en erupción. Por ejemplo, en Hawaii, desde enero de 1832 se han producido 52 eurpciones… Pero han transcurrido 3.900 Lunas llenas y nuevas. O sea, que 3.848 de ellas no provocaron ningún efecto sobre la erupción del volcán. Con eso quiero decir que la acción de la Luna no es, ni mucho menos, el único mecanismo que determina la erupción de un volcán.

Curiosamente, desviándome del tema para no volver jamás, en el caso de la actividad volcánica submarina sucede lo contrario: los volcanes submarinos tienden a entrar en erupción en los momentos en los que la marea es baja. Parece que va en contra de la intuición, pero tiene todo el sentido del mundo: al tener una menor cantidad de agua encima, la compresión que experimentan los volcanes es menor y la diferencia de presión entre el material que contienen y la del fondo marino es mayor, por lo que el magma podrá salir con mayor facilidad.

Este descubrimiento fue llevado a cabo en 2005, cuando una investigadora llamada Maya Tolstoy intentaba averiguar el papel que jugaba el dióxido de carbono y otros gases emitidos en el fondo del mar sobre el calentamiento global. Estos gases, emitidos en el fondo de los océanos, son transferidos a las corrientes marinas y eventualmente salen a la atmósfera, donde podrían contribuir (aunque no mucho, dado su pequeño volumen comparado con las emisiones humanas) al calentamiento global.

Pero lo interesante del asunto es que la subida del nivel del mar causada por el calentamiento global podría imitar el efecto de una marea alta permanente: al haber más agua “apilada” sobre el fondo oceánico, la presión extra a la que estaría sometido podría contener parte de la actividad volcánica y, por tanto, los gases de efecto invernadero que ésta puede emitir a la atmósfera. Una consecuencia curiosa pero, de nuevo, no nos hagamos ilusiones, que por desgracia esto no va a solucionar el problema del calentamiento global.

 

Y, ahora, lo de siempre.

En septiembre de 2016 publiqué un libro en el que hablo sobre la historia de la astronomía con la editorial Paidós y ahora está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo.

Así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click sobre la siguiente imagen del libro, “El universo en una taza de café“, para ir a la entrada donde hablo del libro con más detalle:

 

11 pensamientos en “¿Existen mareas en tierra firme?”

  1. En otros cuerpos, como por ejemplo Io, las fuerzas de marea son tan fuertes que generan vulcanismo. Los volcanes de Io expulsan azufre líquido, solo por el calor generado por la fuerza de Júpiter.
    En otros satélites hay agua bajo el hielo por este mismo calor.
    Y si ya nos ponemos con las fuerzas de marea, un cometa que pase cerca de otro masivo (como el Shoemaker-Levy cerca de Júpiter, se romperá por estas fuerzas. Y ya llevándolo al límite, al acercarnos a un agujero negro las fuerzas de marea nos “espaguetizarán”, nos convertirán en espagueti debido a que la fuerza sobre los pies es mucho más intensa que sobre la cabeza.
    ¿Quiebn quiere probar esta nueva atracción de feria?

  2. Muy interesante el trabajo, pero planteo una duda a ver si alguien me contesta. Luna y tierra giran en torno al eje terrestre pero lo hacen a velocidades distintas. La tierra tarda un dia y la luna 28. Al estar sujeta la superficie terrestre a una velocidad tangencial (debido a la rotación terrestre) por un lado y al movimiento debido a las mareas por otro. ¿No motiva esto que las mareas estén adelantadas respecto a la posición de la luna? Creo que no coinciden la posición de la marea alta con la posición mas alta de la luna. ¿Tiene esto que ver con la demostración hecha, al parecer con mediciones laser, de que la luna se aleja de la tierra a razón de unos 5 cm por año?
    Saludos

  3. Hola! Muy interesante, como siempre. Una pregunta: el aumento del nivel de los mares, al limitar la actividad volcánica submarina, no limitaría también la liberación de minerales al fondo marino, tan importante para los ecosistemas? Un saludo!

  4. Me ha sorprendido tu afirmación de que los gases liberados por la actividad volcánica submarina es insignificante comparado con las emisiones humanas.

    Aunque no creo que las emisiones humanas sean precisamente inocuas, yo pensaba que en realidad las que eran verdaderamente significativas para el calentamiento global eran las emisiones volcánicas ¿Sabes si existe algún estudio al respecto?

  5. El aumento del nivel de los océanos por calentamiento global no aumenta la presión sobre el fondo ya que la masa del agua no varía. Más bien disminuye un poco al estar más lejos del centro de masa de la tierra y ser la atracción gravitatoria menor.

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