quarta-feira, 10 de julho de 2013

Se a maré é causada pela atração da Lua sobre o oceano, porque ela não fica alta apenas do lado da Terra voltado para a Lua, mas também do lado oposto? E porque, assim acontecendo, o intervalo entre duas marés altas não é de 12 horas, mas de 12h 25 min?‎

A Terra está sujeita à atração gravitacional tanto pelo Sol quanto pela Lua. A do Sol é responsável por sua órbita elíptica (quase circular). A da Lua por uma pequena oscilação nessa órbita. Mas ambos também produzem o efeito de maré, que é maior devido à Lua, como mostrarei. A razão é que o lado mais perto da Lua é atraído com mais força que o mais afastado. Considerando que a aceleração da Terra em relação à Lua é dada pelo campo gravitacional da Lua sobre a Terra, que a Lua dista da Terra cerca de 60 raios terrestres e que o campo é inversamente proporcional ao quadrado da distância e tomando só o primeiro termo da série de Taylor do denominador, vê-se que há uma diminuição de 1/30 de seu valor entre o centro da Terra e a superfície. Pode-se ver que a superfície mais próxima da Lua está sob um campo da Lua maior que o centro e a mais afastada sob um campo menor. Se se considerar esses vetores em relação ao centro da Terra, os valores na superfície sempre serão apontados para fora da Terra, pois serão subtraídos do valor no centro, que é intermediário. Assim, em relação à Terra, o oceano é puxado para fora tanto do lado debaixo da Lua quanto do oposto. Como a Lua gira em torno da Terra enquanto a Terra gira em torno de si, e no mesmo sentido, sendo o período orbital da Lua de mais ou menos 30 dias, em cada dia, a Lua estará 1/30 mais para trás, em relação à Terra. Como 1/30 de 24 horas são 48 minutos, a Lua estará bem por cima de um certo lugar da Terra a cada 24h 48min. A metade disso são 12h 24min, que é o intervalo entre duas marés cheias num lugar. Observe que a força de maré, que se mede em relação ao centro do planeta, depende da diferença do valor do campo gravitacional, isto é, de sua derivada espacial (gradiente). Como o campo gravitacional varia com o inverso do quadrado, sua derivada varia com o inverso do cubo da distância. Já que o Sol é um terço de milhão de vezes mais maciço do que a Terra e esta 82 vezes mais maciça que a Lua, o Sol é 27 milhões de vezes mais maciço que a Lua e, por esse fator, deveria ter um campo de maré maior sobre a Terra. Mas o Sol está.394 vezes mais longe do que a Lua, que, ao cubo, dá 61 milhões. Logo a maré do Sol sobre a Terra é 27/61 = 1/2,25 vezes menor, isto é, mais ou menos a metade do que a maré da Lua.

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