¿Por qué algunos lugares de la Tierra tienen solo una marea máxima por día en lugar de dos?

Las mareas son el resultado de la respuesta de los océanos de la Tierra a las fuerzas de marea ejercidas sobre el agua por la Luna y el Sol. Las respuestas son enormemente complicadas por la rotación de la Tierra sobre su eje, por la geografía física de la Tierra y por la naturaleza de las órbitas de estos cuerpos. De interés clave con respecto a esta pregunta es la inclinación del plano orbital de la Luna y el plano ecuatorial de la Tierra con respecto a la eclíptica.

Considere el forzamiento en un punto de la Tierra cuando la Luna está directamente sobre su cabeza (en el punto cenital). 24 horas y 50 minutos más tarde (un día lunar), la Luna volverá a estar directamente sobre nuestra cabeza, más o menos. ¿Qué pasa con el punto medio, 12 horas y 25 minutos después de esa primera instancia en el tiempo? Si la Luna estuviera en una órbita ecuatorial, la fuerza de marea en este punto sería casi idéntica a la fuerza cuando la Luna estuviera directamente sobre su cabeza. Esta es la fuente de la marea semidiurna, con un período de 12 horas y 25 minutos. Esto se llama el componente "semidiurno lunar principal" de las mareas, o M ₂ para abreviar, donde "M" denota la Luna y "2" denota dos mareas altas por día.

Sin embargo, la órbita de la Luna no es ecuatorial. En cambio, su órbita está cerca de la eclíptica, alrededor de 5 grados. Gracias a la inclinación del eje de la Tierra de unos 23 grados, la fuerza de marea en el punto de interés a las 12 horas y 25 minutos después de la primera instancia es menor que en la primera instancia. Esto induce una respuesta de frecuencia de 24 horas y 50 minutos en las mareas, así como una respuesta de frecuencia de 12 horas y 25 minutos. (En realidad, esto es una simplificación excesiva. Hay varias respuestas de frecuencia diferentes con un período de aproximadamente 24 horas que son el resultado de la atracción gravitacional de la Luna, la órbita de la Luna y la rotación de la Tierra).

El Sol eleva las mareas al igual que la Luna. El componente más grande es la principal marea solar semidiurna de 12 horas, o S ₂ para abreviar. En total, hay cientos de diferentes componentes de frecuencia en las mareas de la Tierra. La respuesta de los océanos de la Tierra a estos diferentes componentes varía de un lugar a otro y es diferente para cada componente, principalmente debido a la geografía.

La respuesta a cualquier componente da como resultado un conjunto de "sistemas anfidrómicos" para ese componente. Un sistema anfidrómico comprende un punto central llamado punto anfidrómico en el que la respuesta a esa frecuencia es cero y mareas que giran alrededor de ese punto, con una amplitud que aumenta con la distancia desde el punto anfidrómico. Además de estos puntos anfidrómicos donde la respuesta de las mareas a un componente es cero, hay áreas donde la respuesta de las mareas se suprime ampliamente. El Golfo de México está algo aislado del Atlántico y tiene una forma que mantiene las mareas M ₂ y S _{2 muy pequeñas.}

Los lugares donde las mareas M ₂ y S ₂ están suprimidas pero las mareas diurnas no están suprimidas ven una marea por día. Además de los lugares de China mencionados en la pregunta, las mareas en el Golfo de México son diurnas. Estos lugares en los que se ve una marea diurna tienden a estar en o cerca de los trópicos porque la función de fuerza para estas mareas diurnas es mayor en aquellas áreas donde la Luna y el Sol pueden estar directamente sobre la cabeza. Para el Sol, estos son el Trópico de Cáncer y el Trópico de Capricornio. Para la Luna, la latitud varía entre 18 y 28 grados en el transcurso de 18,6 años.

OK, aquí hay una teoría: todo (cuando digo todo quiero decir principalmente) tiene que ver con el hecho de que el plano de revolución de la luna está inclinado alrededor de 20 grados en relación con el ecuador de la tierra. Eso provoca diferencias en la frecuencia de las mareas en varias latitudes. Para ver cómo sucede eso, aquí hay un ejemplo simplificado:

Dibuja una cruz, de modo que tengas 4 cuadrantes, a, b, c y d. Ahora dibuja un círculo con su centro en la intersección de las cruces. El diámetro vertical ahora es el eje de rotación y el horizontal es el meridiano. Ahora supongamos que la luna se ve directamente sobre la cabeza en un punto x en el cuadrante a, formando un ángulo de 45 grados con respecto al eje de rotación. Ahí es donde estará un pico de la protuberancia debido a la influencia de las mareas de la luna. El otro estará en el lado opuesto, en el cuadrante c. Ahora es razonable considerar los puntos del círculo en los cuadrantes a y c áreas de marea alta, y los de b y d áreas de marea baja. A medida que la tierra gira, después de 12 horas el punto x estará en el cuadrante b, que es un área de marea baja. Otros puntos, como los polos o el ecuador, no experimentarán mareas en absoluto. Que'

Editar: Ok, así es como deberías pensarlo en el caso de la Tierra: simplifiquemos el problema y consideremos una zona de mareas bajas y una zona de mareas altas (nada en el medio). Hice una forma para ilustrar cómo se vería (el verde es marea alta, el rojo es baja):

A medida que la tierra gira alrededor de su eje (la línea vertical azul), cualquier lugar entre las líneas punteadas azules experimenta 2 mareas altas, cualquier lugar entre las líneas punteadas azules y verdes experimenta 1 marea alta, y cualquier lugar fuera de las líneas punteadas verdes no experimenta ninguna. mareas en absoluto.

¡Espero que esto ayude! :)

Mi respuesta simple a esto es que las mareas altas y bajas son un poco arbitrarias; son los puntos de inflexión de una función continua en el tiempo.

En los lugares que ha mencionado, el armónico de marea bidiario (generalmente más significativo) es "inundado" por el armónico diario (generalmente menos significativo). Todavía está allí, es casi seguro que no es cero, pero no es lo suficientemente grande como para hacer que la función de marea se detenga y regrese en la otra dirección.

Entiendo que las fortalezas de los componentes se deben a la resonancia local del cuerpo de agua y su interacción con el sistema general. Todo esto estará íntimamente conectado con la topografía oceánica local y quizás con otros efectos.

Puede haber razones generales interesantes por las que esto sucede, pero creo que es más probable que solo varíe entre lugares. ¡Uno necesitaría saber mucho más sobre las mareas y la oceanografía / hidrología que yo para tener una idea de eso!

No soy un experto en esto, y el detalle de las mareas es complejo, pero básicamente la situación es la siguiente. La luna (y el sol en menor medida) proporcionan un forzamiento gravitacional con un período de poco más de 12 horas. Luego, el movimiento oceánico resultante interactúa con la geografía del fondo marino local, lo que modifica la respuesta. En la mayoría de los lugares, el resultado es la marea "estándar" (casi) dos veces al día; algunos lugares reciben cuatro mareas al día, y otros solo una. Además, algunos lugares prácticamente no tienen mareas.