La Tierra en el universo y las mareas
Energía: origen y usos
Bloque Carbono y energía · Energía: origen y usos
Dónde queda la Tierra
La Tierra es el tercer planeta de un sistema de ocho que giran alrededor de una estrella común. Esa estrella concentra más del 99 % de toda la masa del sistema solar: todo lo demás, planetas incluidos, es lo que sobró.
Algunas distancias, para tener idea de la escala. La luz viaja a unos 300 000 km por segundo.
| Trayecto | Distancia | Cuánto tarda la luz |
|---|---|---|
| Tierra – Luna | 384 400 km | 1,3 segundos |
| Tierra – Sol | 150 000 000 km (1 UA) | 8 minutos y 20 segundos |
| Sol – Neptuno | 30 UA | algo más de 4 horas |
| Sol – la estrella más cercana | 268 000 UA | 4,2 años |
Dónde queda la Tierra
La última fila es la que suele sorprender. Cruzar todo el sistema solar le lleva a la luz unas horas; llegar a la estrella vecina, más de cuatro años. El sistema solar no es grande: es un punto rodeado de vacío.
Pista: esos 8 minutos y 20 segundos no son un dato de astronomía suelto. Significan que el Sol que ves no es el Sol de ahora, sino el de hace ocho minutos. Y significan también que toda la energía que llega al planeta tardó ese tiempo en llegar.
Lo que llega del Sol
Sobre cada metro cuadrado ubicado arriba de la atmósfera y de frente al Sol llegan unos 1361 W. Ese valor se llama constante solar, y es el dato con el que armamos el balance energético de la clase 9.
No llega lo mismo a todos lados, y por dos razones que no hay que mezclar:
Qué pasa
Cerca del ecuador los rayos llegan casi perpendiculares y toda su energía se reparte en poca superficie. Cerca de los polos llegan muy inclinados y la misma energía se desparrama sobre mucha más superficie.
Resultado
Hace más calor en el ecuador que en los polos. No es porque esté «más cerca del Sol»: la diferencia de distancia es despreciable.
Qué pasa
El eje de rotación no es perpendicular al plano de la órbita: está volcado 23,5°. A lo largo del año, cada hemisferio queda alternadamente más de frente y más de costado.
Resultado
Las estaciones. Cuando acá es verano, el hemisferio sur recibe los rayos más de frente y el día dura más.
Lo que llega del Sol
la Tierra está más cerca del Sol a comienzos de enero que a comienzos de julio. Sin embargo en enero es invierno en Europa. ¿Cómo se explica?
¿Por qué hace más calor en el ecuador que en los polos?
¿Qué causa las estaciones?
La luz del Sol tarda 8 minutos y 20 segundos en llegar a la Tierra. ¿Qué se sigue de eso?
Las mareas
La Luna atrae a la Tierra, y la atrae con más fuerza del lado que le queda cerca que del lado que le queda lejos. Esa diferencia es chica, pero el océano es un fluido y se deforma: se forman dos abultamientos de agua, uno del lado de la Luna y otro del lado opuesto.
La capa de agua se alarga en la dirección de la Luna. La Tierra gira adentro de esa deformación, así que cada punto de la costa pasa por dos pleamares en cada vuelta.
Las mareas
Como la Tierra gira sobre su eje una vez por día, cualquier punto de la costa atraviesa los dos abultamientos: por eso hay dos pleamares y dos bajamares cada poco más de 24 horas. El ciclo completo dura 24 h 50 min, no 24 h exactas, porque mientras la Tierra gira la Luna también avanzó un poco en su órbita.
El Sol también produce mareas, bastante más débiles que las de la Luna aunque su masa sea enorme, porque está muchísimo más lejos. Cuando el Sol y la Luna quedan alineados con la Tierra —en luna nueva y en luna llena— los dos efectos se suman y las mareas son las más grandes del mes: son las mareas de sicigia. Cuando quedan en ángulo recto, en cuarto creciente y cuarto menguante, se restan en parte y las mareas son las más chicas: son las mareas de cuadratura.
Las mareas
Pista: la altura real de la marea depende además de la forma de la costa. En el mar abierto la diferencia es de menos de un metro; en un golfo que se angosta, el agua se embotella y puede subir muchísimo más. La costa de Santa Cruz tiene una de las amplitudes de marea más grandes del mundo, con más de diez metros entre pleamar y bajamar.
¿Por qué hay dos pleamares por día y no una sola?
¿Cuándo son más grandes las mareas del mes?
¿De dónde sale, en última instancia, la energía de una central mareomotriz?
En mar abierto la marea sube menos de un metro, pero en algunos estuarios sube más de diez. ¿Por qué?
El día se alarga alrededor de 1,7 milisegundos por siglo. ¿Qué muestra ese dato?
Energía de las mareas
Una central mareomotriz cierra la boca de un estuario con un dique y deja pasar el agua por unas turbinas, primero cuando sube la marea y después cuando baja. La más conocida es la de La Rance, en Francia, que funciona desde 1966 con una potencia instalada de unos 240 MW.
En la Argentina se estudiaron proyectos en el golfo de San José y en la zona de Santa Cruz, pero nunca se construyeron: la obra es carísima y el impacto sobre el estuario, enorme.
Energía de las mareas
todas las fuentes de energía que vimos hasta acá vienen, de una manera u otra, del Sol. ¿De dónde sale la energía de las mareas?
Animación de la clase
Fuentes de la animación: NOAA, Tides and Currents, «Tides and Water Levels», para el ciclo y para la sicigia y la cuadratura; Stephenson y Morrison (1995) para el alargamiento del día. Esquema, no está a escala real: ni los tamaños ni las distancias entre la Tierra y la Luna están en proporción.
Las distancias, en tiempo de luz
Las mareas
La Tierra en el universo y las mareas
Las actividades escritas, las láminas y la autoevaluación están en la página de la clase.
Resumen
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