Gravitação e marés

Desde a antiguidade, o céu vem sendo usado como mapa, calendário e relógio. Naquela época, os astros eram estudados com objetivos práticos, como prever a melhor época para o plantio e a colheita. Com o passar do tempo, várias pessoas tentaram criar teorias para explicar o comportamento dos astros, até chegar em Isaac Newton que descobriu a Lei da Gravitação Universal que conhecemos hoje.

A gravitação universal é uma lei descrita por Newton que aborda a relação de atração entre o sol e os planetas do sistema solar, mas que pode ser aplicada a sistemas menores (planetas e satélites) ou maiores (galáxias, etc.). Por meio da proposição da Lei da Gravitação Universal, foi possível predizer o raio das órbitas planetárias, o período de asteroides, eventos astronômicos como eclipses, determinação da massa e raio de planetas e estrelas, etc. A Lei da Gravitação Universal estabelece que, se dois corpos possuem massa, eles sofrem a ação de uma força atrativa proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da sua distância. Ou seja:

A atração gravitacional também implica no fenômeno das marés. As marés são movimentos oceânicos que ocorrem periodicamente, caracterizadas pela subida e descida no nível de água. Esse fenômeno ocorre em virtude da atração gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol sobre o mar. As marés altas ocorrem nas regiões que estão mais próximas ao Sol e à Lua, enquanto nas demais regiões ocorrem as marés baixas. Quando a água do mar está mais próxima da Lua, aquela é atraída por esta com uma força de maior intensidade do que nos demais pontos. Consequentemente, nos pontos intermediários, o nível do mar baixa e ocorre a maré baixa.

Cada uma das marés acontecem (geralmente) duas vezes em todos os pontos do planeta. Quando há o alinhamento entre o Sol, a Terra e a Lua, as forças gravitacionais sobrepõem-se e as marés ficam bem mais elevadas, no que é conhecido como maré de sizígia ou maré viva. Já quando o alinhamento entre estes três corpos celestes ocorre na forma de um triângulo retângulo, temos a maré de quadratura ou maré morta, que apresenta uma elevação menor já que as forças de atração gravitacional do Sol e da Lua concorrem entre si.

A influência da Lua e do Sol sobre as marés não é a mesma. A maior responsável pela movimentação das águas dos oceanos é a Lua – nosso satélite natural. O Sol também possui esse poder de atração, no entanto a influência da Lua é sentida de maneira mais forte pois, embora as dimensões do Sol sejam extremamente superiores às da Lua e portanto com um campo gravitacional muito mais potente, a sua maior distância em relação à Terra reduz esse impacto sobre as marés.

Estima-se que o "puxão gravitacional" exercido pela Lua sobre os mares seja aproximadamente o dobro da força exercida pelo Sol. Apesar disto, calcular efetivamente a altura das marés não é uma tarefa fácil, pois depende de diversos fatores como posição no globo terrestre, a posição do Sol e da Lua em relação a Terra, e em relação à ecliptica, tempo sideral, etc. Mas você pode encontrar facilmente a previsão das marés no site da Marinha do Brasil.

Simulações

1) A simulação a seguir mostra os efeitos das marés do Sol e da Lua. O Sol não é representado diretamente, mas simbolizado por seus raios de luz. Como a rotação da Terra não desempenha um papel na existência das marés, ela pode ser ligada e desligada no applet. A influência da rotação da Terra é evidente nos ciclos de marés, já que a Terra gira sob as protuberâncias das marés.

2) A simulação a seguir mostra a variação das marés em um período de 24 horas de acordo com dados registrados pela Tabua de Marés, no dia 09 de março 2024, no Canal da Galheta em Pontal do Paraná.

Referências

CORRÊA, Iran Carlos Stalliviere; CHAFFE, Laureano Ibrahim. "História da Astronomia"; MT Ciências.
Disponível em: http://mtciencias.com.br/wp-content/uploads/2019/03/Historia_da_Astronomia.pdf. Acesso em 15 de outubro de 2021.

SANTOS, Marco Aurélio da Silva. "A Gravitação Universal"; Mundo Educação.
Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/a-gravitacao-universal.htm.
Acesso em 15 de outubro de 2021

HELERBROCK, Rafael. "Gravitação Universal"; Brasil Escola.
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/gravitacao-universal.htm.
Acesso em 16 de outubro de 2021.

RIBEIRO, Amarolina. "Marés"; Brasil Escola.
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/mares.htm.
Acesso em 19 de outubro de 2021.

TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Marés"; Mundo Educação.
Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/mares.htm.
Acesso em 19 de outubro de 2021.

MANTELLATTO, Paulo Meira Bonfim. "As Influências da Lua na Terra e o Fenômeno das Marés"; Trabalho de Conclusão de Curso, Departamento de Matemática, UFSCAR.
Disponível em: https://www.dm.ufscar.br/dm/index.php/component/attachments/download/19.
Acesso em 10 de outubro de 2021.