Il sistema Terra-Luna-Sole

La Luna disegnata da Galileo

L'attrazione gravitazionale tra la Terra e il Sole è maggiore di quella tra la Terra e la Luna nonostante la distanza Terra-Sole sia di gran lunga maggiore rispetto a quella Terra-Luna. Allora per quale motivo il contributo del Sole al fenomeno delle maree è circa la metà di quello della Luna? Può dipendere in parte dal fenomeno dell'evaporazione?

Maria Paolo
23 gennaio 2008

Il problema delle maree è molto complesso. Cerco di semplificarlo e spiegarlo senza utilizzare equazioni, ma solo delle dipendenze formali. La teoria si applica in modo analogo sia alla luna che al Sole. La forza di marea non è data dall'attrazione gravitazionale del Sole, come sembra implicare la domanda, ma dalla differenza vettoriale tra la forza che il Sole esercita sul corpo, nella posizione in cui esso si trova effettivamente, e quella che eserciterebbe sullo stesso corpo se questo si trovasse al centro della Terra. La forza risultante è un vettore che ha una direzione diversa a seconda di dove il corpo si trova sulla Terra. In particolare è rivolto verso il Sole se l'oggetto si trova sulla linea Terra-Sole, mentre è rivolto verso la Terra se l'oggetto si trova su una retta perpendicolare alla linea Terra-Sole. Ciò che ha effetto sulle masse d'acqua è la componente orizzontale di questa forza, mentre quella verticale è trascurabile rispetto alla forza di gravità.

Analogo discorso si può fare per l'attrazione gravitazionale dovuta alla Luna. Ne deriva che la forza di marea è proporzionale alla massa del corpo celeste e alla distanza dell'oggetto dal centro della terra. È invece inversamente proporzionale al cubo della distanza dal corpo celeste che causa la forza. Ciò fa sì che la Luna, essendo molto più piccola del Sole (26 milioni di volte), ma essendo molto più vicina (circa 400 volte, che al cubo dà 58 milioni) ha un effetto di marea sulla Terra che è circa 2,2 (cioè 58 diviso 26) volte più intenso.

Naturalmente, l'effetto del Sole e della Luna si combinano in modo diverso a seconda della loro posizione reciproca rispetto alla Terra: si avranno così le maree cosiddette sigiziali quando il Sole e la Luna sono allineati, e le maree di quadratura quando sono a circa 90 gradi l'uno dall'altro. Ovviamente nelle prime l'effetto è maggiore, nelle seconde è più moderato.

Le maree reali inoltre dipendono da altri parametri, non ultima la forma del bacino che contiene l'acqua, ed è perciò molto difficile prevedere in linea teorica l'esatto innalzamento e abbassamento dell'acqua. L'evaporazione dunque non ha alcun effetto sulle maree, né è necessario ipotizzare un'altra causa. Vorrei segnalare un ottimo sito in inglese The Oceanic tides, in cui è descritta, a livello universitario, la teoria delle maree, e sono presenti alcune applet in Java che permettono di visualizzare le forze in gioco (il sito originale è in russo).

Anna Wolter INAF, Osservatorio Astronomico di Brera, Milano

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