Marés são as subidas e descidas periódicas do nível do mar causadas principalmente pelas diferenças da atração gravitacional da Lua e do Sol entre os pontos da Terra. A rotação terrestre e os movimentos orbitais desses astros fazem a intensidade e a direção das forças de maré variarem em cada lugar.
Essas forças astronômicas geram o potencial de maré, mas as marés observadas também dependem da forma das bacias oceânicas, dos contornos dos continentes, da batimetria, do efeito Coriolis, do atrito e da ressonância das bacias.
Como a variação do nível do mar reúne ciclos que vão de horas a anos, medições precisas dependem de marégrafos instalados em estações fixas, que acompanham continuamente a altura da água. Médias calculadas ao longo de alguns minutos ajudam a reduzir as oscilações rápidas produzidas pelas ondas. Os valores são então expressos em relação a um nível de referência, ou datum, que pode ser o nível médio do mar ou outro plano adotado para a região.
Nas costas, o nível observado também muda com o vento, a pressão atmosférica, as ondas e a variação do nível relativo do mar. Uma preamar que coincide com esses fatores pode elevar a água acima da maré prevista e inundar áreas baixas.
Os fenômenos de maré também ocorrem fora dos oceanos. A parte sólida da Terra sofre deformações periódicas pela atração da Lua e do Sol, e a atmosfera apresenta oscilações com períodos semelhantes, produzidas principalmente pelo aquecimento solar e, em menor grau, pela gravitação lunar e solar.
Características
Ciclo da maré e terminologia
miniaturadaimagem|Maré enchente em St. Simons, na Geórgia, Estados Unidos. O vídeo termina antes da preamar. As marés oceânicas são cíclicas, com subidas e descidas que, em muitos lugares, ocorrem aproximadamente duas vezes por dia, e o ciclo pode ser dividido em quatro etapas.
O nível da água para de descer e atinge seu mínimo local, a baixa-mar ou maré baixa. O nível do mar sobe durante algumas horas e recobre a zona entremarés. Essa etapa é a enchente. O nível da água para de subir e atinge seu máximo local, a preamar ou maré alta. O nível do mar desce durante algumas horas e deixa a zona entremarés exposta. Essa etapa é a vazante.
miniaturadaimagem|upright=1.25|Alternância entre preamar e baixa-mar no porto de La Flotte, na ilha de Ré, França.|alt=Animação em duas imagens mostrando o mesmo porto com nível da água alto e baixo.
As correntes produzidas pela subida e descida das marés são chamadas de correntes de maré. A corrente que avança para a costa ou sobe um estuário é a corrente de enchente, e a que se afasta da costa ou desce o estuário é a corrente de vazante. Entre elas pode ocorrer o estofo ou reponto da maré, quando a velocidade da corrente se aproxima de zero. O estofo não precisa coincidir com a preamar ou a baixa-mar, pois a relação entre altura e corrente depende do local.
Regimes de maré
Os regimes semidiurnos têm duas preamares e duas baixa-mares por dia lunar, de aproximadamente 24 horas e 50 minutos. Nos regimes diurnos, há uma preamar e uma baixa-mar nesse intervalo. Nos regimes mistos, ocorrem duas preamares e duas baixa-mares com alturas bastante desiguais. As duas preamares de um mesmo dia podem atingir alturas diferentes, e o mesmo ocorre com as duas baixa-mares. Essa desigualdade diurna varia com a declinação da Lua e do Sol e com a resposta local do oceano.
Níveis de referência
miniaturadaimagem|upright=3.65|centro|Níveis de referência das marés ao longo de aproximadamente meio mês. As siglas em inglês são explicadas no texto.
A altura da maré é a distância vertical entre a superfície da água, em determinado momento, e o zero hidrográfico. A amplitude da maré é a diferença entre os níveis de uma preamar e de uma baixa-mar consecutivas. Nas cartas e tabelas do Instituto Hidrográfico de Portugal, o zero hidrográfico é um plano convencionado abaixo do nível da maré astronômica mais baixa. As profundidades das cartas e as alturas previstas nas tabelas usam esse mesmo plano de referência.
Na análise harmônica, o termo amplitude designa a distância entre o nível médio de um constituinte senoidal e seu máximo. Para uma senoide isolada, a diferença entre máximo e mínimo corresponde ao dobro dessa amplitude harmônica.
Os níveis de referência podem ser ordenados do mais alto ao mais baixo.
Maré astronômica máxima, HAT na sigla inglesa, é o nível mais alto previsto pela combinação dos fatores astronômicos, sob condições meteorológicas médias. As condições meteorológicas podem elevar a água acima desse nível. Nível médio das preamares de sizígia, MHWS, é a média das duas preamares nos dias de marés vivas. Nível médio das preamares de quadratura, MHWN, é a média das duas preamares nos dias de marés mortas. Nível médio do mar, MSL na sigla inglesa, é a altura média da superfície do mar. Para um dado lugar, esse nível é calculado sobre um período longo. Nível médio das baixa-mares de quadratura, MLWN, é a média das duas baixa-mares nos dias de marés mortas. Nível médio das baixa-mares de sizígia, MLWS, é a média das duas baixa-mares nos dias de marés vivas. Maré astronômica mínima, LAT, é o nível mais baixo previsto pela combinação dos fatores astronômicos, sob condições meteorológicas médias. O vento e a pressão atmosférica podem fazer o nível observado ficar abaixo dele.
Variação da amplitude: marés vivas e mortas
miniaturadaimagem|esquerda|alt=Na maré viva, Sol, Lua e Terra estão alinhados. Na maré morta, as direções do Sol e da Lua, vistas da Terra, formam um ângulo reto.|Configurações que produzem marés vivas e marés mortas.
A amplitude semidiurna varia em um ciclo de cerca de duas semanas. Perto da lua nova e da lua cheia, o Sol, a Lua e a Terra ficam quase alinhados, e as componentes lunar e solar reforçam uma à outra. A diferença entre preamar e baixa-mar tende a aumentar, produzindo as marés vivas ou marés de sizígia.
Nos quartos crescente e minguante, as direções do Sol e da Lua vistas da Terra formam aproximadamente um ângulo reto. As duas componentes se compensam em parte, e a diferença entre preamar e baixa-mar tende a diminuir. Essas são as marés mortas ou marés de quadratura.
Nas marés vivas, a diferença entre preamar e baixa-mar tende a ser maior, e as correntes de maré costumam ser mais fortes. Nas marés mortas, essas variações diminuem. O intervalo entre uma maré viva e a maré morta seguinte é de cerca de sete dias. O horário do estofo depende do regime local das correntes e não pode ser deduzido apenas pelo horário da preamar ou da baixa-mar.
Variação geográfica
miniaturadaimagem|Distribuição mundial dos regimes de maré diurno, semidiurno e misto. O padrão muda entre bacias e ao longo de uma mesma costa.|alt=Mapa mundial dos regimes de maré. As costas ocidentais da Europa e da África têm extensas áreas semidiurnas, a costa ocidental da América do Norte apresenta muitas áreas mistas e partes do golfo do México têm regime diurno.
Os continentes interrompem a propagação livre das ondas de maré, e cada bacia oceânica responde às frequências astronômicas conforme sua profundidade, forma e abertura para mares vizinhos. Costas situadas em latitudes semelhantes podem ter ritmos muito diferentes. Na costa leste da América do Norte predominam regimes semidiurnos. Na costa oeste, as duas preamares e baixa-mares diárias costumam ter alturas diferentes, formando regimes mistos. Em partes do golfo do México, ocorre uma preamar e uma baixa-mar por dia lunar.
Quanto à amplitude, os regimes de maré podem ser classificados em micromaré, com diferenças inferiores a 2 m entre a preamar e a baixa-mar, mesomaré, com diferenças entre 2 e 4 m, e macromaré, com diferenças superiores a 4 m.
miniaturadaimagem|upright=0.9|Preamar em um cais da baía de Fundy, no Canadá.|alt=Barco flutuando junto a um cais durante a preamar.
Na baía de Fundy, no leste do Canadá, a forma afunilada da baía e sua ressonância com a maré do Atlântico ampliam muito a diferença entre preamar e baixa-mar. Na cabeceira, essa diferença pode chegar a cerca de 16 m. Amplitudes semelhantes ocorrem na baía de Ungava, no norte do Quebec.
miniaturadaimagem|esquerda|upright=0.9|O mesmo cais da baía de Fundy durante a baixa-mar, quando o fundo fica exposto.|alt=O mesmo barco apoiado no fundo exposto junto ao cais durante a baixa-mar.
Em grande parte do mar Mediterrâneo, a diferença entre preamar e baixa-mar fica em torno de 20 a 30 cm, mas a resposta muda perto de bacias ressonantes. No norte do mar Adriático, a oscilação pode chegar a cerca de 1,2 m, e no golfo de Gabès, na Tunísia, as marés de sizígia podem atingir aproximadamente 2 m.
miniaturadaimagem|Alturas máximas de maré calculadas para o período de 2001 a 2100 no mar Báltico, em centímetros. Os setores azuis e vermelhos mostram a participação das oscilações diurnas e semidiurnas na energia da maré.|alt=Mapa do mar Báltico com círculos de tamanhos diferentes divididos em setores azuis e vermelhos.
Nos mares Báltico e Negro, as passagens estreitas limitam a entrada das marés oceânicas, mas a atração lunar e solar continua agindo diretamente sobre a água de cada bacia. No golfo da Finlândia, a proximidade entre um período natural de oscilação de cerca de 27 horas e os períodos dos constituintes diurnos amplia esses constituintes. Uma passagem estreita para outro oceano, sozinha, não permite prever o tamanho da maré, porque a profundidade, o formato da bacia e a ressonância mudam sua resposta.
Física das marés
Forças
miniaturadaimagem|O campo gravitacional residual da Lua na superfície terrestre corresponde à força geradora de maré. Ele produz as duas elevações do modelo de equilíbrio. As setas vermelhas espessas mostram o campo de maré, e as azuis finas, o campo gravitacional exercido pela Lua, marcada pela letra S, sobre a superfície e o centro da Terra, marcado pela letra O. As diferenças estão exageradas para facilitar a visualização.|alt=Diagrama circular com setas voltadas para fora nas laterais esquerda e direita e para dentro nas partes superior e inferior. A força de maré exercida por um corpo de grande massa, como a Lua, sobre uma pequena partícula na superfície ou no interior da Terra é uma diferença vetorial. Ela corresponde à força gravitacional da Lua sobre essa partícula menos a força que a Lua exerceria sobre a mesma partícula se ela estivesse no centro de massa terrestre.
A atração gravitacional total diminui aproximadamente com o inverso do quadrado da distância, enquanto a força geradora de maré diminui mais depressa, aproximadamente com o inverso do cubo. Para um astro de massa a uma distância , a dependência principal pode ser escrita como
O Sol tem massa muito maior que a Lua, mas está cerca de 390 vezes mais distante da Terra. Essa distância faz sua força geradora de maré ficar perto da metade da lunar, embora sua atração gravitacional total sobre a Terra seja muito maior.
No modelo de equilíbrio, a superfície oceânica se ajustaria ao potencial formado pela gravidade terrestre, pela rotação e pelas forças de maré da Lua e do Sol. A configuração ideal tem duas elevações aproximadamente opostas. Nos oceanos reais, a rotação da Terra, a inércia da água, os continentes e a profundidade das bacias impedem que essa superfície de equilíbrio seja alcançada instantaneamente.
Teoria do equilíbrio miniaturadaimagem|Duas elevações de água no modelo de maré de equilíbrio. As deformações estão exageradas, e o desenho não mostra a resposta dinâmica dos oceanos reais.|alt=Esquema da Terra com elevações de água nos lados voltado para a Lua e oposto a ela. O modelo mais simples para explicar duas marés diárias foi elaborado por Isaac Newton e é chamado de teoria do equilíbrio. Ele supõe uma Terra coberta por um oceano de profundidade uniforme, sem continentes, capaz de responder imediatamente à força geradora. Desconsidera o atrito e os efeitos dinâmicos da rotação sobre o movimento da água.