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"Maree" introduzione ...
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In astronomia spesso gli oggetti sono pensati come masse puntiformi senza dimensioni fisiche. 

Questo, evidentemente, non è il caso dei corpi reali; noi dobbiamo ora considerare gli effetti della applicazione della gravitazione universale anche alla spazialità che appartiene ai corpi del Sistema Solare. 

Una marea è provocata su un corpo da un altro a causa degli effetti del "gradiente gravitazionale" ( variazione nello spazio del potenziale gravitazionale (1) ) attorno al corpo. Per esempio, se consideriamo le maree procurate su un pianeta da un satellite orbitante, la forza sperimentata dalla faccia vicina al satellite è maggiore di quella sperimentata dalla faccia distante del pianeta. 

Poiché nessuno dei corpi del Sistema Solare è perfettamente rigido, si genera una deformazione che dà origine ad un "rigonfiamento mareale". 

Come il pianeta subisce una marea da parte del satellite, così anche il satellite subisce una marea da parte del pianeta. Ciò può essere particolarmente importante quando l'orbita del satellite è eccentrica. 

L'ampiezza del rigonfiamento mareale è determinata in parte dalla distribuzione interna di densità e pertanto, spesso, una misura di ampiezza mareale porta alla determinazione della struttura interna. Così è stato predetto il vulcanesimo di Io - vedi "" 

(1) si ricorda qui che una variazione di potenziale gravitazionale dà origine a una forza sulla massa presente in quella zona di spazio 
 

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Tutto questo saggio, comprese le formule, è ispirato al libro "Solar System Dynamics" di Murray & Dermott 
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"Maree" la funzione potenziale ...
 
La funzione potenziale V è una entità matematica scalare che esprime l'attitudine a compiere lavoro ...  

La forza F che agisce su un singolo elemento di sostanza si ottiene dividendo ( meglio derivando ) il potenziale rispetto a una lunghezza  
( vettore, perché segmento orientato ) ...  

facile è comprendere quanto descritto ponendo accanto alla formula il valore dimensionale ( sitema MKS ) 
 

m = metro = lunghezza  
     Kg = kilogrammo = massa  
s = secondo = tempo      
 

    da cui derivando ( dividendo ) per una lunghezza:  

      G = costante gravitazionale 
 ms = massa del satellite 
         D = distanza satellite-pianeta 
 
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diventa evidente come sia opportuno trovare la funzione "potenziale gravitazionale" attorno ad un pianeta, generata dalle masse di satellite, pianeta e dalle loro rotazioni ... per semplice derivazione si otterranno le forze agenti e quindi con la meccanica e la elasticità le deformazioni ... 
 

 
 

 
 
 
 

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"Maree" la funzione potenziale ... calcolo pratico
   
Si parte dalla espressione della funzione potenziale vista in precedenza:  

Supponiamo di avere un pianeta di raggio RP, un satellite S puntiforme a distanza a, un punto generico sul pianeta  P a distanza D come da figura 
 

  
mediante l'ausilio della trigonometria, segnatamente il teorema del coseno, ricaviamo D in funzione di Y ... sarà una funzione trigonometrica ... 
 

 
 

 
 
 
 

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"Maree" la funzione potenziale ... calcolo pratico
   
z                                 la relazione tra D e Y vale:  

poiché RP<<  a, si può espandere in modo binomiale ( un polinomio con potenze di coseno ) e si ottiene: 
 

  
la ragione di questo passaggio sta nel fatto che esso mostra in modo più facilmente comprensibile le tre componenti più importanti della marea ... 

Primo termine :     Secondo termine :  

il primo è costante e la sua derivata nulla non dà forze ... il secondo dà origine alla forza sulla particella P necessaria per il moto in un cerchio ... di fatto non contribuisce alla marea ... 
Terzo Terminedove la funzione P2 vale :  
 
questo è il termine che contiene le principali componenti di marea ... lo analizzeremo nel dettaglio ... 
 

 
 

 
 
 
 

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"Maree" la funzione potenziale ... calcolo pratico

   
Terzo Terminedove la funzione P2 vale :  
 
possiamo altresì scrivere :  dove  sono costanti note. 

Allora l'andamento del Termine z ·P2 , che rappresenta la così detta "marea di equilibrio", corrisponde all'andamento della marea sul pianeta 

z ·P2 presenta un massimo per Y = 0 e un altro per Y = p, pertanto si hanno due bulbi mareali opposti lungo la direzione Pianeta-Satellite 
z ·P2 presenta un minimo per Y = 1/2 p e un altro per Y = 3/2 p, pertanto si hanno due depressioni alle quadrature 
 

P2 è una semplificazione ... 

ma, 
in prima approssimazione, 
è soluzione per tutte le situazioni ...

N.B.  
Il doppio bulbo mareale vale per tutti ...  

la Luna sulla Terra ...  
Io su Giove ... 

la Terra sulla Luna ... 
Giove su Io ...

 
 

 
 

 
 
 
 

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"Maree" su Terra in moto diurno e ... Luna in moto su orbita inclinata

   
Consideriamo la Terra in rotazione diurna e la Luna in rivoluzione mensile su un'orbita inclinata ... consideriamo un punto P sulla Terra e vediamo di definire geometricamente l'angolo Y ... sostituiremo questa espressione all'interno di P2 ... 
 
la relazione vale , la sostituisco in P2 e ottengo : 
 

    questo termine ha periodo ....... bi-settimanale 

    questo termine ha periodo circa semi-diurno 

    questo termine ha periodo circa diurno

 
 
 

 
 

 
 
 
 

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"Maree" su Terra in moto diurno e ... Luna in moto su orbita inclinata

   

Analisi del primo termine dato che il punto P è fisso sulla Terra 
vale la trasformazione: una frequenza doppia = alla metà del periodo lunare = periodo bi-settimanale 
 

Analisi del secondo termine :( moto giornaliero molto maggiore di quello mensile ) = periodo semidiurno 
questo periodo è modulato da  infatti l'angolo varia tra 90° e 85° per cui la funzione varia tra 1 e 0,9924, circa costante 
 

Analisi del terzo termine ( moto giornaliero molto maggiore di quello mensile ) = periodo diurno 
questo termine è modulato da  che varia tra 0 e 0,1736, una significativa modulazione bi-settimanale 
 
ogni punto P fisso sulla Terra è soggetto a queste tre componenti fondamentali di marea 
 
ci sono altre componenti minori dovute alla eccentricità dell'orbita della Luna ... ci sono altre componenti significative dovute alla marea del Sole. In particolare vale la seguente relazione quantitativa: 

  rapporto tra marea Sole e marea Luna rapporto tra il poteziale generato dal Sole e quello prodotto dalla Luna ... ( indotto alla superficie della Terra )