13 mar. 2017

¿Qué es la fuerza de mareas? Explicación y deducciones

La llamada fuerza de mareas es un fenómeno astrófísico que se lo llama secundario a la actuación de la fuerza de gravedad entre dos cuerpos. Dicha fuerza aparece como resultado de la diferencia entre la fuerza de gravedad actuante a lo largo del diámetro de un planeta o cualquier cuerpo celeste, Es decir, es una fuerza diferencial entre la superficie de un planeta y su centro de masas, por ejemplo.
Cuando un cuero masivo es alterado gravitatoriamente por otro también con masa equivalente o un poco menor a una distancia arbitraria, la diferencia en la magnitud de la fuerza de gravedad entre ambos extremos del planeta será significativa.
Este hecho altera físicamente la forma de ambos cuerpos sin cambiar su volumen. Suponiendo que inicialmente la forma era una esferoide, la fuerza de marea tenderá a convertirla en un elipsoide.
En el siguiente esquema se aprecia el caso en que un satélite orbita a un cuerpo por fuera de la órbita sincrónica. En esta órbita el período de rotación del satélite es igual al período de traslación. De esa forma el cuerpo menor siempre le mostrará la misma cara al mayor, tal cual ocurre con la Luna hacia la Tierra. Si el satélite orbita por fuera de dicha órbita, la protuberancia de mareas del planeta adelanta al satélite, acelerándolo. Al acelerar, el satélite asciende a órbitas superiores y se aleja en espiral del planeta. Asimismo, el satélite tira del planeta hacia atrás, frenándolo.



En este otro esquema el satélite orbita por dentro de la órbita sincrónica. La protuberancia de mareas del planeta retrasa al satélite y lo desacelera constantemente. El resultado de este tirón gravitatorio hacia atrás hace que el satélite caiga en espiral hacia el planeta. Asimismo, la protuberancia de mareas del satélite acelera la rotación del planeta.



Este constante intercambio de fuerzas eventualmente hará que ambos cuerpos sincronicen sus rotaciones y traslaciones si poseen masas similares, como ocurre con el sistema Plutón y Caronte.

Deducción de la ecuación de la fuerza de mareas


A continuación se detalla la deducción de la fórmula para la fuerza de mareas. Esta ecuación es válida siempre que la masa del planeta sea mucho mayor que la masa del satélite



De esta manera el centro de masas del sistema estará relativamente cerca del centro de masas del planeta o cuerpo de mayor masa.


Cabe aclarar que esta fuerza deforma también los sólidos de los planetas sin necesidad de que contengan masas líquidas. Aunque por supuesto que las fuerzas de cohesión de estos sólidos harán que el abombamiento de mareas sea menor.

Profesor Mariano Miguel Lanzi
para 
cienciahistoria.com

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