lunes, 18 de octubre de 2010

El Canalon Continental

EL CANALON CONTINENTAL

Aunque esencialmente resulte similar, sugiero cambiar la convencional y aceptada suposición de imaginar nuestro planeta sin continentes, solo cubierta por los océanos, por la inversa: todo continental mas un canal a la altura del ecuador terrestre de ancho y profundidad media constante, digamos del orden de la de los océanos. Con la posición diaria del sistema planetario invariable, cosa mucho mas cercana a la realidad que la hidrosfera convencional o el hipotético canal desde el momento que la posición relativa del sol frente a la tierra varia diariamente en el orden del 1/ 365 y la de la Luna en un 3,3 %, la atracción
gravitatoria permaneciendo fija y la tierra girando cada 24 horas provocará una deformación del agua contenida en el canal que originará una onda absolutamente senoidal. Visto de otra forma, la onda permanecerá fija pero vista desde un punto de la tierra se trasladara con un periodo equivalente al de la rotación terrestre. Para entender bien el concepto comencemos por instalar nuestro canalón en el suelo Lunar, cuya representación podemos apreciar en la figura adjunta

El canalón en la Luna
Ubiquémoslo en la zona ecuatorial de la Luna, lleno de agua y de las mismas características que el sugerido en reemplazo de la hidrosfera continental. Ignoremos por ahora la influencia gravitatoria del sol circunscribiendo nuestro enfoque en la atracción mutua tierra/luna cuyo efecto es 2,5 veces mayor a la del sol. La atracción operará produciendo una deformación del nivel hídrico del agua contenida en el canalón que originará una protuberancia en la cara que enfrenta a la tierra en desmedro de un bajo nivel compensatorio en el meridiano opuesto y una altura media en los meridianos en cuadratura. Sin embargo la luna, a diferencia de la tierra, solo rota una vez cada 29 días de tal forma que cumpliendo su periplo alrededor de nuestro planeta solo ha mostrado desde hace miles de millones de año la misma cara sobre la cual opera la fuerza gravitacional mutua con la tierra. Por la misma razón el anillo hídrico excéntrico del canalón permanecerá inmóvil con referencia a cualquier selenita hipotético o las señales que dejaron los astronautas en el suelo lunar. De esta forma no existirá movimiento ondulatorio alguno ni diario, mensual, anual, etc... Como es obvio la colocación de una compuerta en cualquier lugar del canalón no tendrá absolutamente ningún efecto, desde el momento que no existe movimiento relativo entre el agua y el suelo del satélite. La onda, si así la llamaríamos a pesar de todo, tendrá frecuencia y velocidad nula y solo se apreciará la forma senoidal característica. En otras palabras, la deformación permanecerá por los siglos de los siglos como si fuese un accidente topográfico mas, con la única diferencia respecto a los sólidos que cambiara su altura periódicamente acompañando la posición relativa del sol y la tierra.

El Canalón en la Tierra
Ahora nos trasladamos a la tierra y construimos el canalón sobre cualquier paralelo terrestre. El cambio fundamental es que nuestro planeta gira sobre su eje una vez cada 24 horas y si bien la





atracción permanece fija en relación con la luna un habitante cualquiera vecino al canalón ecuatorial podrá apreciar diariamente el total de altura del anillo completo en sus 40.000 Km. de recorrido diario y por supuesto reconocerá una altura máxima bautizándola con el nombre de pleamar y con bajamar a una altura mínima. Como la luna se desplaza en su traslación al día siguiente se repetirá el fenómeno con pequeñas variantes a las que deberá sumarse también la posición relativa del sol que contribuye con su atracción tal cual lo explican sin discusiones la tradicional bibliografía al respecto. También para este caso vale el comentario del accidente topográfico en lo que se refiere a la deformación gravitatoria: la forma del anillo va cambiando diariamente pero los cambios son casi despreciables, provocados por las posiciones relativas que adoptan Sol, luna y tierra merced al movimiento de traslación de ellos originando lo que conocemos como mareas vivas o muertas, sicigias, apogeo, perigeo etc. tema muy bien conocido y tratado por los especialistas en oceanografía. El ejemplo del canalón terrestre tal fue explicado solo existe en la realidad entre los paralelos 54º y 64º de latitud sur. En la nota titulada la forma de onda hemos adjuntado los mareogramas de una decena de puertos de esa zona libre de interferencias continentales que demuestran el paralelismo entre la realidad y el supuesto canalón. Una sola marea diaria con alturas del orden de dos o tres metros como máximo para los días en que el Sol y la luna se encuentran en conjunción.
La compuerta del canalón

El siguiente paso es agregar al canalón una compuerta cuya función es simular la interferencia que produce en la marea la presencia de los continentes. Sin la compuerta, nuestra onda con velocidad 35 % superior a la velocidad del sonido pero apenas 10 cm por hora de variación en su altura esta libre de desplazarse y las pocas novedades que se pueden apreciar provienen de los cambios de posición relativa de la Tierra, el Sol y la Luna y su composición vectorial en cuanto se refiere a las fuerzas gravitacionales. La figura siguiente nos muestra el efecto de la compuerta:

Aceptemos que la altura del agua en el canal, con la posición relativa de la Luna y el sol sin variantes en el término del día será alrededor de 1 a 3 metros, altura fija cuyo cálculo es factible de realizarse pero no es el objeto de la nota. En el canal entonces tendremos una pleamar y una bajamar en el meridiano opuesto. Para que el anillo hídrico excéntrico sea capaz de mantener esa forma es preciso que la profundidad en el antemeridiano en oposición sea menor que en el meridiano en conjunción desde el momento que la deformación se produce por ser un liquido pero de ninguna manera comprimible. Lo que sobra de un lado faltara del lado opuesto. La energía hidrostática de semejante onda es el peso del agua involucrada, multiplicada por la distancia al centro de gravedad. tema que ya hemos visto en la nota del mismo nombre, Expresada en Kilogrametros es

E(Kg m) = 187,5 . L . h2

Si L y h están expresados en metros y la energía en Kilogrametros por m de ancho de onda de marea.
Hablando de algo concreto supongamos que el ancho del canal es de un metro. La longitud ecuatorial es 40.000 Km. : la energía hidrostática total será , para 1 metro de altura,

E (Kg m) =187,5. 40.000.000. 1=7,5. 109 Kg. m
=20435 Kw. Hora



De esta forma cada 24, horas una onda de 40000 Km y ancho y altura un metro tendrá disponible esa energía y por ende una potencia de 852 Kw .
Si el canal hipotetico, en lugar de estar en el ecuador, esta en el paralelo 60 º la longitud de la onda serán los 40000 multiplicados por el cos 60, la mitad de los 40000. Y como consecuencia también lo será la energía disponible.
De la misma forma, si al canal lo dividimos en dos por medio de exclusas o compuertas, cada onda tendrá la mitad de la onda original. Si la exclusa es una sola, la onda encontrara en su desplazamiento una interferencia en su camino de tal forma que transformara su energía hidrostática aumentando su altura Como el sentido de giro es oeste/ este el incremento se producirá del lado este de la compuerta, produciéndose una reverberación y dando lugar a una onda compuesta con armónicas diversas que otorgan aparentes mareas costeras de frecuencia doble de la existente en pleno océano o en el canal hipotético sin exclusas La misma situación ocurriría si, en lugar de exclusa fuera una restricción de paso o un cambio de dirección del canal. Para ratificar el concepto con datos reales tomemos un ejemplo. Las mareas de un sinnúmero de mareógrafos sin interferencia continental, típico de los 55º a 65 º de latitud sur. Puerto Charcot, Melchior, Bahía Esperanza, Isla Margarita, y otros, apenas unos grados mas arriba pero con interferencia continental no solo a 90º del meridiano sino más aun con costas de formas cóncavas. Muy difícil resultara explicar el fenómeno de la doble marea de pto San Julián, y sus valores 10 veces superiores a los de 10 grados mas abajo sin la exclusa hipotética de nuestro canalón continental.
La compuerta referida obra en nuestro canalón tal cual lo hace la presencia del litoral continental. Observemos el estado transitorio. La primera onda llegara a la compuerta cerrada con la velocidad establecida de 1666 Km. / hora y se reflejara retrocediendo por el canalón en el sentido inverso con una onda de altura igual a la que choco con la compuerta incorporando además el volumen adicional de agua correspondiente a la primera onda, cuyo valor es de 20 millones de litros para una marea de altura y ancho unitario. Las próximas 12 horas la onda retornante , al mismo tiempo que la onda primaria habrá recorrido 20.000 Km. en sentido directo, la misma cantidad en sentido inverso. De esa forma , las 24 horas del segundo día podremos detectar dos pleamares distanciadas unas 12 horas entre ellas y con altura doble de la original .Como la compuerta impide la continuidad del proceso cada día posterior se incorporaran 20 millones de litros adicionales , fenómeno multiplicador que explica por un lado la presencia de dos pleamares diarias cuando hay interferencia continental, de una sola cuando no existe , como en el caso del paralelo 54 y además de la marea costera con valores superiores en mas de diez veces los valores normales mar adentro. Punta Loyola o Punta Quilla con dos pleamares de más de 10 metros, o puerto Charcot con una sola pleamar diaria y altura normal. Digamos entonces que cerrada la compuerta la marea estará acumulado diariamente la contribución de la marea directa que se ira sumando hasta alcanzar el equilibrio total. La primer transformación es hidrostática y luego hidrodinámica. Al cabo de un lapso determinado digamos 10 días, si abrimos la compuerta, la onda que tiene una altura correspondiente a la energía de los 10 días, pasara a través de ella al lado oeste cuya altura es normal, transformando toda su energía en cinética De allí que los 10 metros de la marea diaria de Pta Quilla son la acumulación de nada menos que 100 días de una marea sol lunar promedio 1 m. Haciendo los calculos con mas rigurosidad y ya que disponemos los datos tomemos los reales . Para el perigeo y en esa zona la altura real es alrededor de 1,50 metros sin interferencias y 8 metros para Bahía San Sebastian .Como la longitud de la onda es similar, la relación entre las dos ondas de S. Sebastian. Y una de 1,5 m de Charcot o Scotia o Esperanza, 2. 8 al cuadrado = h al cuadrado con lo cual resulta que la energía aparente de San Sebastian es 56 veces mayor que la disponible sin interferencias, lo cual es posible de ver muy claramente con el canalón, que no tiene ni contribución ni perdidas ya que se trata de un sistema aislado.
Vamos a tomar ahora un caso real para fijar conceptos: Bahía San Sebastian con 53 º de latitud tiene a la Patagonia argentina como obstáculo, con una longitud de onda de 24000 Km producto de los 40000 ecuatoriales por el coseno de 53. El volumen de agua involucrado con una altura de marea de 10 m son 120.000 metros cúbicos diarios que con una altura de la marea de un metro son 12000 m3 diarios lo que significa un estado transitorio de 10 días para llegar a esos 10 m. Como conclusión los 10 m estarán presentes mientras no los utilicemos. Supongamos que por algún medio. Ejemplo las Turbinets de La Rance transformamos esa energía en electricidad será necesario esperar 10 días mas a que se reponga
No parece trascendente explicar el como y porque se producen las mareas ya que desde la época de Lord Kelvin tenemos un instrumento para medirlas y una formula para calcular la energía .Sin embargo si profundizamos un poco el tema nos encontraremos con sorpresas Tal cual explicamos la secuencia utilizando el artificio del canalón , no fue difícil entender que la compuerta, que actúa en la misma forma que la interferencia continental, obra como contenedor y concentrador de la energía gravitacional sol lunar,y que, en definitiva concentra la energía de la marea de alta mar pero que jamás la energía de la marea costera podrá ser superior a la disponible en el canalón sin compuerta .
Supongamos que toda la energía de la onda al llegar a la costa se transformara en energía hidrostática, lo que efectivamente ocurre cuando la costa es perpendicular o mas aun en forma de bahía o golfo. La longitud de la onda de marea base, tomando el metro de altura deberá ser igual a la longitud de onda de la reverberación por el cuadrado de la altura de la marea costera,
L1. h1 2 = L2. h2 2

Con lo cual si la altura de marea costera es 10 metros, la longitud de la onda hasta donde llega el efecto de la reverberación es 100 veces menor que la onda original. Ejemplo para los 12 metros de puerto San Julián teniendo en cuenta que a esa latitud solo hay una interferencia costera y la longitud del paralelo es 25000 Km., a 100 Km mar adentro deberían desaparecer los 12 mts de altura y la doble frecuencia diaria.Se entiende que es un estado transitorio.
El volumen de agua de una onda sin interferencia continental, tal cual ocurre con nuestro canalón ecuatorial es 40.000Km por la mitad de la altura de la marea (ver energía hidrostática) teniendo en cuenta que la forma de la onda es senoidal... Si tomamos un caso real, pta Quilla, Pta Loyolas, Estrecho Magallanes etc., y calculamos el volumen diario de agua involucrado para las dos mareas diarias, dicho volumen será para una altura de 10 metros y tomando la longitud real del paralelo a 50 º de latitud,
V= 40.000.000. COS 50 º. 10/2 = 128.000.000 metros cúbicos que relacionados con los disponibles de la marea correspondiente a una altura de 10 m significan 10 días de acumulación.

Energía Mareomotriz Aparente y Disponible

Bahía San Sebastian, en pleno Tierra del Fuego, 53 º de latitud sur, tiene una envidiable altura de pleamar, de las más altas del mundo. Si bien no es propio de ese lugar especifico sino habitual de la Patagonia, lo hemos tomado como ejemplo para entender bien el concepto. Tomando los datos del mareógrafo, posee alturas que van desde los 4 a los 10 metros de altura dependiendo de la posición relativa del sol y la luna respecto de la tierra.
Un primer calculo, sin profundizar mucho el tema y observando el diagrama respectivo para un día cualesquiera, por ejemplo del principio de mes, nos da dos pleamares de 8,5 y 10 m. de altura por cada 24 horas cuyo cálculo, partiendo de su forma senoidal, nos da el siguiente resultado:
Etotal = E1 + E2
Siendo E1 y E2 la energía de cada onda
E1 ( Kw hora) = 0,00051. 40.000.000. cos 53º. h2
= 187,5 . 24000 . 100 = 12,24 .105 Kw hora/m
E2= 8,8 . 105 Kwhora/m
Et =21,04. 105 Kwhora/m
Si el mismo cálculo lo efectuamos para la onda mas cercana sin interferencia continental, Puerto Vancouver para el mismo día, 54 º de latitud sud, 2 mts altura marea, la energía diaria será:

E ( Pto.Vancouver) = 0,00051 . 40000000. 0,6. 4
= 48960 Kw hora/m dia


Por cuanto la relacion entre la energia diaria aparente de San Sebastian , 2,10 millones de Kw hora por m es 43 veces mayor que la de Vancouver, sin interferencia continental y a solo 1º de diferencia de latitud. Como conclusión esas 43 veces son la sumatoria de 43 dias acumulativos de marea diaria gravitacional sin interferencia continental. Admitida que sea la causa gravitatoria
el resultado de la marea de Pto Vancouver, a solo un grado de diferencia de la de San Sebastian pero exenta de interferencia continental, no será fácil demostrar que la marea de 10 y 8,5 metros de altura no es el resultado acumulativo.

Esi = Ecc
Lcc = Lsi . hsi2 / hcc
2

Si bien es cierto que la composición de la onda en el primer dia no alcanzara ni los 7,5 menos aun los 9 metros, para ejercitarnos imaginemos que la podria alcanzar el primer dia después de cerrada la compuerta, una onda de 9 mts de altura tiene 1185 Km de largo equivalente a los 24000 Km de una de 2 . De la misma forma las dos ondas con interferencia tienen 34,31 veces mas energia que la onda sin interferencia de lo cual se infiere que se necesitaran por menos 34 dias para lograr el equilibrio y pasar de un fenómeno transitorio al estado permanente, tan permanente que se ha repetido por millones de años.









Conclusion

1 La primera conclusión que surge es que la causa de la característica ondulatoria de la marea surge del movimiento rotatorio de la Tierra que impone la longitud, la frecuencia de la onda y por ende la velocidad de desplazamiento de la marea. Sin rotación de la Tierra no hay marea gravitatoria. Solo seria posible esperar *mareas atmosféricas pero tampoco ondulatorias.

2. Sin interferencia continental la marea gravitacional es una sola por día, coincidente con la causa que la origina. Las dos mareas diarias que aparecen sobre las mareas costeras son el producto de la resonancia de la onda reflejada cuyo choque con la onda de sentido contrario tiene frecuencia doble.

3 La excepcional altura y por consiguiente la energía desproporcionada de las mareas costeras frente a la onda sin interferencia es el producto de un fenómeno transitorio de concentración y acumulación energética cuyo origen se remonta a la edad de nuestro planeta pero que su periodo de transformación de transitorio a permanente no sobrepasa solo algunas decenas de días. El proceso puede compararse al llenado de una represa, que después transcurrido el transitorio (tiempo de llenado), ha acumulado y concentrado cientos de veces la energía del río que la alimenta pero que de ninguna manera supera su energía. Asi, no es posible esperar que la energía de una marea diaria “doble” de 10 mts de altura perdure en el tiempo si por algún artificio transformamos su potencia hidrostática aparente. En ningún caso la energía de la marea costera puede superar, de acuerdo con el principio de conservación de energía, la disponible de la marea interior.

Marea atmosférica.
La presión atmosférica terrestre normal, expresada en metros de altura de columna de agua es 10, 33. Sin embargo, este valor depende de la densidad del aire y en consecuencia como esta ultima depende de la temperatura, los valores extremos de la presión varían en mas/ menos 5,25 % del valor promedio, lo que significan 1,084 metros de diferencia entre la minima y la máxima marea atmosférica, valor del mismo orden que la marea gravitatoria. Por otra parte, y dado que la atmosfera acompaña a la rotación terrestre, esta alternativa no es ondulatoria: mientras persista la baja o alta presión en un lugar definido, un habitante acusará la variación de altura con independencia de la hora del día. Otra diferencia fundamental entre una y otra es que la gravitatoria es sistemática, repetitiva y predecible a través de milenios y la atmosférica circunstancial, solo predecible a corto plazo por medio de los pronósticos meteorológicos.

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