Clase 19 · Energía: origen y usos Sin empezar
Idea central. La inclinación del eje explica las estaciones y la atracción de la Luna explica las mareas, que son de las pocas fuentes de energía que no vienen del Sol.
Antes de preguntarnos de dónde sale la energía que usamos, conviene mirar dónde estamos parados. Esta clase sale un rato del planeta.
La Tierra es el tercer planeta de un sistema de ocho que giran alrededor de una estrella común. Esa estrella concentra más del 99 % de toda la masa del sistema solar: todo lo demás, planetas incluidos, es lo que sobró.
| Trayecto | Distancia | Cuánto tarda la luz |
|---|---|---|
| Tierra – Luna | 384 400 km | 1,3 segundos |
| Tierra – Sol | 150 000 000 km (1 UA) | 8 minutos y 20 segundos |
| Sol – Neptuno | 30 UA | algo más de 4 horas |
| Sol – la estrella más cercana | 268 000 UA | 4,2 años |
La última fila es la que suele sorprender. Cruzar todo el sistema solar le lleva a la luz unas horas; llegar a la estrella vecina, más de cuatro años. El sistema solar no es grande: es un punto rodeado de vacío.
Pista: esos 8 minutos y 20 segundos no son un dato de astronomía suelto. Significan que el Sol que ves no es el Sol de ahora, sino el de hace ocho minutos. Y significan también que toda la energía que llega al planeta tardó ese tiempo en llegar.
Sobre cada metro cuadrado ubicado arriba de la atmósfera y de frente al Sol llegan unos 1361 W. Ese valor se llama constante solar, y es el dato con el que armamos el balance energético de la clase 9.
No llega lo mismo a todos lados, y por dos razones que no hay que mezclar:
Qué pasa
Cerca del ecuador los rayos llegan casi perpendiculares y toda su energía se reparte en poca superficie. Cerca de los polos llegan muy inclinados y la misma energía se desparrama sobre mucha más superficie.
Resultado
Hace más calor en el ecuador que en los polos. No es porque esté «más cerca del Sol»: la diferencia de distancia es despreciable.
Qué pasa
El eje de rotación no es perpendicular al plano de la órbita: está volcado 23,5°. A lo largo del año, cada hemisferio queda alternadamente más de frente y más de costado.
Resultado
Las estaciones. Cuando acá es verano, el hemisferio sur recibe los rayos más de frente y el día dura más.
Pensá antes de abrir: la Tierra está más cerca del Sol a comienzos de enero que a comienzos de julio. Sin embargo en enero es invierno en Europa. ¿Cómo se explica?
Porque las estaciones no las causa la distancia, las causa la inclinación del eje. La diferencia de distancia entre enero y julio es de alrededor del 3 %, y eso solo cambia la energía recibida en algo así como un 7 %. Es muy poco al lado de lo que cambia la inclinación con la que llegan los rayos.
La prueba más clara es que las estaciones están invertidas entre los dos hemisferios. Si mandara la distancia, en enero sería verano en todo el planeta a la vez.
La Luna atrae a la Tierra, y la atrae con más fuerza del lado que le queda cerca que del lado que le queda lejos. Esa diferencia es chica, pero el océano es un fluido y se deforma: se forman dos abultamientos de agua, uno del lado de la Luna y otro del lado opuesto.
Como la Tierra gira sobre su eje una vez por día, cualquier punto de la costa atraviesa los dos abultamientos: por eso hay dos pleamares y dos bajamares cada poco más de 24 horas. El ciclo completo dura 24 h 50 min, no 24 h exactas, porque mientras la Tierra gira la Luna también avanzó un poco en su órbita.
El Sol también produce mareas, bastante más débiles que las de la Luna aunque su masa sea enorme, porque está muchísimo más lejos. Cuando el Sol y la Luna quedan alineados con la Tierra —en luna nueva y en luna llena— los dos efectos se suman y las mareas son las más grandes del mes: son las mareas de sicigia. Cuando quedan en ángulo recto, en cuarto creciente y cuarto menguante, se restan en parte y las mareas son las más chicas: son las mareas de cuadratura.
Pista: la altura real de la marea depende además de la forma de la costa. En el mar abierto la diferencia es de menos de un metro; en un golfo que se angosta, el agua se embotella y puede subir muchísimo más. La costa de Santa Cruz tiene una de las amplitudes de marea más grandes del mundo, con más de diez metros entre pleamar y bajamar.
Una central mareomotriz cierra la boca de un estuario con un dique y deja pasar el agua por unas turbinas, primero cuando sube la marea y después cuando baja. La más conocida es la de La Rance, en Francia, que funciona desde 1966 con una potencia instalada de unos 240 MW.
En la Argentina se estudiaron proyectos en el golfo de San José y en la zona de Santa Cruz, pero nunca se construyeron: la obra es carísima y el impacto sobre el estuario, enorme.
Pensá antes de abrir: todas las fuentes de energía que vimos hasta acá vienen, de una manera u otra, del Sol. ¿De dónde sale la energía de las mareas?
De la rotación de la Tierra. El roce del agua contra el fondo del mar, al ir y venir con la marea, va frenando muy de a poco el giro del planeta, y esa energía de rotación es la que termina convirtiéndose en movimiento del agua y en calor.
Es medible: el día se alarga alrededor de 1,7 milisegundos por siglo. No es una cantidad que te vaya a cambiar el horario de entrada, pero acumulada en cientos de millones de años es muchísimo. Hace 400 millones de años el día duraba unas 22 horas.
Las mareas son, entonces, una de las pocas fuentes de energía que no vienen del Sol. Guardá esta idea: la clase que viene vamos a ver cuáles son las otras.
La Luna atrae a la Tierra, pero no con la misma fuerza en todas partes: atrae más el lado que le queda cerca que el que le queda lejos. Esa diferencia es chica, pero el océano es un fluido y se deforma.
El resultado es que la capa de agua deja de ser circular y se alarga, formando dos abultamientos opuestos: uno del lado de la Luna y otro del lado contrario. En esos dos extremos hay pleamar; en las dos zonas intermedias, bajamar.
El segundo abultamiento, el del lado opuesto, es la parte que menos se intuye, y es justamente la que explica por qué hay dos pleamares y no una. Como la Tierra gira sobre su eje, cualquier punto de la costa atraviesa los dos abultamientos en cada vuelta. El ciclo completo dura 24 horas y 50 minutos, no 24 exactas, porque mientras la Tierra gira la Luna también avanzó un poco en su órbita.
El Sol también produce mareas, bastante más débiles que las de la Luna porque está muchísimo más lejos. Cuando el Sol y la Luna quedan alineados con la Tierra, en luna nueva y en luna llena, los dos efectos se suman: son las mareas de sicigia, las más grandes del mes. Cuando quedan en ángulo recto, en los cuartos creciente y menguante, se restan en parte: son las de cuadratura, las más chicas.
Queda una pregunta: ¿de dónde sale la energía que aprovecha una central mareomotriz? Del Sol no, porque las mareas ocurren igual de noche. Sale de la rotación de la Tierra. El roce del agua contra el fondo del mar, al ir y venir, va frenando el giro del planeta.
Y eso se mide: el día se alarga alrededor de 1,7 milisegundos por siglo. Acumulado en escalas geológicas es muchísimo; hace cuatrocientos millones de años el día duraba unas veintidós horas.
Por eso las mareas son una de las pocas fuentes de energía que no se remontan al Sol. Las otras dos son la nuclear y la geotérmica.
Fuentes de la animación: NOAA, Tides and Currents, «Tides and Water Levels», para el ciclo y para la sicigia y la cuadratura; Stephenson y Morrison (1995) para el alargamiento del día. Esquema, no está a escala real: ni los tamaños ni las distancias entre la Tierra y la Luna están en proporción.
Conseguí la tabla de mareas de un puerto argentino para una semana cualquiera. El Servicio de Hidrografía Naval las publica.
Escribí una respuesta ordenada en tres partes.
Ocho preguntas. Al elegir una opción aparece una explicación, tanto si acertaste como si no: leela aunque hayas acertado.
Cargando preguntas…
