L'orologio delle maree
Da Commissione Divulgazione - Unione Astrofili Italiani.
di Paolo Morini
Nel corso dell'estate del 2010 ho avuto occasione di visitare la cittadina di La Rochelle, in Francia, sulla costa Atlantica.
In questa località, che si affaccia sull'Oceano Atlantico, pur con il tramite di un complesso sistema di canali e di isole, l'escursione media della marea (da bassa ad alta, e viceversa) si aggira attorno ai 6 metri, e il ciclo (da bassa marea ad alta marea, e ancora bassa marea) si compie in "circa" 12 ore.
Un'autentica emozione per gli abitanti del Mediterraneo, che sperimentano maree significative solo in alcune zone limitate, quali l'Adriatico settentrionale.
Per prima cosa mi sono procurato una tabella della marea astronomica per il mese di agosto.
Una marea così intensa e regolare non può che disegnare profondamente il territorio, l'ecosistema (non a caso la zona è particolarmente favorevole alla coltivazione di ostriche e mitili) e la vita quotidiana di chi vive in contatto con il mare.
Anzitutto è molto frequente che la barche ormeggiate nei porti rimangano a secco durante la bassa marea.
Se si vuole evitare il contatto della barca con il fondo del mare, che per certi tipi di barche è assolutamente deleterio, è necessario isolare il bacino del porto con una chiusa, una porta vinciana che rimane aperta attorno agli orari di alta marea. Quando il livello del mare si abbassa troppo, la porta viene chiusa e viene così impedito lo svuotamento del bacino. Ovviamente non si può entrare e uscire liberamente, bisogna attenersi agli orari della marea.
L'ampia escursione della marea e il fondo del mare che si abbassa con un leggero declivio, fanno sì che la bassa marea scopra dei tratti di arenile molto ampi, delle vere e proprie spiagge che per qualche ora al giorno vengono offerte ai residenti e ai turisti, come questa spiaggia dell'Île de Ré.
La marea non può non ispirare il nome di qualche hotel o locale per i turisti ...
E in paese, nella zona del Vecchio Porto, non può mancare una bacheca con gli avvisi per la navigazione, gli orari delle maree, le regole per entrare e uscire dal porto.
Che gli orari delle maree, in questa zona, siano un dato molto importante, è cosa evidente. E in molti negozi, accanto a barometri, termometri, bussole, viene messo in vendita uno strumento importantissimo: l'orologio che indica la progressione della marea.
Che uno strumento del genere, portato al di fuori di questo contesto di maree oceaniche, perda una buona parte della sua efficacia, me lo immaginavo. Nondimeno l'occasione di procurarsi un gadget un po' "esotico", e per di più legato al respiro del mare e ai moti dei corpi celesti, era irrinunciabile.
Tornati a casa e disfatti i bagagli, il tic-tac dell'orologio delle maree mi ha "punzecchiato", e mi ha spinto a cercare di inquadrare meglio il suo principio di funzionamento.
Le istruzioni raccomandano:
- di puntare la lancetta nella posizione di "bassa marea" all'orario della stessa, rilevabile da un calendario delle maree stampato per la località.
- Si consiglia inoltre di procedere a questa messa a punto in vicinanza della fase di Luna piena, e di ritoccarla a distanza di qualche tempo.
- Viene inoltre segnalato che in certi giorni, anche in relazione alla conformazione della costa, ci saranno delle discrepanze fra quanto indicato dall'orologio e lo stato effettivo della marea - questa discrepanza si aggiusta da sola nel tempo, non si deve cercare di mettere a punto continuamente l'orologio.
Come funziona l'orologio?
La lancetta principale percorre un giro del quadrante ogni 12 ore, 25 minuti e 14 secondi, pari alla metà del giorno lunare medio (intervallo di tempo che separa due transiti della Luna sul meridiano locale).
Nella metà sinistra del quadrante sono indicate le ore che separano dalla successiva alta marea, nella metà di destra sono indicate le ore che separano della successiva bassa marea. Evidentemente se la lancetta si trova nella parte sinistra, la marea sta salendo, se invece si trova nella parte destra, la marea sta scendendo.
In moltissime località la Luna dà il contributo più consistente alla marea (circa 2/3 del totale), per cui l'orologio riesce a dare un'ottima indicazione dell'andamento della marea. Tuttavia, la componente lunare e solare, che sono quasi sincronizzate attorno alle fasi di Luna piena e Luna nuova, sono invece sfalsate attorno alle fasi del primo e ultimo quarto. Pertanto il momento migliore per mettere a punto l'orologio, come indicato nelle istruzioni, è nei momenti di Luna piena o Luna nuova, quando l'orologio si sincronizza con la marea lunare e solare combinata.
Anche la conformazione delle coste ha una certa influenza sull'andamento degli orari delle maree rispetto al ciclo lunisolare, con anticipi e ritardi indotti sulla marea che variano lungo il mese lunare: in sostanza un semplice orologio come questo sarà sempre meno affidabile e preciso quando la Luna si trova nelle fasi di primo e ultimo quarto.
Per introdurre qualche numero, riportiamo i principali coefficienti armonici che si utilizzano per calcolare il livello della marea, per il porto di La Rochelle:
La componente lunare semidiurna principale, M2, quella che ha un periodo di 12,4206 ore, ha un'ampiezza di quasi 180 cm.
La componente successiva, come intensità, è S2, la componente solare semidiurma principale, che ha un periodo di 12 ore, e un'ampiezza di 66,4 cm: questa componente è circa il 37% della precedente, la quale risulta assolutamente preponderante.
Quando queste due componenti sono sincronizzate (il che accade come detto attorno alle fasi di Luna piena e Luna nuova), la somma delle loro ampiezze dà una differenza fra alta e bassa marea di 492 cm.
In una località come Ravenna, nella quale ora si trova il mio orologio, la componente lunare M2 ha un'ampiezza di 15,5 cm. La componente solare S2 ha un'ampiezza di 9,1 cm, pari quasi al 60% della M2 - molto più importante in proporzione (trascurando i livelli assoluti) rispetto al caso di La Rochelle.
Inoltre a Ravenna è importantissima la componente lunisolare K1, addirittura superiore alla M2, avente un ciclo diurno pari a 23,9345 ore.
Evidentemente lo scenario in cui è stato portato l'orologio delle maree è molto diverso dal contesto in cui è stato acquistato.
Il grafico mostra l'andamento della marea calcolata per il mese di agosto 2010 a La Rochelle. In rosso l'andamento della componente lunare semidiurna principale - M2.
L'accordo fra la linea rossa (che rappresenta quanto indicato dall'orologio) e l'andamento della marea astronomica complessiva, è ottimo (massimi e minimi alla stessa ora) nei pressi delle fasi di Luna piena e Luna nuova.
Gli orari sono sfalsati attorno ai quarti: l'orologio tende a ritardare al primo quarto (Luna crescente) e ad anticipare all'ultimo quarto (Luna calante).
A Ravenna le cose vanno in tutt'altro modo: c'è una parvenza di sincronizzazione attorno alla Luna piena e alla Luna nuova, e grossi sfasamenti o addirittura picchi inesistenti attorno al primo e ultimo quarto.
Ma non è colpa dell'orologio, che continua a battere il tempo della Luna ...
Vedi anche la voce di Wikipedia in inglese tide clock e il paragrafo sul calcolo della marea astronomica di questa sezione e la relativa bibliografia.
