Il calcolo delle maree astronomiche

Da Commissione Divulgazione - Unione Astrofili Italiani.


La teoria armonica

Dato che le maree nascono da forze variabili legate alle masse della Luna e del Sole, e poichè la posizione di questi corpi rispetto alla Terra (e viceversa) può essere espressa da una serie di periodi costanti e definiti, già nel 1872 Lord Kelvin introdusse la cosiddetta teoria armonica delle maree.

Il numero di questi periodi è, in teoria, infinito, ma ovviemante viene limitato alle oscillazioni la cui ampiezza è significativa. L'analisi di Doodson (1922) ha messo in evidenza circa 100 componenti di lungo periodo, 160 con periodicità diurna, 115 con periodicità semidiurna e 14 con periodo prossimo alle 8 ore.

Posto convenzionalmente uguale a 100 l'ampiezza della componente principale lunare, vi sono 63 componenti la cui ampiezza è maggior di 0.5.

Tuttavia le componenti più sinificative sono sette, e ahnno una sigla che ne ricorda l'origine e un numero che ne ricorda la tipologia (1 se la componente ha un ciclo diurno, 2 se la componente ha un cico semidiurno).


Sigla Componente Periodo (ore)
M2 lunare semidiurna principale 12.4206
S2 solare semidiurna principale 12
N2 lunare semidiurna ellittica maggiore 12.6583
K2 lunisolare declinazione semidiurna 11.9672
K1 lunisolare declinazione diurna 23.9345
O1 lunare diurna principale 25.8193
P1 solare diurna principale 24.0659


Quelli indicati sono i periodi, mentre le ampiezze sono legate a una particolare località. Oltre alle ampiezze esistono altrettanti valori angolari che mettono i relazione fra loro le varie periodicità. Il "pacchetto di dati" costituito dalle ampiezze e dagli angoli è specifico per ogni località e questi dati vengono detti COEFFICIENTI ARMONICI.


A seconda dei rapporti relativi fra le varie ampiezze la marea unisolare in un determinato porta può cambiare in maniera notevole.

Indicata l'ampiezza di un coefficiente con la sua sigla si può definire il rapporto


F = (K1 + O1) / (M2 + S2)


Se F < 0.25 la marea complessiva ha un ciclo semidiurno (due alte maree e due basse maree nelle 24 ore circa)

Se 0.25 < F < 1.25, se cioè F è compreso fra 0.25 e 1.25, la marea complessiva è di tipo misto

Se F > 1.25 la marea complessiva ha un ciclo diurno (un'alta e una bassa marea nelle 24 ore circa)

A titolo di esempio il porto di Trieste è caratterizzato da un valore F = 0.55 mentre il porto di Ancona ha F = 1.71

Questo significa che ad Ancona la marea ha un ciclo spiccattamente diurno, mentre a Trieste ha un ciclo misto con forte tendenza al ciclo semidiurno.

Lo possiamo verificare dai diagrammi calcolati per l'intero mese di dicembre 2009.




La tendenza delle marea a Trieste verso il ciclo diurno è più evidente qando le ampiezze sono ridotte (fasi lunari in prossimità del Primo Ultimo Quarto).


Le previsioni di marea

Il livello del mare, in un dato punto, cambia continuamente a causa di una serie di fattori diversi.

Vi sono variazioni a lungo periodo dovute a movimenti relativi della costa oppure alla variazione del volume dell'acqua negli oceani (fusione o crescita del ghiaccio delle calotte polari). Variazioni a medio periodo sono dovute a cambiamenti di densità (per interazione con la radiazione solare e l'atmosfera), alla'azione del vento e alla pressione dell'aria che provocano onde di periodo variabile da molte ore a pochi secondi. A queste variazioni, che non sono prevdibili, o lo sono con scarsa precisione, si sovrappone la mearea astronomica che può essre calcolata in un istante qualsiasi e con la precisione desiderata, una volta che siano note l'ampiezza e la fase di ogni sua componente.




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