Come si calcolano le previsioni delle maree

Come vengono previste le maree: il forzante gravitazionale della Luna e del Sole, le componenti armoniche come M2 e S2, e perché i livelli dell'acqua osservati differiscono dalla previsione astronomica.

Le maree possono essere previste con anni di anticipo perché sono governate dai moti della Luna e del Sole, noti con grande precisione. La marea in un luogo è la risposta dell'oceano a quel forzante gravitazionale, plasmata dalla costa e dalla profondità locali. Il metodo che trasforma l'astronomia in una tavola di marea si chiama analisi armonica.

La marea come somma di componenti

L'analisi armonica tratta la marea come la somma di molte onde semplici, ciascuna chiamata componente. Ogni componente ha una frequenza fissata dall'astronomia — il modo in cui la Terra, la Luna e il Sole si muovono l'uno rispetto all'altro — mentre la sua ampiezza e il suo sfasamento si ricavano adattando le componenti a un periodo di osservazioni reali del livello dell'acqua in quel luogo. Le principali componenti includono:

• M2 — la componente semidiurna lunare principale, di periodo 12.42 ore; di solito la maggiore.
• S2 — la componente semidiurna solare principale, di periodo 12.00 ore.
• N2 — una componente lunare dovuta all'orbita ellittica della Luna.
• K1 e O1 — le principali componenti diurne, che rendono un'alta marea del giorno maggiore dell'altra in molti luoghi.

Il familiare ciclo sizigie-quadrature emerge naturalmente da questo: M2 e S2 hanno periodi leggermente diversi, perciò entrano ed escono di fase, rinforzandosi ogni 14.8 giorni per produrre le sizigie e annullandosi in parte per produrre le quadrature.

Prevedere in avanti

Una volta note l'ampiezza e la fase di ciascuna componente per un luogo, prevedere la marea è semplicemente questione di valutare la somma in un qualsiasi istante futuro. Le frequenze astronomiche non cambiano mai, quindi il calcolo è deterministico e può essere eseguito con decenni di anticipo.

Perché la marea reale differisce

Una previsione è soltanto la marea astronomica. Non include il tempo meteorologico. Venti forti, pressione atmosferica bassa o alta, forti piogge e la portata dei fiumi possono innalzare o abbassare il livello reale dell'acqua — un sovralzo da tempesta può aggiungere un metro o più sopra la previsione, mentre l'alta pressione e i venti da terra possono mantenere l'acqua ben al di sotto. Le previsioni sono quindi un'ottima guida per il momento e l'ampiezza della marea, ma il livello osservato quel giorno può differire.