O termo maré refere-se aos fenómenos sentidos num corpo devido à perturbação do campo gravítico causado pela interferência de um ou mais corpos externos. Neste artigo, maré trata do fenómeno da alteração da altura dos mares e oceanos causado pela interferência da Lua e do Sol sobre o campo gravítico da Terra.

Ocorrência das marés

Num campo gravitacional terrestre ideal, ou seja, sem interferências, as águas à superfície da Terra sofreriam uma aceleração idêntica na direcção do centro de massa terrestre, encontrando-se assim numa situação isopotencial (situação A na imagem). Mas devido à existência de corpos com campos gravitacionais significativos a interferirem com o da Terra (Lua e Sol), estes provocam acelerações que actuam na massa terrestre com intensidades diferentes. Como os campos gravitacionais actuam com uma intensidade inversamente proporcional à distância, as acelerações sentidas nos diversos pontos da Terra não são as mesmas. Assim (situação B e C na imagem) a aceleração provocada pela Lua têm intensidades significativamente diferentes entre os pontos mais próximos e mais afastados da Lua. Desta forma as massas oceânicas que estão mais próximas da Lua sofrem uma aceleração de intensidade significativamente superior às massas oceânicas mais afastadas da Lua. É este diferencial que provoca as alterações da altura das massas de água à superfície da Terra.

Quando a maré está em seu ápice chama-se maré alta, maré cheia ou preamar; quando está no seu menor nível chama-se maré baixa ou baixa-mar. Em média, as marés oscilam em um período de 12 horas e 24 minutos. Doze horas devido à rotação da Terra e 24 minutos devido à órbita lunar.

A altura das marés alta e baixa (relativa ao nível do mar médio) também varia. Nas luas nova e cheia, as forças gravitacionais do Sol estão na mesma direcção das da Lua, produzindo marés mais altas, chamadas marés de sizígia. Nas luas minguante e crescente as forças gravitacionais do Sol estão em direcções diferentes das da Lua, anulando parte delas, produzindo marés mais baixas chamadas marés de quadratura.

Terminologia

Preamar ou Preia-mar: Nível máximo de uma maré cheia. Baixa-mar: Nível mínimo de uma maré vazante. Estofo: Também conhecido como reponto de maré, ocorre entre marés, curto

período em que não ocorre qualquer alteração na altura de nível. Amplitude de Marés: Variação do nível das águas, entre uma preamar e uma

baixa-mar imediatamente anterior ou posterior. Quadratura: O sol e a lua formam ângulo de 90º graus em relação à Terra. Maré de Quadratura: Maré de pequena amplitude, maré que se segue ao dia de

quarto crescente ou minguante. Maré de Sizígia: Nas luas nova e cheia, as marés lunares e solares reforçam

uma a outra, produzindo as maiores marés altas e as menores marés baixas.

Fenómeno das Marés

Todos nós nos apercebemos de um fluxo e refluxo das águas do mar junto à costa. Quase sempre duas vezes por dia e com uma relação com o ciclo lunar. São as marés.Este fenómeno já era conhecido na Antiguidade mas a explicação do facto só foi possível depois de Newton ter formulado a Lei da Gravitação Universal (1687). Qualquer corpo exerce sobre um outro uma força gravitacional que o atrai. A massa do Sol exerce uma força que atrai os planetas contrariada por uma outra força, centrífuga, que permite que aqueles se mantenham na órbita do grande astro. O mesmo princípio aplica-se ao binómio Terra-Lua.A força exercida pela Lua e pelo Sol atraem a água dos oceanos (e também dos continentes!) provocando o fenómeno das marés. Mas, apesar da imensa massa do Sol, 27 milhões de vezes maior que a da Lua, o facto desta se encontrar mais próxima da Terra faz com que a influência da Lua seja mais de o dobro da do Sol. São as variações das posições do Sol e da Lua que comandam o ciclo das marés. De cada vez que a Lua passa pelo meridiano do lugar o efeito da maré, a preia-mar, só se faz sentir um pouco mais tarde devido ao atrito das massas (água e fundo) e à necessidade de vencer a inércia. Por exemplo, numa lua nova ou lua cheia a maré de maior amplitude só ocorre no dia seguinte, periodo que pode ir até 36 horas e tem o nome de idade da maré. Sempre que a Lua nasce ou se põe, relativamente a esse mesmo lugar, dá-se uma baixa-mar.Num dado momento há sempre duas marés altas na Terra. A maré directa, no lado que está voltado para a Lua e a maré indirecta no lado oposto.

As grandes marés, ou marés vivas, são aquelas cuja amplitude é a maior do ciclo lunar e correspondem ao momento de concordância das atracções solares e lunares, na lua cheia e lua nova.

O Sol e a Lua encontram-se em quadratura quando as forças atractivas se encontram desfazadas em 90º. É durante este periodo, quarto minguante e quarto crescente, que as marés atingem a amplitude mínima chamando-se assim de marés mortas.

Outras forças intervenientes, como a de outros astros, as forças de fricção entre as massas de água e o fundo, e a força de Coriolis (criada pela rotação da Terra) combinam-se para criar um sistema de ondas estacionárias e progressivas que oscilam ou rodam à volta de pontos nodais. Devido ao limite imposto pelos continentes estes sistemas estão confinados numa bacia oceânica própria. A amplitude, nesses pontos, pode variar de 0 a 15 ou mais metros, mas de uma maneira geral essa amplitude está compreendida entre 0,9 m a 3 m.Os oceanos Atlântico e Índico têm marés semidiurnas (duas vezes por dia), mas reagem muito fracamente à componente da maré diurna (uma vez por dia). Na Europa as marés são essencialmente semidiurnas. No oceano Pacífico há também duas marés por dia mas com uma nítida preponderância de uma sobre a outra (maré mista).

Todo o fenómeno das marés é de extrema importância, sobretudo quando se navega em águas restritas, já que o calado da embarcação nessas águas pode ser decisivo durante a navegação. O cálculo da das marés é complexo pelo que se usam tabelas para se determinar as horas e alturas das marés. Entre nós e para os portos nacionais são calculadas e editadas pelo Instituto Hidrográfico.Para se determinar a altura da maré num dado momento usa-se um ábaco (método gráfico) onde se une através de uma recta os pontos das duas horas das marés, e outra unindo os pontos das alturas dessas marés. Faz-se depois uma intersecção do ponto, para a hora pretendida, no gráfico das horas obtendo-se um outro que se faz corresponder inversamente no gráfico das alturas.

Se não tiver um ábaco à mão pode usar a regra dos dezasseis avos que nos diz quer na 1ª e 6ª hora de enchente ou vazante a altura da maré é de 1/16 dessa amplitude; na 2ª e na 5ª de 3/16 e na 3ª e 4ª hora de 4/16 da amplitude. Isto apenas em lugares de marés regulares.

Altura da maré - A altura, num dado momento, do nível das águas acima do zero hidrográfico.

Amplitude da maré - A diferença entre as alturas da Preia-mar e Baixa-mar ou desta com a próxima Preia-mar. amplitude máxima é aquela por ocasião das marés vivas equinociais. amplitude média é aquela por ocasião das marés vivas médias. amplitude mínima é aquela correspondente à menor elevação das águas.

Baixa-mar - O nível das águas no fim da vazante quando se conservam paradas. Em marés semi-diurnas, quando haja duas baixa-mares no mesmo dia, à de menor altura dá-se o nome de baixa-mar inferior em oposição à de maior altura, a baixa-mar superior.

Elevação da maré - É a altura de água, em preia mar, acima do nível médio.

Estabelecimento do porto - Diferença entre a passagem da Lua no meridiano do porto e a hora da preia-mar, quando for lua nova ou lua cheia e o Sol estiver no equador a distância média da Terra.

Estofo da maré - Intervalo de tempo onde não há corrente de maré. Corresponde à mudança do sentido da maré.

Idade da maré - Intervalo de tempo entre o instante da passagem da Lua pelo meridiano do lugar (em que a Lua é nova ou cheia) e aquele em que se dá a maré de maior amplitude.

Marés-mortas - Ocorrem durante os quartos crescentes e minguantes e caracterizam-se por preia-mares de fraca elevação e baixa-mares pouco baixas.

Marés-vivas - Ocorrem durante a lua nova e cheia e caracterizam-se por preia-mares de grande altura e baixa-mares muito baixas.

Nível médio - Plano horizontal que passa pelo ponto de altura média de uma série de preia-mares e baixa-mares sucessivas.

Preia-mar - O maior nível atingido pelas águas no fim da enchente. Tal como na baixa-mar os termos preia-mar inferior e preia-mar superior aplicam-se da mesma forma.

Sonda reduzida - É a altura referida ao plano do zero hidrográfico.

Zero Hidrográfico - É o plano de referência para a contagem das sondas indicadas nas cartas. Entre nós é o da mais baixa maré.

Marés e Ondas

A atração gravitacional que a Lua exerce sobre a Terra faz com que o nível do mar no litoral mude periodicamente, fenômeno conhecido como maré. O relevo de certos pontos do litoral faz com que as variações do nível do mar, gerados pelas marés, sejam muito grandes.

        O ciclo das marés coincide com o ciclo da Lua, alternando períodos em que existe uma grande diferença entre a maré alta e a maré baixa, no mesmo dia e períodos em que essa variação é menos acentuada. Como a Terra gira em torno de si mesma, a cada momento uma metade está voltada para a Lua. Assim, os mares sobem e descem todos os dias a cada seis horas.

A energia das marés provem da atração gravitacional da Lua e dissipa anualmente no mar cerca três terawatts (trilhões de watts), energia equivalente a produzida por todas as usinas de energia elétrica do planeta. A circulação dessa energia pelos oceanos, ajuda no transporte de calor dos trópicos para os pólos, contribuindo na definição do clima mundial.

As marés também são importantes na região costeira, como fator determinante na distribuição dos seres vivos, cujos limites de ocupação no costão rochoso são fixados pelas marés alta e baixa.

As ondas são definidas como movimentos gerados pelos ventos das moléculas de água na faixa superficial do mar. Nesse movimento, originariamente circular, não há deslocamento horizontal das moléculas nem das massas de água por elas constituídas. Esse tipo de onda que se origina em alto mar recebe o nome de ondas livres ou ondas estacionárias.

Mas a ação das correntes marinhas ou atmosféricas sobre estas ondas faz com que o movimento de umas moléculas de água se sobreponham a das contíguas, acrescentando aos movimentos circulares, um impulso no sentido da força aplicada criando um certo deslocamento na horizontal. As ondas criadas dessa forma são denominadas ondas progressivas ou ondas forçadas.

        Quando a onda se aproxima da costa, o movimento circular típico do mar aberto transforma-se em um movimento elíptico pelo atrito com o fundo.

Não apenas os ventos criam ondas, como também fenômenos geológicos como deslizamentos no talude, movimentos sísmicos e atividade vulcânica submarina.

        Além de promovem a oxigenação das águas superficiais, as ondas constroem e erodem praias alterando o ambiente costeiro.

 

pH

O pH é um indicador da acidez dos líquidos, que mede a concentração de íons H+ em uma escala de 1 a 14. O valor 7 indica uma substância neutra, nem ácida, nem alcalina. Valores tendendo a 1 indicam acidez crescente. Valores crescentes acima de 7 significam que o líquido é progressivamente alcalino.

        As células somente conseguem manter normal seu funcionamento dentro de uma faixa muito estreita de variação de pH. O valor do pH do meio afeta o desempenho das enzimas e podem viabilizar ou não a ocorrência de reações químicas espontâneas. Condiciona também várias reações químicas no meio marinho que dissolvem ou precipitam nutrientes que mantêm o ecossistema marinho.

        Nos oceanos, o pH varia de 7,5 a 8,4, o que indica um caráter básico da água marinha, decorrente da presença de sais. As variações do pH em relação a profundidade ocorrem na zona eufótica, principalmente nos primeiros 50 metros onde as baixas concentrações de O2 e altas de CO2, que combina-se com a água formando o ácido

carbônico e faze com que o valor de pH atinja o seu mínimo, entre 7,1 e 7,3. A partir desse ponto, os valores de pH aumentam com a profundidade até se estabilizar em 8,4.

Outros fatores também influenciam no valor de pH: salinidade, temperatura e mesmo a fotossíntese, que promove a alcalinidade.

Gases dissolvidos

A presença de oxigênio dissolvido na água é crucial para o processo respiratório de todos os animais marinhos. E sua falta pode causar a morte quase imediata.

A solubilidade diminui conforme aumentam a temperatura e a salinidade. É a combinação desses dois fatores em valores exageradamente altos que faz com que o mar Morto seja realmente quase morto, com pouquíssimas formas de vida adaptadas a condições tão extremas.

Em manguezais e brejos, devido ao encharcamento do solo, a disponibilidade de oxigênio para as raízes torna-se precária. Isso atua como um fator seletivo que determinada a existência de uma vegetação altamente especializada, como o mangue branco Avicennia tomentosa (árvore típica de mangues) que possuí pneumatóforos, raízes aéreas que realizam trocas gasosas.

        O oxigênio não se encontra naturalmente dissolvido de um modo uniforme no meio marinho. Habitualmente as maiores concentrações encontram-se nos primeiros 10 a 20 metros da coluna de água, onde a atividade fotossintética e a difusão atmosférica conduzem à saturação.

Na zona afótica, não há produção de oxigênio devido a falta de luz para a fotossíntese. O oxigênio chega a essa região e até mesmo às profundidades abissais carregado pelas correntes que afundam nos pólos. Essas massas de água podem permanecer séculos no fundo antes de voltar à superfície para nova oxigenação. Mas como a vida é esparsa nessa região e os animais movem-se mais lentamente, consumindo menos energia, o oxigênio raramente é esgotado. Estranhamente, onde o oxigênio pode se exaurir é nas profundidades intermediárias, como entre 500 e 1.000 metros de profundidade em certas áreas do Oceano Pacífico onde há poucos organismo e os que passam por aí o fazem bem rapidamente.

A concentração de oxigênio na mar diminui drasticamente abaixo da termoclina em conseqüência da intensa atividade respiratória das bactérias e da pouca mistura com outras

camadas de água. O oceano contem 60 vezes mais gás carbônico do que a atmosfera, que se encontra principalmente abaixo de 200 metros de profundidade.

O gás carbônico é a matéria-prima para as algas produzirem alimentos que mantenham o ecossistema marinho, o que torna sua presença na água necessária. É também a matéria-prima para os moluscos produzirem suas conchas, combinando com o cálcio dissolvido na água. Possui, ainda, um importante papel de tampão, substância que ajuda a manter constante os valores de pH.

O nitrogênio gasoso compõem mais de dois terços da atmosfera. Entretanto nos oceanos sua quantidade é 10.000 vezes menor, mas não menos importante. É a matéria-prima para a produção de proteínas, enzimas e material genético. Na sua forma gasosa, dissolvido na água, é indisponível para a maioria dos organismos marinhos. É transformado para a forma salina pelas cianobactérias (algas azuis) e pelas bactérias Azobacter.

 

Micronutrientes

Apesar dos organismos marinhos necessitarem dos micronutrientes apenas em pequeníssimas quantidades, seu papel é tão crucial que sua ausência constitui-se em uma importante fator limitante para o desenvolvimento dos ecossistemas marinhos.

Imensas áreas de mar aberto são praticamente carentes de vida e estéreis para a indústria pesqueira simplesmente porque carecem desses micronutrientes.

O fósforo é importante para a formação do material genético e para o metabolismo energético. Sua quantidade na água marinha costuma ser 10.000 vezes menor que nos solos razoavelmente férteis.

O enxofre é o elemento chave na produção de aminoácidos, principalmente cisteína. O gás sulfídrico (H2S), integrante do ciclo do enxofre, é tóxico mesmo em baixas concentrações.

A sílica, ou óxido de silício, principal componente do quartzo e de muitos outros minerais e rochas, é usada na formação de carapaças de diatomáceas, radiolários e silicoflagelados. Estes organismos absorvem a sílica diretamente da água do mar, onde se encontra dissolvida na forma de ácido hidrosilícico. Com isso conseguem retirar o gás carbônico da atmosfera, controlando indiretamente o processo de aquecimento global. Também atua no mar como um regulador de pH.

O cloro é necessário para a manutenção do equilíbrio iônico das células. Alterações significativas no pH marinho podem transformar o cloro no altamente tóxico ácido hipocloroso.

O átomo de ferro ocupa uma posição chave na molécula de hemoglobina. Encontra-se dissolvido na água em baixas concentrações, mas no fundo oceânico há imensas reservas de ferro e manganês na forma de nódulos.

Analogamente ao ferro nos animais, o magnésio é o átomo que ocupa uma posição chave na molécula de clorofila, eixo central do processo fotossintético. Também está dissolvido na água em baixas concentrações.

Elemento Partes por Milhão

Oxigênio 857,000

Hidrogênio 108,000

Fósforo 0.07

Enxofre 884

Silício 3

Cloro 18,980

Ferro 0.005

Magnésio 1,272

Cálcio 400

Potássio 380

Carbono 28

Sódio 10,561

Alumínio 0.002

Antimônio 0.0003

Argônio 0.6

Arsênico 0.003

Bário 0.0062

Bismuto 0.0002

Boro 4.6

Bromo 65

Cádmio 0.000055

Cério 0.0004

Césio 0.0003

Chumbo 0.003

Cobalto 0.00016

Cobre 0.003

Criptônio 0.0003

Cromo 0.00005

Escândio 0.00004

Estanho 0.003

Estrôncio 8

Flúor 1.3

Gálio 0.0005

Germânio 0.0001

Hélio 0.000005

Índio 0.02

Iodo 0.05

Ítrio 0.0003

Lantânio 0.0003

Lítio 0.2

Manganês 0.002

Mercúrio 0.00003

Molibdênio 0.01

Neônio 0.0003

Níquel 0.0007

Nitrogênio 0.5

Ouro 0.00005

Prata 0.0003

Rádio 3.0 x 10-11

Radônio 9.0 x 10-15

Rubídio 0.12

Selênio 0.0001

Tálio 0.00001

Titânio 0.001

Tório 0.0007

Tungstênio 0.0001

Urânio 0.003

Vanádio 0.002

Xenônio 0.0001

Zinco 0.01

        O oxigênio e o hidrogênio - constituintes da molécula de água - são os elementos químicos mais abundantes na água do mar. Além deles, nela também se encontram apreciáveis quantidades de importantes nutrientes como cálcio, potássio, carbono e sódio, assim como os seis principais micronutrientes e mais dezenas de outros elementos químicos, com presença inferior a de uma parte por milhão, conhecidos como elementos-traço.

TERMINOLOGIA DE MARÉS

Altura da maré - A altura do nível da água, num dado momento, em relação ao plano do Zero Hidrográfico.

Amplitude da maré - A diferença entre as alturas da preia-mar e baixa-mar. A amplitude máxima dá-se por ocasião das marés vivas equinociais; a amplitude média dá-se no período entre as marés vivas e marés mortas; e, a amplitude mínima dá-se por ocasião das marés mortas equinociais.

Baixa-mar - O nível mínimo das águas no fim da vazante quando a corrente se conservam parada. Em marés semi-diúrnas, quando há duas baixa-mares no mesmo dia, à de menor altura dá-se o nome de baixa-mar inferior em oposição à de maior altura, a baixa-mar superior.

Elevação da maré - É a altitude da superfície livre da água, num dado momento, acima do Nível Médio da Maré, pode ser positiva ou negativa.

Enchente - O período entre uma baixa-mar e uma preia-mar sucessivas, quando a altura da maré aumenta.

Escalas de Marés - Réguas graduadas que se fixam verticalmente na costa e permitem a leitura do nível da maré em função da hora.

Estabelecimento do porto - Diferença horária entre a passagem da Lua (nova ou cheia) pelo meridiano do porto e a respectiva preia-mar, quando o Sol se encontrar no equador (altura do equinócio) à distância média da Terra.

Estofo da maré - Intervalo de tempo onde não há corrente de maré, também conhecido como o repouso da maré. Corresponde à mudança do sentido da maré, quando não se verifica qualquer alteração na altura do nível de maré .

Idade da maré - Intervalo de tempo entre o instante da passagem da Lua pelo meridiano do lugar (na Lua  Nova ou Lua Cheia) e aquele em que se dá a maré de maior amplitude (1 a 2 dias).

Linhas cotidais - Linhas que unem pontos onde a maré se dá à mesma hora, são representadas globalmente em cartas cotidais.

Lua Cheia - Fase da Lua quando o Sol se encontra no lado oposto da Terra e a luz do Sol ilumina completamente a face da Lua voltada para o observador na Terra.

Lua Nova - Fase da Lua quando o Sol se encontra do mesmo lado, em "alinhamento", e consequentemente a sua face iluminada está do lado oposto ao do observador na Terra.

Maré Oceânica - É o fenómeno de oscilação periódica do nível da água do mar, de subida e descida, provocada essencialmente pelas forças de atracção da Lua e do Sol. O efeito é uma onda gigante, de amplitude variável, que se desloca ao longo dos oceanos, e que se pode anular em certos pontos - pontos anfidrómicos. As marés podem ser diurnas (uma preia-mar e uma baixa-mar), semi-diúrnas (duas preia-mares e duas baixa-mares), mistas, ou semi-diúrnas mistas.

Maré de Quadratura - Maré de pequena amplitude que se segue ao dia da quarto crescente ou quarto minguante.

Maré de Sizígia - Maré que ocorre um a dois dias após a fase de Lua Cheia e Lua Nova (Idade da maré). Nesta fase as ondas de maré lunar e solar encontra-se em fase e sobrepõem-se gerando marés de maior amplitude.

Maré morta - Ocorre durante os quartos crescentes e minguantes e caracteriza-se por uma baixa preia-mar e uma alta baixa-mar.

Maré viva - Ocorre durante a Lua Nova e Lua Cheia e caracteriza-se por uma muito alta preia-mar de uma muito baixa baixa-mar. As preia-mares de Lua Cheia são de amplitude ligeiramente superior.

Marégrafo - Aparelho que regista automaticamente as oscilações do nível do mar, fazem parte da rede nacional de marégrafos. Há vários tipos de marégrafos: marégrafos de poço, com registo analógico ou digital, que se baseia na flutuabilidade de uma bóia; marégrafo de de pressão que se baseia no princípio da pressão hidrostática; e ainda, marégrafos de radar e de laser.

Nível Médio da Maré - Plano horizontal que passa pela altura média de preia-mares e baixa-mares sucessivas.

Nível Médio do Mar - Superfície média dos oceanos, medida pontualmente pela rede internacional de Marégrafos, os quais são usados para definir o Datum altimétrico nacional de cada país. Esta superfície é definida globalmente pelas técnicas de altimetria de satélite, nomeadamente através das missões dos satélites TOPEX/Poseidon e o Jason-1. Pontualmente, o Nível Médio é o valor médio das alturas horárias da maré, relativamente a um nível de referência fixo (marca de nivelamento), resultante de uma série de observações maregráficas de duração variável, de preferência igual ou superior a 19 anos (período da nutação - ciclo

completo de revolução da linha de nodos da órbita lunar, igual a 18,6 anos). Em Portugal o Nível Médio do marégrafo de Cascais, correspondente à época média de 1938, e define o Datum Altimétrico Nacional.

Ponto anfidrómico - Ponto sobre o oceano no qual a maré é nula e em redor do qual se propaga a "onda" de maré. Ponto de convergência de linhas cotidais.

Preia-mar - O nível máximo atingido pelas águas no fim da enchente. Em marés semi-diúrnas, quando há duas preia-mares no mesmo dia, à de maior altura dá-se o nome de preia-mar superior  em oposição à de menor altura, a preia-mar inferior.

Quadratura - Quando o Sol e a Lua formam um ângulo de 90º em relação à Terra. 

Quarto Crescente - Fase da Lua, entre a Lua Nova e a Lua Cheia, quando esta se encontra em quadratura com o Sol e apenas se vê metade da face iluminada, em forma de D no hemisfério norte e de C no hemisfério sul. A parte iluminada visível está em crescimento.

Quarto Minguante - Fase da Lua, entre a Lua Cheia e a Lua Nova,  quando esta se encontra em quadratura com o Sol e a face iluminada tem a forma de C no hemisfério norte e de D no hemisfério sul. A parte iluminada visível está a decrescer.

Vazante - O período entre uma preia-mar e uma baixa-mar sucessivas, quando a altura da maré diminui.

Zero Hidrográfico - É a referência a partir da qual se define a altura da Maré e é o plano de referência das profundidades  indicadas (sondas) nas cartas náuticas. Em Portugal é definida pela mais baixa das baixa-mares registadas durante um dado período (normalmente 18,6 anos - período na nutação lunar).