"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

asupra

Răspunsul scurt este da și, în diferite momente, această întrebare a mareelor ​​lunare în atmosfera ocupată de oameni de știință celebri precum Isaac Newton și Pierre-Simon Laplace, printre altele. Teoria gravitației lui Newton a furnizat prima explicație corectă a mareelor ​​oceanice și a corelației lor cunoscute de mult timp cu fazele lunii. Aproximativ un secol mai târziu, a fost folosit și pentru a prezice existența mareelor ​​atmosferice atunci când Laplace a dezvoltat o teorie cantitativă bazată pe o ecuație de maree care îi poartă acum numele. Ecuația lui Laplace descrie mișcările unui ocean de adâncime uniformă care acoperă un Pământ sferic [vezi ilustrația].

În punctul de pe suprafața oceanului cel mai apropiat de lună (punctul A din ilustrație), forța de atracție gravitațională lunară este mai puternică și trage oceanul spre sine. Pe partea opusă a Pământului (punctul B), forța sa de atracție este cea mai slabă, ceea ce permite oceanului să bombeze din nou spre exterior, în acest caz, departe de lună. Pe măsură ce planeta se rotește de la vest la est, cele două umflături tind să rămână pe linia Pământ-lună. (Luna se învârte, de asemenea, în jurul Pământului în aceeași direcție ca rotația Pământului, dar cu o rată mult mai lentă.) Pentru un observator staționat la suprafață și care se învârte cu el, umflăturile ar apărea ca un val uriaș, care urmează mișcarea aparentă a lunii spre vest și are două creste pe zi lunară.

Mareele oceanice reale sunt, desigur, complicate de adâncimea inegală a apelor și de prezența terenului. Dar teoria lui Laplace este perfect aplicabilă atmosferei dacă adâncimea oceanului în ecuația mareelor ​​este înlocuită de o cantitate numită adâncime echivalentă, caracterizând întinderea atmosferei deasupra suprafeței. Așa cum greutatea noastră pune presiune pe pământ sub picioarele noastre, greutatea atmosferei de deasupra noastră exercită presiune pe suprafața planetei și pe tot ceea ce se află pe ea (reamintim că presiunea este definită ca forță pe unitate de suprafață). Aceasta este presiunea atmosferică obișnuită pe care o auzim în prognozele meteo. Este clar atunci că teoria lui Laplace prezice două presiuni maxime pe zi lunară corespunzătoare celor două bombe ale oceanului [vezi ilustrația]. Una apare aproximativ când luna este direct deasupra capului, cealaltă jumătate de zi mai târziu. Marea lunară dominantă în atmosferă este, prin urmare, semidiurnă (jumătate de zi).

Teoria prezice oscilații ale presiunii lunare mai puternice la tropice, dar amplitudinea lor depășește rareori 100 de microbari sau 0,01 la sută din presiunea medie a suprafeței. Detectarea unui semnal atât de mic mascat de variații de presiune mult mai mari asociate cu fenomenele meteorologice a necesitat dezvoltarea unor tehnici statistice speciale și acumularea unei serii lungi de observații regulate.

În mod surprinzător, astfel de observații arată că soarele provoacă și maree semidiurnale în atmosferă, care sunt de peste 20 de ori mai puternice, deși forța gravitațională solară este mai mică de jumătate din cea a lunii. La urma urmei, luna este cea care provoacă mareele dominante în ocean, nu soarele. (Ziua lunară medie este cu aproximativ 51 de minute mai lungă decât ziua solară din cauza rotației lunilor în jurul Pământului și acest lucru permite oamenilor de știință să separe în mod fiabil cele două maree în lungi înregistrări observaționale.) Aparent, Laplace bănuise acest lucru, sugerând că puternicul solar mareea a fost generată în primul rând de încălzirea solară și nu de gravitația solară. Oamenii de știință au confirmat în cele din urmă această ipoteză în anii 1960, când a devenit posibil să se dezvolte modele adecvate de încălzire solară atmosferică. Ca și în cazul atragerii gravitaționale a unui corp ceresc, încălzirea solară inegală de pe partea de zi a Pământului distorsionează simetria sferică a atmosferei, dar într-un mod mai complex. Marea solară termică constă deci din mai multe valuri dominante, cele mai proeminente fiind cele diurne și semidiurnale.

Variațiile de presiune provoacă oscilații ale mareelor ​​și în alte caracteristici atmosferice. Este frecvent ca undele atmosferice să crească în amplitudine cu înălțimea pe măsură ce aerul devine mai subțire. Marea lunară, totuși, rămâne slabă în comparație cu mareea solară din atmosfera superioară. Totuși, la altitudini de peste aproximativ 80 de kilometri (50 mile) s-au detectat maree lunare în vânt, temperatură, emisiile de strălucire a aerului și un număr de parametri ionosferici. Aproape două secole după ce mareele lunare atmosferice au fost prezise și observate pentru prima dată, acestea sunt încă studiate. Ele reprezintă un tip unic de mișcare atmosferică al cărui mecanism de forțare este cunoscut cu mare precizie, permițându-ne să ne testăm modelele numerice și predicțiile teoretice.