Maré

Ciclo da maré e terminologia

As marés oceânicas são cíclicas, com subidas e descidas que, em muitos lugares, ocorrem aproximadamente duas vezes por dia, e o ciclo pode ser dividido em quatro etapas.

• O nível da água para de descer e atinge seu mínimo local, a baixa-mar ou maré baixa.
• O nível do mar sobe durante algumas horas e recobre a zona entremarés. Essa etapa é a enchente.
• O nível da água para de subir e atinge seu máximo local, a preamar ou maré alta.
• O nível do mar desce durante algumas horas e deixa a zona entremarés exposta. Essa etapa é a vazante.

As correntes produzidas pela subida e descida das marés são chamadas de correntes de maré. A corrente que avança para a costa ou sobe um estuário é a corrente de enchente, e a que se afasta da costa ou desce o estuário é a corrente de vazante. Entre elas pode ocorrer o estofo ou reponto da maré, quando a velocidade da corrente se aproxima de zero. O estofo não precisa coincidir com a preamar ou a baixa-mar, pois a relação entre altura e corrente depende do local.

Regimes de maré

Os regimes semidiurnos têm duas preamares e duas baixa-mares por dia lunar, de aproximadamente 24 horas e 50 minutos. Nos regimes diurnos, há uma preamar e uma baixa-mar nesse intervalo. Nos regimes mistos, ocorrem duas preamares e duas baixa-mares com alturas bastante desiguais. As duas preamares de um mesmo dia podem atingir alturas diferentes, e o mesmo ocorre com as duas baixa-mares. Essa desigualdade diurna varia com a declinação da Lua e do Sol e com a resposta local do oceano.

Níveis de referência

A altura da maré é a distância vertical entre a superfície da água, em determinado momento, e o zero hidrográfico. A amplitude da maré é a diferença entre os níveis de uma preamar e de uma baixa-mar consecutivas. Nas cartas e tabelas do Instituto Hidrográfico de Portugal, o zero hidrográfico é um plano convencionado abaixo do nível da maré astronômica mais baixa. As profundidades das cartas e as alturas previstas nas tabelas usam esse mesmo plano de referência.

Na análise harmônica, o termo amplitude designa a distância entre o nível médio de um constituinte senoidal e seu máximo. Para uma senoide isolada, a diferença entre máximo e mínimo corresponde ao dobro dessa amplitude harmônica.

Os níveis de referência podem ser ordenados do mais alto ao mais baixo.

• Maré astronômica máxima, HAT na sigla inglesa, é o nível mais alto previsto pela combinação dos fatores astronômicos, sob condições meteorológicas médias. As condições meteorológicas podem elevar a água acima desse nível.
• Nível médio das preamares de sizígia, MHWS, é a média das duas preamares nos dias de marés vivas.
• Nível médio das preamares de quadratura, MHWN, é a média das duas preamares nos dias de marés mortas.
• Nível médio do mar, MSL na sigla inglesa, é a altura média da superfície do mar. Para um dado lugar, esse nível é calculado sobre um período longo.
• Nível médio das baixa-mares de quadratura, MLWN, é a média das duas baixa-mares nos dias de marés mortas.
• Nível médio das baixa-mares de sizígia, MLWS, é a média das duas baixa-mares nos dias de marés vivas.
• Maré astronômica mínima, LAT, é o nível mais baixo previsto pela combinação dos fatores astronômicos, sob condições meteorológicas médias. O vento e a pressão atmosférica podem fazer o nível observado ficar abaixo dele.

Variação da amplitude: marés vivas e mortas

A amplitude semidiurna varia em um ciclo de cerca de duas semanas. Perto da lua nova e da lua cheia, o Sol, a Lua e a Terra ficam quase alinhados, e as componentes lunar e solar reforçam uma à outra. A diferença entre preamar e baixa-mar tende a aumentar, produzindo as marés vivas ou marés de sizígia.

Nos quartos crescente e minguante, as direções do Sol e da Lua vistas da Terra formam aproximadamente um ângulo reto. As duas componentes se compensam em parte, e a diferença entre preamar e baixa-mar tende a diminuir. Essas são as marés mortas ou marés de quadratura.

Nas marés vivas, a diferença entre preamar e baixa-mar tende a ser maior, e as correntes de maré costumam ser mais fortes. Nas marés mortas, essas variações diminuem. O intervalo entre uma maré viva e a maré morta seguinte é de cerca de sete dias. O horário do estofo depende do regime local das correntes e não pode ser deduzido apenas pelo horário da preamar ou da baixa-mar.

• 
  Maré viva: Sol e Lua do mesmo lado da Terra, a 0°.
• 
  Maré morta: Sol e Lua a 90°.
• 
  Maré viva: Sol e Lua em lados opostos, a 180°.
• 
  Maré morta: Sol e Lua a 270°.
• 
  Maré viva: Sol e Lua novamente do mesmo lado. O ciclo recomeça.

Variação geográfica

Os continentes interrompem a propagação livre das ondas de maré, e cada bacia oceânica responde às frequências astronômicas conforme sua profundidade, forma e abertura para mares vizinhos. Costas situadas em latitudes semelhantes podem ter ritmos muito diferentes. Na costa leste da América do Norte predominam regimes semidiurnos. Na costa oeste, as duas preamares e baixa-mares diárias costumam ter alturas diferentes, formando regimes mistos. Em partes do golfo do México, ocorre uma preamar e uma baixa-mar por dia lunar.

Quanto à amplitude, os regimes de maré podem ser classificados em micromaré, com diferenças inferiores a 2 m entre a preamar e a baixa-mar, mesomaré, com diferenças entre 2 e 4 m, e macromaré, com diferenças superiores a 4 m.

Na baía de Fundy, no leste do Canadá, a forma afunilada da baía e sua ressonância com a maré do Atlântico ampliam muito a diferença entre preamar e baixa-mar. Na cabeceira, essa diferença pode chegar a cerca de 16 m. Amplitudes semelhantes ocorrem na baía de Ungava, no norte do Quebec.

Em grande parte do mar Mediterrâneo, a diferença entre preamar e baixa-mar fica em torno de 20 a 30 cm, mas a resposta muda perto de bacias ressonantes. No norte do mar Adriático, a oscilação pode chegar a cerca de 1,2 m, e no golfo de Gabès, na Tunísia, as marés de sizígia podem atingir aproximadamente 2 m.

Nos mares Báltico e Negro, as passagens estreitas limitam a entrada das marés oceânicas, mas a atração lunar e solar continua agindo diretamente sobre a água de cada bacia. No golfo da Finlândia, a proximidade entre um período natural de oscilação de cerca de 27 horas e os períodos dos constituintes diurnos amplia esses constituintes. Uma passagem estreita para outro oceano, sozinha, não permite prever o tamanho da maré, porque a profundidade, o formato da bacia e a ressonância mudam sua resposta.

Forças

A força de maré exercida por um corpo de grande massa, como a Lua, sobre uma pequena partícula na superfície ou no interior da Terra é uma diferença vetorial. Ela corresponde à força gravitacional da Lua sobre essa partícula menos a força que a Lua exerceria sobre a mesma partícula se ela estivesse no centro de massa terrestre.

A atração gravitacional total diminui aproximadamente com o inverso do quadrado da distância, enquanto a força geradora de maré diminui mais depressa, aproximadamente com o inverso do cubo. Para um astro de massa ${\displaystyle M}$ a uma distância ${\displaystyle d}$, a dependência principal pode ser escrita como

${\displaystyle {\text{força de maré}}\propto {\frac {M}{d^{3}}}.}$

O Sol tem massa muito maior que a Lua, mas está cerca de 390 vezes mais distante da Terra. Essa distância faz sua força geradora de maré ficar perto da metade da lunar, embora sua atração gravitacional total sobre a Terra seja muito maior.

No modelo de equilíbrio, a superfície oceânica se ajustaria ao potencial formado pela gravidade terrestre, pela rotação e pelas forças de maré da Lua e do Sol. A configuração ideal tem duas elevações aproximadamente opostas. Nos oceanos reais, a rotação da Terra, a inércia da água, os continentes e a profundidade das bacias impedem que essa superfície de equilíbrio seja alcançada instantaneamente.

Teoria do equilíbrio

O modelo mais simples para explicar duas marés diárias foi elaborado por Isaac Newton e é chamado de teoria do equilíbrio. Ele supõe uma Terra coberta por um oceano de profundidade uniforme, sem continentes, capaz de responder imediatamente à força geradora. Desconsidera o atrito e os efeitos dinâmicos da rotação sobre o movimento da água.

Em um referencial que acompanha a queda livre do centro da Terra, a força geradora depende da diferença entre a atração lunar em cada ponto e a atração no centro terrestre. No lado próximo da Lua, a aceleração relativa aponta para ela. No lado oposto, aponta para longe dela, pois a Lua atrai esse lado menos intensamente que o centro. A componente paralela à superfície desloca a água em direção aos pontos sublunar e antipodal. No equilíbrio, o gradiente de pressão produzido pela elevação da superfície compensa essa componente horizontal.

Na aproximação principal, a força geradora produz duas elevações simétricas ao longo do eixo Terra-Lua e oferece uma explicação inicial para a ocorrência frequente de duas marés por dia. Os oceanos reais não acompanham duas elevações que circulam livremente ao redor do planeta. A água responde sobretudo à componente horizontal da força de maré, enquanto a geometria das bacias e a rotação terrestre transformam esse padrão ideal em ondas que se propagam pelos oceanos.

A maré de equilíbrio é a maré idealizada para uma Terra sem continentes.

Resposta dinâmica dos oceanos

Como os oceanos são muito menos profundos que largos, sua resposta às forças de maré pode ser aproximada pelas equações de maré de Laplace. Elas usam o equilíbrio hidrostático na vertical e velocidades horizontais médias ao longo da profundidade. A aceleração vertical é desprezada, mas a superfície ainda sobe e desce.

• As equações horizontais incluem a força geradora de maré, o gradiente de pressão devido à inclinação da superfície e o efeito Coriolis.
• A conservação da água relaciona a mudança de altura à divergência do transporte horizontal, que depende da velocidade e da profundidade.
• Na costa, a condição de contorno impede o escoamento através da terra. O atrito no fundo pode ser incluído no cálculo da perda de energia.

A combinação da rotação com os limites das bacias permite ondas de maré confinadas às costas, como as ondas de Kelvin. Nos modelos oceânicos, a geometria da costa, a batimetria e os termos de dissipação precisam ser especificados para calcular a propagação e as amplitudes.

Constituintes de maré

A análise harmônica decompõe a maré em oscilações periódicas, chamadas de constituintes, com períodos e fases bem definidos. Entre os principais estão os semidiurnos, próximos de 12 horas, os diurnos, próximos de 24 horas, e os de longo período, como os quinzenais, mensais e anuais. Os períodos decorrem dos ciclos astronômicos e de suas combinações, enquanto a amplitude e a fase de cada constituinte dependem da resposta local do oceano.

Constituinte lunar semidiurno principal

Na maioria dos lugares, o constituinte de maior amplitude é o lunar semidiurno principal, também chamado de M2 ou M₂. Seu período é de aproximadamente 12 horas e 25 minutos, e os relógios de maré mais simples acompanham esse ciclo.

A Lua leva cerca de 24 horas e 50 minutos para voltar ao mesmo meridiano terrestre porque avança em sua órbita no mesmo sentido da rotação da Terra. Esse intervalo é o dia lunar de maré. A metade dele corresponde aproximadamente ao período de M₂, mas a preamar observada não precisa coincidir com a passagem da Lua pelo meridiano, pois resulta da soma dos constituintes e da resposta dinâmica do oceano.

Como o campo gravitacional da Lua enfraquece com a distância, sua atração é um pouco maior no lado da Terra voltado para ela e um pouco menor no lado oposto do que no centro do planeta. Essa diferença tende a alongar ligeiramente a Terra ao longo da linha que une os dois astros. A parte sólida do planeta também se deforma, mas a água dos oceanos pode se redistribuir em resposta à componente horizontal da força de maré.

À medida que a Terra gira e a Lua avança em sua órbita, a intensidade e a direção da força de maré mudam em cada ponto da superfície. O oceano não chega à configuração instantânea do modelo de equilíbrio, e sua resposta toma a forma de ondas modificadas pela rotação, pela batimetria e pelos limites das bacias.

Quando há duas preamares diárias de alturas diferentes e duas baixa-mares também desiguais, o regime é chamado de maré semidiurna mista.

Distância da Lua

A variação da distância entre a Lua e a Terra também modula as marés: a força geradora aumenta no perigeu, quando a Lua está mais próxima, e diminui no apogeu, quando está mais distante. De seis a oito vezes por ano, o perigeu coincide aproximadamente com a lua nova ou cheia e produz marés vivas perigeanas. Conforme o lugar, a diferença entre uma preamar de sizígia no perigeu e outra no apogeu pode ultrapassar 30 cm, mas isso não garante a maior preamar do ano, pois variações sazonais e meteorológicas também alteram o nível da água.

Fase e amplitude

Como o constituinte M₂ predomina na maioria dos lugares, é útil expressar o estágio, ou fase, da maré pelo número de horas transcorridas desde a preamar. A fase também pode ser medida em graus, com 360° por ciclo. As linhas que unem pontos de mesma fase são chamadas de linhas comareais. Elas são semelhantes às curvas de nível que unem pontos de mesma altitude em mapas topográficos. Seu conjunto forma uma carta comareal. Em uma carta de um constituinte isolado, os pontos de uma linha comareal atingem o máximo dessa oscilação ao mesmo tempo. A preamar observada resulta da soma dos constituintes e não precisa ocorrer simultaneamente em toda a linha. A fase da altura da água também não deve ser confundida com a fase da corrente de enchente ou vazante.

Em uma bacia idealizada, as linhas comareais podem convergir para um ponto anfidrômico, onde a amplitude do constituinte considerado é zero, embora outros constituintes ainda possam produzir uma maré observável. A rotação, a profundidade e a forma da bacia determinam a posição desses pontos e o sentido em que a onda de maré gira ao redor deles. As linhas de amplitude constante diminuem em direção ao ponto anfidrômico.

Em uma maré semidiurna, o sistema em torno de um ponto anfidrômico pode ser visualizado como o mostrador de um relógio: o ponteiro das horas apontaria para a linha comareal da preamar, diretamente oposta à da baixa-mar. A preamar completa uma volta em torno desse ponto a cada período do constituinte, aproximadamente 12 horas e 25 minutos no caso de M₂, avançando em direção às linhas de maré enchente e se afastando das de vazante. Essa rotação, causada pelo efeito Coriolis, geralmente ocorre no sentido horário no hemisfério sul e no anti-horário no hemisfério norte. A diferença entre a fase comareal e a fase de uma maré de referência é chamada de época. A referência é o constituinte hipotético da maré de equilíbrio em uma Terra sem continentes, medido na longitude de 0°, no meridiano de Greenwich.

No Atlântico Norte há sistemas anfidrômicos distintos, e a propagação junto à costa também depende da plataforma continental e dos estuários. Uma carta de um único constituinte não substitui a previsão local dos horários de preamar e baixa-mar.

No mapa de M₂ apresentado acima, cada linha comareal difere em uma hora de suas vizinhas. As linhas mais espessas mostram marés em fase com a maré de equilíbrio em Greenwich. No hemisfério norte, a onda costuma girar no sentido anti-horário em torno dos pontos anfidrômicos, e no hemisfério sul o sentido mais comum é o horário. Ao redor da Nova Zelândia, a onda percorre a costa no sentido anti-horário e leva cerca de 13 horas para dar a volta às ilhas principais. Cada constituinte tem seu próprio campo de amplitudes, fases e pontos anfidrômicos, de modo que o padrão de M₂ não pode ser aplicado diretamente aos demais.

Batimetria, costas e estuários

Como a forma da costa e do fundo oceânico controla a propagação das ondas de maré, não existe uma regra simples que permita deduzir o horário da preamar apenas pela posição da Lua no céu. A batimetria e o desenho da costa dão a cada lugar uma resposta própria, de modo que horários e alturas podem se afastar bastante dos valores previstos por modelos simplificados. Em uma estação específica, porém, o intervalo lunitidal entre a passagem da Lua pelo meridiano e a preamar ou a baixa-mar tende a ser relativamente constante. A diferença de horário entre pontos de uma mesma costa também costuma variar pouco. Esses intervalos precisam ser determinados para o local considerado, em vez de transferidos automaticamente de outro porto.

Obras como dragagens e aterros também podem modificar a geometria dos estuários e, com ela, a amplitude e a propagação das marés locais.

O limite a montante até onde a maré ainda afeta o nível da água é chamado de cabeça de maré.

Marés internas

Quando correntes de maré atravessam um oceano estratificado e passam sobre elevações do fundo, parte da energia da maré barotrópica pode ser convertida em ondas internas com frequências de maré. Essas ondas deslocam as superfícies de densidade dentro do oceano e podem transportar energia para longe do local onde foram geradas. A dissipação de parte dessa energia no oceano profundo participa da mistura entre camadas.

Dissipação

Ao movimentarem enormes volumes de água e deformarem a Terra sólida, as oscilações de maré dissipam energia. A taxa total na Terra é de cerca de 3,7 TW, com a maior parcela nas marés oceânicas. A dissipação transfere momento angular da rotação terrestre para a órbita lunar. A distância média da Lua aumenta cerca de 3,8 cm por ano, enquanto a rotação da Terra desacelera. O efeito da fricção de maré associada à Lua aumenta a duração do dia em cerca de 2,4 milissegundos por século, em média.

Amplitude teórica e propagação

No modelo de equilíbrio, com os astros no plano do equador e às distâncias médias, a amplitude harmônica semidiurna lunar no equador é de cerca de 27 cm. A solar é de aproximadamente 12 a 13 cm. Isso corresponde a diferenças entre preamar e baixa-mar de cerca de 54 cm e 25 cm, respectivamente. Quando essas oscilações se somam, a diferença total chega a aproximadamente 79 cm. Quando se opõem, cai para cerca de 29 cm. Esses valores são idealizados, e não previsões para uma costa específica.

As distâncias e as declinações dos astros alteram essas oscilações, e a resposta dos oceanos reais também depende da geometria das bacias e da dinâmica da própria água. Continentes e profundidades desiguais mudam a propagação, enquanto a inércia impede que o oceano se ajuste instantaneamente à superfície de equilíbrio. A deformação do fundo e a atração gravitacional da água deslocada também precisam ser consideradas. Modelos que incorporam esses processos produzem amplitudes e fases muito diferentes das previstas pelo esquema idealizado de duas elevações.

Como o comprimento das ondas de maré é muito maior que a profundidade dos oceanos, seu movimento pode ser aproximado pelo de ondas de águas rasas mesmo em alto-mar. Na aproximação linear, com profundidade uniforme e sem rotação nem atrito, a velocidade de propagação é

${\displaystyle c\simeq {\sqrt {gh}},}$

em que ${\displaystyle g}$ é a aceleração da gravidade e ${\displaystyle h}$ é a profundidade. Essa é a velocidade de avanço da onda, não a velocidade da corrente de maré.

Medição moderna das marés

Em uma estação costeira, o nível da água pode ser acompanhado por sensores acústicos, de pressão ou de radar, que fazem leituras em intervalos curtos e enviam valores médios ao serviço responsável. Na rede da NOAA, os sensores de nível têm resolução mínima de 1 mm e são configurados para transmitir dados a cada seis minutos. Em um sistema de radar por micro-ondas, cada valor de seis minutos é calculado a partir de 360 amostras de um segundo.

Uma série maregráfica só pode ser comparada ao longo dos anos quando a altura do sensor permanece ligada a referências estáveis em terra. Marcos de nível, nivelamento geodésico e observações por GNSS permitem separar mudanças da superfície do mar de deslocamentos do cais, da costa ou do terreno onde a estação está instalada. No Brasil, a Rede Maregráfica Permanente para Geodésia do IBGE opera estações de observação do nível do mar e usa nivelamento e rastreio GNSS para verificar a estabilidade de cada estação. A rede procura manter receptores da Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo próximos aos marégrafos para que movimentos verticais de origem não oceânica possam ser detectados e corrigidos.

Os marégrafos acompanham pontos fixos da costa, enquanto os altímetros de radar a bordo de satélites medem a altura da superfície do oceano ao longo de suas órbitas. A cobertura quase global da altimetria permite ajustar modelos de maré em mar aberto e acompanhar pequenas mudanças que uma rede apenas costeira não amostraria da mesma forma. As estações costeiras de muitos países alimentam redes internacionais como o GLOSS, coordenado pela Comissão Oceanográfica Intergovernamental da UNESCO. Seus centros distribuem dados de alta frequência e séries de nível do mar para uso científico e operacional.

Análise harmônica

A previsão das marés não depende apenas da posição instantânea da Lua e do Sol. Cada bacia responde às frequências astronômicas com amplitudes e fases próprias, determinadas pela profundidade, pela forma das costas e pela dinâmica do oceano. A análise harmônica separa o sinal observado em componentes periódicas que podem ser usadas para reconstruir a maré em outros instantes.

William Thomson, lorde Kelvin, começou a aplicar métodos de análise harmônica às observações de maré na década de 1860. As frequências dos constituintes vêm dos movimentos astronômicos da Terra, da Lua e do Sol, enquanto a amplitude e a fase são determinadas a partir das observações de cada estação.

A resposta de cada estação é determinada a partir de séries de medições longas o bastante para separar os constituintes de interesse. Um mínimo de 30 dias permite observar a maior parte dos ciclos lunares e solares usados pela NOAA, enquanto um ano de dados permite separar diretamente os 37 constituintes do conjunto padrão. Séries mais longas costumam fornecer constantes harmônicas baseadas em mais de um ano de observações. A análise fornece a amplitude e a fase de cada constituinte, valores usados depois para reconstruir a maré prevista.

Entre as componentes que a análise precisa separar estão as oscilações semidiurnas e diurnas, a desigualdade entre marés sucessivas, o ciclo de marés vivas e mortas e termos de período mais longo. A maré astronômica máxima é o maior nível previsto para um lugar a partir da combinação dos constituintes astronômicos ao longo de um período de referência.

Uma função periódica pode ser decomposta em termos senoidais por métodos relacionados às séries de Fourier. Na análise de marés, as frequências não formam apenas múltiplos inteiros de uma frequência única. Elas são escolhidas a partir das combinações de movimentos astronômicos que geram cada constituinte.

Os constituintes principais correspondem a combinações dos movimentos de rotação da Terra, da órbita lunar, da órbita terrestre e das mudanças na orientação das órbitas. Por isso, constituintes próximos em frequência podem precisar de séries longas para serem separados com segurança.

A análise harmônica das marés combina muitas frequências astronômicas fundamentais e suas interações, em vez de depender de uma única frequência de base. Uma série de Fourier restrita a uma frequência fundamental e a seus múltiplos inteiros exigiria muitos termos para reproduzir o mesmo sinal e teria validade por um intervalo bem mais limitado.

A teoria dinâmica de Laplace forneceu uma base matemática para o movimento das marés. No século XIX, William Thomson aplicou a análise harmônica às observações, e George Darwin ampliou esse trabalho. Em 1921, A. T. Doodson organizou as frequências astronômicas em uma notação que passou a ser usada na análise e previsão das marés. A força geradora pode ser escrita como uma soma de termos da forma

${\displaystyle A_{o}\cos(\omega t+p),}$

em que ${\displaystyle A_{o}}$ é a amplitude, ${\displaystyle \omega }$ é a frequência angular e ${\displaystyle p}$ é a fase adotada para o termo.

Há muitos termos lunares, solares e lunissolares. Cada um tem frequência astronômica própria, e a fase determinada para uma estação mede o deslocamento da resposta local em relação ao argumento astronômico correspondente.

Uma modulação periódica da amplitude pode ser escrita, de forma simplificada, substituindo ${\displaystyle A_{o}}$ por uma função ${\displaystyle A(t)}$:

${\displaystyle A(t)=A_{o}{\bigl (}1+A_{a}\cos(\omega _{a}t+p_{a}){\bigr )}.}$

Nessa expressão, ${\displaystyle A_{o}}$ é o valor médio, ${\displaystyle A_{a}}$ é a amplitude relativa da modulação, ${\displaystyle \omega _{a}}$ é sua frequência e ${\displaystyle p_{a}}$ é sua fase. A substituição na equação original produz

${\displaystyle A_{o}{\bigl (}1+A_{a}\cos(\omega _{a}t+p_{a}){\bigr )}\cos(\omega t+p).}$

Como, para quaisquer ${\displaystyle x}$ e ${\displaystyle y}$,

${\displaystyle \cos x\cos y={\tfrac {1}{2}}\cos(x+y)+{\tfrac {1}{2}}\cos(x-y),}$

o termo composto pode ser escrito como a soma de três cossenos: um na frequência original, outro na soma das frequências e outro na diferença entre elas. A modulação produz duas frequências laterais em torno da frequência original.

A declinação da Lua e do Sol e as mudanças lentas das órbitas introduzem outras frequências. Os números de Doodson codificam cada constituinte como uma combinação das frequências astronômicas fundamentais usadas no desenvolvimento do potencial de maré.

Exemplo de previsão harmônica

Como a Lua percorre sua órbita no mesmo sentido da rotação da Terra, um ponto da superfície precisa girar um pouco mais para voltar à mesma posição em relação a ela. O constituinte lunar semidiurno tem período de 12,4206 horas, cerca de 12 horas e 25 minutos. O intervalo entre preamares observadas pode diferir desse valor porque a maré real reúne muitos constituintes. Os gráficos de Bridgeport também mostram a desigualdade entre preamares e baixa-mares sucessivas e a mudança gradual da amplitude ao longo do mês.

Quando Terra, Lua e Sol ficam quase alinhados, a componente solar reforça a lunar e a amplitude tende a aumentar. Perto dos quartos crescente e minguante, as duas componentes se compensam em parte. A declinação da Lua também modifica a desigualdade diurna, de modo que a diferença entre as duas preamares ou baixa-mares de um dia muda ao longo do mês.

Previsão

Como a previsão harmônica calcula a parcela astronômica, o nível observado pode se afastar do valor previsto por causa do vento, da pressão atmosférica e de outros efeitos não astronômicos. Mudanças na geometria de um estuário, provocadas por dragagens, aterros ou evolução dos canais, também podem alterar a propagação e a amplitude das marés locais.

Nos Estados Unidos, o National Tidal Datum Epoch usa um intervalo comum de 19 anos para calcular níveis de referência das marés. O período oficial em 2026 ainda é 1983–2001, e a NOAA prepara novos valores baseados em observações de 2002–2020, com publicação conjunta prevista para 2029. Os 19 anos abrangem o ciclo nodal lunar de aproximadamente 18,6 anos. A análise harmônica para previsão pode empregar séries mais curtas, com correções para oscilações de longo período.

Ao combinar as amplitudes e fases determinadas para cada constituinte, a previsão calcula o nível esperado para instantes sucessivos. Em muitas costas predominam componentes próximas de 12 horas, as semidiurnas, enquanto em regiões como o mar da China Meridional e o golfo do México os constituintes próximos de 24 horas, os diurnos, podem ter amplitudes maiores. Há ainda oscilações quinzenais, mensais, semestrais e de períodos mais longos. Nas regiões semidiurnas, os constituintes principais M₂, lunar, e S₂, solar, têm períodos ligeiramente diferentes, de modo que suas fases relativas mudam e a amplitude da maré combinada varia em um ciclo de aproximadamente 14,8 dias.

Os modelos numéricos calculam o movimento da água a partir das equações hidrodinâmicas, da batimetria e da forma das costas. Medições de marégrafos e de altímetros de satélites podem ser assimiladas para ajustar a solução. O modelo global FES2022 combina uma solução hidrodinâmica com dados de altimetria e de estações maregráficas e usa uma malha refinada nas regiões costeiras. Essas previsões complementam a análise harmônica das estações costeiras e permitem estimar a maré em áreas sem marégrafos.

Tábuas de marés

Uma tábua de marés reúne, para uma estação ou porto específico, os horários e as alturas previstas das preamares e baixa-mares. As previsões dependem das constantes harmônicas determinadas para o local e dos argumentos astronômicos calculados para a data desejada.

Como a fase e a amplitude variam de um lugar para outro, os serviços hidrográficos calculam previsões para estações específicas. No Brasil, a edição de 2026 das Tábuas das Marés reúne 44 portos, duas ilhas oceânicas, duas ilhas costeiras, cinco barras, um fundeadouro e um atracadouro na costa brasileira, além de um fundeadouro na Estação Antártica Comandante Ferraz. As previsões são calculadas a partir de componentes harmônicas obtidas de observações maregráficas. Em Portugal, o Instituto Hidrográfico publica um volume para Portugal Continental, Açores e Madeira e outro para portos de Cabo Verde, Guiné-Bissau, São Tomé e Príncipe, Angola e Moçambique.

Como esses valores correspondem à maré astronômica prevista, eles não equivalem necessariamente ao nível observado. O vento, a pressão atmosférica e outros fatores meteorológicos podem alterar a altura da água e também afetar o momento dos extremos.

No Brasil, o cabeçalho das tábuas do Centro de Hidrografia da Marinha identifica a posição da estação maregráfica, o fuso da hora legal, a instituição responsável pelas observações, o número de componentes harmônicas usados, o nível médio em relação ao nível de redução e a carta náutica de maior escala correspondente ao local. A edição de 2026 reúne previsões para dezenas de estações ao longo da costa brasileira.

Em Portugal, as tabelas do Instituto Hidrográfico apresentam as horas e alturas das preia-mares e baixa-mares dos portos principais, alturas horárias para alguns portos, concordâncias para locais próximos, constantes harmônicas, elementos de maré e fases da Lua. O serviço publica um volume para Portugal Continental, Açores e Madeira e outro para portos de Cabo Verde, Guiné-Bissau, São Tomé e Príncipe, Angola e Moçambique.

Na França, o coeficiente de maré expressa a amplitude prevista em uma escala convencional de 20 a 120. O cálculo usa Brest como referência e atribui o valor 100 às marés vivas equinociais médias. Os valores 45 e 95 correspondem, respectivamente, a marés mortas e vivas médias. O coeficiente permite comparar marés, mas a altura da água e o horário da preamar precisam ser determinados para cada porto.

Como a fase e a amplitude mudam ao longo das costas e dos estuários, muitas tábuas distinguem portos de referência e locais secundários. Para estes últimos, o serviço hidrográfico pode fornecer concordâncias ou correções de horário e altura em relação ao porto principal.

Horários e idade da maré

As forças de maré da Lua e do Sol geram ondas muito longas, que percorrem os oceanos pelos trajetos mostrados nas cartas comareais. A chegada da crista a um porto depende do tempo de propagação e da resposta da bacia. Em águas britânicas, as marés vivas costumam ocorrer um ou dois dias depois da lua nova ou cheia, porque a geometria e o atrito dos oceanos introduzem um atraso em relação ao forçamento astronômico. Esse atraso recebe o nome de idade da maré.

Correntes de maré

A corrente de maré tem intensidade e direção, e as duas podem mudar com a profundidade e em distâncias curtas. Por isso, medi-la e analisá-la exige mais informação espacial do que acompanhar apenas a altura da água. Em canais curvos ou de batimetria irregular, a enchente e a vazante nem sempre seguem direções exatamente opostas.

Quando a enchente ocorre principalmente em um sentido e a vazante no sentido oposto, a análise pode usar uma componente ao longo do eixo principal do canal. Convenciona-se um sinal para a enchente e o sinal oposto para a vazante, o que permite aplicar métodos harmônicos semelhantes aos usados nas alturas de maré.

Quando a direção gira ao longo do ciclo, a trajetória da corrente em um diagrama vetorial forma uma elipse de maré. A análise usa duas componentes perpendiculares para obter a orientação, a intensidade máxima e o sentido de rotação da elipse.

As previsões de corrente fornecem horários e velocidades de enchente, vazante e estofo para estações específicas. Cartas e atlas também podem mostrar direção e velocidade em etapas sucessivas do ciclo, muitas vezes referidas à preamar de um porto de referência.

As previsões harmônicas calculam a parcela periódica da corrente. Vento, vazão fluvial e outras correntes não astronômicas podem alterar o escoamento observado.

A relação entre o estofo e a altura da água muda conforme o modo de propagação da onda de maré. Em uma onda progressiva ideal, as correntes mais fortes coincidem com a preamar e a baixa-mar, enquanto o estofo ocorre na passagem pelo nível médio. Em uma onda estacionária ideal acontece o contrário, com estofo nos extremos do nível e correntes mais fortes entre eles. Estuários reais combinam esses comportamentos por causa da reflexão das ondas e do atrito, de modo que o horário da preamar, sozinho, não determina o horário do estofo.

Brasil

No Brasil, o Centro de Hidrografia da Marinha publica Cartas de Correntes de Maré preparadas para áreas portuárias específicas. Essas publicações apresentam pequenas cartas sucessivas com setas de direção e valores de velocidade referidos às horas em torno da preamar. Há cartas para trechos dos rios Amazonas e Pará e para áreas como São Luís e Itaqui, Salvador, Vitória, a baía de Guanabara, Santos e Paranaguá.

Para águas rasas, o CHM também mantém o Sistema de Previsão de Correntes de Maré em Águas Rasas, o SISCORAR. A versão 5.0 calcula a intensidade e a direção da corrente produzida pela maré astronômica na baía de Guanabara, na baía de Sepetiba, no porto de Santos, no porto de Paranaguá e na baía de Todos os Santos e arredores.

Estreito de Cook

As correntes no estreito de Cook, entre as duas ilhas principais da Nova Zelândia, resultam de marés quase em oposição de fase. A preamar de um lado ocorre perto da baixa-mar do outro, criando diferenças de nível capazes de sustentar correntes fortes. O escoamento é irregular e pode permanecer no mesmo sentido por oito a dez horas. Há registros de períodos superiores a 18 horas, seguidos por uma corrente inversa muito mais fraca.

As duas costas da Nova Zelândia também respondem de maneira diferente aos ciclos astronômicos. Na costa oeste e nas baías de Tasman e Golden, a amplitude acompanha sobretudo o ciclo quinzenal de marés vivas e mortas, determinado pelo alinhamento da Lua e do Sol. Em partes da costa leste, como Wellington e Napier, ganha maior peso a variação mensal associada à passagem da Lua entre o perigeu e o apogeu.

Perto do cabo Terawhiti, no meio do estreito, a variação de altura é quase nula, mas a corrente atinge suas maiores velocidades, sobretudo nas proximidades de Karori Rip.

As correntes dependem da diferença de nível entre as extremidades do estreito e dos efeitos meteorológicos. Os padrões de Nelson e Wellington diferem porque, na costa leste, a variação perigeana pode predominar sobre o ciclo quinzenal. A combinação das diferenças de fase e de altura entre as costas determina o escoamento pelo estreito, que não pode ser deduzido apenas do ciclo de um dos portos de referência.

Conhecimento antigo e medieval

Antes das explicações científicas, as marés eram atribuídas a causas mitológicas ou animistas. Na literatura indiana e do leste asiático, o mar podia respirar ou pulsar como um ser vivo. Outras explicações recorriam à ação de uma força sobrenatural marinha para justificar a subida e a descida periódicas da água.

Durante sua viagem às Ilhas Britânicas, por volta de 325 a.C., Píteas observou que as marés variavam com o ciclo lunar. Fragmentos atribuídos à sua obra Sobre o oceano relacionam a amplitude das marés às fases lunares.

No século II a.C., o astrônomo helenístico Seleuco de Selêucia explicou o fenômeno das marés para sustentar sua teoria heliocêntrica. Atribuiu corretamente sua causa à Lua, embora acreditasse que a interação ocorria por meio do pneuma. Observou que os horários e a intensidade das marés variavam entre regiões. Estrabão, na passagem 1.1.9 de sua obra, atribuiu a Seleuco a primeira explicação das marés pela atração lunar e a observação de que sua altura dependia da posição da Lua em relação ao Sol.

Ptolemeu mencionou no Tetrabiblos a ação lunar sobre as águas.

A Naturalis Historia, de Plínio, o Velho, reuniu observações sobre a relação entre as fases da Lua e a amplitude das marés. Estrabão escreveu sobre diferenças regionais e sobre as marés do golfo Pérsico, enquanto as correntes dos estreitos de Euripo e de Messina já chamavam a atenção de autores da Antiguidade. Observações úteis e interpretações incompatíveis com a física das marés aparecem lado a lado nesses textos.

Em De temporum ratione, obra de 725 publicada em inglês como The Reckoning of Time, Beda relacionou as marés semidiurnas e a variação de suas alturas à Lua e às suas fases. Ele observou que as marés subiam e desciam quatro quintos de hora mais tarde a cada dia, enquanto o nascer e o ocaso da Lua se atrasavam pelo mesmo intervalo. Beda acrescentou que, em dois meses lunares, equivalentes a 59 dias, a Lua completava 57 voltas aparentes em torno da Terra e ocorriam 114 marés. Também observou a variação das alturas ao longo do mês. Chamou as marés crescentes de malinae e as decrescentes de ledones, dividindo o mês em quatro períodos de sete ou oito dias, com alternância entre elas. Na mesma passagem, comentou que o vento podia retardar a maré.

Ao comparar lugares diferentes, Beda percebeu que os horários das marés se deslocavam ao longo da costa: ao norte de Monkwearmouth, onde vivia, elas chegavam mais cedo e, ao sul, mais tarde. Ele escreveu que a maré "abandona estas praias para poder inundar outras quando lá chega" e que "a Lua que assinala a subida da maré aqui assinala seu recuo em outras regiões, distantes desta parte dos céus".

Obras de astrônomos muçulmanos sobre as marés circularam na Europa em traduções latinas a partir do século XII. Abu Ma'shar, que morreu por volta de 886, ensinava no Introductorium in astronomiam que a Lua causava a enchente e a vazante. Ele discutiu os efeitos do vento e das fases da Lua em relação ao Sol sobre as marés. No século XII, Alpetrágio, que morreu por volta de 1204, propôs que as marés eram causadas pelo movimento geral dos céus.

Na China, uma tábua de marés impressa em 1056 previa os horários do macaréu do rio Qiantang. Na Inglaterra do século XIII, a tábua de marés preservada em um manuscrito de St. Albans relacionava a preamar na ponte de Londres à passagem da Lua pelo meridiano e incorporava o atraso diário da maré.

Desenvolvimento das teorias das marés

Nos séculos XVII e XVIII, a mecânica celeste passou a fornecer explicações quantitativas para a repetição diária e para as mudanças de amplitude das marés. A atração da Lua permitia explicar a ocorrência de duas marés em muitos lugares, e a combinação das forças lunar e solar dava conta das variações ao longo do mês.

Em De spiegheling der Ebbenvloet, de 1608, cujo título significa "A teoria da enchente e da vazante", Simon Stevin contestou ideias equivocadas sobre as marés. Defendeu que a atração da Lua era sua causa e distinguiu a enchente, a vazante, as marés vivas e as mortas. Também ressaltou a necessidade de aprofundar a investigação.

Em 1609, Johannes Kepler também propôs corretamente que a gravidade da Lua causava as marés, com base em observações antigas e nas relações entre os movimentos observados.

No Diálogo sobre os Dois Principais Sistemas do Mundo, de 1632, cujo título de trabalho era Diálogo sobre as marés, Galileu Galilei usou sua teoria das marés como um dos argumentos físicos em defesa do heliocentrismo copernicano. Propôs que elas resultavam da combinação dos movimentos de rotação e translação da Terra. Rejeitou explicitamente a explicação de Kepler sobre a ação da Lua no mar, pois entendia a atração lunar como um recurso a qualidades ocultas, sem uma causa mecanicamente compreensível.

Isaac Newton, que viveu de 1642 a 1727, formulou uma teoria quantitativa das marés baseada na atração gravitacional entre os astros. Publicou essa explicação, junto à de outros fenômenos, nos Principia, em 1687. Sua lei da gravitação universal permitiu explicar as atrações lunar e solar como origem das forças geradoras de maré.

Newton e outros pesquisadores anteriores a Pierre-Simon Laplace estudaram o problema como um sistema estático, na chamada teoria do equilíbrio. Ela aproximava a forma que a superfície oceânica teria em uma Terra recoberta por um oceano uniforme e capaz de responder sem inércia ao forçamento astronômico. Para calcular as marés reais é preciso considerar a resposta dinâmica da água, que depende da profundidade, da rotação da Terra, da forma das bacias e da dissipação.

Em 1740, a Academia Real de Ciências, em Paris, ofereceu um prêmio ao melhor trabalho teórico sobre as marés. Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Colin Maclaurin e Antoine Cavalleri dividiram o prêmio.

Maclaurin aplicou a teoria de Newton a uma esfera lisa recoberta por um oceano profundo e estudou a forma de equilíbrio produzida por um corpo externo. Euler tratou a componente horizontal da força geradora, e Jean le Rond d'Alembert desenvolveu equações para oscilações de maré na atmosfera. Esses trabalhos prepararam o caminho para a teoria dinâmica formulada por Laplace.

Laplace formulou um sistema de equações diferenciais parciais que relacionava o movimento horizontal da água à altura da superfície oceânica. Foi a primeira formulação dinâmica abrangente das marés oceânicas. As equações de maré de Laplace permanecem na base dos modelos hidrodinâmicos de maré. William Thomson, lorde Kelvin reformulou o problema e estudou ondas confinadas às costas, as ondas de Kelvin.

A teoria dinâmica de Laplace foi ampliada por Kelvin, Henri Poincaré e outros pesquisadores e, no início do século XX, conectada a uma descrição harmônica muito mais detalhada. Com base nesses trabalhos e na teoria dos movimentos da Lua elaborada por Ernest William Brown, Arthur Thomas Doodson publicou, em 1921, uma expansão do potencial gerador de maré em forma harmônica. Doodson distinguiu 388 frequências de maré. Os números de Doodson continuam usados para identificar constituintes de maré.

História da observação e previsão

Em 1614, Claude d'Abbeville publicou Histoire de la mission de pères capucins en l'Isle de Maragnan et terres circonvoisines, em que registrou que os tupinambás relacionavam a Lua ao fluxo e refluxo do mar e distinguiam as marés associadas à lua cheia e à lua nova. Esse conhecimento indígena sobre as fases lunares e as marés foi publicado no início do século XVII, quando a causa física do fenômeno ainda era debatida na ciência europeia.

Em 1770, a barca HMS Endeavour, de James Cook, encalhou na Grande Barreira de Coral. As tentativas de soltá-la na maré seguinte fracassaram, mas a maré posterior a ergueu sem dificuldade. Durante os reparos na foz do rio Endeavour, Cook observou as marés por sete semanas. Nas marés mortas, as duas oscilações diárias eram semelhantes. Nas marés vivas, a água subia cerca de 2,1 m pela manhã e 2,7 m à noite.

Em setembro de 1831, um marégrafo com registro automático entrou em operação no estaleiro naval de Sheerness, no estuário do Tâmisa. Seus traçados de setembro e outubro abrangem um ciclo de marés vivas e mortas.

John William Lubbock foi um dos primeiros a mapear linhas comareais para a Grã-Bretanha, a Irlanda e as costas próximas, em 1831. William Whewell ampliou esse trabalho e produziu, em 1836, uma carta de alcance quase mundial. Para compatibilizar os mapas, propôs a existência de uma região oceânica sem subida ou descida da maré, onde as linhas comareais se encontrariam. A existência desses pontos anfidrômicos foi confirmada em 1840 pelo capitão William Hewett, da Marinha Real Britânica, por meio de sondagens no mar do Norte.

A partir de 1867, William Thomson, lorde Kelvin desenvolveu a análise harmônica das medições de maré. A primeira máquina funcional de seu projeto, construída em 1872 por A. Légé & Co., usava polias para somar dez componentes astronômicos. O ajuste das engrenagens e das polias permitia definir os períodos, as fases e as amplitudes para cada porto. Máquinas semelhantes foram usadas até a década de 1960.

Dinâmica costeira e estuarina

Em grandes sistemas fluviais, a oscilação de maré pode avançar centenas de quilômetros para o interior. No rio Amazonas, seus efeitos sobre o nível da água são detectáveis a mais de 1.000 km do mar, embora a vazão do rio e a distância da costa modifiquem progressivamente a amplitude, o atraso e a forma da onda.

Na costa entre os rios Amazonas e Orinoco, o ciclo nodal de 18,6 anos pode modular a redistribuição de sedimentos e a migração de bancos de lama colonizados por manguezais.

Macaréus

Ver artigo principal: Macaréu

Em certos rios e estuários, a onda de enchente forma uma frente abrupta que avança rio acima. O macaréu ocorre com maior facilidade onde a foz ou o estuário se estreita e fica progressivamente mais raso, em locais de grande amplitude de maré. A frente pode quebrar continuamente ou ser seguida por uma sequência de ondulações. No estuário amazônico, esse tipo de onda de maré recebe o nome de pororoca. O rio Qiantang, na China, apresenta uma frente especialmente intensa, capaz de ressuspender e transportar sedimentos no estuário.

Marés, nível do mar e inundação costeira

A altura que a água alcança numa costa resulta da maré astronômica combinada com o nível relativo do mar e com oscilações produzidas pelo vento, pela pressão atmosférica e pelas ondas. Durante uma tempestade, a elevação meteorológica do mar pode coincidir com a preamar e elevar o nível total.

O nível relativo do mar mede a altura da superfície do mar em relação à terra e pode subir porque o oceano se eleva, porque o terreno afunda, ou pelos dois processos juntos. Quando essa base sobe, a maré passa a oscilar em cotas mais altas. Uma preamar que antes permanecia abaixo de ruas, cais ou saídas de drenagem pode ultrapassar esses níveis, fazendo com que enchentes de maré ocorram com maior frequência mesmo sem tempestade. Marés vivas e marés vivas perigeanas podem levar a água acima desses limiares com mais facilidade.

Com a elevação relativa do nível do mar, níveis extremos que no passado recente ocorriam em média uma vez por século são projetados para ocorrer pelo menos uma vez por ano em mais da metade das estações maregráficas até 2100.

Em costas baixas e estuários, uma preamar alta pode ocorrer junto com elevação meteorológica do mar, ondas, chuva intensa ou vazão fluvial elevada. Quando esses processos chegam ao mesmo tempo, a água pode permanecer mais alta por mais tempo, cobrir ruas e impedir que a drenagem urbana escoe para o mar.

Ecologia da zona entremarés

A zona entremarés fica entre os níveis alcançados pela preamar e pela baixa-mar. Parte dela passa horas submersa e depois fica exposta ao ar, de modo que os organismos enfrentam mudanças rápidas de temperatura, salinidade, dessecação e ação das ondas. Costões rochosos, praias arenosas e planícies lamosas formam ambientes entremarés com comunidades diferentes.

A alternância entre imersão e exposição submete os organismos da zona entremarés a condições muito variáveis, que exigem adaptações fisiológicas e comportamentais. Um dos padrões mais visíveis é a zonação vertical, com espécies formando faixas em diferentes alturas acima da baixa-mar. A tolerância à dessecação e as interações entre organismos ajudam a definir esses limites. Em experiências clássicas com a craca Chthamalus stellatus, por exemplo, a dessecação restringiu sua distribuição na parte alta do costão, enquanto a competição com outras cracas limitou sua presença mais abaixo.

Pisoteio, coleta excessiva, espécies invasoras, derramamentos de óleo, acidificação e mudanças climáticas podem alterar comunidades de costões entremarés. Programas de monitoramento de longo prazo acompanham mudanças na abundância e na distribuição das espécies para distinguir variações naturais de alterações persistentes.

Ritmos biológicos

Os ciclos de maré de aproximadamente 12 horas e de duas semanas afetam o comportamento e a fisiologia de organismos marinhos, sobretudo em ambientes costeiros onde a imersão, a exposição e as correntes mudam em horários previsíveis. Em vertebrados, também ocorrem ritmos fisiológicos próximos de 12 horas, mas essa duração, por si só, não prova que sejam relógios de maré.

Em Eurydice pulchra, o ritmo de natação próximo de 12,4 horas persiste em condições constantes de laboratório. Em experiências publicadas em 2013, esse ritmo continuou mesmo quando componentes do relógio circadiano foram perturbados. Em 2025, grupos distintos de células no cérebro de crustáceos da zona entremarés apresentaram ritmos de expressão gênica próximos de 24 e 12 horas, e genes canônicos do relógio circadiano também participaram da temporização de maré. A base molecular do relógio circatidal ainda não está completamente resolvida.

Em 1871, Charles Darwin propôs que semelhanças entre períodos de gestação, eclosão de ovos e menstruação e os ciclos lunares poderiam resultar da descendência de ancestrais marinhos. Essa era uma hipótese histórica sobre a origem dos ritmos biológicos, formulada muito antes das experiências que distinguiram ritmos circadianos e circatidais em animais costeiros.

Águas subterrâneas

Nos aquíferos costeiros, o nível da água em poços pode subir e descer em resposta às marés de águas superficiais próximas. A mudança de nível no mar altera a pressão na parte do aquífero em contato com ele e modifica a entrada ou a saída de água subterrânea. À medida que a oscilação se propaga pelo aquífero, sua amplitude diminui e seus máximos e mínimos ocorrem com maior atraso.

Registro geológico e paleomarés

Ritmitos de maré são sequências sedimentares nas quais camadas sucessivas guardam ciclos de deposição relacionados à enchente e à vazante. Exemplos do Carbonífero preservam variações associadas a marés individuais e a ciclos de maior duração.

A taxa de desaceleração não pode ser estendida como uma constante por milhões de anos, porque mudanças na profundidade dos oceanos, nas linhas de costa e nas ressonâncias alteram a dissipação das marés. Camadas de crescimento de uma concha fóssil de Torreites sanchezi, de cerca de 70 milhões de anos, permitiram estimar 372 ± 8 dias por ano no intervalo em que o animal viveu, equivalentes a dias de aproximadamente 23 horas e meia. Essa estimativa foi obtida pela comparação entre ciclos diários e sazonais de crescimento e composição da concha.

Navegação

As correntes de maré alteram a velocidade e o rumo de uma embarcação em relação ao fundo, enquanto a altura da maré determina a profundidade disponível sobre bancos, barras e canais. Por isso, previsões de altura e de corrente são usadas separadamente na navegação.

Cartas e atlas de correntes de maré podem apresentar o escoamento em etapas sucessivas do ciclo, com setas para direção e valores de velocidade. Em outros casos, tabelas de corrente relacionam pontos específicos da carta a horários de enchente, vazante e estofo.

Na navegação estimada, a corrente prevista pode ser convertida em um vetor de deslocamento e combinada com o rumo e a velocidade da embarcação para estimar a posição sobre o fundo. O cálculo depende da direção e da velocidade da corrente durante o intervalo considerado.

As cartas náuticas apresentam profundidades medidas em pontos específicos e curvas batimétricas que mostram a forma do fundo. As profundidades são referidas a um nível de redução, definido pelo serviço hidrográfico responsável. Muitos países usam um plano próximo da maré astronômica mínima, enquanto outros adotam uma média de baixa-mares. É preciso conferir o datum adotado na carta. As condições meteorológicas podem fazer o nível da água ficar abaixo do previsto pelas marés astronômicas.

Para usar uma tábua de marés na navegação, os horários e alturas previstos das preamares e baixa-mares são combinados com as profundidades dadas na carta náutica. A profundidade da água em determinado momento corresponde, em princípio, à profundidade cartografada acrescida da altura da maré. Para horários intermediários, podem ser usadas curvas locais publicadas para portos de referência. Quando não existe uma curva mais precisa, a regra dos duodécimos oferece uma aproximação ao distribuir a subida total nas seis horas entre baixa-mar e preamar em parcelas de 1/12, 2/12, 3/12, 3/12, 2/12 e 1/12. O método só é razoável quando a curva é quase senoidal e o intervalo entre os extremos se aproxima de seis horas. Marés muito assimétricas ou com preamares duplas exigem a curva local ou uma previsão mais detalhada.

A subida da maré aumenta a profundidade disponível sob uma embarcação, mas reduz a altura livre sob pontes e cabos suspensos. Essa altura deve ser corrigida pelo nível efetivo da água. O nível de referência usado para as alturas livres nem sempre é o mesmo das profundidades e precisa ser conferido na carta. Mesmo quando os dois usam o mesmo plano, uma elevação da água aumenta uma distância e diminui a outra.

Geração de energia

A energia maremotriz pode aproveitar a velocidade das correntes ou a diferença de nível entre a preamar e a baixa-mar. Projetos de corrente usam turbinas fixadas ao fundo ou a estruturas flutuantes ancoradas, enquanto barragens e lagoas de maré controlam a passagem da água por turbinas. Barragens e lagoas podem modificar níveis de água, correntes, transporte de sedimentos e áreas entremarés, enquanto os efeitos de grandes conjuntos de turbinas de corrente ainda dependem do local e da escala do projeto.

A usina de La Rance, perto de Saint-Malo, na França, entrou em operação em 1966 e tem potência instalada de 240 MW. A usina do lago Sihwa, na Coreia do Sul, começou a operar em 2011 e tem potência instalada de 254 MW.

Entre 2010 e 2015, o Instituto de Energia Elétrica da Universidade Federal do Maranhão coordenou estudos para uma usina-laboratório no estuário do rio Bacanga, em São Luís, com estimativas do recurso disponível, análise de restrições ambientais e socioeconômicas, uma turbina-piloto de baixa queda e integração da geração à rede elétrica. A costa do Maranhão, Pará e Amapá concentra a faixa brasileira de maior interesse para esse recurso. Inventários mais detalhados, pesquisa e projetos-piloto ainda são necessários antes de uma exploração comercial em escala maior.

Os horários das correntes de maré podem ser previstos com antecedência, mas a geração varia ao longo do ciclo. Para uma dada área atravessada pela corrente, a potência cinética disponível varia com o cubo da velocidade da água. Isso não equivale à potência elétrica efetivamente produzida, que também depende do desempenho e do controle da turbina. As oscilações podem ser reduzidas com armazenamento de energia, controle das turbinas, distribuição das instalações por diferentes locais ou combinação com outras fontes renováveis.

Marés em lagos e lagunas

Os Grandes Lagos, como o lago Superior, o lago Erie e o lago Michigan, têm pequenas marés semidiurnas. Mesmo nas marés vivas, a oscilação astronômica é inferior a 5 cm. As mudanças de nível causadas pelo vento e pela pressão atmosférica, incluindo as seichas, encobrem essas pequenas oscilações. Por isso, os Grandes Lagos são classificados, para fins práticos, como sem marés.

Mesmo sem comunicação com o oceano, uma grande bacia pode desenvolver marés pela ação direta das forças lunares e solares sobre sua água. No mar Cáspio, um modelo numérico publicado em 2020 calculou diferenças máximas entre preamar e baixa-mar de cerca de 21 cm na baía Turcomena, na costa sudeste. O valor se refere àquela região e às condições simuladas, não a uma amplitude típica de todo o Cáspio. Mudanças no nível médio da bacia também alteram sua resposta às forças de maré.

No Brasil, a Lagoa dos Patos oferece um caso diferente porque é uma laguna costeira conectada ao oceano, e não um lago fechado. Na entrada do sistema, o regime de maré tem amplitude de cerca de 0,47 m e é fortemente atenuado pelo canal estreito que liga a laguna ao mar. Os níveis e as correntes respondem sobretudo à vazão fluvial e aos ventos, que podem superar o sinal astronômico.

Marés atmosféricas

Perto do solo e nas altitudes de voo, as marés atmosféricas costumam ser menores que as variações meteorológicas. O aquecimento periódico pela radiação solar é sua principal fonte, embora a gravitação lunar e solar também gere componentes. Na mesosfera e na parte inferior da termosfera, elas produzem oscilações de vento, temperatura e densidade e podem se propagar até a ionosfera.

Marés terrestres

As marés terrestres são deformações periódicas da parte sólida da Terra causadas pela gravitação lunar e solar. Os deslocamentos têm componentes verticais e horizontais. Nas medições geodésicas, essa deformação é calculada separadamente dos deslocamentos causados pelo peso variável da água oceânica e da atmosfera sobre a crosta.

Embora pouco perceptíveis nas atividades cotidianas, essas deformações precisam ser consideradas no posicionamento de alta precisão por GPS e nas medições por interferometria de longa linha de base. A posição calculada de uma estação na superfície terrestre muda ao longo dos ciclos de maré. Os modelos geodésicos também corrigem os efeitos do movimento polar e de outras cargas sobre a crosta.

A resposta gravitacional terrestre no constituinte M₂ tem uma defasagem estimada de 0,20° ± 0,05° em relação ao potencial gerador, equivalente a aproximadamente 25 segundos. Esse atraso corresponde a uma dissipação estimada de 110 ± 25 GW nas marés do corpo sólido terrestre.

As tensões causadas pelas marés terrestres e pelo peso variável da água oceânica podem alterar a frequência de pequenos terremotos em certos ambientes. No vulcão submarino Axial, os sismos observados nos meses anteriores à erupção de 2015 eram mais frequentes na baixa-mar. O mecanismo proposto envolve a deformação da câmara magmática em resposta à carga da maré, que modifica as tensões nas falhas. Uma relação estatística desse tipo não permite prever terremotos apenas pelas fases da Lua, pois não informa quais falhas estão próximas de romper.

Marés em outros corpos celestes

Corpos sem oceanos também sofrem deformações de maré. Em Io, a órbita elíptica mantida pelas interações com Europa e Ganímedes faz a intensidade da atração de Júpiter variar ao longo da órbita. A superfície sólida pode subir e descer até cerca de 100 m. A flexão dissipa energia no interior e fornece o calor que mantém sua atividade vulcânica.

Marés galácticas

As galáxias exercem forças de maré sobre as estrelas que contêm e sobre as galáxias satélites que as orbitam. A maré galáctica altera as órbitas dos cometas da nuvem de Oort, no Sistema Solar, e pode encaminhá-los para a região dos planetas.