viernes, 27 de junio de 2014

Fuerza de gravedad y dinámica de placas

Muchos siglos antes de que Alfred Wegener intuyera que la fuerza de gravedad era una componente primordial en su teoría Die Entstehung der Kontinente und Ozeane y de que pensase que además del "Polflucht", el efecto de arrastre de marea provocado por las fuerzas gravitatorias del Sol y la Luna colaboraba en la deriva de los continentes, Arquímedes de Siracusa decía:
"Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo".

No reparó mucho en la frase del sabio siciliano porque le hubiera evitado seguir buscando la fuerza que ya había encontrado, la de la gravedad. Porque en su obra ya habla de la marea terrestre y del desplazamiento litosférico general hacia el oeste (1). En cambio priorizó el "Polflucht" y a Sir Harold Jeffreys no le resultó muy complicado demostrar el error, "refutando" la teoría en su totalidad e impidiendo de esta forma el lógico desarrollo de la geología durante casi medio siglo. La temprana muerte de Wegener nos privó seguramente de la refutación de la "refutación" y de otras novedosas ideas en geología que su brillante talento hubiera descubierto.

Parece ser que Wegener no supo integrar en la dinámica de placas la fuerza de gravedad de la Tierra, Luna y Sol de forma correcta.
Pero no creo que debamos exigir tanto a Alfred Wegener cuando todavía hoy, después de casi 100 años, los modelos dinámicos tampoco lo hacen. A pesar de conocer y medir no pocos parámetros la geología actual no ha podido desarrollar sus ecuaciones constitutivas.

La moderna tectónica de placas explica que la fuerza de gravedad (terrestre) tiene la misión de tirar de la litosfera y hundirla en la astenosfera en los límites de subducción. La energía para el funcionamiento del sistema la aporta el interior de la Tierra, transmitiéndola a través de la astenosfera con los movimientos de convección del magma y la consiguiente generación de masa litosférica en las dorsales divergentes. Se produce así un efecto como de "cinta transportadora".

Pero las fuerzas necesarias no solo provienen del interior de la Tierra a través de las dorsales y de la fuerza de gravedad terrestre en los límites de subducción, si no que además provienen de la gravedad exterior. Es así como ocurre.

¿Es posible que en el texto "arrastre de marea" tengan tal carga semántica las palabras "arrastre" y "marea", que lleguen a equivocar la correcta visión, cuantificación y planteamiento del problema haciendo imposible su resolución?
Parece ser que sí (2).

¿Puede ser que el imponente océano con sus mareas y tempestades resulte a los ojos humanos tan impresionante, que nos impide comprender que los efectos dinámicos derivados de las mareas terrestres son mayores que los efectos derivados de las mareas oceánicas?

Los momentos de fuerza generados por el rozamiento del agua con el fondo en mares poco o muy profundos son insignificantes comparados con los múltiples momentos de fuerza generados en la propia onda de marea litosférica. La causa de la variación regular de la velocidad angular de la Tierra (retraso de la rotación) se debe a ello. No parece que ocurra de la manera con que habitualmente se explica (2).

http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_de_marea"El abultamiento total de marea generado en la Tierra es arrastrado por delante de la Luna dado que el giro de la Tierra es más rápido. Es necesaria la fricción de marea para arrastrar y mantener el abultamiento de la marea hacia la Luna, esto disipa el exceso de energía generada por el intercambio de energía rotacional y orbital entre la Tierra y la Luna en forma de calor. Si la fricción y disipación de calor no estuviesen presentes, la fuerza gravitatoria de la Luna sobre el abultamiento de la marea se sincronizaría rápidamente con la Luna (en alrededor de dos días), y esta ya no se alejaría. La mayor parte de la disipación se produce en una turbulenta capa que limita con el fondo de mares poco profundos, tales como los arrecifes europeos en torno a las Islas Británicas, los arrecifes de la patagonia en Argentina, o el Mar de Bering" (Wikipedia)

El capitán del gran crucero en el que navegamos, cometería un serio error si atribuyese a las carenas líquidas del agua de la piscina, la mayor responsabilidad del balanceo o cabeceo de nuestra nave.

Los vectores de fuerza gravitatoria de la Luna y el Sol deforman la Tierra originando la marea terrestre que provoca múltiples momentos de fuerza en la litosfera, tanto en la diminuta corteza oceánica y su masa líquida (diminuta porque si la comparamos con la masa litosférica es la piscina del barco) como en la corteza sólida continental. El comportamiento dinámico entre placas de la litosfera en los límites de subducción también se ve modificado por la fuerza de gravedad exterior (variaciones de fricción en las zonas de subducción). Los momentos de fuerza generados (normales a los vectores gravitatorios) además de frenar paulatina y cíclicamente la rotación de nuestro planeta, provocan la compleja dinámica entre placas que está ocasionando el desplazamiento litosférico general hacia el oeste respecto al manto interno (1).

La menor exposición de la placa Antártida a la gravitación exterior (gradiente gravitatorio) produce el "efecto de engranaje suelto".

El giro observado de la placa Antártica hacia el este respecto a las placas adyacentes (3) se debe a ello. Sería interesante desarrollar las consecuencias dinámicas de este efecto en las placas contiguas y en todo el sistema de placas.

En la dinámica de placas la fuerza de gravedad determina la recurrencia sísmica, y el punto de apoyo que pedía Arquímedes se encuentra principalmente en algunos límites de subducción ¡Εύρηκα!

(1) Moore, George W. (1973) "Westward Tidal Lag as the Driving Force of Plate Tectonics". Bostrom, R.C. (31 December 1971) "Westward displacement of the lithosphere".

(2) "Debido a las mareas provocadas por el Sol y la Luna, la superficie del mar adopta la forma de un elipsoide de revolución de eje mayor dirigido hacia el astro en cuestión. El consiguiente rozamiento causado por las aguas genera una fuerza, en mares poco profundos, que origina un momento que tiende a oponerse a la rotación de la Tierra." http://www.publicacions.ub.es/liberweb/astronomia_esferica/material/version_html/Tomo_1/2_9.htm

(3) Horizontal Velocities of Antarctic Stations (2006 POLENET CONSORTIUM)
http://rses.anu.edu.au/~anya/polenet/science_dietrichexample.htm
Plate kinematics and deformation status of the Antarctic Peninsula based on GPS

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