Olas y mareas

Describe la propagación de olas superficiales y la respuesta mareal del océano.

Contexto conceptual

El océano nunca está realmente inmóvil. Sobre su superficie viajan perturbaciones rápidas, como el oleaje, y oscilaciones lentas, como las mareas. Ambas involucran $g$, pero responden a escalas temporales y espaciales muy distintas. La pregunta central no es solo cuánto sube o baja el agua, sino cómo se propaga la información física: qué controla la $c$, cómo intervienen $h$, $T$ y $\lambda$, y por qué el $\eta$ cambia con la $\phi$. Comprender esta separación permite interpretar desde una boya costera hasta un tsunami, evitando confundir el movimiento local del agua con el avance de la perturbación.

🟢 Nivel esencial

Antes de calcular se identifica si la observación describe propagación rápida, repetición temporal o una oscilación mareal lenta.

Una ola superficial transporta energía y fase, pero no desplaza toda el agua con la misma rapidez que avanza la cresta.

La $c$ describe el movimiento de la forma de la ola. En aguas someras, el fondo influye en toda la columna, por eso la $h$ se vuelve decisiva. El $T$ indica cuánto tarda en repetirse una cresta y la $f$ cuenta ciclos por segundo. La $\lambda$ conecta las descripciones espacial y temporal. Las mareas son oscilaciones más lentas: el nivel cambia alrededor de una referencia, la fase localiza el estado del ciclo y su amplitud distingue la desviación máxima del rango entre extremos. Confundir estas dos familias de fenómenos —propagación rápida de olas y oscilación lenta de marea— es un error frecuente entre quienes se inician en oceanografía, porque ambas comparten la misma fuerza restauradora, la gravedad, aunque operen en escalas radicalmente distintas de tiempo y espacio. Por eso conviene preguntarse primero qué tipo de fenómeno se observa antes de elegir cualquier fórmula.

🔵 Nivel formal

Fórmulas básicas

Cada relación debe conservar unidades, declarar su régimen de profundidad y distinguir una fase propagada de la oscilación local del agua.

En el régimen de aguas someras, la $c$ depende de $g$ y $h$:

Celeridad en aguas someras

Esta relación supone que la $h$ es mucho menor que la $\lambda$. El resultado es una rapidez de fase positiva; la dirección de propagación debe especificarse aparte. $T$ y $f$ son magnitudes inversas:

Relación entre periodo y frecuencia

La conexión entre escala temporal y espacial se expresa mediante:

Longitud de onda

Por tanto, una ola de gran $T$ puede poseer una $\lambda$ enorme, incluso si su altura visual no parece extraordinaria. Si la fuente permanece estable, el $T$ suele conservarse aproximadamente mientras cambian $c$ y $\lambda$ al variar la $h$.

En aguas someras la $c$ depende de la $h$, de modo que la $\lambda$ de una ola de $T$ dado queda fijada por el fondo y la $g$:

Longitud de onda en aguas someras

Preguntas reales del alumno

¿Una ola transporta agua hasta la costa? Transporta sobre todo energía y fase. Las partículas describen movimientos locales, aunque corrientes, deriva y ruptura sí pueden producir transporte neto.

¿Por qué una ola se frena cerca de la playa? Porque disminuye la $h$ y el fondo condiciona toda la columna de agua.

¿El $T$ cambia al acercarse a la costa? En una aproximación estacionaria suele mantenerse casi constante, mientras cambian $c$ y $\lambda$.

¿Marea y tsunami son lo mismo? No. Ambos pueden comportarse como ondas largas, pero tienen causas y escalas distintas.

¿Por qué la pleamar no ocurre siempre a la misma hora? Porque la $\phi$ evoluciona según varias componentes astronómicas y condiciones locales.

Síntesis final

La $h$ controla la $c$ de las ondas largas; el $T$ y la $f$ fijan su escala temporal, y la $\lambda$ conecta tiempo y espacio. En las mareas, el $\eta$ se interpreta mediante $\eta 0$, $A$ y $\phi$. Las fórmulas son útiles solo cuando su régimen físico y sus referencias están bien identificados.