Energia da maree, moto ondoso e correnti marine e fluviali

La marea è il ritmico alzarsi (flusso) ed abbassarsi (riflusso) del livello del mare provocato dall'azione gravitazionale della Luna e del Sole. Si tratta di un fenomeno a carattere universale, persistente e periodico, le cui cause sono prevalentemente astronomiche. La massima elevazione dell'acqua è detta alta marea mentre bassa marea è lo stato di estremo abbassamento. Il dislivello tra un'alta e una bassa marea consecutive è l'ampiezza o escursione della marea. Nell'arco di un giorno avvengono due cicli di alta e bassa marea. Già prima di Newton, e fin dal tempo dei Greci, si conoscevano le dipendenze dei ritmi delle maree dalle posizioni della Luna e dei Sole, ma si ignoravano le cause di tali relazioni. La vera natura delle forze generatrici delle maree apparve chiara solo dopo che fu scoperta la legge di gravitazione universale.

Le onde sono causate dal vento. L'azione di pressione e attrito esercitata dal vento produce le onde forzate o marosi; il moto ondoso però non cessa al calare del vento, ma si attenua lentamente per dispersione di energia cinetica. Si hanno così le onde lunghe, di aspetto più liscio ed arrotondato, che si propagano anche per lunghissime distanze senza mutamenti apparenti, e il cosiddetto mare lungo. Il moto delle onde in mare aperto è in qualche modo analogo a ciò che succede alla superficie di un campo di grano su cui soffia il vento: durante il moto ondoso viene trasmessa solo la forma dell'onda mentre l'acqua rimane praticamente stazionaria.

Le correnti possono essere paragonate ad immensi fiumi che scorrono in seno al mare. Costituiti da masse d'acqua di densità diversa, questi fiumi marini non si mescolano tra loro ma scorrono a lungo l'uno accanto all'altro, sopra e sotto, seguendo una direzione quasi costante e con una caratteristica velocità. Le correnti marine si distinguono dalle acque circostanti sia per la temperatura che per la salinità, ed a volte anche per il colore e le concentrazioni di materiali sospesi. Esistono molti tipi di correnti marine: costiere, di mare aperto, superficiali e di profondità, stabili o stagionali, ecc.

Gli oceani tropicali si godono il Sole durante tutte le stagioni. La luce solare non penetra molto in profondità, la maggior parte viene assorbita dalla superficie in pochi metri d’acqua, riscaldandola.
L’acqua calda è più leggera dell’acqua fredda che si trova sotto, per cui sta sopra. Gradualmente, vaporizza e diventa più salata. Questi due effetti influenzano la densità in direzioni opposte. Il calore diminuisce la densità, mentre l’aumento di salinità incrementa la densità. L’acqua superficiale calda è gradualmente trasportata verso il polo per la combinazione dei venti e del gradiente di densità termo-salino.
Nelle regioni Artiche ed Antartiche, l’acqua è raffreddata e si deposita sul fondo. Poi si distende verso l’equatore, sollevandosi lentamente, completando il ciclo.
Il risultato globale della previsione è che gli oceani tropicali consistono di uno strato superficiale caldo che copre un vasto serbatoio di acqua molto più fredda.
La temperatura superficiale tipica è nel range di 22-27° C, mentre la tipica temperatura dell’acqua profonda è di circa 4° C. Ciò comporta una differenza di temperatura di 18-23° C.
La termodinamica ci dice che se c’è una differenza di temperatura, c’è “energia libera”, cioè energia disponibile per ottenere lavoro.

E’ così possibile ottenere energia da maree, moto ondoso e correnti utilizzando adeguate macchine idrauliche e termodinamiche.