Come noto, la marea è essenzialmente un fenomeno meccanico di moto delle acque oceaniche sotto l’effetto combinato del Sole e della Luna. L’influenza della Luna, sebbene la sua massa sia molto più piccola, risulta quasi tre volte superiore a quella del Sole perchè si trova ad una distanza dalla Terra molto, molto inferiore.
L’importanza della marea, oltre che dalla rotazione terrestre, dipende dalla posizione dell’astro perturbante rispetto all’equatore e dalla posizione relativa di Sole e Luna. Al novilunio ed al plenilunio l’azione gravitazionale del Sole e della Luna si combinano (essendo allineati con la Terra) e danno luogo alle grandi maree (dette sizigiali) che sono di entità molto maggiore rispetto a quelle che si producono al primo ed all’ultimo quarto (dette di quadratura).
Durante la marea, la parte di oceano rivolta verso la Luna subisce una maggiore attrazione gravitazionale rispetto al nucleo solido (più rigido) quindi la forza è maggiore di quella richiesta per mantenere il moto orbitale. Per contro, sul versante opposto della Terra tale forza non è sufficiente a mantenere tale moto e, di conseguenza, i due estremi sono costretti ad allontanarsi dal centro della Terra formando due opposti rigonfiamenti.
Il rigonfiamento, detto anche onda di marea, segue la Luna mentre la Terra ruota su sé stessa assai più rapidamente. Perciò l’onda esercita sul globo solido un’azione frenante che ne rallenta la velocità di rotazione. Per tale motivo il giorno terrestre si allunga di 16 decimillesimi di secondo per secolo.
Per il principio di conservazione del momento angolare, all’allungamento del periodo di rotazione della Terra corrisponde un progressivo allontanamento della Luna dal nostro pianeta.
Il fenomeno delle maree ha influenzato ovviamente anche la Luna, il cui raggio rivolto verso la Terra è più lungo di 4 km rispetto a quello ad esso perpendicolare. Tale allungamento è da ricercarsi principalmente al periodo in cui la Luna era più giovane e più calda, quindi maggiormente plasmabile. Gli effetti di marea sulla Luna ne hanno rallentato la rotazione fino a bloccarla in sincronia con il suo moto orbitale (mostra cioè, alla Terra, sempre la stessa faccia).
Ricordiamo che due alte maree e due basse maree si verificano circa ogni giorno. Diciamo circa perché la Luna, muovendosi lungo la sua orbita nello stesso senso della rotazione terrestre, torna al medesimo punto su una determinata località ogni giorno con un ritardo di 50 minuti. Le alte maree si susseguono perciò con un intervallo medio di 12h e 25m, e così pure quelle di bassa marea.
L’attrazione esercitata sul centro di massa della Terra viene necessariamente equilibrata dalla forza centrifuga originata dal movimento di rivoluzione dei corpi in gioco attorno al centro di massa del sistema; lo stesso non è però possibile per tutti gli altri punti.
Tale differenza di attrazione costituisce la forza di marea, che risulta direttamente proporzionale alla massa dell’astro ed inversamente proporzionale al cubo della distanza tra il centro dell’astro ed i punti della superficie terrestre: ciò spiega perché la Luna, nonostante abbia una massa notevolmente inferiore rispetto a quella del Sole, abbia, per la sua relativa vicinanza, un effetto di marea superiore di circa 2,2 volte quella prodotta dal Sole.
Non dimentichiamo, inoltre, che la forza di marea, sia lunare che solare, è piuttosto piccola se confrontata con la forza gravitazionale (circa 10-7 volte) e che gli ingenti spostamenti d’acqua si possono spiegare notando che la forza medesima non è diretta secondo la direzione della gravità, potendo quindi essere scomposta in due componenti, orizzontale e verticale.
La componente verticale produce una variazione di gravità del tutto trascurabile mentre quella orizzontale, anche se dello stesso ordine di grandezza, è però paragonabile alle altre sollecitazioni orizzontali (differenza di pressione tra acque di differente densità, azione del vento etc.) ed è quindi in grado di imprimere un moto sensibile alle masse d’acqua. È dunque la componente orizzontale che provoca le correnti di marea e l’accumulo, o la sottrazione, delle acque con le conseguenti oscillazioni di livello.
Per contro, nel caso delle maree atmosferiche che si manifestano con variazioni periodiche della pressione atmosferica (dell’ordine di 0,3 mbar ai Poli e di circa 1,5 mbar nelle fasce tropicali), la dipendenza si manifesta, oltre che dall’azione gravitazionale della Luna e del Sole, anche dall’effetto del riscaldamento e del raffreddamento dell’aria. Per questo motivo il Sole ha, per le maree atmosferiche, maggiore importanza.