Divulgación Mareas y ondas gravitatorias

[Pola]

Buenos días.

Una pregunta: ¿las ondas gravitatorias que causan las mareas son las mismas ondas que se encontraron con el laboratorio de detección de ondas gravitatorias L.I.G.O.?
Si no lo son, ¿alguien podría explicarme la diferencia?

Y si lo son, ¿por qué no se realizó el experimento en el agua, donde su efecto aparentemente es más fácilmente detectable?

[Alriga]

...Una pregunta: ¿las ondas gravitatorias que causan las mareas son las mismas ondas que se encontraron con el laboratorio de detección de ondas gravitatorias L.I.G.O.?...

Las mareas no están causadas por ondas gravitacionales. Están causadas básicamente porque la Tierra no es un objeto puntual, lo que provoca que en general, el campo gravitatorio ejercido por la Luna y el Sol en un determinado punto de la Tierra no es el mismo ni en módulo ni en dirección que en otro.

Las mareas en la Tierra no tienen nada que ver con ondas gravitacionales.

Saludos.

[Pola]

Pues gracias, Alriga.

Perdóname el rollo, pero el valor del campo gravitatorio en ése punto no viene causado por una onda gravitacional?

Un saludo

[Jaime Rudas]

Perdóname el rollo, pero el valor del campo gravitatorio en ése punto no viene causado por una onda gravitacional?

Velo de esta forma: las mareas son algo que se explica plenamente en la física newtoniana y en física newtoniana no hay ondas gravitacionaes

[Alriga]

... ¿el valor del campo gravitatorio en [un] punto no viene causado por una onda gravitacional?...

No, el campo gravitatorio newtoniano "g" que crea una masa "M" a una distancia "r" es, según la ley de gravitación universal:

$\vec g=G \dfrac M{r^2} \ \hat r$

Y con eso, simple mecánica newtoniana, se explican perfectamente las mareas en la Tierra

Como bien te explica Jaime, las ondas gravitacionales no existen en Mecánica Newtoniana, solo existen en Relatividad General y solo son significantes cuando hay grandes aceleraciones de grandes masas, por ejemplo generan ondas gravitacionales significativas 2 estrellas de neutrones girando muy cerca una de otra en torno a su centro de masa. Así se detectaron indirectamente por primera vez por Hulse y Taylor, lo que les valió el Premio Nobel.

Las que ha detectado LIGO las han generado parejas de agujeros negros (masas enormes) girando tan cerca uno de otro (grandes aceleraciones) que han acabado fusionándose.

Te puede interesar repasar también ¿podríamos detectar las ondas gravitacionales que generan al moverse los planetas alrededor del sol? en donde se cuantifica la extraordinaria debilidad de las ondas gravitacionales generadas por los movimientos orbitales de los planetas: esas debilísimas ondas gravitacionales del sistema solar son indetectables y evidentemente, no es lo que hace que cada día el agua del mar suba y baje varios metros, fenómeno al que llamamos marea.

Saludos.

[Richard R Richard]

¿alguien podría explicarme la diferencia?

Sin contradecir en nada lo antes expuesto te comento, para complentar y quiza redundar, que puedes pensar que el campo gravitatorio lunar o solar es una constante en el tiempo pero que varía en función de la distancia del punto de medición (cae con el cuadrado de la distancia) al centro de la Luna o Sol, entonces las mareas tienen razón de existir por la rotación de la superficie terrestre y la rotación de la posición de la Luna alrededor de la Tierra, los puntos de la superficie de la Tierra son sometidos a una variación de intensidad del campo gravitatorio lunar o solar, por alejarse y acortarse la distancia periodicamente al centro de los astros, esto sucede casi 2 veces al dia, las mareas crecen cuando la superficie esta cercana al eje que pasa por los centros de la Tierra y la Luna por ejemplo, y bajan cuando es perpendicular.

Si bien hay una variación de intensidad en el tiempo no es a lo que nos referimos como onda gravitacional, que es una perturbación en el "campo gravitatorio"(curvatura) del espacio tiempo, debido al movimiento rápido y oscilante de masas muy grandes y muy lejanas.

Si te pudieras ubicar continuamente en un punto intermedio del sistema Tierra-Luna, observarías que el campo es constante en el tiempo, y que solo verías cambiar periodicamente la superficie de la Tierra mas próxima expuesta debido a las rotaciones, desde ese punto privilegiado simpre verías a la Tierra en marea alta.

En cambio una onda gravitacional, revela un cambio temporal y oscilatorio del campo gravitatorio con cierta dirección provieniente desde objetos muy lejanos, estas variaciones son muy pequeñas y de corta duración.
Por otro lado las variaciones en el campo medido que provoca el efecto de las mareas son mucho más intensas y de larga duración en comparación.

De un modo muy idealizado ,esquemático y reducido puedes diferenciar.

Marea : campo gravitatorio constante en el tiempo, varia la distancia hasta la superficie con el tiempo lo que hace variar la intensidad medida.
Onda gravitacional: el campo varía en intensidad con el tiempo, la distancia a la superficie es constante.

[Pola]

Pues muchas gracias a todos. A los que no sabemos de física, (o al menos a mi), nos cuesta diferenciar los efecto de la gravedad desde un punto de vista newtoniano a los efectos desde un punto de vista de la TGR; más allá de que en el primero es una fuerza y en el segundo, una deformación en la estructura del espacio-tiempo.

Cuando trato de pensar qué sucede en un punto del espacio (como por ejemplo la superficie del mar) pienso que actúa conforme una teoría o a la otra; es decir, que la marea sube porque se ha producido una deformación en el espacio-tiempo, o bien que sube porque hay una fuerza que actúa con diferente dirección e intensidad en los polos que en el ecuador. Pero me cuesta integrar las dos cosas porque pienso que la teoría de Newton es una aproximación pero que en realidad la gravedad se debe a la TGR y que si es así, entonces son las ondas gravitatorias las que la causan.

[Richard R Richard]

Pero me cuesta integrar las dos cosas porque pienso que la teoría de Newton es una aproximación pero que en realidad la gravedad se debe a la TGR y que si es así, entonces son las ondas gravitatorias las que la causan.

Cuando se explica la gravedad con la teoría newtoniana, algunos resultados de ciertas mediciones muy precisas no parecen concordar con la predicción de la teoría, por ello se buscó y se halló una mejor que no discrepa con las mediciones, la TRG, pero es muy difícil para trabajar matamaticamente y obtener predicciones sencillas, por eso la teoría newtoniana no se abandona debido a su sencillez y precisión aceptable.

Así que cualquier efecto gravitatorio puede ser explicado por ambasteorías, solo que la newtoniana, repito, tiene problemas en explicar con precisión fenómenos de altas gravedades y altas velocidades, pero las mareas no son el caso y las puedes explicar con ambas teorías.

Por las últimas palabras de la cita entiendo que pudiste asimilar muy poco o nada de lo que se te explicó previamente en el hilo.

Te voy a plantear un símil , que "no es correcto" del todo, pero si a grandes rasgos, quizá te clarifique o quizá no.

Existen otras teorías muy exitosas , con partes aun no demostradas experimentalmente, pero que apuntan a que existe una partícula mediadora para la interacción gravitatoria y se le dió el nombre de "gravitón", piensa que en cada punto del espacio, puedes contar la cantidad de partículas que pasan muy cerca del punto y representar esa cantidad con una flecha de determinada longitud, más partículas pasan, más larga la flecha.

Un objeto masivo, naturalmente emitirá esas partículas sin masa, las que se se mueven a la velocidad de la luz.

Al llegar a un segundo objeto con masa, le "pasa" la información de la altura de la flecha y entonces el movimiento de este objeto se ve condicionado a seguir cierta trayectoria.

La acción es reciproca , el segundo objeto emite sus partículas en dirección contraria y afecta al primero.

En un punto intermedio del espacio entre ambos objetos la altura de la flecha resulta de un tipo de suma de ambas alturas de flecha, pero si las particulas que pasan por el punto tienen sentidos opuestos, de la suma es en realidad una resta, podemos pensarlo como un efecto cancelatorio.

Un objeto masivo, emite el mismo número de partículas por unidad de tiempo en las 3 direcciones espaciales, dada una simetría esferica, es decir la cantidad es una constante, pero en los puntos cercanos del objeto las partículas estarán más concentradas, contarás más cantidad resultando la flecha más alta, camparando esto con la realidad hemos averiguado por experimentación que la flecha es 4 veces menor cada vez que duplicas la distancia, osea decimos la gravedad cae con el cuadrado de la distancia.

La Luna emite una cantidad constante de esas partículas (la cantidad depende de la masa del objeto que es constante), pero nos preguntamos que pasa entonces con el agua sobre la superficie de los mares?, debido la forma casi esferica de la tierra, habrá zonas más cercanas y zonas más alejadas respecto del centro la Luna.

Lo que sucede entonces es que el condicionamiento al movimiento del agua, resulta en acelerarla hacia donde la flecha es más alta. Como independientemente de esto la tierra gira, los puntos de la superficie se alejan y se acercan respecto de la luna, entonces la superficie del mar esta expuesta a un continuo cambio de la altura de la flecha, sube dos veces y baja dos veces al día, este es el efecto gravitatorio, observado como una fluctuación en la altura de la flecha a lo largo del día , y el efecto real físico es la acumulación y la evacuación del agua en las zonas costeras, le dimos a ese efecto el nombre de marea. No he hablado de onda para nada para explicar este fenómeno.

Bien, ahora piensa que a la vez de viajar a la velocidad de la luz las particulas , continuamente en una porción de espacio fluyen muchas de ellas, decimos hay un flujo constante en cada región.
Si a la vez la medida de cada flecha, está en relación estrecha con lo que el espacio se contrae geométricamente, tornando las rectas euclidas en lo que realidad son, curvas geodésicas, entonces el efecto conjunto de todas las flechas nos da idea de como se curva la trayectoria de otros objetos y también la de la luz, esa sería a una explicación rudimentaria de la gravedad en base a la TRG , de las orbitas en torno a objetos masivos.


Sabemos además, que dos objetos muy masivos (varias masas solares), que se están mutuamente orbitando, es decir, rotan en torno a un centro de masas común, lo hacen con un periodo de rotación que depende de la distancia a la que se encuentran separados.
Vemos tambíen que mientras se mueven uno se nos acerca mientras el otro se aleja, por lo que si en esta analogía si ambos emiten esas partículas notaremos que la flecha es más alta cuando uno de ellos está cerca de nosotros que cuando los dos se hallan mas alejados aproximadamente y a la misma distancia, esto es cuando el sistema roto 90 grados, Allí sin movernos de donde estamos detectaremos un cambio de la altura de la flecha medida, veremos que asciende y desciende periódicamente en el tiempo.

Para objetos como planetas , satélites, estrellas binarias estables, a las distancias grandes en que se hallan, ese cambio es indetectable con la tecnología actual.

Pero si se trata de objetos muy masivos y muy rápidos como un par de agujeros negros orbitándose, o un par de estrellas de neutrones, la flecha en el vecindario de estos objetos es tan alta que por más que el efecto caiga con el cuadrado de la distancia, y estemos ubicados a miles de años luz, la humanidad ha desarrollado experimentos extremadamente sensibles, que pueden medir dicha variación de flecha por el cambio de la curvatura provocado en el espacio tiempo.

Estas variaciones de las flechas son oscilaciones periódicas, y a eso llamamos "onda gravitacional" , ya que viajó a la velocidad de la luz por el espacio como un tren de ondas hasta llegar a nosotros, llamamos "onda" al registro de oscilación de la flecha, que sucede durante un breve lapso de tiempo hasta que se fusionan los objetos, luego la onda cesa, pero mientras tanto las partículas emitidas por los viejos objetos y el nuevo nos siguen con tinuamente llegando.
Luego de la fusión el nuevo objeto emite una cantidad constante de partículas, la flecha nueva medida resulta imposible de individualizar respecto de la emitida por los demás objetos del universo... pero no la oscilante previa.

Espero que los compañeros del foro aprecien "la licencia literaria que me he tomado" como analogía y que te sirva de noción basíca para definitivamente diferenciar las mareas respecto de las ondas gravitacionales.

[Pola]

Muchas gracias, Richard.

Te cojo alguna idea, pero hay otras que me sigue costando entender. Seguramente hay que estudiar más a fondo el asunto para poder hacerlo.

Te agradezco tu tiempo. Un saludo.

[Richard R Richard]

Estuve editando bastante y he mejorado la redacción, si lo deseas relee , aver se comprende mejor.

[Pola]

Muchas gracias de nuevo, Richard.

Abusando de tu paciencia, hay una frase que no termino de entender, es l que dice: "Si a la vez la medida de cada flecha, está en relación estrecha con lo que el espacio se contrae geométricamente".

Si me la pudieras explicar un poco, te lo agradecería.

Un saludo

[Richard R Richard]

Abusando de tu paciencia, hay una frase que no termino de entender, es l que dice: "Si a la vez la medida de cada flecha, está en relación estrecha con lo que el espacio se contrae geométricamente".

Hola, aunque la relación no es muy lineal podríamos decir que donde, la flecha es más alta, , el valor de campo más alto, entonces hay más curvatura, y un observador alejado podría decir que esa porción de espacio que rodearía a la flecha esta más comprimida en dirección al cuerpo que gravita, por lo que el efecto conjunto al pasar un cuerpo por distintas flechas a lo largo de una trayectoria, todas provocan una pequeña fracción de esa curvatura, lo que al final termina en una trayectoria curva cerrada orbitando al cuerpo que gravita.

[Pola]

Muchas gracias racias Richard.

Un saludo.