thumb|derecha|300px|Vistas a pleamar (marea alta) y bajamar (marea baja) en el puerto de La Flotte en la isla de Ré (Francia) en el golfo de Vizcaya. La marea es el cambio periódico del nivel del mar producido principalmente por las fuerzas de atracción gravitatoria que ejercen el Sol y la Luna sobre la Tierra. Aunque esta atracción es ejercida sobre todo el planeta, tanto en su parte sólida como líquida y gaseosa, este artículo se refiere a la atracción de la Luna y el Sol, juntos o por separado, sobre las aguas de los mares y océanos (ver también marea del planeta Tierra).
Otros fenómenos ocasionales, como los vientos, las lluvias, el desborde de ríos y los tsunamis, provocan variaciones locales o regionales del nivel del mar, también ocasionales, pero que no pueden ser calificados de mareas, porque no están causados por la fuerza gravitatoria ni tienen periodicidad.
Historia El fenómeno de las mareas es conocido desde la antigüedad. Parece ser que Piteas () fue el primero en señalar la relación entre la amplitud de la marea y las fases de la Luna, así como su periodicidad. Plinio el Viejo (23-79) en su Naturalis Historia describe correctamente el fenómeno y piensa que la marea está relacionada con la Luna y el Sol. Mucho más tarde, Bacon, Kepler y otros trataron de explicar ese fenómeno, admitiendo la atracción de la Luna y del Sol. Pero fue Isaac Newton en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica («Principios matemáticos de la Filosofía Natural», 1687), quien dio la explicación de las mareas aceptada actualmente. Más tarde, Pierre-Simon Laplace (1749-1827) y otros científicos ampliaron el estudio de las mareas desde un punto de vista dinámico.
Terminología miniatura|300px|Marea viva en Wimereux, Paso de Calais (Francia). miniatura|300px|Marea baja en Combarro, Pontevedra (España).
A continuación se recogen los principales términos empleados en la descripción de las mareas: Marea alta, pleamar, o plenamar: el momento en que el agua del mar alcanza su máxima altura dentro del ciclo de las mareas. Marea baja o bajamar: el momento opuesto, en que el mar alcanza su menor altura. El tiempo aproximado entre una pleamar y la bajamar es de seis horas, completando un ciclo de veinticuatro horas y cincuenta minutos (dos pleamares y dos bajamares). Flujo: el proceso de ascenso lento y continuo de las aguas marinas debido al incremento progresivo de la atracción lunar o solar o de ambas atracciones en el caso de luna nueva y de luna llena. Reflujo: el proceso de descenso de las aguas marinas, lento y progresivo, debido a la disminución de la atracción lunar o solar. Amplitud de marea: la diferencia de altura entre pleamar y bajamar (también llamada carrera de marea. Rango micromareal: cuando la amplitud de marea es menor de dos metros. Rango mesomareal: cuando la amplitud o carrera de marea está comprendida entre los dos metros y los cuatro metros. Rango macromareal: cuando la amplitud o carrera de marea es mayor de cuatro metros. Semiperíodo de marea: la diferencia en el tiempo entre pleamar y bajamar. Estoa de marea: el momento en el que el nivel permanece fijo en la pleamar o en la bajamar. Estoa de corriente: el instante en que se anula la corriente asociada a la marea. Establecimiento del puerto: el desfase existente, debido a la inercia de la hidrosfera, entre el paso de la Luna por el meridiano del lugar y la aparición de la pleamar siguiente. Edad de la marea: el desfase existente, por la misma razón, entre el paso de la luna llena por el meridiano del lugar y la máxima pleamar mensual siguiente. Unidad de altura: el promedio durante diecinueve años (un ciclo nodal o ciclo de metón) de las dos máximas carreras de marea (equinoccios) de cada año del ciclo. Marea viva, alta o sizigia: las mareas que se producen con la luna llena y la luna nueva, cuando el Sol, la Luna y la Tierra se encuentran alineados. La Marea Viva que se produce durante la fase de luna nueva se denomina "Marea Viva de Conjunción", y la que se produce mientras tiene lugar la fase de luna llena se llama "Marea Viva de Oposición". Marea muerta, baja o de cuadratura: las mareas que se producen durante las fases de Cuarto Creciente y Cuarto Menguante, cuando las posiciones de la Tierra, el Sol y la Luna forman un ángulo aparente de 90°. Líneas cotidales: las líneas cotidales (del inglés tide: marea) son las líneas que unen los puntos en los cuales la pleamar es simultánea. Puntos anfidrómicos o puntos de anfidromia: las zonas hacia las cuales convergen las líneas cotidales y en las que la amplitud de la marea es cero. Puerto patrón: los puntos geográficos para los cuales se calcula y publica la predicción de fecha y altura de marea. Puerto secundario: los puntos geográficos de interés para el navegante, pero que no tienen publicado un cálculo de predicción de mareas, aunque sí una corrección en cuanto a hora y altura que los refiere a un puerto patrón y mediante la cual se pueden determinar igualmente los datos de marea. Tablas de marea: las publicaciones anuales con la predicción diaria de las alturas de marea. Suministran, entre otros datos, fecha, hora y altura de marea para diferentes puntos a lo largo del litoral marítimo.
Fenómeno físico de las mareas La explicación completa del mecanismo de las mareas, con todas las periodicidades, es extremadamente larga y complicada. Así que se comenzará empleando todas las simplificaciones posibles para luego acercarse a la realidad suprimiendo algunas de estas simplificaciones.
Se considerará que la Tierra es una esfera sin continentes rodeada por una hidrosfera y que gira alrededor del Sol en una trayectoria elíptica sin girar sobre su eje. Por ahora no se tendrá en cuenta la Luna.
Cuando un astro está en órbita alrededor de otro, la fuerza de atracción gravitacional entre los dos viene dada por la ley de gravitación de Newton:
donde: es la constante de gravitación universal. y son las masas de los dos cuerpos. es la distancia entre los centros de masas de los dos astros. Esta fuerza de atracción es la fuerza centrípeta que hace que el astro describa una circunferencia.
donde: es la masa del astro. es la velocidad angular del astro y su período orbital. es la distancia entre el centro de masas del astro y el centro de rotación, que coincide con el centro de masas de los dos astros. Si el otro astro es mucho más masivo (), el centro de rotación está muy cerca del centro de masas del astro masivo y . Es el caso que ocurre con la Tierra y el Sol. derecha|La fuerza de atracción asociada a la órbita y al período solamente se ejerce sobre puntos situados a la misma distancia que el centro de masas. Las zonas más lejanas están menos atraídas y las más cercanas lo están más. El valor de la aceleración de gravedad debida al Sol es exactamente el que corresponde a una órbita con la velocidad angular y con el centro de masas terrestre a una distancia del Sol. Todas las partes de la Tierra tienen la misma velocidad angular alrededor del Sol, pero no están a la misma distancia. Las que están más lejos del centro de masas estarán sometidas a una aceleración de gravedad menor y la que están a una distancia inferior, a una aceleración mayor.
Existe otra fuerza, del mismo orden de magnitud, debida al hecho de que las fuerzas de atracción convergen hacia el centro del Sol, que se encuentra situado a una distancia finita. Se describirá más adelante.
En algunas fuentes se comete el error de añadir las aceleraciones centrífugas. Si se opta por utilizar un sistema de referencia inercial (inmóvil respecto a las estrellas), no se deben tener en cuenta las fuerzas centrífugas, que son fuerzas ficticias y que sólo aparecen en sistemas de referencia acelerados. Un observador en la Tierra ve fuerzas centrífugas porque la Tierra está en caída libre hacia el Sol. En cambio, para un observador exterior fijo, solo existen las fuerzas reales, como la fuerza de atracción que constituye la fuerza centrípeta.Este artículo (en inglés) contiene un excelente análisis del problema
El resultado de este pequeño desequilibrio de fuerzas es que el agua de los océanos situada en el lado opuesto al Sol siente una fuerza que la empuja hacia el exterior de la órbita, mientras que el agua situada en el lado orientado hacia el Sol siente una fuerza que la empuja hacia dicho astro. La consecuencia es que la esfera de agua que recubre a la Tierra se alarga ligeramente y se transforma en un elipsoide de revolución, cuyo eje mayor está dirigido hacia el Sol. Se verá que este alargamiento relativo es muy pequeño: del orden de uno entre diez millones.
Mareas solares El agua del pozo vertical siente una aceleración hacia el centro porque la atracción del Sol está dirigida hacia el centro del Sol. Las escalas no se han respetado.
Para calcular la amplitud de las mareas solares, se construyen dos pozos imaginarios desde la superficie hasta el centro de la Tierra. Uno es paralelo a la recta que une la Tierra y el Sol y el otro es perpendicular.
La fuerza y la aceleración que siente el agua en el pozo perpendicular son casi paralelas al eje Tierra-Sol, pero no exactamente. La razón es que el Sol está a una distancia finita y las fuerzas están dirigidas hacia el centro del Sol y no son totalmente paralelas. Calculemos la componente de la aceleración de gravedad perpendicular al eje Tierra-Sol, , que experimenta el agua situada a una distancia del centro de la Tierra. Sin más que proyectar el vector de aceleración, se llega a que:
Aquí, es la aceleración debida a la atracción del Sol:
En esta última fórmula, es la masa del Sol y es la distancia de la Tierra al Sol. Por su parte, la componente perpendicular al eje queda:
Esta aceleración varía linealmente entre el centro de la Tierra y la superficie. El valor medio se obtiene reemplazando por , donde es el radio de la Tierra. Esta aceleración añade un "peso" adicional a la columna de agua del pozo y hace que la presión en el fondo aumente una cantidad , donde es la densidad del agua. Este aumento de la presión, transmitido a la superficie del océano, se corresponde con una variación del nivel del océano dada por la fórmula (donde es la aceleración de gravedad terrestre):
El cálculo numérico da una variación de 8,14 cm.
Se pasará ahora a calcular la disminución de la aceleración de gravedad ocasionada por el Sol en un punto situado a una distancia del centro de la Tierra. Añadiendo esta distancia adicional en la fórmula de la aceleración gravitatoria:
El primer sumando se corresponde con la aceleración para un cuerpo situado a una distancia . Por tanto, la disminución de la aceleración es:
A su vez, la aceleración media es:
La variación de presión es, como en el caso anterior, , por lo que:
Esta aceleración da un aumento de la altura del océano de 16,28 cm.
Con la suma de los dos efectos, el semieje mayor del elipsoide es 24,4 cm mayor que el semieje menor. Como la Tierra gira, un punto situado en el ecuador ve la altura del mar llegar a un máximo (pleamar) dos veces por día: cada vez que dicho punto pasa por el semieje mayor. De la misma manera, cada vez que el punto pasa por un semieje menor, la altura del mar pasa por un mínimo (bajamar). Aunque la diferencia que se ha obtenido entre la pleamar y la bajamar es de 24,4 cm, no hay que olvidar que esto sólo es la parte debida al Sol y que no se han tenido en cuenta los continentes ni la inclinación del eje de rotación de la Tierra. La variación de la altura del mar se puede aproximar por una sinusoide con un período de 12 horas.
Mareas lunares