תוֹכֶן
- הירח משפיע על גאות ושפל יותר מהשמש
- כוח המשיכה של הירחים בשילוב עם הכוח הצנטריפוגלי
- השפעת השמשות על גאות ושפל באוקיינוס
- מבנה האדמה משפיע גם על גאות ושפל באוקיינוס
- השפעות הגאות והשפל
מאז התקופות הפרה-היסטוריות, אנשים ידעו באופן אינטואיטיבי כי הירח והגאות והשפל קשורים זה לזה, אך דרש גאון כמו אייזק ניוטון כדי להסביר את הסיבה.
מסתבר שכוח המשיכה, אותו כוח יסודי מסתורי שגורם ללידתם ומותם של כוכבים ולהיווצרות גלקסיות, הוא האחראי העיקרי. השמש מפעילה גם משיכה כבידתית על פני האדמה, והיא תורמת לגאות ושפל באוקיינוס. יחד השפעות הכבידה של השמש והירח עוזרות לקבוע את סוגי הגאות והשפל המתרחשות.
בעוד כוח הכבידה הוא הגורם מספר אחת לגאות והשפל, התנועות של האדמות עצמן משחקות תפקיד. כדור הארץ מסתובב על צירו, והסתובבות זו יוצרת כוח צנטריפוגלי שמנסה לדחוף את כל המים מהשטח, ממש כמו מים מתזה מרחף ממטרה מסתובבת. כוח המשיכה של האדמות עצמו מונע מהמים לעוף לחלל.
כוח צנטריפוגלי זה פועל באינטראקציה עם משיכת הכבידה של הירח והשמש ליצירת גאות ושפל וגאות ושפל, והסיבה העיקרית לכך שמקומות רבים בכדור הארץ חווים שני גאות ושפל מדי יום.
הירח משפיע על גאות ושפל יותר מהשמש
לפי חוק הכבידה של ניוטון, כוח הכבידה בין שני גופים ביקום הוא ביחס ישר למסה של כל גוף (M1 ו M2) ויחסית הפוך לריבוע המרחק (ד) ביניהם. הקשר המתמטי הוא כדלקמן:
F = Gm1M2/ ד2
איפה ז הוא קבוע הכבידה האוניברסלי.
חוק זה מגלה כי הכוח תלוי יותר במרחק מאשר בהמונים יחסית. השמש מסיבית בהרבה מהירח - פי 27 מיליון מאסיבית - אך היא גם רחוקה פי 400. כשמשווים את כוחות הכבידה שהם מפעילים על כדור הארץ, מסתבר שהירח מושך חזק פי שניים מהשמש.
השפעת השמשות על הגאות והשפל עשויה להיות פחות מזו של הירח, אך היא רחוקה מלהיות זניחה. זה הכי בולט כאשר השמש, האדמה והירח מתיישרים במהלך הירח החדש והירח המלא. בירח המלא השמש והירח נמצאים בצדדים מנוגדים של כדור הארץ, והגאות הגבוהה ביותר כיום אינה גבוהה מהרגיל, אם כי הגאות השנייה השנייה מעט גבוהה יותר.
בירח החדש, השמש והירח עומדים בשורה באותו צד של כדור הארץ ומשיכות הכבידה שלהם מחזקות זו את זו. הגאות הגבוהה באופן יוצא דופן ידועה בשם גאות אביב.
כוח המשיכה של הירחים בשילוב עם הכוח הצנטריפוגלי
הכוח הצנטריפוגלי שנגרם כתוצאה מסיבוב כדור הארץ על צירו מקבל דחיפה מכוח הכבידה של הירחים וזה בגלל שהאדמה והירח מסתובבים זה סביב זה.
האדמה כה מסיבית יותר מהירח עד כי נראה שרק הירח נע, אך למעשה שני הגופים מסתובבים סביב נקודה משותפת הנקראת barycenter, שגובהה 1,068 ק"מ (1,719 ק"מ) מתחת לפני האדמה. זה יוצר כוח צנטריפוגלי נוסף, בדיוק כמו שחווה כדור מסתובב בחוט קצר מאוד.
האפקט הנקי של כוחות צנטריפוגלים אלה הוא ליצור בליטה קבועה באוקיינוסים הארציים. אם לא היה ירח, הבליטה לעולם לא הייתה משתנה, ולא היו גאות ושפל. אבל יש ירח, וכאן השפעת הכבידה שלו על הבליטה בנקודה אקראית א על האדמה המסתובבת:
הירח נע בשמיים בקצב ממוצע של 13.2 מעלות ליום, שמתאים לכ -50 דקות, כך שהגאות הראשונה הראשונה למחרת מתרחשת בשעה 12:50 בערב, לא בחצות. בדרך זו, עיתוי הגאות והשפל בנקודה א עוקב אחר תנועת הירח.
השפעת השמשות על גאות ושפל באוקיינוס
לשמש השפעה על גאות ושפל בדומה לזו של הירח, ולמרות שחציו חזק ככל שיהיה, כל מי שחזה גאות ושפל ים צריך לקחת אותו בחשבון.
אם אתה מדמיין את השפעות הכבידה על גאות והשפל כבועות מוארכות המקיפות את כדור הארץ, בועת הירחים תהיה מוארכת כפליים מזו של השמש. הוא מסתובב סביב כדור הארץ באותה המהירות בה הירח מקיף את כדור הארץ בעוד השמשות בועת בעקבות תנועת האדמה סביב השמש.
בועות אלה מתערבבות כמו גלים מפריעים, לעיתים מגבירות זו את זו ולעיתים מבטלות זו את זו.
מבנה האדמה משפיע גם על גאות ושפל באוקיינוס
בועת הגאות והשפל היא אידיאליזציה, מכיוון שהאדמה אינה מכוסה לחלוטין על ידי מים. יש בה מסות יבשתיות שמגבילים את המים לאגן, כביכול. כפי שאתה יכול לדעת על ידי הטיית כוס מים קדימה ואחורה, מים במיכל מתנהגים אחרת מאשר מים שאינם מוגבלים על ידי הגבולות.
הזז את כוס המים לכיוון אחד, וכל המים נופלים לצד אחד, ואז הזיזו אותה לכיוון השני, והמים נופלים לאחור. מי אוקיינוס בשלושת אגני האוקיינוס העיקריים - האוקיאנוס האטלנטי, האוקיאנוס השקט וההודי - כמו גם בכל הקטנים יותר, מתנהגים באותה צורה בגלל הסיבוב הצירי של האדמה.
התנועה אינה פשוטה כמו זו, מכיוון שהיא כפופה גם לרוחות, עומק מים, טופוגרפיה על קו החוף וכוח קוריוליס. לכמה קווי חוף בכדור הארץ, במיוחד אלה שנמצאים בחוף האטלנטי, יש שני גאות גאות ביום, בעוד שבאחרים, כמו מקומות רבים בחוף האוקיאנוס השקט, יש רק אחד.
השפעות הגאות והשפל
לביצוע גאות ושפל של הגאות והשפל יש השפעה עמוקה על קווי החוף של כדור הארץ, ושוחק אותם ללא הרף ומשנה את תכונותיהם. משקעים נישא בגאות הנסוגה אל הים ומופקד מחדש במקום אחר כאשר הגאות חוזרת פנימה.
צמחים ימיים ובעלי חיים באזורי גאות ושפל התפתחו להסתגל לתנועה רגילה זו ולהפיק ממנה, ודייגים לאורך הדורות נאלצו להקדיש זמן לפעילותם כדי להתאים לה.
תנועת הגאות והשפל מייצרת כמות עצומה של אנרגיה שניתן להמיר לחשמל. אחת הדרכים לעשות זאת היא באמצעות סכר המשתמש בתנועת מים כדי לדחוס אוויר להנעת טורבינה.
דרך נוספת היא להקים טורבינות ישירות באזור הגאות והשפל כך שהמים הנסוגים והמתקדמים יוכלו להסתובב אותם, ממש כמו הרוח מסתובבת טורבינות אוויר. מכיוון שמים כל כך צפופים יותר מאוויר, טורבינת גאות ושפל יכולה לייצר אנרגיה משמעותית יותר מאשר טורבינת רוח.