تقرير عن المد والجزر والمد والجزر. تأثير القمر على المد والجزر

قبل عامين كنت في إجازة على ساحل المحيط الهندي في جزيرة سيلان الرائعة. كان فندقي الصغير يقع على بعد 50 مترًا فقط من المحيط. كل يوم كنت ألاحظ بأم عيني كل الحركة القوية والحياة المضطربة للمحيط. في الصباح الباكر، وقفت على الشاطئ، أنظر إلى الأمواج وأفكر في ما يمنح القوة لمثل هذا الاهتزاز القوي للمحيط، وتدفقاته اليومية.

ما يعطي القوة للمد والجزر

تؤثر الجاذبية على حركة جميع الأجسام بالتساوي. ولكن إذا كانت الجاذبية تسبب المد والجزر في المحيطات، والماء يسبب الماء في أفريقيا، فلماذا لا يحدث المد والجزر في البحيرات؟ حسنًا، ماذا لو افترضنا أن كل ما نعرفه خطأ. يشرح العديد من الأشخاص الأذكياء من العالم العلمي الأمر بهذه الطريقة. جاذبية الأرض عند النقطة (أ) أضعف منها عند النقطة (ب). التأثير الصافي لجاذبية الأرض يمتد إلى المحيط. وبعد ذلك ينتفخ على الجانبين المتقابلين.

نعم، بالفعل الحقائق حقيقية وهناك اختلاف في قوة جاذبية القمر عند النقطتين A وB.

وسوء الفهم يكمن في تفسير الانتفاخات. ربما لا تظهر بسبب الاختلافات في الجاذبية. لكن الأسباب أقل وضوحا، ويرتبكون. يتعلق الأمر أكثر بالضغط التراكمي في أماكن مختلفة في عمود الماء. ويحول القمر الأرض إلى مضخة هيدروليكية على نطاق كوكبي، فينتفخ الماء ويضغط على نفسه نحو المركز. لذلك، حتى أدنى تأثير يكفي لبدء حركة الموجة.

الجذب يسحق ويمزق

لكي نشعر بتأثير المد والجزر، دعونا نجري تجربة فكرية شائعة بين علماء الفيزياء: تخيل أنفسنا في مصعد يسقط سقوطًا حرًا. قطعنا الحبل الذي يحمل الكابينة وبدأنا في السقوط. قبل أن نسقط، يمكننا أن نشاهد ما يحدث حولنا. نحن نعلق الجماهير الحرة ونلاحظ كيف يتصرفون. في البداية يسقطون بشكل متزامن، ونقول أن هذا هو انعدام الوزن، لأن جميع الأشياء الموجودة في هذه المقصورة وهي نفسها تشعر تقريبًا بنفس تسارع السقوط الحر.

ولكن مع مرور الوقت، ستبدأ نقاطنا المادية في تغيير تكوينها. لماذا؟ نظرًا لأن الجزء السفلي في البداية كان أقرب قليلاً إلى مركز الجذب من الجزء العلوي، وبالتالي فإن الجزء السفلي، الذي ينجذب بشكل أقوى، يبدأ في التفوق على الجزء العلوي. وتظل النقاط الجانبية دائمًا على نفس المسافة من مركز الثقل، ولكن عندما تقترب منه تبدأ في الاقتراب من بعضها البعض، لأن التسارعات ذات المقدار المتساوي ليست متوازية. ونتيجة لذلك، يتشوه نظام الكائنات غير المتصلة. وهذا ما يسمى تأثير المد والجزر.

من وجهة نظر المراقب الذي قام بتوزيع الحبوب من حوله ويشاهد كيف تتحرك الحبوب الفردية بينما يسقط النظام بأكمله على جسم ضخم، يمكن للمرء تقديم مثل هذا المفهوم باعتباره مجال قوى المد والجزر. دعونا نحدد هذه القوى عند كل نقطة على أنها الفرق المتجه بين تسارع الجاذبية عند هذه النقطة وتسارع الراصد أو مركز الكتلة، وإذا أخذنا فقط الحد الأول من التمدد في متسلسلة تايلور للمسافة النسبية، سنحصل على صورة متناظرة: الحبيبات الأقرب ستكون أمام الراصد، والحبيبات البعيدة ستتخلف عنه، أي. سوف يمتد النظام على طول المحور الموجه نحو الجسم الجاذب، وعلى طول الاتجاهات المتعامدة معه سيتم ضغط الجزيئات نحو المراقب.

ماذا تعتقد أنه سيحدث عندما يتم سحب كوكب إلى ثقب أسود؟ أولئك الذين لم يستمعوا إلى محاضرات في علم الفلك عادة ما يعتقدون أن الثقب الأسود سوف يمزق المادة فقط من السطح المواجه لنفسه. إنهم لا يعرفون أن هناك تأثيرًا قويًا بنفس القدر تقريبًا يحدث على الجانب الآخر من الجسم الذي يسقط بحرية. أولئك. فهي ممزقة في اتجاهين متضادين تمامًا، وليس في اتجاه واحد على الإطلاق.

مخاطر الفضاء الخارجي

لإظهار مدى أهمية أخذ تأثير المد والجزر بعين الاعتبار، لنأخذ محطة الفضاء الدولية. إنه، مثل جميع الأقمار الصناعية الأرضية، يسقط بحرية في مجال الجاذبية (إذا لم يتم تشغيل المحركات). ومجال قوى المد والجزر المحيط به هو شيء ملموس تمامًا، لذلك يجب على رائد الفضاء، عند العمل خارج المحطة، أن يربط نفسه بها، وكقاعدة عامة، بكبلين - فقط في حالة عدم معرفة ذلك أبدًا ماذا قد يحدث. وإذا وجد نفسه غير مقيد في تلك الظروف حيث تسحبه قوى المد والجزر بعيدًا عن مركز المحطة، فمن الممكن أن يفقد الاتصال بها بسهولة. يحدث هذا غالبًا مع الأدوات، لأنه لا يمكنك ربطها جميعًا. إذا سقط شيء ما من أيدي رائد الفضاء، فإن هذا الكائن يذهب إلى المسافة ويصبح قمرا صناعيا مستقلا للأرض.

تتضمن خطة عمل محطة الفضاء الدولية اختبارات في الفضاء الخارجي للحقيبة النفاثة الشخصية. وعندما يتعطل محركه، فإن قوى المد والجزر تحمل رائد الفضاء بعيدًا، ونفقده. أسماء المفقودين مصنفة.

هذه مزحة بالطبع: لحسن الحظ، لم يحدث مثل هذا الحادث بعد. ولكن هذا يمكن أن يحدث بشكل جيد للغاية! وربما سيحدث ذلك يومًا ما.

كوكب المحيط

دعونا نعود إلى الأرض. هذا هو الكائن الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لنا، وقوى المد والجزر المؤثرة عليه محسوسة بشكل ملحوظ. من أي الأجرام السماوية يتصرفون؟ وأهمها القمر لأنه قريب. التأثير الأكبر التالي هو الشمس، لأنها ضخمة. وللكواكب الأخرى أيضًا بعض التأثير على الأرض، لكنه بالكاد يمكن ملاحظته.

ولتحليل تأثيرات الجاذبية الخارجية على الأرض، عادة ما يتم تمثيلها على شكل كرة صلبة مغطاة بقشرة سائلة. وهذا نموذج جيد، حيث أن كوكبنا لديه في الواقع غلاف متحرك على شكل محيط وغلاف جوي، وكل شيء آخر صلب تمامًا. على الرغم من أن قشرة الأرض والطبقات الداخلية لها صلابة محدودة وتكون عرضة قليلاً لتأثير المد والجزر، إلا أنه يمكن إهمال تشوهها المرن عند حساب التأثير على المحيط.

إذا رسمنا متجهات قوة المد والجزر في مركز نظام الكتلة للأرض، نحصل على الصورة التالية: مجال قوى المد والجزر يسحب المحيط على طول محور الأرض والقمر، وفي مستوى متعامد عليه يضغطه إلى مركز الأرض . وهكذا، فإن الكوكب (على الأقل قشرته المتحركة) يميل إلى اتخاذ شكل إهليلجي. وفي هذه الحالة يظهر انتفاخان (يُطلق عليهما حدبات المد والجزر) على طرفي الكرة الأرضية المتقابلين: أحدهما يواجه القمر، والآخر يتجه بعيدا عن القمر، وفي الشريط بينهما يظهر "الانتفاخ" المقابل (بتعبير أدق) ، سطح المحيط هناك أقل انحناء).

يحدث شيء أكثر إثارة للاهتمام في الفجوة - حيث يحاول ناقل قوة المد والجزر تحريك القشرة السائلة على طول سطح الأرض. وهذا أمر طبيعي: إذا كنت تريد رفع البحر في مكان ما، وخفضه في مكان آخر، فأنت بحاجة إلى نقل الماء من هناك إلى هنا. وبينهما تقوم قوى المد والجزر بدفع المياه إلى "النقطة تحت القمرية" وإلى "النقطة المضادة للقمر".

قياس تأثير المد والجزر بسيط للغاية. تحاول جاذبية الأرض أن تجعل المحيط كرويًا، ويحاول جزء المد والجزر الناتج عن التأثير القمري والشمسي تمديده على طول محوره. ولو تركنا الأرض وشأنها وتركناها تسقط بحرية على القمر، لبلغ ارتفاع الانتفاخ حوالي نصف متر، أي. يرتفع المحيط 50 سم فقط عن مستواه المتوسط. إذا كنت تبحر على متن سفينة في البحر المفتوح أو المحيط، فإن نصف متر غير ملحوظ. وهذا ما يسمى المد الساكن.

في كل امتحان تقريبًا أقابل طالبًا يدعي بثقة أن المد يحدث فقط على جانب واحد من الأرض - الجانب المواجه للقمر. كقاعدة عامة، هذا ما تقوله الفتاة. ولكن يحدث، على الرغم من أنه في كثير من الأحيان، أن الشباب مخطئون في هذا الشأن. وفي الوقت نفسه، بشكل عام، تتمتع الفتيات بمعرفة أعمق بعلم الفلك. سيكون من المثير للاهتمام معرفة سبب عدم التماثل بين "المد والجزر".

ولكن من أجل إنشاء انتفاخ نصف متر عند نقطة تحت القمر، تحتاج إلى تقطير كمية كبيرة من الماء هنا. لكن سطح الأرض لا يبقى بلا حراك، بل يدور بسرعة بالنسبة لاتجاه القمر والشمس، فيقوم بدورة كاملة في يوم واحد (ويتحرك القمر ببطء في مداره - دورة واحدة حول الأرض في ما يقرب من شهر). ولذلك فإن حدبة المد والجزر تجري باستمرار على طول سطح المحيط، بحيث يكون السطح الصلب للأرض تحت سنام المد والجزر مرتين في اليوم ومرتين تحت انخفاض المد والجزر في مستوى المحيط. دعنا نقدر: 40 ألف كيلومتر (طول خط استواء الأرض) في اليوم، أي 463 مترًا في الثانية. وهذا يعني أن هذه الموجة التي يبلغ ارتفاعها نصف متر، مثل تسونامي صغير، تضرب السواحل الشرقية للقارات في منطقة خط الاستواء بسرعة تفوق سرعة الصوت. عند خطوط العرض لدينا، تصل السرعة إلى 250-300 م/ث - وهذا أيضًا كثير جدًا: على الرغم من أن الموجة ليست عالية جدًا، إلا أنها يمكن أن تخلق تأثيرًا كبيرًا بسبب القصور الذاتي.

الكائن الثاني من حيث التأثير على الأرض هو الشمس. إنه أبعد عنا من القمر بـ 400 مرة، لكنه أكبر منه بـ 27 مليون مرة. لذلك، فإن التأثيرات الناتجة عن القمر والشمس قابلة للمقارنة من حيث الحجم، على الرغم من أن القمر لا يزال يعمل بشكل أقوى قليلاً: تأثير المد والجزر الجاذبية من الشمس هو حوالي نصف ضعف تأثيره من القمر. في بعض الأحيان يتم الجمع بين تأثيرهم: يحدث هذا عند القمر الجديد، عندما يمر القمر على خلفية الشمس، وعلى اكتمال القمر، عندما يكون القمر على الجانب الآخر من الشمس. في هذه الأيام - عندما تكون الأرض والقمر والشمس على خط واحد، ويحدث هذا كل أسبوعين - يكون إجمالي تأثير المد والجزر أكبر مرة ونصف من القمر وحده. وبعد أسبوع يمر القمر ربع مداره فيجد نفسه في تربيع مع الشمس (زاوية قائمة بين الاتجاهات عليهما)، فيضعف تأثيرهما بعضهما البعض. في المتوسط، يتراوح ارتفاع المد والجزر في البحر المفتوح من ربع متر إلى 75 سم.

لقد عرف البحارة المد والجزر لفترة طويلة. ماذا يفعل القبطان عندما تغرق السفينة؟ إذا كنت قد قرأت روايات المغامرات البحرية، فأنت تعلم أنه ينظر على الفور إلى المرحلة التي يكون فيها القمر وينتظر اكتمال القمر التالي أو القمر الجديد. ومن ثم يمكن لأقصى مد أن يرفع السفينة ويعيد تعويمها.

المشاكل والمميزات الساحلية

يعد المد والجزر مهمًا بشكل خاص لعمال الموانئ والبحارة الذين هم على وشك إحضار سفينتهم إلى الميناء أو خارجه. وكقاعدة عامة، تنشأ مشكلة المياه الضحلة بالقرب من الساحل، ولمنعها من التدخل في حركة السفن، يتم حفر قنوات تحت الماء - الممرات الاصطناعية - لدخول الخليج. يجب أن يأخذ عمقها في الاعتبار ارتفاع الحد الأقصى للمد والجزر.

إذا نظرنا إلى ارتفاع المد والجزر في وقت ما ورسمنا خطوطًا بارتفاعات متساوية من الماء على الخريطة، فسنحصل على دوائر متحدة المركز مركزها عند نقطتين (تحت القمر وعكس القمر)، حيث يكون المد هو الحد الأقصى . إذا تزامن المستوى المداري للقمر مع مستوى خط الاستواء للأرض، فإن هذه النقاط ستتحرك دائمًا على طول خط الاستواء وستقوم بدورة كاملة في اليوم (بتعبير أدق، في 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). ومع ذلك، فإن القمر لا يتحرك في هذا المستوى، بل بالقرب من مستوى مسير الشمس، الذي يميل عنه خط الاستواء بمقدار 23.5 درجة. لذلك، فإن النقطة تحت القمرية أيضًا "تسير" على طول خط العرض. وهكذا، في نفس المنفذ (أي عند نفس خط العرض)، يتغير ارتفاع الحد الأقصى للمد، والذي يتكرر كل 12.5 ساعة، خلال النهار اعتمادًا على اتجاه القمر بالنسبة إلى خط استواء الأرض.

هذا "التافه" مهم لنظرية المد والجزر. لننظر مرة أخرى: تدور الأرض حول محورها، ويميل مستوى المدار القمري نحوها. لذلك، فإن كل ميناء بحري "يعمل" حول قطب الأرض خلال النهار، ويسقط مرة واحدة في منطقة أعلى مد، وبعد 12.5 ساعة - مرة أخرى في منطقة المد، ولكن أقل ارتفاعًا. أولئك. والمد والجزر خلال النهار ليسا متساويين في الارتفاع. أحدهما دائمًا أكبر من الآخر، لأن مستوى مدار القمر لا يقع في مستوى خط استواء الأرض.

بالنسبة لسكان المناطق الساحلية، فإن تأثير المد والجزر أمر حيوي. على سبيل المثال، يوجد في فرنسا طريق متصل بالبر الرئيسي عن طريق طريق أسفلتي يقع على طول قاع المضيق. ويعيش في الجزيرة الكثير من الأشخاص، لكن لا يمكنهم استخدام هذا الطريق في ظل ارتفاع مستوى سطح البحر. لا يمكن قيادة هذا الطريق إلا مرتين في اليوم. يقود الناس سياراتهم وينتظرون انخفاض المد، عندما ينخفض مستوى المياه ويصبح الطريق متاحًا. يسافر الناس من وإلى العمل على الساحل باستخدام جدول المد والجزر الخاص الذي يتم نشره لكل مستوطنة ساحلية. وإذا لم تؤخذ هذه الظاهرة بعين الاعتبار، فقد تطغى المياه على المشاة على طول الطريق. يأتي السياح ببساطة إلى هناك ويتجولون لإلقاء نظرة على قاع البحر عندما لا يكون هناك ماء. ويقوم السكان المحليون بجمع شيء ما من الأسفل، وأحيانا حتى للطعام، أي. في جوهره، هذا التأثير يغذي الناس.

لقد خرجت الحياة من المحيط بفضل المد والجزر. ونتيجة لانخفاض المد، وجدت بعض الحيوانات الساحلية نفسها على الرمال واضطرت إلى تعلم تنفس الأكسجين مباشرة من الغلاف الجوي. إذا لم يكن هناك قمر، فربما لم تخرج الحياة من المحيط بهذه النشاط، لأنها جيدة هناك من جميع النواحي - البيئة الحرارية، وانعدام الوزن. ولكن إذا وجدت نفسك فجأة على الشاطئ، كان عليك البقاء على قيد الحياة بطريقة أو بأخرى.

الساحل، خاصة إذا كان مسطحًا، يكون مكشوفًا بشكل كبير عند انخفاض المد. ولبعض الوقت، يفقد الناس الفرصة لاستخدام زوارقهم، وهم مستلقون بلا حول ولا قوة مثل الحيتان على الشاطئ. ولكن في هذا ما هو مفيد، لأن فترة الجزر يمكن استغلالها لإصلاح السفن، خاصة في بعض الخلجان: أبحرت السفن، ثم ذهب الماء، ويمكن إصلاحها في هذا الوقت.

على سبيل المثال، هناك خليج فندي على الساحل الشرقي لكندا، والذي يقال إنه يتمتع بأعلى مد وجزر في العالم: يمكن أن يصل انخفاض منسوب المياه إلى 16 مترا، وهو ما يعتبر رقما قياسيا للمد البحري على الأرض. لقد تكيف البحارة مع هذه الخاصية: أثناء ارتفاع المد، يقومون بإحضار السفينة إلى الشاطئ، وتعزيزها، وعندما يختفي الماء، تتدلى السفينة، ويمكن سد الجزء السفلي.

لقد بدأ الناس منذ فترة طويلة في مراقبة لحظات وخصائص المد العالي وتسجيلها بانتظام من أجل معرفة كيفية التنبؤ بهذه الظاهرة. سرعان ما اخترع قياس المد والجزر- جهاز يتحرك فيه العوامة لأعلى ولأسفل حسب مستوى سطح البحر، ويتم رسم القراءات تلقائيًا على الورق على شكل رسم بياني. وبالمناسبة، فإن وسائل القياس لم تتغير كثيرًا منذ الملاحظات الأولى وحتى يومنا هذا.

استنادا إلى عدد كبير من سجلات الهيدروغراف، يحاول علماء الرياضيات إنشاء نظرية للمد والجزر. إذا كان لديك سجل طويل المدى لعملية دورية، فيمكنك تحليله إلى التوافقيات الأولية - الجيوب الأنفية ذات السعات المختلفة مع فترات متعددة. وبعد ذلك، بعد تحديد معلمات التوافقيات، قم بتمديد المنحنى الإجمالي إلى المستقبل وقم بعمل جداول المد والجزر على هذا الأساس. والآن يتم نشر مثل هذه الجداول لكل ميناء على وجه الأرض، وأي قبطان على وشك الدخول إلى ميناء يأخذ طاولة له وينظر متى سيكون هناك مستوى مياه كافٍ لسفينته.

حدثت القصة الأكثر شهرة المتعلقة بالحسابات التنبؤية خلال الحرب العالمية الثانية: في عام 1944، كان حلفاؤنا - البريطانيون والأمريكيون - سيفتحون جبهة ثانية ضد ألمانيا النازية، ولهذا كان من الضروري الهبوط على الساحل الفرنسي. الساحل الشمالي لفرنسا غير سارة للغاية في هذا الصدد: الساحل شديد الانحدار، بارتفاع 25-30 مترًا، وقاع المحيط ضحل جدًا، لذلك لا يمكن للسفن الاقتراب من الساحل إلا في أوقات المد الأقصى. إذا جنحوا، فسيتم إطلاق النار عليهم ببساطة من المدافع. لتجنب ذلك، تم إنشاء جهاز كمبيوتر ميكانيكي خاص (لم يكن هناك أجهزة إلكترونية بعد). قامت بتحليل فورييه للسلاسل الزمنية لمستوى سطح البحر باستخدام براميل تدور بسرعتها الخاصة، والتي يمر من خلالها كابل معدني، والذي لخص جميع مصطلحات سلسلة فورييه، ورسمت ريشة متصلة بالكابل رسمًا بيانيًا لارتفاع المد والجزر مقابل وقت. كان هذا عملاً سريًا للغاية أدى إلى تقدم كبير في نظرية المد والجزر لأنه كان من الممكن التنبؤ بدقة كافية بلحظة أعلى مد، وبفضل ذلك سبحت سفن النقل العسكرية الثقيلة عبر القناة الإنجليزية وهبطت القوات على الشاطئ. هكذا أنقذ علماء الرياضيات والجيوفيزياء حياة الكثير من الناس.

يحاول بعض علماء الرياضيات تعميم البيانات على نطاق الكواكب، محاولين إنشاء نظرية موحدة للمد والجزر، لكن مقارنة السجلات التي تم إجراؤها في أماكن مختلفة أمر صعب لأن الأرض غير منتظمة للغاية. فقط في التقريب الصفري يغطي محيط واحد كامل سطح الكوكب، ولكن في الواقع هناك قارات وعدة محيطات ضعيفة الترابط، ولكل محيط تردده الخاص من التذبذبات الطبيعية.

كانت المناقشات السابقة حول تقلبات مستوى سطح البحر تحت تأثير القمر والشمس تتعلق بمساحات المحيط المفتوحة، حيث يختلف تسارع المد والجزر بشكل كبير من ساحل إلى آخر. وفي المسطحات المائية المحلية - على سبيل المثال، البحيرات - هل يمكن أن يحدث المد تأثيرًا ملحوظًا؟

يبدو أنه لا ينبغي أن يكون كذلك، لأنه في جميع نقاط البحيرة، يكون تسارع المد والجزر هو نفسه تقريبا، والفرق صغير. على سبيل المثال، في وسط أوروبا توجد بحيرة جنيف، ويبلغ طولها حوالي 70 كيلومترًا فقط ولا ترتبط بأي حال من الأحوال بالمحيطات، لكن الناس لاحظوا منذ فترة طويلة أن هناك تقلبات يومية كبيرة في المياه هناك. لماذا تنشأ؟

نعم، قوة المد والجزر صغيرة للغاية. ولكن الشيء الرئيسي هو أنه منتظم، أي. تعمل بشكل دوري. يعرف جميع الفيزيائيين التأثير الذي يحدث أحيانًا عندما يتم تطبيق قوة ما بشكل دوري، مما يؤدي إلى زيادة سعة التذبذبات. على سبيل المثال، تأخذ وعاء من الحساء من الكافتيريا و... وهذا يعني أن تكرار خطواتك يتوافق مع الاهتزازات الطبيعية للسائل الموجود في اللوحة. بعد ملاحظة ذلك، نغير وتيرة المشي بشكل حاد - والحساء "يهدأ". كل مسطح مائي له تردد الرنين الأساسي الخاص به. وكلما زاد حجم الخزان، قل تردد الاهتزازات الطبيعية للسائل الموجود فيه. لذلك، تبين أن تردد الرنين الخاص ببحيرة جنيف هو مضاعف لتردد المد والجزر، كما أن تأثير المد والجزر الصغير "يفقد" بحيرة جنيف بحيث يتغير المستوى على شواطئها بشكل ملحوظ. وتسمى هذه الموجات الدائمة الطويلة التي تحدث في المسطحات المائية المغلقة سيتشيس.

طاقة المد والجزر

في الوقت الحاضر، يحاولون ربط أحد مصادر الطاقة البديلة بتأثير المد والجزر. كما قلت، التأثير الرئيسي للمد والجزر ليس ارتفاع المياه وهبوطها. التأثير الرئيسي هو تيار المد والجزر الذي يحرك الماء حول الكوكب بأكمله في يوم واحد.

في الأماكن الضحلة، يكون هذا التأثير مهمًا جدًا. وفي منطقة نيوزيلندا، لا يخاطر القباطنة حتى بتوجيه السفن عبر بعض المضائق. لم تتمكن المراكب الشراعية من الوصول إلى هناك مطلقًا، وحتى السفن الحديثة تواجه صعوبة في الوصول إلى هناك، لأن القاع ضحل وتيارات المد والجزر لها سرعة هائلة.

ولكن بما أن الماء يتدفق، فيمكن استخدام هذه الطاقة الحركية. وقد تم بالفعل بناء محطات توليد الطاقة، حيث تدور التوربينات ذهابًا وإيابًا بسبب تيارات المد والجزر. إنها وظيفية تمامًا. تم إنشاء أول محطة لتوليد طاقة المد والجزر (TPP) في فرنسا، وهي لا تزال الأكبر في العالم، بقدرة 240 ميجاوات. بالمقارنة مع محطة الطاقة الكهرومائية، فهي ليست رائعة بالطبع، ولكنها تخدم أقرب المناطق الريفية.

كلما اقتربنا من القطب، انخفضت سرعة موجة المد والجزر، لذلك لا توجد سواحل في روسيا من شأنها أن يكون لها مد وجزر قوي للغاية. بشكل عام، لدينا منافذ قليلة إلى البحر، وساحل المحيط المتجمد الشمالي ليس مربحًا بشكل خاص لاستخدام طاقة المد والجزر، وذلك أيضًا لأن المد والجزر يدفع المياه من الشرق إلى الغرب. ولكن لا تزال هناك أماكن مناسبة لـ PES، على سبيل المثال، خليج كيسلايا.

والحقيقة هي أن المد والجزر في الخلجان يخلق دائمًا تأثيرًا أكبر: ترتفع الموجة وتندفع إلى الخليج وتضيق وتضيق - وتزداد السعة. تحدث عملية مشابهة كما لو أن السوط قد انكسر: في البداية تنتقل الموجة الطويلة ببطء على طول السوط، ولكن بعد ذلك تقل كتلة جزء السوط المشارك في الحركة، وبالتالي تزداد السرعة (النبض إم فيمحفوظ!) ويصل إلى سرعة تفوق سرعة الصوت عند الطرف الضيق، ونتيجة لذلك نسمع نقرة.

ومن خلال إنشاء محطة Kislogubskaya TPP التجريبية ذات الطاقة المنخفضة، حاول مهندسو الطاقة فهم مدى فعالية استخدام المد والجزر عند خطوط العرض المحيطة بالقطب لإنتاج الكهرباء. ليس له معنى اقتصادي كبير. ومع ذلك، يوجد الآن مشروع لاتفاقية الشراكة عبر المحيط الهادئ (TPP) الروسية القوية جدًا (Mezenskaya) – بقدرة 8 جيجاوات. ومن أجل تحقيق هذه القوة الهائلة، من الضروري سد خليج كبير يفصل البحر الأبيض عن بحر بارنتس بسد. صحيح أنه من المشكوك فيه إلى حد كبير أن يتم ذلك ما دام لدينا النفط والغاز.

الماضي والمستقبل للمد والجزر

بالمناسبة، من أين تأتي طاقة المد والجزر؟ يدور التوربين، وتتولد الكهرباء، وما هو الجسم الذي يفقد الطاقة؟

وبما أن مصدر طاقة المد والجزر هو دوران الأرض، فإذا استقينا منها فهذا يعني أن الدوران يجب أن يتباطأ. يبدو أن الأرض لديها مصادر داخلية للطاقة (الحرارة من الأعماق تأتي من العمليات الجيوكيميائية وانحلال العناصر المشعة)، وهناك ما يعوض عن فقدان الطاقة الحركية. هذا صحيح، لكن تدفق الطاقة، الذي ينتشر في المتوسط \u200b\u200bبشكل متساوٍ تقريبًا في جميع الاتجاهات، لا يمكن أن يؤثر بشكل كبير على الزخم الزاوي ويغير الدوران.

ولو لم تدور الأرض، لكانت حدبات المد والجزر تشير بالضبط في اتجاه القمر وفي الاتجاه المعاكس. ولكن أثناء دورانها، يحملها جسم الأرض للأمام في اتجاه دورانها - وينشأ تباعد مستمر بين قمة المد والجزر ونقطة تحت القمر بمقدار 3-4 درجات. الى ماذا يؤدي هذا؟ الحدبة الأقرب إلى القمر تنجذب إليه بقوة أكبر. تميل قوة الجاذبية هذه إلى إبطاء دوران الأرض. والحدبة المقابلة أبعد عن القمر، فهي تحاول تسريع الدوران، ولكنها تنجذب بشكل أضعف، وبالتالي فإن لحظة القوة الناتجة لها تأثير كابح على دوران الأرض.

لذا، فإن كوكبنا يتناقص باستمرار سرعة دورانه (وإن لم يكن ذلك بشكل منتظم تمامًا، في القفزات، وهو ما يرجع إلى خصوصيات انتقال الكتلة في المحيطات والغلاف الجوي). ما هو تأثير المد والجزر على الأرض على القمر؟ يسحب انتفاخ المد والجزر القريب القمر معه، في حين أن الانتفاخ البعيد، على العكس من ذلك، يبطئه. القوة الأولى أكبر، ونتيجة لذلك يتسارع القمر. الآن تذكر من المحاضرة السابقة، ماذا يحدث للقمر الصناعي الذي يتم سحبه بقوة إلى الأمام أثناء حركته؟ ومع زيادة طاقتها، فإنها تبتعد عن الكوكب، وتقل سرعتها الزاوية بسبب زيادة نصف قطر المدار. بالمناسبة، لوحظت زيادة في فترة ثورة القمر حول الأرض في زمن نيوتن.

وبالحديث بالأرقام، فإن القمر يبتعد عنا بنحو 3.5 سم سنويا، ويزداد طول يوم الأرض بمقدار جزء من مائة من الثانية كل مائة عام. يبدو الأمر وكأنه هراء، لكن تذكر أن الأرض موجودة منذ مليارات السنين. من السهل حساب أنه في زمن الديناصورات كان هناك حوالي 18 ساعة في اليوم (الساعات الحالية بالطبع).

ومع تحرك القمر بعيدا، تصبح قوى المد والجزر أصغر. لكنه كان يبتعد دائمًا، وإذا نظرنا إلى الماضي سنرى أنه قبل أن يكون القمر أقرب إلى الأرض، مما يعني أن المد والجزر كان أعلى. يمكنك أن تقدر، على سبيل المثال، أنه في العصر الأركي، قبل 3 مليارات سنة، كان ارتفاع المد والجزر كيلومترًا واحدًا.

ظاهرة المد والجزر على الكواكب الأخرى

وبطبيعة الحال، تحدث نفس الظواهر في أنظمة الكواكب الأخرى ذات الأقمار الصناعية. كوكب المشتري، على سبيل المثال، هو كوكب ضخم للغاية وله عدد كبير من الأقمار الصناعية. تتأثر أقمارها الأربعة الأكبر (التي تسمى غاليليو لأن غاليليو اكتشفها) بشكل كبير بكوكب المشتري. أقربها، آيو، مغطى بالكامل بالبراكين، من بينها أكثر من خمسين براكين نشطة، وتنبعث منها مادة "إضافية" على ارتفاع 250-300 كيلومتر إلى الأعلى. كان هذا الاكتشاف غير متوقع تمامًا: لا توجد مثل هذه البراكين القوية على الأرض، ولكن هنا جسم صغير بحجم القمر، والذي كان من المفترض أن يبرد منذ فترة طويلة، ولكنه بدلاً من ذلك ينفجر بالحرارة في جميع الاتجاهات. أين مصدر هذه الطاقة؟

لم يكن النشاط البركاني للقمر آيو مفاجأة للجميع: فقبل ستة أشهر من اقتراب المسبار الأول من كوكب المشتري، نشر عالمان جيوفيزيائيان أمريكيان بحثًا قاما فيه بحساب تأثير المد والجزر لكوكب المشتري على هذا القمر. وتبين أنها كبيرة جدًا لدرجة أنها يمكن أن تشوه جسم القمر الصناعي. وأثناء التشوه، يتم إطلاق الحرارة دائمًا. عندما نأخذ قطعة من البلاستيسين البارد ونبدأ في عجنها بأيدينا، بعد عدة ضغطات تصبح ناعمة ومرنة. لا يحدث هذا لأن اليد قامت بتسخينها بحرارتها (سوف يحدث نفس الشيء إذا قمت بسحقها في نائب بارد)، ولكن لأن التشوه يضع فيها طاقة ميكانيكية، والتي تم تحويلها إلى طاقة حرارية.

ولكن لماذا يتغير شكل القمر الصناعي على الأرض تحت تأثير المد والجزر من كوكب المشتري؟ يبدو أنه يتحرك في مدار دائري ويدور بشكل متزامن، مثل قمرنا، أصبح ذات يوم شكلاً إهليلجيًا - ولا يوجد سبب للتشوهات اللاحقة في الشكل؟ ومع ذلك، هناك أيضًا أقمار صناعية أخرى بالقرب من آيو؛ كل ذلك يتسبب في تحول مداره (Io) قليلاً إلى الأمام والخلف: فهو إما يقترب من المشتري أو يتحرك بعيدًا. وهذا يعني أن تأثير المد والجزر إما يضعف أو يشتد، ويتغير شكل الجسم طوال الوقت. بالمناسبة، لم أتحدث بعد عن المد والجزر في الجسم الصلب للأرض: بالطبع، فهي موجودة أيضا، فهي ليست عالية جدا، بترتيب ديسيمتر. إذا جلست في مكانك لمدة ست ساعات، فبفضل المد والجزر، سوف "تمشي" حوالي عشرين سنتيمترا بالنسبة إلى مركز الأرض. وهذا الاهتزاز غير محسوس للبشر بالطبع، لكن الأجهزة الجيوفيزيائية تسجله.

على عكس الأرض الصلبة، فإن سطح آيو يتقلب بسعة عدة كيلومترات خلال كل فترة مدارية. تتبدد كمية كبيرة من طاقة التشوه على شكل حرارة وتسخن الطبقة تحت السطح. بالمناسبة، الحفر النيزكية غير مرئية عليها، لأن البراكين تقصف السطح بأكمله باستمرار بالمادة الطازجة. بمجرد تشكيل الحفرة الأثرية، بعد مائة عام، يتم تغطيتها بمنتجات ثورات البراكين المجاورة. إنها تعمل بشكل مستمر وبقوة كبيرة، وتضاف إلى ذلك كسور في قشرة الكوكب، والتي من خلالها يتدفق من الأعماق ذوبان المعادن المختلفة، وخاصة الكبريت. عند درجات الحرارة المرتفعة، يصبح لونه داكنًا، وبالتالي يبدو التيار من الحفرة أسودًا. والحافة الخفيفة للبركان هي المادة المبردة التي تتساقط حول البركان. على كوكبنا، عادة ما تتباطأ المادة المقذوفة من البركان عن طريق الهواء وتسقط بالقرب من فتحة التهوية، وتشكل مخروطًا، ولكن على آيو لا يوجد غلاف جوي، وتطير على طول مسار باليستي بعيدًا في كل الاتجاهات. ولعل هذا مثال على أقوى تأثير مد وجزر في النظام الشمسي.

القمر الصناعي الثاني لكوكب المشتري، أوروبا، يشبه القارة القطبية الجنوبية، فهو مغطى بقشرة جليدية مستمرة، متشققة في بعض الأماكن، لأن هناك شيئًا ما يشوهه باستمرار أيضًا. وبما أن هذا القمر الصناعي بعيد عن كوكب المشتري، فإن تأثير المد والجزر هنا ليس قويا جدا، ولكنه لا يزال ملحوظا تماما. يوجد تحت هذه القشرة الجليدية محيط سائل: تُظهر الصور نوافير تتدفق من بعض الشقوق التي انفتحت. تحت تأثير قوى المد والجزر، يحتدم المحيط، وتطفو حقول الجليد وتتصادم على سطحه، مثلما يحدث كثيرًا في المحيط المتجمد الشمالي وقبالة ساحل القارة القطبية الجنوبية. تشير الموصلية الكهربائية المُقاسة لسائل المحيط في أوروبا إلى أنه ماء مالح. لماذا لا تكون هناك حياة هناك؟ قد يكون من المغري وضع جهاز في أحد الشقوق ومعرفة من يعيش هناك.

في الواقع، ليست كل الكواكب تلبي احتياجاتها. على سبيل المثال، إنسيلادوس، أحد أقمار زحل، لديه أيضًا قشرة جليدية ومحيط تحتها. لكن الحسابات تظهر أن طاقة المد والجزر ليست كافية للحفاظ على المحيط تحت الجليدي في حالة سائلة. بالطبع، بالإضافة إلى المد والجزر، أي جسم سماوي لديه مصادر أخرى للطاقة - على سبيل المثال، العناصر المشعة المتحللة (اليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم)، ولكن على الكواكب الصغيرة من غير المرجح أن تلعب دورا مهما. هذا يعني أن هناك شيئًا لم نفهمه بعد.

تأثير المد والجزر مهم للغاية بالنسبة للنجوم. لماذا - المزيد عن هذا في المحاضرة القادمة.

15 أكتوبر 2012

قام المصور البريطاني مايكل مارتن بإنشاء سلسلة من الصور الفوتوغرافية الأصلية التي تلتقط ساحل بريطانيا من نفس الزوايا، ولكن في أوقات مختلفة. طلقة واحدة عند ارتفاع المد وواحدة عند انخفاض المد.

اتضح أنه غير عادي تمامًا، وأجبرت المراجعات الإيجابية للمشروع المؤلف حرفيًا على البدء في نشر الكتاب. نُشر الكتاب الذي يحمل عنوان "Sea Change" في أغسطس من هذا العام وتم إصداره بلغتين. استغرق الأمر من مايكل مارتن حوالي ثماني سنوات لإنشاء سلسلته الرائعة من الصور الفوتوغرافية. يبلغ متوسط الوقت بين ارتفاع وانخفاض المياه ما يزيد قليلاً عن ست ساعات. لذلك، يتعين على مايكل أن يبقى في كل مكان لفترة أطول من مجرد بضع نقرات على الغالق. كان المؤلف يرعى فكرة إنشاء سلسلة من هذه الأعمال لفترة طويلة. كان يبحث عن كيفية تحقيق التغييرات في الطبيعة في الفيلم، دون التأثير البشري. وقد وجدته بالصدفة، في إحدى القرى الساحلية الاسكتلندية، حيث قضيت اليوم بأكمله ولاحظت وقت ارتفاع وانخفاض المد.

تسمى التقلبات الدورية في مستويات المياه (الارتفاع والانخفاض) في المناطق المائية على الأرض بالمد والجزر.

أعلى مستوى للمياه يتم ملاحظته في يوم أو نصف يوم أثناء ارتفاع المد يسمى الماء العالي، وأدنى مستوى أثناء انخفاض المد يسمى الماء المنخفض، ولحظة الوصول إلى علامات المستوى الأقصى هذه تسمى الوقوف (أو المرحلة) للارتفاع المد والجزر أو المد والجزر على التوالي. متوسط مستوى سطح البحر هو قيمة مشروطة، تقع فوقها علامات المستوى أثناء ارتفاع المد، وتحتها أثناء انخفاض المد. وهذا نتيجة لمتوسط سلسلة كبيرة من الملاحظات العاجلة.

ترتبط التقلبات الرأسية في مستوى المياه أثناء المد والجزر المرتفعة والمنخفضة بالحركات الأفقية للكتل المائية بالنسبة للشاطئ. وتتعقد هذه العمليات بسبب زيادة الرياح وجريان الأنهار وعوامل أخرى. تسمى الحركات الأفقية للكتل المائية في المنطقة الساحلية بتيارات المد والجزر (أو المد والجزر)، بينما تسمى التقلبات الرأسية في مستويات المياه بالمد والجزر. تتميز جميع الظواهر المرتبطة بالمد والجزر بالدورية. تغير تيارات المد والجزر اتجاهها بشكل دوري إلى الاتجاه المعاكس، في المقابل، تيارات المحيط، التي تتحرك بشكل مستمر وأحادي الاتجاه، ناتجة عن الدوران العام للغلاف الجوي وتغطي مساحات واسعة من المحيط المفتوح.

ويتناوب المد والجزر المرتفع والمنخفض دوريًا وفقًا للظروف الفلكية والهيدرولوجية والأرصاد الجوية المتغيرة. يتم تحديد تسلسل مراحل المد والجزر من خلال حدين أقصى وحدين أدنى في الدورة اليومية.

على الرغم من أن الشمس تلعب دورًا مهمًا في عمليات المد والجزر، إلا أن العامل الحاسم في تطورها هو قوة جاذبية القمر. يتم تحديد درجة تأثير قوى المد والجزر على كل جزيء من الماء، بغض النظر عن موقعه على سطح الأرض، من خلال قانون نيوتن للجاذبية العامة.

ينص هذا القانون على أن جسيمي مادتين يتجاذبان بقوة تتناسب طرديا مع حاصل ضرب كتلتي الجسيمين وعكسيا مع مربع المسافة بينهما. من المفهوم أنه كلما زادت كتلة الأجسام، زادت قوة الجذب المتبادل التي تنشأ بينهما (بنفس الكثافة، سيخلق الجسم الأصغر جاذبية أقل من الجسم الأكبر).

ويعني القانون أيضًا أنه كلما زادت المسافة بين الجسمين، قل التجاذب بينهما. وبما أن هذه القوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين جسمين، فإن عامل المسافة يلعب دورا أكبر بكثير في تحديد حجم قوة المد من كتلتي الجسمين.

إن جاذبية الأرض، التي تؤثر على القمر وتبقيه في مدار قريب من الأرض، تتعارض مع قوة جذب الأرض للقمر، والتي تميل إلى تحريك الأرض نحو القمر و"رفع" جميع الأجسام الموجودة على الأرض في اتجاه القمر.

النقطة الموجودة على سطح الأرض والتي تقع تحت القمر مباشرة تبعد عن مركز الأرض 6400 كيلومتر فقط وفي المتوسط 386063 كيلومتر عن مركز القمر. وبالإضافة إلى ذلك، فإن كتلة الأرض تبلغ 81.3 مرة كتلة القمر. وهكذا، عند هذه النقطة من سطح الأرض، تكون جاذبية الأرض المؤثرة على أي جسم أكبر بحوالي 300 ألف مرة من جاذبية القمر.

من الشائع أن المياه الموجودة على الأرض أسفل القمر مباشرة ترتفع في اتجاه القمر، مما يتسبب في تدفق المياه بعيدًا عن أماكن أخرى على سطح الأرض، ولكن بما أن جاذبية القمر صغيرة جدًا مقارنة بجاذبية الأرض، فلن يحدث ذلك. تكون كافية لرفع الكثير من الماء بوزن ضخم.
ومع ذلك، فإن المحيطات والبحار والبحيرات الكبيرة على الأرض، كونها أجسامًا سائلة كبيرة، تتمتع بحرية الحركة تحت تأثير قوى الإزاحة الجانبية، وأي ميل طفيف للتحرك أفقيًا يجعلها تتحرك. جميع المياه التي لا تقع مباشرة تحت القمر تخضع لعمل مكون قوة جاذبية القمر الموجهة بشكل عرضي (عرضي) إلى سطح الأرض، وكذلك مكونها الموجه إلى الخارج، وتخضع للإزاحة الأفقية بالنسبة للمادة الصلبة قشرة الأرض.

ونتيجة لذلك يتدفق الماء من المناطق المجاورة لسطح الأرض نحو مكان يقع تحت القمر. ويشكل تراكم الماء الناتج عند نقطة ما تحت القمر مدًا هناك. ويبلغ ارتفاع موجة المد والجزر نفسها في المحيط المفتوح 30-60 سم فقط، ولكنها تزداد بشكل ملحوظ عند الاقتراب من شواطئ القارات أو الجزر.
وبسبب حركة المياه من المناطق المجاورة نحو نقطة تحت القمر، يحدث مد وجذر مماثل للمياه عند نقطتين أخريين بعيدتين عنه على مسافة تعادل ربع محيط الأرض. ومن المثير للاهتمام أن انخفاض مستوى سطح البحر عند هاتين النقطتين يصاحبه ارتفاع في مستوى سطح البحر ليس فقط على جانب الأرض المواجه للقمر، ولكن أيضًا على الجانب المقابل.

هذه الحقيقة موضحة أيضًا بقانون نيوتن. يتحرك جسمان أو أكثر يقعان على مسافات مختلفة من نفس مصدر الجاذبية، وبالتالي يتعرضان لتسارع الجاذبية بمقادير مختلفة، بالنسبة لبعضهما البعض، لأن الجسم الأقرب إلى مركز الثقل ينجذب إليه بقوة.

تواجه المياه عند النقطة تحت القمر قوة جذب أقوى تجاه القمر مقارنة بالأرض الموجودة تحتها، لكن الأرض بدورها لديها قوة جذب أقوى نحو القمر من المياه الموجودة على الجانب الآخر من الكوكب. وبالتالي، تنشأ موجة المد والجزر، والتي تسمى مباشرة على جانب الأرض المواجه للقمر، وعلى الجانب الآخر - عكسي. الأول أعلى بنسبة 5٪ فقط من الثاني.

وبسبب دوران القمر في مداره حول الأرض، يمر ما يقرب من 12 ساعة و25 دقيقة بين مدين مرتفعين متتاليين أو مدين منخفضين في مكان معين. الفاصل الزمني بين ذروة المد المرتفع والمنخفض المتتالي هو تقريبًا. 6 ساعات و12 دقيقة تسمى الفترة التي تبلغ 24 ساعة و50 دقيقة بين مدين متتاليين بيوم المد والجزر (أو القمري).

عدم المساواة المد والجزر. عمليات المد والجزر معقدة للغاية ويجب أخذ العديد من العوامل في الاعتبار لفهمها. وعلى أية حال، سيتم تحديد السمات الرئيسية:
1) مرحلة تطور المد بالنسبة لمرور القمر؛
2) سعة المد والجزر و
3) نوع تقلبات المد والجزر، أو شكل منحنى منسوب الماء.
تؤدي الاختلافات العديدة في اتجاه وحجم قوى المد والجزر إلى ظهور اختلافات في حجم المد والجزر في الصباح والمساء في ميناء معين، وكذلك بين نفس المد والجزر في الموانئ المختلفة. وتسمى هذه الاختلافات عدم المساواة المد والجزر.

تأثير نصف يومي. عادة خلال يوم واحد، بسبب قوة المد والجزر الرئيسية - دوران الأرض حول محورها - يتم تشكيل دورتين كاملتين للمد والجزر.

وعند النظر إليه من القطب الشمالي لمسير الشمس يتبين أن القمر يدور حول الأرض في نفس الاتجاه الذي تدور فيه الأرض حول محورها - عكس اتجاه عقارب الساعة. مع كل ثورة لاحقة، تأخذ نقطة معينة على سطح الأرض مرة أخرى موقعها مباشرة تحت القمر في وقت لاحق إلى حد ما عما كانت عليه خلال الثورة السابقة. ولهذا السبب، يتأخر مد وجزر المد والجزر بحوالي 50 دقيقة كل يوم. هذه القيمة تسمى التأخير القمري.

عدم المساواة لمدة نصف شهر. يتميز هذا النوع الرئيسي من الاختلاف بدورية تبلغ حوالي 143/4 يومًا، وهي مرتبطة بدوران القمر حول الأرض ومروره عبر مراحل متتالية، ولا سيما حالات الاقتران (الأقمار الجديدة والقمر الكامل)، أي. اللحظات التي تقع فيها الشمس والأرض والقمر على نفس الخط المستقيم.

لقد تطرقنا حتى الآن فقط إلى تأثير المد والجزر للقمر. يؤثر مجال جاذبية الشمس أيضًا على المد والجزر، ومع ذلك، على الرغم من أن كتلة الشمس أكبر بكثير من كتلة القمر، إلا أن المسافة من الأرض إلى الشمس أكبر بكثير من المسافة إلى القمر بحيث تكون قوة المد والجزر الشمس أقل من نصف القمر.

ومع ذلك، عندما يكون الشمس والقمر على نفس الخط المستقيم، إما على نفس الجانب من الأرض أو على جانبين متقابلين (أثناء القمر الجديد أو البدر)، فإن قوى الجاذبية الخاصة بهما تتراكم، وتعمل على طول نفس المحور، ويصبح يتداخل المد الشمسي مع المد القمري.

وكذلك فإن جاذبية الشمس تزيد من المد الناتج عن تأثير القمر. ونتيجة لذلك، يصبح المد والجزر أعلى والمد والجزر أقل مما لو كان سببه جاذبية القمر فقط. تسمى هذه المد والجزر بالمد والجزر الربيعية.

عندما تكون متجهات قوة الجاذبية للشمس والقمر متعامدة بشكل متبادل (أثناء التربيع، أي عندما يكون القمر في الربع الأول أو الأخير)، فإن قوى المد والجزر الخاصة بها تتعارض، حيث يتم فرض المد الناجم عن جاذبية الشمس على المد الناجم عن القمر.

في مثل هذه الظروف، لا يكون المد والجزر مرتفعًا كما لو كان ذلك بسبب قوة جاذبية القمر فقط. وتسمى هذه المد والجزر المتوسطة التربيع.

يتم تقليل نطاق علامات المياه العالية والمنخفضة في هذه الحالة بحوالي ثلاث مرات مقارنة بالمد الربيعي.

عدم المساواة المنظر القمري. فترة التقلبات في ارتفاعات المد والجزر، والتي تحدث بسبب اختلاف المنظر القمري، هي 271/2 يومًا. وسبب هذا التباين هو تغير مسافة القمر من الأرض أثناء دورانها. نظرًا للشكل الإهليلجي لمدار القمر، فإن قوة المد والقمر عند نقطة الحضيض تكون أعلى بنسبة 40% منها عند نقطة الأوج.

عدم المساواة اليومية. فترة عدم المساواة هذه هي 24 ساعة و 50 دقيقة. وأسباب حدوثه هي دوران الأرض حول محورها وتغير في انحراف القمر. عندما يكون القمر بالقرب من خط الاستواء السماوي، يختلف المد المرتفعان في يوم معين (وكذلك المد المنخفضين) قليلاً، وتكون ارتفاعات الصباح والمساء للمياه العالية والمنخفضة متقاربة جدًا. ومع ذلك، مع زيادة ميل القمر نحو الشمال أو الجنوب، يختلف المد الصباحي والمسائي من نفس النوع في الارتفاع، وعندما يصل القمر إلى أقصى ميل له نحو الشمال أو الجنوب، يكون هذا الاختلاف أعظم.

ويُعرف أيضًا المد والجزر الاستوائية، ويطلق عليه هذا الاسم لأن القمر يقع تقريبًا فوق المناطق الاستوائية الشمالية أو الجنوبية.

ولا يؤثر التفاوت النهاري بشكل كبير على ارتفاعات مد منخفضين متتاليين في المحيط الأطلسي، بل إن تأثيره على ارتفاعات المد والجزر يكون صغيرًا مقارنة بالسعة الإجمالية للتقلبات. ومع ذلك، في المحيط الهادئ، يكون التقلب النهاري أكبر بثلاث مرات في مستويات المد المنخفضة منه في مستويات المد المرتفعة.

عدم المساواة نصف السنوية. وسببه هو دوران الأرض حول الشمس والتغير المقابل في انحراف الشمس. مرتين في السنة لعدة أيام خلال فترة الاعتدالين، تكون الشمس بالقرب من خط الاستواء السماوي، أي. ويقترب ميله من 0. ويقع القمر أيضًا بالقرب من خط الاستواء السماوي لمدة يوم واحد تقريبًا كل نصف شهر. وهكذا، خلال فترات الاعتدال، هناك فترات يكون فيها انحراف كل من الشمس والقمر مساويًا تقريبًا للصفر. ويكون تأثير المد والجزر الإجمالي لجاذبية هذين الجسمين في مثل هذه اللحظات أكثر وضوحًا في المناطق الواقعة بالقرب من خط استواء الأرض. إذا كان القمر في نفس الوقت في مرحلة القمر الجديد أو مرحلة اكتمال القمر، فإن ما يسمى. المد والجزر الربيعية الاعتدالية.

عدم المساواة المنظر الشمسي. فترة ظهور هذا التفاوت هي سنة واحدة. وسببه هو التغير في المسافة من الأرض إلى الشمس أثناء الحركة المدارية للأرض. مرة واحدة في كل دورة حول الأرض، يكون القمر في أقصر مسافة منه عند نقطة الحضيض. مرة واحدة في السنة، حوالي 2 يناير، تصل الأرض أيضًا، وهي تتحرك في مدارها، إلى نقطة أقرب اقتراب من الشمس (الحضيض الشمسي). عندما تتزامن هاتان اللحظتان من الاقتراب الأقرب، مما يتسبب في أكبر قوة مد وجزر صافية، يمكن توقع مستويات مد وجزر أعلى ومستويات مد وجزر أقل. وبالمثل، إذا تزامن مرور الأوج مع الأوج، يحدث مد وجزر أقل ومدًا أقل عمقًا.

أعظم سعة المد والجزر. يتم إنشاء أعلى مد في العالم من خلال التيارات القوية في خليج ميناس في خليج فندي. تتميز تقلبات المد والجزر هنا بمسار طبيعي مع فترة شبه نهارية. غالبًا ما يرتفع منسوب المياه عند ارتفاع المد بأكثر من 12 مترًا في ست ساعات، ثم ينخفض بنفس المقدار خلال الساعات الست التالية. عندما يحدث تأثير المد الربيعي، وموقع القمر عند الحضيض، والحد الأقصى لانحراف القمر في نفس اليوم، يمكن أن يصل مستوى المد إلى 15 مترًا، ويرجع هذا الاتساع الكبير بشكل استثنائي لتقلبات المد والجزر جزئيًا إلى الشكل القمعي شكل خليج فندي، حيث تتناقص الأعماق وتقترب الشواطئ من بعضها نحو قمة الخليج، وتعد أسباب المد والجزر، التي كانت موضوع دراسة مستمرة لعدة قرون، من تلك المشاكل التي أدت إلى ظهور العديد من المشاكل. نظريات مثيرة للجدل حتى في الآونة الأخيرة نسبيا

كتب تشارلز داروين في عام 1911: "ليست هناك حاجة للبحث عن الأدب القديم من أجل نظريات المد والجزر البشعة". ومع ذلك، يتمكن البحارة من قياس طولهم والاستفادة من حركة المد والجزر دون أن يكون لديهم أي فكرة عن الأسباب الحقيقية لحدوثها.

أعتقد أنه لا داعي للقلق كثيرًا بشأن أسباب المد والجزر. وبناءً على الملاحظات طويلة المدى، يتم حساب جداول خاصة لأي نقطة في مياه الأرض، تشير إلى أوقات ارتفاع المياه وانخفاضها لكل يوم. أخطط لرحلتي مثلاً إلى مصر التي تشتهر ببحيراتها الضحلة، لكن حاول التخطيط مسبقاً بحيث يحدث امتلاء المياه في النصف الأول من اليوم، مما سيسمح لك بالركوب بشكل كامل في معظم الأوقات. ساعات النهار.
هناك سؤال آخر يتعلق بالمد والجزر وهو مثير للاهتمام بالنسبة للطائرات الورقية وهو العلاقة بين تقلبات منسوب الرياح والمياه.

تقول الخرافة الشعبية أنه عند ارتفاع المد تشتد الرياح، ولكن عند انخفاض المد تصبح الرياح حامضة.
إن تأثير الرياح على ظواهر المد والجزر أكثر قابلية للفهم. تدفع الرياح القادمة من البحر المياه نحو الساحل، ويزداد ارتفاع المد عن المعدل الطبيعي، وعند انخفاض المد يتجاوز مستوى المياه أيضًا المتوسط. على العكس من ذلك، عندما تهب الرياح من الأرض، تبتعد المياه عن الساحل، وينخفض مستوى سطح البحر.

أما الآلية الثانية فتعمل عن طريق زيادة الضغط الجوي على مساحة واسعة من الماء، وينخفض مستوى الماء مع إضافة الوزن المتراكب للغلاف الجوي. عندما يرتفع الضغط الجوي بمقدار 25 ملم زئبق. الفن، ينخفض \u200b\u200bمستوى المياه بحوالي 33 سم، وعادة ما تسمى منطقة الضغط العالي أو الإعصار المضاد بالطقس الجيد، ولكن ليس للطائرات الورقية. يسود الهدوء وسط الإعصار المضاد. يؤدي انخفاض الضغط الجوي إلى زيادة مقابلة في مستويات المياه. ونتيجة لذلك، فإن الانخفاض الحاد في الضغط الجوي المصحوب برياح بقوة الإعصار يمكن أن يسبب ارتفاعًا ملحوظًا في مستويات المياه. مثل هذه الموجات، على الرغم من تسميتها بالمد والجزر، إلا أنها في الواقع لا ترتبط بتأثير قوى المد والجزر وليس لها خاصية دورية ظواهر المد والجزر.

ولكن من الممكن أن يؤثر انخفاض المد والجزر أيضًا على الرياح، على سبيل المثال، يؤدي انخفاض منسوب المياه في البحيرات الساحلية إلى ارتفاع درجة حرارة المياه، ونتيجة لذلك، ينخفض الفرق في درجات الحرارة بين البحر البارد والبحر البارد. الأرض الحارة مما يضعف تأثير النسيم.

تصوير مايكل مارتن