أمير المد والجزر

عندما نقضي بعض الوقت على شاطئ البحر، يمكننا أن نلاحظ أن مياه البحر تكون أحياناً قريبة من الشاطئ، وأحياناً تبتعد عنه. هذه هي ظاهرة المد والجزر والمد والجزر المنخفضة. يتسبب جسمان في تقدم البحر إلى الشاطئ عند ارتفاع المد وتراجعه عند انخفاض المد. وهذان هما أبرز جسمين في سماء الأرض: الشمس والقمر

المؤلف: تسفي أتزمون، جاليليو الشاب
في أيام الصيف هذه، يقضي الكثير منا بعض الوقت على الشاطئ. انشر بطانية (أو منشفة) بالقرب من خط المياه واستمتع. نحن نعلم أنه عندما نفرد البطانية بالقرب من خط الماء، عدة مرات بعد فترة يقترب الماء منها ويبدأ في تبليله، ويجب نقله بعيدًا نحو الشاطئ. وأحيانًا على العكس من ذلك - ننشر البطانية بالقرب من الماء، لكن الماء ينحسر ويبتعد عنا.

القمر أكثر تأثيرا

هذا السلوك "الغادر" للبحر ينبع من ظاهرة المد والجزر والمد والجزر. عند ارتفاع المد يتقدم البحر ويغطي مساحة إضافية من الشاطئ. وعند انخفاض المد ينحسر البحر ويكشف عن منطقة ساحلية والعياذ بالله أن يعود. يتسبب جسمان في تقدم البحر إلى الشاطئ عند ارتفاع المد وتراجعه عند انخفاض المد. وهذان هما أبرز جسمين في السماء: الشمس والقمر. وللقمر تأثير كبير على ظاهرة المد والجزر يزيد عن ضعف تأثير الشمس. وترجع هذه الظاهرة إلى قوى المد والجزر التي يمارسها هذان الجرمان السماويان على الأرض. وترتبط قوى المد والجزر نفسها بقوة الجاذبية (الجاذبية، قوة الجذب) التي تمارسها على الأرض ومحيطاتها وبحارها. إلا أن قوة المد والجزر ليست قوة جاذبية، بل هي الفرق بين قوة الجاذبية التي يمارسها جرم سماوي على جانبي الأرض - الجانب الأقرب إلى الجرم السماوي والجانب البعيد عنه.
لنفترض أنه في مكان ما في الفضاء، بعيدًا عن أي جرم سماوي آخر، يوجد جسم كبير من الماء - قطرة ماء ضخمة. ستأخذ قطرة الماء العملاقة شكل كرة، ويرجع ذلك أساسًا إلى قوة الجاذبية التي تمارسها جزيئات الماء في القطرة العملاقة على بعضها البعض. والآن لنتخيل أن جسمًا ما، مثل القمر، يقترب من القطرة العملاقة. سيتغير شكل القطرة - من كرة إلى قطرة طويلة.
لماذا يتغير شكل القطرة العملاقة؟ والسبب هو الفرق بين مقدار قوة الجاذبية المؤثرة على الجزء المواجه للقمر وقوة الجاذبية المؤثرة على الجزء البعيد عنه. وفي الجزء المواجه للقمر تكون قوة الجاذبية أكبر لأن قوة الجاذبية تتأثر بشكل كبير بالمسافة بين الجسمين. والجانب المقابل أبعد، وبالتالي فإن قوة الجاذبية المؤثرة عليه تكون أصغر. وبسبب ذلك، يتم سحب الجانب المواجه للقمر بقوة من الجانب البعيد، وبالتالي يقترب الجانب القريب قليلاً من القمر، ويتم الحصول على شكل ممدود.
ولا يمتد الهبوط في اتجاه القمر فحسب، بل في الاتجاه المعاكس أيضًا. لماذا ؟ لنفترض أننا أدخلنا في قطرة الماء العملاقة جسمًا صلبًا كبيرًا. يتم الحصول على نوع من الكواكب بجزء صلب (مثل تربة الأرض) وجزء مائي (مثل المحيطات). ورأينا أن الماء المواجه للقمر ينسحب و"يتمدد" قليلاً في اتجاهه بسبب الجاذبية. الماء الموجود على الجانب البعيد لديه قوة جاذبية أضعف.
وماذا عن الكتلة الصلبة الموجودة داخل قطرة الماء العملاقة؟ وقوة الجاذبية المؤثرة عليه هي كالمتوسط ​​بين الجاذبية على الجزء المواجه للقمر والجاذبية المؤثرة على الماء على الجانب المقابل البعيد. ولذلك فإن الجزء الصلب ينجذب نحو القمر أكثر من الماء الموجود في الجانب البعيد، ولذلك يبدو الجزء الصلب وكأنه يهرب قليلاً من الماء الموجود في الجانب البعيد، تاركاً إياه وراءه. وتبين أنه بالنسبة للجزء الصلب فإن الماء "يمتد" في كلا الاتجاهين: في اتجاه القمر وفي الاتجاه المعاكس. وبسبب الشكل المستطيل للمياه على الجانب المواجه للقمر، فإن ارتفاع الماء فوق الجزء الصلب سيكون كبيرا، وكذلك الجانب المقابل. في هذين المكانين سيكون هناك مد مرتفع. في الاتجاه الرأسي سيكون ارتفاع الماء صغيرًا - سيكون هناك مد منخفض: من هذه المناطق يتحرك الماء في اتجاه المد، وبالتالي يكون ارتفاع الماء في مناطق انخفاض المد صغيرًا.

الجانب البعيد من القمر

تدور الأرض حول محورها مرة واحدة في اليوم. إذا وقفنا على الجانب المواجه للقمر، فسيكون هناك مد. وفي نهاية دورة المد والجزر الكاملة (والتي تكون أطول بقليل من يوم واحد، وسنشرح السبب على الفور) سنعود إلى نفس الوضع تمامًا. ومع ذلك، في الدورة الكاملة، سنمر بمد آخر - المد على الجانب البعيد من القمر. في الدورة سنمر أيضًا بنقطتين منخفضتين، حيث "يهرب" الماء باتجاه نقاط المد العالي.
ومن الناحية العملية، تعتبر ظاهرة المد والجزر على الأرض أكثر تعقيدًا. أولا، يدور القمر حول الأرض مرة كل 27.3 يوما. ولذلك، خلال النهار، عندما تكمل الأرض دورانها حول محورها، يغير القمر موقعه قليلاً في مداره حول الأرض. ولذلك، يستغرق الأمر وقتًا أطول حتى نعود إلى الوقوف تمامًا أمام القمر. ولهذا السبب، فإن الوقت اللازم لدورة كاملة من المد والجزر أطول من يوم واحد يقترب من 24 ساعة وخمسين دقيقة. خلال 24 ساعة وخمسين دقيقة، سيكون لكل نقطة مد وجزر مرتفعان ومد وجزر منخفضان. يحدث هذا في منتصف الشهر العبري، عندما يكون القمر بدرا: تكون الشمس والقمر على جانبين متقابلين من الأرض - عندما تغرب الشمس في الغرب، يشرق القمر في الشرق. ويحدث هذا أيضًا في بداية ونهاية الشهر العبري عندما يظهر القمر على شكل منجل رفيع، وتكون الشمس والقمر على نفس الجانب من الأرض، وكلاهما يشرقان في نفس الوقت في الشرق ويغربان في الشرق. الغرب.

أربعة مثليون جنسيا وأربعة أدنى مستوياتها

باستثناء القمر، فإن الشمس أيضًا تخلق المد والجزر. إن قوة جاذبية الشمس أكبر من جاذبية القمر، لكننا رأينا أن قوة المد ليست قوة الجاذبية نفسها، بل الفرق بين قوة الجاذبية المؤثرة على جانبي الأرض. وبما أن القمر أقرب إلينا من الشمس بكثير، فإن الفرق بين الجاذبية على الجانب المواجه للقمر والجاذبية على الجانب البعيد عن القمر أكبر من الفرق في جاذبية الشمس. ولذلك فإن قوة المد والجزر التي يخلقها القمر أكبر من ضعف تلك التي تخلقها الشمس.
وعندما يكون القمر مضاء نصفه فقط، فإن الشمس والقمر لا يكونان على خط واحد مع الأرض، بل يكونان متعامدين بزاوية تسعين درجة. وهذا ما يحدث في الربع الأول من الشهر العبري وفي الربع الثالث، فيسبب القمر مدين مرتفعين ومد منخفضين في كل دورة مد، كما تسبب الشمس مدين مرتفعين (أصغر) ومد منخفضين. وفي هذا الجزء من الشهر، عند كل نقطة ساحلية سيكون هناك أربعة مد مرتفع وأربعة مد منخفض في دورة المد والجزر، ولكنها في هذه الحالة تكون صغيرة لأن مياه المحيط منقسمة بين أربعة مد، وليس بين اثنين.

ليس فقط في الأيام

الجزء الصلب من الأرض (قشرة الأرض، القارات) ليس جسمًا صلبًا وصلبًا تمامًا. لديها بعض المرونة. ولهذا فإن ظاهرة المد والجزر لا توجد في المحيطات والبحار فحسب، بل في القارات أيضا. لكن هذه الظاهرة أصغر بكثير وقد لا تصل إلى أكثر من ثلاثين سنتيمترا، وبالتالي لا نشعر بها. ومع ذلك، عندما تكون هناك حاجة إلى دقة كبيرة، يكون للمد والجزر القارية تأثير ويجب أخذها في الاعتبار: على سبيل المثال في قياسات GPS الدقيقة وفي مسرعات الجسيمات حيث تكون الدقة أمرًا بالغ الأهمية. يعتقد بعض العلماء أن قوى المد والجزر يمكن أن يكون لها بعض التأثير على فرصة حدوث الزلازل.
وحتى الغلاف الجوي -في أجزائه العليا، على ارتفاع عشرات الكيلومترات- يتمتع بظاهرة المد والجزر، كما أن الغلاف الجوي «يمتد» بشكل كبير نحو القمر.
ظاهرة المد والجزر معروفة ليس فقط من الأرض. إن قوى المد والجزر التي يمارسها كوكب المشتري العملاق على أقرب أقماره – آيو – تسبب الكثير من الحركة والاحتكاك داخل القمر آيو، وهذا يؤدي إلى تسخين الجزء الداخلي من هذا القمر. ويتجلى ذلك في النشاط البركاني القوي على القمر آيو. يمكن لقوى المد والجزر لكوكب المشتري أن تمزق نيزكًا يقترب من المشتري، وبالتالي في طريقه إلى المشتري ينكسر ويسقط عليه ليس ككتلة واحدة، بل كسلسلة من الشظايا.
في البحر الأبيض المتوسط، على شواطئ الكثير منا يقضي إجازته، يكون المد صغيرا نسبيا على أي حال - البحر "يرتفع" بعدة عشرات من السنتيمترات. ولكن هناك أماكن على سواحل المحيطات حيث يمكن أن يكون الفرق بين المد العالي والمد المنخفض فرقًا في الارتفاع بالأمتار، ومن ثم يتم كشف وتغطي مساحة طويلة جدًا من الشاطئ بالتناوب. على مثل هذه الشواطئ المحيطية، يعد انخفاض المد وقتًا مناسبًا للبحث عن جميع أنواع الأشياء الموجودة على الشاطئ والتي تركها البحر عندما انحسر عند انخفاض المد. من المهم جدًا العودة إلى شاطئ ميفميم في الوقت المناسب، قبل أن يأتي المد...
*ملاحظة: ظاهرة المد لها تفسيرات أخرى أيضاً. والتفسير المقدم هنا هو المناسب في رأينا.

ظهر المقال في عدد أغسطس من مجلة الشباب جاليليو - شهرية للأطفال الفضوليين

هل تريد قراءة المزيد؟ للحصول على مجلة جاليليو شابة كهدية

قم بزيارة صفحتنا على الفيسبوك