المد والجزر وديناميكيات المد والجزر
تُحدث قوى الجاذبية للقمر والشمس إيقاعًا منتظمًا من ارتفاع وانخفاض منسوب البحار، ولكن شكل أحواض المحيطات ودوران الأرض هو ما يحول هذه القوى إلى التنوع الغني للمد والجزر الذي يُلاحظ على السواحل.
Definition
المد والجزر هو الارتفاع والانخفاض الدوري لمنسوب سطح البحر الناتج عن الجاذبية بين القمر والشمس بالإضافة إلى دوران الأرض؛ وديناميكيات المد والجزر هي دراسة كيفية دفع هذه القوى لحركة المحيط.
Scope
يغطي هذا الموضوع الأصل الجاذبي للقوى المولدة للمد والجزر، والنظريات التوازنية والديناميكية للمد والجزر، والمكونات التوافقية المستخدمة للتنبؤ بالمد والجزر، وتشكيل أنظمة المد والجزر الدوارة (النقاط الأمفيدرومية) في أحواض المحيطات، وتضخيم المد والجزر في البحار الضحلة، والتيارات المدية الناتجة.
Core questions
- ما هي قوى الجاذبية التي تولد المد والجزر؟
- لماذا تفشل نظرية التوازن في التنبؤ بالمد والجزر الحقيقي، وماذا تضيف النظرية الديناميكية؟
- كيف يتم التنبؤ بالمد والجزر من المكونات التوافقية؟
- لماذا يختلف مدى وتوقيت المد والجزر كثيرًا من مكان لآخر؟
Key theories
- القوة المولدة للمد والجزر والمد التوازني
- الفرق بين قوة الجاذبية للقمر والشمس عبر الأرض والتسارع المداري ينتج عنه قوى مولدة للمد والجزر، والتي تكون استجابتها المثالية هي المد التوازني.
- النظرية الديناميكية والأنظمة الأمفيدرومية
- نظرًا لأن المحيط لا يمكنه الاستجابة على الفور، فإن المد والجزر ينتشر كأمواج، والتي تنحرف بفعل قوة كوريوليس وتُقيد بواسطة الأحواض، وتدور حول نقاط أمفيدرومية ذات مدى شبه صفري.
Mechanisms
يُحدث القمر والشمس قوى جاذبية تتغير عبر الأرض، مما ينتج عنه انتفاخات مدية؛ ومع دوران الأرض ودوران الأجرام، تدفع هذه القوى أمواج المد والجزر التي تنتقل عبر أحواض المحيطات. وبفعل القيود الساحلية والانحراف بفعل قوة كوريوليس، تشكل الأمواج أنظمة أمفيدرومية دوارة، وفي البحار الضحلة والخلجان يمكن للرنين أن يضخم المدى بشكل كبير.
Clinical relevance
يعد التنبؤ بالمد والجزر ضروريًا للملاحة وعمليات الموانئ والهندسة الساحلية؛ وتعمل تيارات المد والجزر على تشتيت الملوثات والمغذيات، وتدفع عمليات الخلط، وتحمل الطاقة التي يمكن حصادها لتوليد الطاقة، وتتحد مع عواصف المد لتحديد مخاطر الفيضانات الساحلية.
History
شرح نيوتن القوة المولدة للمد والجزر والمد التوازني؛ وصاغ لابلاس معادلات المد الديناميكية، وطور جورج داروين التحليل التوافقي، وبنى كلفن (ويليام طومسون) أولى آلات التنبؤ بالمد والجزر، مؤسسًا التنبؤ الدقيق بالمد والجزر الذي لا يزال مستخدمًا حتى اليوم.
Key figures
- Isaac Newton
- Pierre-Simon Laplace
- George Darwin
- William Thomson
Related topics
Seminal works
- pughWoodworth2014
- pinet2019
Frequently asked questions
- لماذا يوجد عادة مدان مرتفعان في اليوم؟
- تُحدث القوى المولدة للمد والجزر انتفاخات مائية على جانبي الأرض المواجه للقمر والجانب المقابل، لذا مع دوران الكوكب تمر معظم السواحل بمدين مرتفعين ومدين منخفضين كل يوم.
- ما الذي يسبب المد الربيعي والمد المعتدل؟
- عندما يصطف الشمس والقمر، تتضافر قواهما المدية لتعطي مدًا ربيعيًا كبيرًا؛ وعندما يكونان بزاوية قائمة، تلغي القوى بعضها جزئيًا لتعطي مدًا معتدلًا أصغر، وتتكرر هذه الدورة كل أسبوعين تقريبًا.