جزر و مد و دینامیک جزر و مدی

کشش گرانشی ماه و خورشید، ریتم قابل پیش‌بینی از بالا و پایین رفتن سطح دریاها را ایجاد می‌کند، اما این شکل حوضه‌های اقیانوسی و چرخش زمین است که این نیرو را به تنوع غنی جزر و مد مشاهده شده در سواحل تبدیل می‌کند.

Definition

جزر و مد عبارت است از بالا و پایین رفتن دوره‌ای سطح دریا که ناشی از کشش گرانشی ماه و خورشید همراه با چرخش زمین است؛ دینامیک جزر و مد مطالعه چگونگی هدایت حرکت اقیانوس توسط این نیروها است.

Scope

این موضوع شامل منشأ گرانشی نیروهای مولد جزر و مد، نظریه‌های تعادلی و دینامیکی جزر و مد، مؤلفه‌های هارمونیک مورد استفاده برای پیش‌بینی جزر و مد، تشکیل سیستم‌های جزر و مدی چرخشی (آمفیدروم‌ها) در حوضه‌های اقیانوسی، تقویت جزر و مد در دریاهای کم‌عمق، و جریان‌های جزر و مدی ناشی از آن است.

Core questions

• چه نیروهای گرانشی جزر و مد را تولید می‌کنند؟
• چرا نظریه تعادلی در پیش‌بینی جزر و مد واقعی شکست می‌خورد و نظریه دینامیکی چه چیزی را اضافه می‌کند؟
• چگونه جزر و مد از مؤلفه‌های هارمونیک پیش‌بینی می‌شود؟
• چرا دامنه و زمان‌بندی جزر و مد از مکانی به مکان دیگر بسیار متفاوت است؟

Key theories

نیروی مولد جزر و مد و جزر و مد تعادلی

تفاوت بین کشش گرانشی ماه و خورشید در سراسر زمین و شتاب مداری، نیروهای مولد جزر و مد را تولید می‌کند که پاسخ ایده‌آل آن جزر و مد تعادلی است.

نظریه دینامیکی و سیستم‌های آمفیدرومیک

از آنجا که اقیانوس نمی‌تواند فوراً واکنش نشان دهد، جزر و مد به صورت امواج منتشر می‌شود که با انحراف توسط نیروی کوریولیس و محدود شدن توسط حوضه‌ها، حول نقاط آمفیدرومیک با دامنه تقریباً صفر می‌چرخند.

Mechanisms

ماه و خورشید نیروهای گرانشی اعمال می‌کنند که در سراسر زمین متفاوت است و برآمدگی‌های جزر و مدی ایجاد می‌کند؛ با چرخش زمین و مدار اجرام، این نیروها امواج جزر و مدی را به حرکت در می‌آورند که از طریق حوضه‌های اقیانوسی حرکت می‌کنند. این امواج که توسط خطوط ساحلی محدود شده و توسط نیروی کوریولیس منحرف می‌شوند، سیستم‌های آمفیدرومیک چرخشی را تشکیل می‌دهند و در دریاهای کم‌عمق و خلیج‌ها، تشدید می‌تواند دامنه را به طور چشمگیری تقویت کند.

Clinical relevance

پیش‌بینی جزر و مد برای ناوبری، عملیات بندری و مهندسی ساحلی ضروری است؛ جریان‌های جزر و مدی آلاینده‌ها و مواد مغذی را پراکنده می‌کنند، اختلاط را به حرکت در می‌آورند، انرژی قابل برداشت برای تولید برق را حمل می‌کنند و با طوفان‌های دریایی ترکیب می‌شوند تا خطر سیلاب ساحلی را تعیین کنند.

History

نیوتن نیروی مولد جزر و مد و جزر و مد تعادلی را توضیح داد؛ لاپلاس معادلات دینامیکی جزر و مد را فرموله کرد، جورج داروین تحلیل هارمونیک را توسعه داد و کلوین (ویلیام تامسون) اولین ماشین‌های پیش‌بینی جزر و مد را ساخت و پیش‌بینی دقیق جزر و مد را که هنوز امروزه استفاده می‌شود، پایه‌گذاری کرد.

Key figures

• Isaac Newton
• Pierre-Simon Laplace
• George Darwin
• William Thomson

Seminal works

• pughWoodworth2014
• pinet2019

Frequently asked questions

چرا معمولاً دو جزر و مد بالا در روز وجود دارد؟

نیروهای مولد جزر و مد برآمدگی‌های آبی را هم در سمتی از زمین که رو به ماه است و هم در سمت مقابل ایجاد می‌کنند، بنابراین با چرخش سیاره، بیشتر سواحل هر روز دو جزر و مد بالا و دو جزر و مد پایین را تجربه می‌کنند.

چه چیزی باعث جزر و مد بهاری و خفیف می‌شود؟

هنگامی که خورشید و ماه در یک راستا قرار می‌گیرند، نیروهای جزر و مدی آنها با هم جمع می‌شوند تا جزر و مد بهاری بزرگ را ایجاد کنند؛ هنگامی که آنها در زاویه قائمه قرار می‌گیرند، نیروها تا حدی یکدیگر را خنثی می‌کنند تا جزر و مد خفیف کوچک‌تر را ایجاد کنند که تقریباً هر دو هفته یک بار تکرار می‌شود.