Innhold
- Månen påvirker tidevannet mer enn solen
- Månens tyngdekraft i kombinasjon med sentrifugalkraften
- Solens effekt på tidevannet av havet
- Jordstrukturen påvirker også tidevann av havet
- Effektene av tidevann
Siden forhistorisk tid har folk intuitivt visst at månen og tidevannet henger sammen, men det tok et geni som Isaac Newton for å forklare årsaken.
Det viser seg at tyngdekraften, den mystiske grunnleggende kraften som forårsaker fødsel og død av stjerner og dannelsen av galakser, er hovedansvarlig. Solen utøver også en gravitasjonsattraksjon på jorden, og den bidrar til tidevann av havet. Sammen hjelper gravitasjonspåvirkningene fra solen og månen til å bestemme hvilke tidevannstyper som oppstår.
Mens tyngdekraften er den viktigste årsaken til tidevann, spiller jordens egne bevegelser en rolle. Jorden snurrer på sin akse, og den spinningen skaper en sentrifugalkraft som prøver å skyve alt vannet fra overflaten, omtrent som vannet sprøyter bort fra et spinnende sprinklerhode. Jordens egen tyngdekraft forhindrer at vannet flyr ut i verdensrommet.
Denne sentrifugalkraften samhandler med tyngdekraften fra månen og solen for å skape høyvann og lavvann, og det er den viktigste grunnen til at mange steder på jorden opplever to høyvann hver dag.
Månen påvirker tidevannet mer enn solen
I følge Newtons Gravitation Law, er gravitasjonskraften mellom to legemer i universet direkte proporsjonal med massen til hver kropp (m1 og m2) og omvendt proporsjonal med kvadratet for avstanden (d) mellom dem. Det matematiske forholdet er som følger:
F = Gm1m2/ d2
hvor G er den universelle gravitasjonskonstanten.
Denne loven avslører at styrken er mer avhengig av avstand enn den gjør av relative masser. Solen er mye mer massiv enn månen - omtrent 27 millioner ganger så massiv - men den er også 400 ganger lenger unna. Når du sammenligner gravitasjonskreftene de utøver på jorden, viser det seg at månen trekker omtrent dobbelt så hardt som solen.
Solens påvirkning på tidevannet kan være mindre enn månens, men det er langt fra ubetydelig. Det er mest tydelig når sol, jord og måne stiller opp under nymåne og fullmåne. Ved fullmåne er solen og månen på motsatte sider av jorden, og dagens høyeste tidevann er ikke så høyt som normalt, selv om det andre høyvannet er litt høyere.
Ved nymåne er solen og månen stilt opp på samme side av jorden, og gravitasjonstrekkene deres forsterker hverandre. Det uvanlig høye tidevannet er kjent som springflo.
Månens tyngdekraft i kombinasjon med sentrifugalkraften
Sentrifugalkraften forårsaket av jordens rotasjon på sin akse får et løft fra månens tyngdekraft, og det er fordi jorden og månen roterer rundt hverandre.
Jorden er så mye mer massiv enn månen at det ser ut til at bare månen beveger seg, men faktisk roterer begge kroppene rundt et felles punkt kalt barycenter, som er 1 068 kilometer under jordoverflaten. Dette skaper en ekstra sentrifugalkraft, omtrent som en ball som spinner på en veldig kort streng, vil oppleve.
Nettoeffekten av disse sentrifugalkreftene er å skape en permanent bule i jordens hav. Hvis det ikke var noen måne, ville bula aldri endre seg, og det ville ikke være tidevann. Men det er en måne, og her er hvordan gravitasjonen påvirker bula på et tilfeldig punkt EN på den snurrende jorden:
Månen beveger seg gjennom himmelen med en gjennomsnittlig hastighet på 13,2 grader per dag, noe som tilsvarer omtrent 50 minutter, så det første høyvannet den påfølgende dagen inntreffer kl. 12:50, ikke midnatt. På denne måten tidspunktet for høyvannet på tidspunktet EN følger månens bevegelse.
Solens effekt på tidevannet av havet
Solen har en effekt på tidevannet analogt med månens tid, og selv om halvparten så sterk, må alle som forutsier tidevann ta hensyn til det.
Hvis du visualiserer gravitasjonseffekten på tidevann som langstrakte bobler som omgir planeten, ville måneboblen være dobbelt så langstrakt som solens. Den roterer rundt jorden med samme hastighet som månen går i bane rundt planeten mens solene boble følger jordens bevegelse rundt solen.
Disse boblene samvirker som forstyrrende bølger, noen ganger forsterker hverandre og noen ganger avbryter hverandre.
Jordstrukturen påvirker også tidevann av havet
Tidevannsbobla er en idealisering, fordi jorden ikke er helt dekket av vann. Den har landmasser som begrenser vannet til kummer, så å si. Som du kan si ved å vippe en kopp vann frem og tilbake, oppfører vann i en beholder seg annerledes enn vann som er ukontrollert av grensene.
Flytt koppen vann en vei, og alt vannet skvetter til den ene siden, og flytt det deretter andre veien, og vannet skvetter tilbake. Havvann i de tre viktigste havområdene - Atlanterhavet, Stillehavet og de indiske havene - så vel som i alle de mindre, oppfører seg på samme måte på grunn av jordens aksiale spinn.
Bevegelsen er ikke så enkel som dette, fordi den også er utsatt for vind, vanndybde, kystlinjetopografi og Coriolis-styrken. Noen kystlinjer på jorden, spesielt de på Atlanterhavskysten, har to høyvann per dag, mens andre, som mange steder på stillehavskysten, bare har en.
Effektene av tidevann
Tidevannets regelmessige ebber og flyt har en dyp effekt på kystlinjene på planeten, og eroderer dem kontinuerlig og endrer funksjonene. Sediment blir ført med den tilbaketrukne tidevannet ut mot havet og avsatt på nytt på et annet sted når tidevannet kommer inn igjen.
Marine planter og dyr i tidevannsområder har utviklet seg for å tilpasse seg og utnytte denne regelmessige bevegelsen, og fiskere gjennom tidene har måttet sette av tid til aktiviteter for å samsvare med den.
Tidevannets bevegelse genererer en enorm mengde energi som kan konverteres til elektrisitet. En måte å gjøre dette på er med en demning som bruker bevegelse av vann for å komprimere luft for å drive en turbin.
En annen måte er å sette opp turbiner direkte i tidevannssonen slik at det tilbaketrekkende og fremførende vannet kan snurre dem, omtrent som vinden snurrer luftturbiner. Fordi vann er så mye tettere enn luft, kan en tidevannsturbin generere betydelig mer energi enn en vindturbin.