Potvyniai ir atoslūgiai — Mėnulio trauka, mechanizmas ir poveikis
Sužinokite, kaip Mėnulio trauka sukelia potvynius ir atoslūgius, jų mechanizmą, poveikį pakrantėms, laivybai ir prognozavimui — aiškiai ir moksliškai.
Potvynis ir atoslūgis – tai periodiškas Žemės vandenyno paviršiaus pakilimas ir nusileidimas, kurį daugiausia sukelia Mėnulio gravitacinė trauka, veikianti vandenynus. Dėl potvynių ir atoslūgių keičiasi jūrų ir upių žiočių vandenų gylis. Dėl potvynių ir atoslūgių taip pat susidaro svyruojančios srovės, vadinamos potvynių ir atoslūgių srautais (angl. rip tides). Tai reiškia, kad gebėjimas numatyti potvynius ir atoslūgius yra svarbus pakrančių laivybai. Svarbus ekologinis vandenyno potvynių ir atoslūgių produktas yra jūros pakrantės ruožas, kuris potvynio metu yra po vandeniu, o atoslūgio metu atsidengia, vadinamas potvynių ir atoslūgių zona.
Mechanizmas trumpai ir aiškiai
Potvynius lemia pagrindiniai fizikiniai veiksniai:
- Gravitacinė trauka – Mėnulio trauka patraukia vandenį link savęs, suformuodama vandenyno išsipūtimą (bulges) ties ta kryptimi.
- Centrifugalinė jėga – Žemės ir Mėnulio sistema sukasi apie bendrą masės centrą, todėl priešingoje pusėje susidaro antras išsipūtimas; kartu su Mėnulio trauka tai sukuria du potvynių „gumbus“ aplink Žemę.
- Saulės įtaka – nors Saulės trauka mažesnė už Mėnulio, ji taip pat veikia potvynius; kai Saulė ir Mėnulis išsidėsto vienoje linijoje, jų jėgos susumuojamos.
Dėl Žemės sukimosi šie vandenų išsipūtimai atrodo „važiuojantys“ aplink planetą, todėl daugelyje vietų pastebimi du aukšti potvyniai ir du atoslūgiai per ~24 val. (dažnai vadinama semidiurniniu tipu). Tačiau kai kuriose vietovėse dominuoja vienas potvynis per parą (diurninis), arba potvynių aukščiai labai skiriasi (mišrus tipas).
Periodiškumas ir Mėnulio fazės
Potvynių ir atoslūgių aukštis šiek tiek kinta priklausomai nuo Mėnulio fazių. Per jaunatį ir pilnatį potvyniai ir atoslūgiai būna didesni, nes Saulės potvynio ir atoslūgio jėga papildo Mėnulio jėgą. Tai vadinama pavasario potvyniu (angl. spring tide). Priešingai, kai Mėnulis ir Saulė išsidėstę stačiu kampu (ketvirtinės fazės), jų poveikiai iš dalies slopina vienas kitą — tuomet susidaro silpnesni neapų (neap) potvyniai.
Be fazių, potvynių aukštį veikia ir Mėnulio atstumas nuo Žemės: artėjant Mėnuliui (perigejus) potvyniai gali būti aukštesni — tai vadinama perigeiniais arba „karališkaisiais“ potvyniais (king tides).
Įvairūs potvynių tipai ir vietiniai veiksniai
- Potvynių aukštis labai priklauso nuo pakrantės formos, jūros dugno reljefo, įlankų ir estuarijų geometrijos. Pavyzdžiui, Fundio įlanka (Bay of Fundy) garsėja labai dideliu potvynių svyravimu (daugiau nei 15 m).
- Amfidrominiai taškai — tai vietos vandenynuose, kur potvynių amplitudė yra artima nuliui; aplink šiuos taškus potvynių bangos apsisuka.
- Resonansas tam tikrose įlankose gali žymiai padidinti potvynio aukštį, jei įlanka natūraliu periodu sutampa su potvynių periodu.
Tidalūs srautai, rip currents ir saugumas
Dėl potvynių susidaro stiprios horizontaliai tekantys srovės — potvynių ir atoslūgių srautai. Tiesiai prie kranto taip pat gali susiformuoti svyruojančios srovės, vadinamos potvynių ir atoslūgių srautais (angl. rip tides). Reikia pažymėti, kad terminas „rip tides“ populiariai vartojamas kaip sinonimas „rip currents“ (stiprių išnešančiųjų kranto srovių), nors techniniu požiūriu potvynių srautai ir rip currents yra skirtingi reiškiniai: rip currents — lokalios, siauro ploto, greitos išnešančios srovės per seklą ar atvirus kanalus; potvynių srautai — platesnio masto vandenų judėjimas, susijęs su globaliais potvynių pokyčiais.
Saugumas: stiprios srovės gali būti pavojingos maudantis ar plaukiant; svarbu žinoti vietines potvynių prognozes, plaukimo sąlygas ir neignoroti įspėjimų pakrantėje.
Ekologinė ir ekonominė reikšmė
- Potvynių ir atoslūgių zona (intertidalinė zona) yra biologinė ruoša, kurioje gyvena specializuotos rūšys — dumbliai, midijos, krabai, paukščiai. Šios zonos biologinė įvairovė ir produktyvumas priklauso nuo potvynių ciklų.
- Potvyniai formuoja estuarijus ir pakrančių sedimentaciją, veikia žuvų išteklius, migruojančių rūšių gyvenimo ciklus ir žmogaus veiklą uostuose.
- Ekonomiškai potvyniai naudojami — tardinės energetikos sprendimais (potvyninės užtvankos, turbinų parkai) gaminant atsinaujinančią energiją.
Prognozavimas ir matavimas
Potvyniai prognozuojami remiantis astronominiais ciklais ir vietinių vietovių harmonine analize. Meteorologiniai veiksniai (vėjo kryptis, atmosferos slėgio svyravimai, audros) gali laikinai padidinti ar sumažinti numatomus potvynius ir sukelti audrinius potvynius (storm surge). Todėl tikslios potvynių lentelės ir programėlės, naudojamos laivybai ir pakrančių apsaugai, derina astronominius ir meteorologinius duomenis.
Trumpai apie laikus
- Vidutinis laikas tarp dviejų aukštųjų potvynių daugelyje vietų — ~12 val. 25 min. (t. y. pusė mėnulio dienos — dėl to kasdien aukštųjų potvynių laikas vėluoja maždaug 50 min.).
- Pavasario (spring) potvyniai kartojasi maždaug kas dvi savaites — per jaunatį ir pilnatį.
Apibendrinant: potvyniai ir atoslūgiai yra kasdienis, tačiau vietoviškai ir sezoniškai kintantis reiškinys, kurį lemia Mėnulio ir Saulės traukos bei Žemės sukimosi derinys. Jie turi didelį poveikį pakrantėms, jūrų ekologijai, laivybei ir energetikai, todėl jų supratimas ir prognozavimas yra praktikos požiūriu svarbūs.
Fandžio įlanka per atoslūgį
Fandžio įlanka atoslūgio metu
Potvynių ir atoslūgių schema, rodanti (perdėtus) potvynius ir atoslūgius.
Du potvyniai per dieną
Daugumoje vietų per dieną būna du potvyniai ir atoslūgiai. Kiekvienas iš jų turi aukščiausią tašką (potvynis) ir žemiausią tašką (atoslūgis). Mes kalbame apie potvynį, kuris prasideda atoslūgio metu, ir atoslūgį, kuris baigiasi atoslūgio metu.
Potvynio ir atoslūgio periodas yra maždaug 12 valandų ir 25,2 minutės, lygiai pusė potvynio ir atoslūgio Mėnulio dienos.
Mėnulis skrieja aplink Žemę ta pačia kryptimi, kaip ir Žemė sukasi aplink savo ašį, todėl Mėnulis sugrįžta į tą pačią dangaus vietą per kiek daugiau nei parą - maždaug per 24 valandas ir 50 minučių. Per tą laiką jis vieną kartą praskrieja virš galvos ir vieną kartą po kojomis, todėl daugelyje vietų stipriausio potvynio ir atoslūgio laikotarpis yra minėtasis, maždaug 12 valandų ir 25 minutės. Tai analogiška laikrodžio minutinei rodyklei, kuri kerta valandinę rodyklę 12:00 ir vėl apie 1:05½ (ne 1:00).
Kadangi gravitacinis laukas silpnėja su atstumu, Mėnulio gravitacija šiek tiek stipriau traukia į Mėnulį atgręžtą Žemės pusę ir šiek tiek silpniau - į priešingą pusę. Taigi Mėnulis turi tendenciją šiek tiek "ištempti" Žemę išilgai linijos, jungiančios abu kūnus. Kietasis Žemės kūnas šiek tiek deformuojasi, tačiau vandenynų vanduo, būdamas skystas, dėl potvynio jėgos gali daug labiau judėti, ypač horizontaliai. Kadangi Žemė sukasi, potvynio ir atoslūgio jėgos dydis ir kryptis bet kuriame Žemės paviršiaus taške nuolat kinta; nors vandenynas niekada nepasiekia pusiausvyros - skysčiui niekada nėra laiko "pasivyti" tokią būseną, kokią jis galiausiai pasiektų, jei potvynio ir atoslūgio jėga būtų pastovi - kintanti potvynio ir atoslūgio jėga vis dėlto lemia ritmiškus jūros paviršiaus aukščio pokyčius.
Kiti veiksniai, pavyzdžiui, atmosferos slėgis ir Saulės gravitacija, taip pat turi įtakos potvyniams ir atoslūgiams, tačiau daugumoje vietų jie veikia daug mažiau nei Mėnulio gravitacija.
Susiję puslapiai
- Akvakultūra
- Potvynių ir atoslūgių energija
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kas yra potvynis ir atoslūgis?
A: Potvynis ir atoslūgis - tai periodiškas Žemės vandenyno paviršiaus pakilimas ir nusileidimas, kurį daugiausia sukelia Mėnulio gravitacinė trauka, veikianti vandenynus.
K: Dėl kokių potvynių ir atoslūgių keičiasi jūrų ir estuarijų vandenų gylis?
A: Dėl potvynių ir atoslūgių keičiasi jūrų ir upių žiočių vandenų gylis.
K: Kas yra potvynių ir atoslūgių srautai?
A: Potvynių ir atoslūgių srautai - tai svyruojančios srovės, vadinamos atoslūgiais.
K: Kodėl svarbu numatyti potvynius ir atoslūgius pakrančių laivybai?
A: Potvynių ir atoslūgių prognozavimas yra svarbus pakrančių navigacijai, nes jie gali turėti įtakos vandens gyliui ir potvynių ir atoslūgių srautams.
K: Kas yra potvynių ir atoslūgių zona?
A: Tarpplūdinė zona - tai jūros pakrantės ruožas, kuris potvynio metu yra po vandeniu, o atoslūgio metu - atviras.
K: Kodėl tarpuplaučio zona yra svarbus ekologinis vandenyno potvynių ir atoslūgių produktas?
A: Tarpuplaučio zona yra svarbus ekologinis vandenyno potvynių ir atoslūgių produktas, nes joje gyvena daugybė įvairių rūšių augalų ir gyvūnų.
K: Kaip potvynių ir atoslūgių aukštis kinta priklausomai nuo Mėnulio fazių?
A: Potvynių ir atoslūgių aukštis šiek tiek kinta priklausomai nuo Mėnulio fazių. Per jaunatį ir pilnatį potvyniai ir atoslūgiai būna didesni, nes Saulės potvynio ir atoslūgio jėga papildo Mėnulio jėgą. Tai vadinama pavasario potvyniu.
Ieškoti