Sisältö
- Kuu vaikuttaa vuorovesiin enemmän kuin aurinko
- Kuukauden paino yhdessä keskipakoisvoiman kanssa
- Auringon vaikutus merivuoroveteen
- Maapallon rakenne vaikuttaa myös valtameriin
- Vuoroveden vaikutukset
Esihistoriasta lähtien ihmiset ovat intuitiivisesti tienneet, että kuu ja vuorovedet ovat yhteydessä toisiinsa, mutta Isaac Newtonin kaltainen nero vaati selittämään syyn.
Osoittautuu, että painovoima, se salaperäinen perusvoima, joka aiheuttaa tähtijen syntymän ja kuoleman sekä galaksien muodostumisen, on ensisijaisesti vastuussa. Auringossa on myös vetovoima maan päälle, ja se vaikuttaa valtameren vuorovesiin. Yhdessä auringon ja kuun gravitaatiovaikutukset auttavat määrittämään esiintyvien vuoroveden tyyppejä.
Vaikka painovoima on vuoroveden tärkein syy, maan omilla liikkeillä on merkitystä. Maa pyörii akselillaan, ja että kehruu luo keskipakovoiman, joka yrittää työntää kaiken veden pois pinnalta, samoin kuin vesi suihkuttaa pois kehruus sprinkleripäästä. Maan oma painovoima estää veden lentämisen avaruuteen.
Tämä keskipakoisvoima on vuorovaikutuksessa kuu- ja aurinkovoiman kanssa vetämällä nousuvesiin ja laskuvesiin, ja se on tärkein syy siihen, että monissa maapallon kohdissa on kaksi vuorovesiä päivittäin.
Kuu vaikuttaa vuorovesiin enemmän kuin aurinko
Mukaan Newtonin painovoimalaki, universumin minkä tahansa kahden ruumiin välinen painovoima on suoraan verrannollinen kunkin ruumiin massaan (m1 ja m2) ja kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön (d) heidän välillään. Matemaattinen suhde on seuraava:
F = Gm1m2/ d2
missä G on yleinen painovoimavakio.
Tämä laki paljastaa, että voima riippuu enemmän etäisyydestä kuin suhteellisista massoista. Aurinko on paljon massiivisempi kuin kuu - noin 27 miljoonaa kertaa massiivisempi - mutta myös 400 kertaa kauempana. Kun vertaat niiden maan päälle kohdistamia painovoimia, käy ilmi, että kuu vetää noin kaksi kertaa kovemmin kuin aurinko.
Auringon vaikutus vuorovesiin voi olla pienempi kuin kuun, mutta se ei ole kaikkea vähäistä. Sen ilmeisin silloin, kun aurinko, maa ja kuu rinnastuvat uuden kuun ja täysikuun aikana. Täysikuulla aurinko ja kuu ovat maan vastakkaisilla puolilla, ja päivän korkein vuorovesi ei ole yhtä korkea kuin normaali, vaikka toinen laskuvesi on hiukan korkeampi.
Uusikuussa aurinko ja kuu ovat rivissä samalle puolelle maata ja niiden painovoimavetot vahvistavat toisiaan. Epätavallisen nousuvesi tunnetaan nimellä kevättulva.
Kuukauden paino yhdessä keskipakoisvoiman kanssa
Maapallon pyörimisen akselille aiheuttama keskipakoisvoima saa lisäyksen kuun painovoimasta, ja se johtuu siitä, että maa ja kuu pyörivät toistensa ympäri.
Maa on niin paljon massiivisempi kuin kuu, että näyttää siltä, että vain kuu liikkuu, mutta oikeastaan molemmat ruumiit pyörivät yhteisen pisteen, nimeltään massakeskipisteen, joka on 1 068 (1 719 km) mailia maanpinnan alapuolella. Tämä luo ylimääräisen keskipakoisvoiman, samoin kuin pallo, joka pyörii hyvin lyhyellä narulla.
Näiden keskipakoisvoimien nettovaikutus on luoda pysyvä kohouma maan valtamereihin. Jos ei olisi kuua, pullistuma ei muuttu koskaan eikä vuorovesi ole. Mutta on kuu, ja tässä on kuinka sen painovoima vaikuttaa pullistumaan satunnaisessa pisteessä kehruumaalla:
Kuu liikkuu taivaan läpi keskimääräisellä nopeudella 13,2 astetta päivässä, mikä vastaa noin 50 minuuttia, joten seuraavan päivän ensimmäinen vuorovesi tapahtuu klo 12:50, ei keskiyötä. Tällä tavalla laskuvesien ajoitus pisteessä seuraa kuun liikettä.
Auringon vaikutus merivuoroveteen
Auringolla on vaikutuksia vuorovesiin, jotka ovat samanlaisia kuin kuun, ja vaikka sen puoli on niin voimakasta, jokaisen, joka ennustaa merivuorovedet, on otettava se huomioon.
Jos visualisoit vuoroveden painovoimavaikutuksia planeettaa ympäröivinä pitkänomaisina kupliaina, kuukupla olisi kaksinkertainen pitkänomainen kuin aurinko. Se kiertää maapallon ympäri samalla nopeudella kuin kuu kiertää planeettaa, kun taas aurinkokupla seuraa maan liikettä auringon ympäri.
Nämä kuplat ovat vuorovaikutuksessa kuin häiritsevät aallot, joskus vahvistaa toisiaan ja joskus poistaa toisiaan.
Maapallon rakenne vaikuttaa myös valtameriin
Vuorovesikupla on idealisointi, koska maa ei ole täysin veden peittämä. Siinä on maamassia, jotka rajoittavat veden niin sanottuun vesistöalueisiin. Kuten voit tietää kallistamalla kupillista vettä edestakaisin, vesi astiassa toimii eri tavalla kuin vesi, jota ei ole rajoitettu.
Siirrä vesikuppia yhteen suuntaan, ja kaikki vesi luiskaisee sivulle, siirrä sitä sitten toiseen suuntaan, ja vesi luiskahtaa takaisin. Kolmen päämerenkulkualueen - Atlantin, Tyynenmeren ja Intian valtameret - samoin kuin kaikissa pienemmissä merivedet käyttäytyvät samalla tavalla maapallon akselin pyörimisen vuoksi.
Liike ei ole yhtä yksinkertainen kuin tämä, koska se altistuu myös tuulille, veden syvyydelle, rannikon topografialle ja Corioliksen voimalle. Joillakin maan rannikolla, erityisesti Atlantin rannikolla, on kaksi vuorovesi päivässä, kun taas toisilla, kuten monilla Tyynenmeren rannikon paikoilla, on vain yksi.
Vuoroveden vaikutukset
Säännöllisellä vuoroveden virtauksella ja virtauksella on voimakas vaikutus planeetan rannikkoihin, heikentäen niitä jatkuvasti ja muuttamalla niiden ominaisuuksia. Sedimentti tapahtuu vetäytyvässä vuorovedessä merelle ja lasketaan uudestaan toiseen paikkaan, kun vuorovesi palaa takaisin.
Vesiviljelykasvien ja vuorovesialueiden eläimet ovat kehittyneet sopeutuakseen tähän säännölliseen liikkuvuuteen ja hyödyntämään sitä, ja kalastajien on kaiken aikaa pitänyt harjoittaa toimintaansa mukautuakseen siihen.
Vuoroveden liike tuottaa valtavan määrän energiaa, joka voidaan muuntaa sähköksi. Yksi tapa tehdä tämä on pato, joka käyttää veden liikettä ilman puristamiseen turbiinin ohjaamiseksi.
Toinen tapa on asettaa turbiinit suoraan vuorovesivyöhykkeelle, jotta vetäytyvä ja etenevä vesi voi pyörittää niitä, aivan kuten tuuli pyörittää ilmaturbiineja. Koska vesi on niin paljon tiheämpää kuin ilma, vuorovesiturbiini voi tuottaa huomattavasti enemmän energiaa kuin tuuliturbiini.