גאות ושפל
ערך זה עוסק בהשפעת כוח הכבידה של הירח על גובה הים. אם התכוונתם לאינתיפאדת אל אקצה הידועה גם בשם הקוד הצה"לי "אירועי גאות ושפל", ראו אינתיפאדת אל אקצה.
|
|
מחזור גאות ושפל (כְּרִית) הוא תופעה שבה גובה פני הים, "עולה" או "יורד" במחזוריות קבועה. הראשון שהצליח לקשור בין תופעת הגאות והשפל ובין הירח היה מגלה הארצות היווני פיתאס. הכוחות הגורמים לתופעה זו קרויים כוחות גאות ושפל.
התופעה באה לידי ביטוי באופן חזק בחופים אשר נושקים לאוקיינוסים (מדובר בהפרשים של 8-6 מטרים). לעומת זאת בים התיכון שהוא ים הכלוא בין יבשות אפריקה ואירופה, תופעה זו חלשה יחסית (חצי מטר בערך בחופי ישראל). מחזור הגאות והשפל מתרחש פעמיים ביום. הזמן בין גאות אחת לשנייה הוא כ-12 שעות ו-24 דקות, כתוצאה משילוב סיבוב כדור הארץ סביב עצמו עם מסלולו של הירח סביב כדור הארץ.
מקום בו מגיעה תופעה זו לשיא מבחינת ההבדל בין גובה המים בגאות ובשפל הוא מפרץ פאנדי, נובה סקוטיה, קנדה.
[עריכה] הסבר פיזיקלי לתופעה
כוח גאות הוא למעשה הביטוי של אי האחידות בכוח המשיכה הגרוויטציוני הפועל על גוף מסוים. אי האחידות נגרמת משום שכוח הגרוויטציה תלוי במרחק של כל נקודה בגוף הנמשך ממרכז הגוף המושך, ולכן נקודות שונות על הגוף הנמשך הנמצאות במרחק שונה ממרכז הגוף המושך מרגישות כוחות שונים במקצת. את השפעת כוח המשיכה על מסה כל נקודה ניתן לפרק לכוח אחיד, שמתאר את המשיכה האחידה על הגוף המושך, ולכוח הגאות, שמתאר את הפרשי הכוח בנקודות השונות.
בתמונה ניתן לראות את ההסבר לכוח הגאות של הירח על כדור הארץ. כוחות הגאות הם ההפרשים (הווקטוריים) בין הכוחות בכל נקודה לבין הכוח שפועל על נקודה בעלת מסה דומה שתמצא במרכז המאסה של כדור הארץ.
- בנקודה בה הירח נמצא ברום השמיים (נקודה A באיור) כוח המשיכה גדול מכוח המשיכה במרכז כדור הארץ. לכן שם הכוח היחסי פונה כלפי הירח, ושם תהיה גאות.
- בנקודה בה הירח נמצא בדיוק בצידו השני של כדור הארץ, ואינו נראה כלל, (נקודה B) כוח המשיכה קטן מאשר במרכז כדור הארץ. לכן הכוח היחסי יפנה הרחק מהירח. אולם גם שם כוח זה מצביע למעלה (למרות שהפעם זה דווקא מהירח והלאה), וגם שם תהיה גאות.
- בנקודות בהן הירח בדיוק זורח או שוקע (C ו-D) גודלו של כוח המשיכה קרוב מאוד לגודלו במרכז המאסה, אולם כיוונו, שמופנה כלפי מרכז הכוח של הירח (בנקודה L) שונה, ויש לו רכיב שמופנה כלפי מרכז כדור הארץ. לפיכך בשתי נקודות אלה יהיה שפל.
כוחות הגאות מותחים את כדור הארץ לצורת ספרואיד מוארך, שצירו הארוך נמצא על הקו המחבר את מרכז כדור הארץ ומרכז הירח. מידת המתיחה תלויה ביחס בין כוח הגאות לכוח המשיכה של כדור הארץ עצמו באותה נקודה. בגלל שכוח המשיכה של כדור הארץ הרבה יותר גדול מכוח הגאות שמפעיל הירח, עיוות זה הוא קטן ביותר, ומסתכם במטרים ספורים יחסית לרדיוס של אלפי קילומטרים.
גודלם של כוחות הגאות פרופורציוני למסת הגוף שמפעיל אותם, ויורד לפי המרחק בשלישית - בניגוד לכוח המשיכה עצמו, שיורד לפי המרחק בריבוע. לכן כוחות הגאות של הירח (שמסתו קטנה מזו של השמש פי107 × 2.7 אך גם מרחקו הממוצע מכדור הארץ קטן פי 390 ממרחקה של השמש) גדולים פי 2.2 מאלה של השמש. זאת למרות שכוח המשיכה של השמש על כדור הארץ עצמו גדול פי 180 מזה של הירח. השילוב של השפעות השמש והירח גורם למחזור גאות ושפל שמוכתב על ידי הירח, ואילו השמש רק משפיעה על ההפרש בין הגאות לשפל: עם מולד הירח ובזמן ירח מלא השמש הירח וכדור הארץ נמצאים בקירוב על אותו קו, הגאות של השמש והירח מחזקות זו את זו, וההפרשים בין גאות לשפל הם הגדולים ביותר. אולם כשהירח חצי מלא, השפעת השמש והירח מבטלות זו את זו, וההפרשים הם הקטנים ביותר.
[עריכה] הפקת אנרגיה
ניתן להפעיל תחנת כוח על ידי ניצול הגאות והשפל אולם מספר קשיים מהותיים מקשים על ניצול האנרגיה:
- יש צורך להקים סכר שהטורבינות המייצרות חשמל יהיו משולבות בו, כלומר יש צורך בגוף מים סגור כמעט לחלוטין
- ניצול הגאות והשפל כלכלי רק כאשר ההפרש הוא משמעותי, בגופי מים כמו הים התיכון בהם ההפרש קטן יחסית אין הצדקה כלכלית להקמת תחנת כוח
- האופי המחזורי של התהליך גורם לכך שהטורבינות מסובבות בכיוון ההפוך בשפל יחסית לגאות, דבר שמסבך את הבניה
- הכמות המופקת של החשמל לא ניתנת להגדלה לפי הצורך אלא תלויה בתהליכים טבעיים שאין לאדם שליטה עליהם ובפרט אין אפשרות לתאם בין הכמות המופקת לשעות הביקוש
למרות קשיים אלו יש בעולם מספר תחנות כוח המפיקות חשמל על ידי כוח הגאות והשפל שהראשונה שבהן, תחנת הכוח לה ראנס, הוקמה בנהר ראנס בצרפת בשנות השישים.
[עריכה] קישורים חיצוניים
- גאות ושפל הסבר מהאתר "שער לים"
- טבלת כרית בחדרה מהאתר ISRAMAR
- טבלת כרית באילת מהאתר ISRAMAR
- תיירי הגאות והשפל, בעיתון "הארץ"
- הערך גאות ושפל באתר אסטרופדיה
- הרצאת וידאו על היווצרות הירח וגאות ושפל, באתר המועדון האסטרונומי
- פומפוניוס מלה וגאיוס פליניוס סקונדוס על גאות ושפל. תרגם מלטינית ד"ר מאיר שָׂש.
- דוידסון אונליין (מכון ויצמן) - שאל את המומחה: מדוע יש גאות ושפל פעמיים ביום?
- בלדד השוחי, למה יש גאות חזקה יותר כשהירח מלא?, בכלכליסט
