جزر و مد

بالا آمدن آب را که ناشی از نیروهای کِشندی ماه می باشد مد و پائین آمدن آب را جزر می گویند . در این قسمت راجع به پدیده جزر ومد مفصل توضیح می دهیم .

۱- تاریحچه جزر و مد

بشر ( بخصوص ساحل نشینان ) از دیر باز با پدیده جزر و مد آشنا بوده و برای توجیه آن دلائل متعددی می آورده تا جائی که به افسانه ها متوسل می شده و دلائل خرافی برای این پدیده می آورد.
برای نمونه : ابوریحان‌ بیرونی‌ نوشته‌ است‌ كه‌ عامه مردم‌ هند اعتقاد دارند كه‌ جزر و مد به‌ دلیل‌ تنفس‌ دریاست‌، چنانكه‌ به‌ اعتقاد مانی‌ جزر و مد نتیجه تنفس‌ شیطانی‌ در دریاست
ایرانیان قدیم جزر و مد را می شناختند و جزر را (فرود آهَنج‌) و مد را (بر آهَنج‌) می خواندند .

۱) نظر دانشمندان یونان باستان

یونان کشوری جزیره ای و ساحلی است و بنابر این یونانیان بیش از هر ملتی با جزر و مد آشنا بودند. در زمان یونان باستان و اوج پیشرفت علمی یونانیان دانشمندان بزرگی پدید آمدند و نظرات مختلفی راجع به جزر و مد عنوان کردند که هر چند بسیاری از آنها غیر علمی بود ولی دانشمندان و اندیشمندانی هم بودند که بدرستی پی به علت جزر و مد بردند در اینجا به پاره ای از نظرات آنها می پردازیم :
۱-۱) اراتستن‌ : (منجم‌ یونانی‌، ۲۷۳ ـ ۱۹۲  ق‌ م‌) در توضیح‌ نوسانات‌ سطح‌ آب‌ دریاها، به‌ویژه‌ در تنگه‌ها، اشاره‌ كرده‌ است‌ كه‌ هنگام‌ طلوع‌ و غروب‌ ماه‌، مد آغاز می‌شود و پس‌ از گذر ماه‌ از نصف‌النهار بالایی‌ یا پایینی‌ ناظر، پایان‌ می‌یابد.
۱-۲) ابرخُس‌ : هیپارخوس یا ابرخس ( به یونانی  Hipparchus) ستاره‌شناس، جغرافی‌دان و ریاضی‌دان یونانی دوره هلنی است ( ۱۹۰قبل از میلاد – ۱۲۰ سال قبل از میلاد) که  از او به عنوان بنیان‌گذار مثلثات نام برده می‌شود
(برای مطالعه بیشتر درباره ابرخس به روش های اندازه گیری طول وعرض جغرافیائی مراجعه کنید)
او اعتقاد داشت موقعیت‌ ماه‌ نسبت‌ به‌ خورشید (مقارنه‌، مقابله‌، تربیع‌) و موقعیت‌ ناظر، بر ارتفاع‌ مد تأثیر دارد . بنابراین جزر و مد را نیز ناشی از ماه می دانست ولی اظهار نظر نکرد که ماه چگونه جزرومد را ایجاد می کند .
۱-۳)
سلوكوس‌: سلوکوس ستاره شناس یونانی (۳۱۲ـ۲۸۰ ق‌ م‌) هم نظر ابرخس را داشته است

۱-۴ )ساطوطس‌ : به نقل ادریسی , ساطوطس (شاید منظور ساتوروس‌ ، حكیم‌ یونانی‌ و معلم‌ طب‌ جالینوس‌، باشد) عقیده‌ داشت‌ كه‌ امتلاء ماه‌ (كامل‌ شدن‌ ماه‌) سبب‌  افزایش‌ دامنه جزر و مد می‌شود .
نکته : الشریف الادریسی فرزند محمد (۱۱۰۰- ۱۱۶۶) میلادی یکی از بزرگترین جغرافیدانان مسلمان بود .
(برای مطالعه بیشتر درباره شریف ادریسی به روش های اندازه گیری طول وعرض جغرافیائی مراجعه کنید)
۱-۵) ثاوفرسطوس‌ : ( ۳۲۳ ـ  ۲۸۷ ق‌ م‌) از دانشمندان یونان ,  وزیدن‌ باد را منشأ جزر و مد می‌دانست‌
۱-۶) ارسطو : ارسطو ( ۳۸۴ ـ ۳۲۲ ق‌ م‌) از فیلسوفان بزرگ یونان خورشید را موجب‌ حركت‌ بادها و ایجاد جزر و مد می‌دانستند. ( نقل از ادریسی )
۱-۷) ارشمیدس‌ : ( ۲۸۷ ـ ۲۱۲ ق‌ م‌) یکی از دانشمندان یونانی هم همان عقیده ارسطو را داشت (نقل از ادریسی )

۲) نظر دانشمندان اسلامی و ایرانی بعد از اسلام 

بسیاری از دانشمندان مسلمان هم کمابیش همان عقاید یونانیان باستان را داشتند و در مواردی هم فرضیات و نظریات آنها را اصلاح کردند نظریات بهتری ارائه دادند . البته بسیاری هم به خرافات رو آوردند .

۲-۱) ابومعشر بلخی‌ : (متولد تیرماه ۱۶۶ ه‍.خ – وفات  ۱۹ اسفند ۲۶۴ ه‍. خ)، ستاره‌شناس نامی ایرانی است .
ابومعشر در زمانه خویش مشهورترین ستاره‌شناس جهان اسلام بوده‌است. وی در دوران خلافت المعتز بالله خلیفه عباسی تا معتمد عباسی رئیس منجمان بغداد بوده‌است. در آثار غربی بیش از هر اخترشناس دیگری از او نام برده شده‌است . صاعد اندلسی او را داناترین مردم و بزرگترین دانشمند قرن می شمارد .
ابومعشر بلخی با بررسی‌ علمی‌ و مفصّل‌ جزر و مد، به‌درستی‌ اعتقاد داشته‌ كه‌ جزر و مد نتیجه «كشش‌» ماه‌ است‌. او تأثیر ماه‌ را بر دریاها شبیه‌ تأثیر «سنگ‌ مغناطیس‌» بر آهن‌ دانسته‌ است‌ كه‌ به‌ دلیل‌ طبعش‌ آهن‌ را جذب‌ می کند (بنابر این بدرستی پی به نوعی نیروی جاذبه برده بود , همان که بعدها نیوتن فرمول بندی کرد)
بر مبنای‌ طلوع‌ و غروب‌ ماه‌، چند رابطه ریاضی‌ برای‌ محاسبه زمان‌ جزر و مد آورده‌ است‌. وی‌ برای‌ پی‌ بردن‌ به‌ شدت‌ جزر و مد، هشت‌ عامل‌ بر شمرده‌ است‌ كه‌ شش‌ مورد آنها به‌ ماه‌ ارتباط‌ دارند، از جمله‌ بُعدِ (فاصله زاویه‌ای‌) ماه‌ از خورشید، فاصله ماه‌ با زمین‌ و… بر شمرد و همچنین توضیح داد چرا وقتی ماه در پشت مکان ناظر است باز هم مد در بیشترین ارتفاع خود قرار می گیرد .
ابومعشر بلخی , همچنین به نقش خورشید اشاره کرد که همچون ماه آبها را به سمت خود جذب می کند ولی شدت آن کمتر از ماه است . ابومعشر به‌ درستی‌ نوشته‌ است‌ كه‌ از اجتماع‌ (مقارنه ماه‌ با خورشید) تا تربیع‌ اول‌، از قدرت‌ مد كاسته‌ می‌شود و دوباره‌ تا بدر، افزایش‌ و سپس‌ تا تربیع‌ دوم‌ كاهش‌ می‌یابد. همچنین‌ می‌افزاید كه‌ قدرت‌ مد در بدر بیشتر از مقارنه‌ و در تربیع‌ اول‌ بیشتر از تربیع‌ دوم‌ است‌
او همچنین مطالعات گسترده بسیاری در مورد جزر و مد کرد و همچنین میزان بالا آمدن آب , را در  دریاهای مختلف اندازه گیری و ثبت کردو درمورد علت تفاوت میزان جزر ومد در دریاهای مختلف هم نظریاتی ارائه کرد .

شکل شماره ۱ – ابومعشر بلخی

۲-۲ ) كندی‌: یعقوب‌بن‌ اسحاق‌ كِنْدی‌ (متوفی‌ بین‌ ۲۵۲ ـ ۲۶۰ ) طبیعیدان دوره اسلامی بود که در کتاب خود  ، نور ماه را مهمترین علت جزر و مد دانسته به این صورت که نور ماه را موجب گرمی و انبساط آب شده و انبساط آب ایجاد مد می کند . او بیشتر دیدگاه فلسفی نسبت به جزر و مد دارشته است .
بعدها كتاب‌ كندی‌ به‌ اروپا رفت‌ و رابرت‌ گروستست‌ ، دانشمند انگلیسی‌ در قرن‌ هفتم‌/ سیزدهم‌، از آن‌ استفاده فراوان‌ كرد .
۲-۳) جاحظ‌ : دانشمند هم عصر ابومعشر، نیز در كتاب‌ التربیع‌ و التدویر (ص‌ ۶۴، ش‌ ۱۱۳) یكی‌ از فرضیه‌های‌ پیدایش‌ جزر و مد را خاصیت‌ جذب‌ ماه‌ دانسته‌ است‌.
۲-۴) ابن عباس : عبداللّه بن عباس بن عبدالمطلب مشهور به ابن عباس (۳ سال پیش از هجرت-۶۸ق) شهرت او بیشتر در این است که یکی ار راویان مشهور حدیث است . از ابن‌عباس‌ نقل‌ شده‌ كه‌ فرشته‌ای‌ نگهبان‌ دریاست‌؛ هنگامی‌ كه‌ پایش‌ را در آب‌ بگذارد مد و چون‌ در آورد جزر می‌شود.
۲-۵) کعب الاخبار :  او یک خاخام یهودی بود که بعد مسلمان شد و از یاران ابوبکر و عمر بود . از قول‌ كعب‌الاحبار نقل‌ كرده‌اند كه‌ فرشته‌ای‌ در پاسخ‌ به‌ سؤال‌ خضر در باره علت‌ جزر و مد گفته‌ است‌ كه‌ در دریا نهنگی‌ وجود دارد كه‌ وقتی‌ نفس‌ می‌كشد آب‌ به‌ درون‌ شش‌ او وارد و جزر می‌شود و در بازدم‌ آب‌ باز می‌گردد و مد رخ‌ می‌دهد .

۳) توصیف های دیگر در دوران اسلامی

علاوه بر توصیف هائی که ذکر آن رفت که بسیاری علمی و بسیاری خرافی و شبه علمی بود . توصیف های دیگری هم در دوران اسلامی شد که اکثرا غیر علمی و یا شبه علمی می باشد  . تعدادی از آنها از این قرار است :
۳-۱ ) گرم کردن دریا توسط ماه : بعضی طبیعیدان ها ماه را از این نظر بر جزر و مد موثر می دانستند که می گفتند ماه از جنس رطوبت وآب است و آب دریاها را همچون آبی که در دیگ جوش می آید و سر می رود , گرم و منبسط می کند . ابومعشر بلخی‌ با این طرز تفکر بشدت مخالفت می کرد و می گفت: این در واقع خورشید است که بسیار از ماه گرم تر است و آب دریاها را بخار می کند که موجب ابر و بارندگی می شود نه جزر و مد
۳-۲) فرضیه تنفس دریا : درون‌ زمین‌ پیوسته‌ بخارهایی‌ به‌ وجود می‌آید كه‌ با افزایش‌ آنها آب‌ دریاها دفع‌ می‌شود و مد رخ‌ می‌دهد و با كاهش‌ آنها جزر رخ می دهد . ( فرضیه تنفس دریا )
ابومعشر نظر كسانی‌ را كه‌ عقیده‌ داشتند جزر و مد به‌ سبب‌ تنفس‌ دریاهاست‌ با چهار دلیل‌ رد كرده‌ است‌، از جمله‌ اینكه‌ اگر جزر و مد نتیجه تنفس‌ دریا باشد، باید به‌صورت‌ ثابت‌ و منظم‌ و بدون‌ تغییر شدت‌ رخ‌ دهد، زیرا حالت‌ اشیاء طبیعی‌ تغییر نمی‌كند، در حالی‌ كه‌ در مورد جزر و مد چنین‌ نیست‌. از این‌ گذشته‌ دلیلی‌ بر هماهنگی‌ تنفس‌ دریا با پدیدار شدن‌ ماه‌، تغییرات‌ ارتفاع‌ و غروب‌ آن‌ وجود ندارد.
۳-۳) تبدیل هوای بالای دریا به بخار : هوای‌ بالای‌ دریا پیوسته‌ به‌ آب‌ تبدیل‌ می‌شود و با زیاد شدن‌ آبِ دریا، مد رخ‌ می‌دهد، سپس‌ آب‌ دریا تغییر و تنفس‌ می‌كند و دوباره‌ به‌ هوا تبدیل‌ می‌شود و این‌ امر پیوسته‌ ادامه‌ دارد. هنگامی‌ كه‌ ماه‌ پُر می‌شود (هنگام‌ بدر)، هوا بیشتر از معمول‌ به‌ آب‌ تبدیل‌ می‌گردد و درحقیقت‌ مهتاب‌ علت‌ فزونی‌ (دامنه جزر و مد) است‌ ولی‌ علت‌ اصلی‌ آن‌ نیست‌ ، چنانكه‌ ممكن‌ است‌ ماه‌ در محاق‌ باشد و جزر و مد رخ‌ دهد
۳-۴) مزاج ماه : هیجان‌ آب‌ دریاها ( مد ) مانند هیجان‌ برخی‌ مزاجهاست‌ كه‌ به‌ طبع‌ تهییج‌ و دوباره‌ آرام‌ می‌گردد و این‌ امر پیوسته‌ تكرار می‌شود. هیجان‌ جوّ موجب‌ هیجان‌ دریاها و جزر و مد می‌گردد

۴) نظر دانشمندان عصر رنسانس و دوران معاصر در اروپا

در دوره رنسانس علوم مختلف در اروپا شروع به رشد و پیشرفت کردند و دانشمندان بزرگی همچون : کپرنیک و گالیله وکپلر و… تا نیوتن پدید آمدند .
۴-۱) فرضیه گالیله : گالیلئو گالیله (به ایتالیایی: Galileo Galilei)‏ (۱۵ فوریهٔ ۱۵۶۴–۸ ژانویهٔ ۱۶۴۲) دانشمند و مخترع سرشناس ایتالیایی در سده‌های ۱۶ و ۱۷ میلادی بود. گالیله در فیزیک، نجوم، ریاضیات و فلسفه علم تبحر داشت و یکی از پایه‌گذاران تحول علمی و گذار به دوران دانش نوین بود .
گالیله اعتقاد داشت گردش سالانه زمین به دور خورشید (حرکت انتقالی) و نیز گردش زمین به دور خودش (حرکت وضعی) باعث حرکاتی در دریاها و اقیانوس ها می شود . حرکاتی که با توجه به شکل هندسی دریاها و بستر آنها در هر محل جزر و مد ایجاد می کند . گالیله اعتقاد داشت رویداد های آسمانی نمی توانند کوچکترین نقشی در رویدادهای زمینی داشته باشند این اعتقاد همانطور که خواهیم گفت سبب اختلافاتی با کپلر شد که دوستی آنها را تحت شعاع قرار داد و بهم زد .

۴-۲) فرضیه اتر : در زمان دکارت و قبل از آن فیزیکدان ها متوجه شده بودند برای عبور امواج صوتی نیاز به یک محیط مادی می باشد و همین را هم به نور تعمیم دادند آنها می دانستند که در محط بین سیاره ای و ستاره ای خلا مطلق حاکم است و هیچ ماده ای وجود ندارد پس چگونه نور فضای بین خورشید و زمین و یا زمین و ستارگان را طی می کند تا به زمین برسد . بر این اساس تصور کردند یک ماده بدون جرم به نام اتر تمام فضای بین سیاره ای و ستارگان را پر کرده و بسیاری از پدیده ها را بر اساس اتر توجیه می کردند . حتی مندلیف که جدول تناوبی را بر اساس جرم اتمی بنیان گذاشت به اتر جرم صفر را نسبت داد .
فرضیه اتر تا مدت ها باقی بود تا آن که آزمایش هائی که آلبرت مایکلسون و ادوارد مورلی درسال ۱۸۸۷انجام دادند. بطلان فرضیه اتر را آشکار کردند سرانجام در سال ۹۰۵ انیشتین ثابت کرد فرض وجود اتر زائد و نادرست است .
۴-۳) فرضیه دکارت : رنه دِکارْت (به فرانسوی: René Descartes) (زادهٔ ۳۱ مارس ۱۵۹۶ در دکارت (اندر الوآر) فرانسه — درگذشتهٔ ۱۱ فوریهٔ ۱۶۵۰ در استکهلم سوئد) ریاضی‌دان و فیلسوف فرانسوی معروف عصر روشنگری است.
دکارت جزر و مد را با توجه به وجود اتر توجیه می کرد و عنوان می کرد که ماه در چرخش به دور زمین اتر را فشرده می کند و اتر نیز این فشار را به دریا وارد کرده و موجب جزر و مد می شود .
۵-۳) فرضیه کپلر  : یوهانس کپلر (به آلمانی: Johannes Kepler) (زادهٔ ۲۷ دسامبر ۱۵۷۱ در شهر وایل‌دراشتات (Weil der Stadt) – درگذشت ۱۵ نوامبر ۱۶۳۰ در رگنسبورگ(Regensburg)، آلمان) دانشمند، ریاضیدان و ستاره‌شناس سرشناس آلمانی. کپلر را پدر علم ستاره‌شناسی جدید می‌دانند.
طبق نظریه کپلر  ماه آب های زمین را به طرف خود می کشد (جاذبه وارد می کند )و این نیروی جاذبه با نیروی جاذبه ای که از طرف زمین وارد می شود متعادل می شود .
به تدریج وقتی که ایده خورشید مرکزی و چرخش هریک از سیارات منظومه شمسی به دور خورشید جا افتاد نظریات کپلر بیشتر مورد توجه قرار گرفت . با این حال این نظریات قادر نبودند علت اینکه دو بار جزر و مد در یک روز قمری ( در برخی مناطق ) رخ می دهد را بیان کنند
۶-۳) اختلاف گالیله و کپلر  : گالیله و کپلر از دانشمندان بزرگ بودند . گالیله در ۱۵فوریهٔ ۱۵۶۴در شهر پیزای ایتالیا متولد شد (در ۸ ژانویهٔ ۱۶۴۲وفات یافت) و کپلر در ۲۷دسامبر ۱۵۷۱در شهر وایل‌دراشتات آلمان متولد شد  (درگذشت ۱۵نوامبر۱۶۳۰) گالیله و کپلر تقریبا با هفت سال اختلاف هم سن و سال بودند. و با آن که درکشورهای مختلف زندگی می کردند با هم مکاتبه هم می کردند . آنها در بسیاری از دانش های روز هم عقیده بودند و هر دو از پیشگامان فیزیک و نجوم بودند . ولی در یک مورد با هم اختلاف عقیده جدی داشتند .
گالیله همه چیز را از دریچه علمی بررسی می کرد و مخالف جدی طالع بینی بود و بشدت از طالع بینی متنفر بود ولی کپلر با آن که دانشمند بود از طالع بینان حرفه ای بود . او در مدرسه طلاب پروتستان درس کشیشی خواند و در سال ۱۵۹۴ ( ۲۳ سالگی ) معلم ریاضی مدرسه پروتستان شد و برای کمک خرجی خود تقویم های نجومی ( که بر اساس طالع بینی بود ) چاپ می کرد . کم کم به این کار علاقمند شد و از طالع بینان مشهور شد . به گونه ای که طالع بین مخصوص امپراتور رودلف دوم (امپراتوری روم مقدس که شامل آلمان واتریش و… بود ) میشود .
سر انجام بخاطر همین روابط آن دو رو به سردی رفت به طوری که گالیله دیگر نامه های کپلررا جواب نمی داد .
کپلر اعتقاد داشت که پیدایش پدیده جزر و مد تحت تاثیر ماه اتفاق می افتد و این را با گالیله در میان گذاشت ولی گالیله که تصور می کرد این از اعتقادات طالع بینی اوست (در واقع تاثیر ماه بر جزر و مد هم یکی از میراث های معرفتی طالع بینی بود ) هرگز این نظریه را نپذیرفت و حتی حاضر نشد به نامه های کپلر هم جواب دهد . در حالی که حداقل در این مورد حق با کپلر بود . گالیله به اشتباه  می پنداشت اجسام آسمانی هیچ تاثیری نمی توانند در رویداد های زمینی داشته باشند .
۷-۳) فرضیه نیوتن‌ : سِر ایزاک نیوتن (به انگلیسی: Sir Isaac Newton); زاده ۲۵ دسامبر ۱۶۴۲ – درگذشته ۲۰ مارس ۱۷۲۷) فیزیک‌دان، ریاضی‌دان، ستاره‌شناس، فیلسوف و شهروند انگلستان بوده‌است.
سر انجام نیوتن (فیزیکدان و ریاضی دان بزرگ انگلیسی) توانست با کشف قانون گرانش جهانی ثابت کند جزر و مدنتیجه نیروی جاذبه ماه است که به قسمت های مختلف زمین به صورت یکسان اثر نمی کند .

     شکل شماره ۲ – گالیله                   شکل شماره ۳ – کپلر               شکل شماره ۴ – نیوتن

۲ دوره های زمانی و مکان های ایجاد جزر و مد

جزر و مد دوره های زمانی کاملا مشخصی دارد . که در اینجا آنها را تشریح می کنیم .

۱) شبانه روز قمری

همانطور که می دانید شبانه روز خورشیدی  فاصله بین دو عبور پیاپی خورشید از نصف النهار محل (راستای شمال و جنوب) می باشد . که مدت متوسط آن ۲۴ ساعت می باشد . (همچنین شبانه روز  نجومی مدت زمان گردش یک بار زمین به دور محور خودش است که مدت زمان آن ۲۳ ساعت و ۴ دقیقه می باشد )
رجوع کنید به : روز نجومی و روز خورشیدی  , همچنین معادله زمان  , از همین سایت )  
حال اگر ماه را بجای خورشید بگذاریم مدت زمانی عبور پیاپی ماه ازنصف النهار محل را شبانه روز قمری می نامیم . 
با توجه به این که ماه در هر روز ۵۲ دقیقه دیرتر غروب می کند( رجوع کنید به نور ماه از همین سایت ) . بنابر این هر شبانه روز قمری به طور متوسط ۲۴ ساعت و ۵۲دقیقه است . با این حساب ۳ نوع شبانه روز داریم :

جدول شماره ۱ – انواع شبانه روز

 

 ۲) دوره های زمانی جزر و مد

 بالا آمدن آب دریا با طلوع ماه آغاز می شود و وقتی ماه در آسمان به حداکثر ارتفاع خود می رسد(از نصف النهار ناظر عبور می کند) آب دریا هم به حداکثر ارتفاع خود می رسد(حداکثر ارتفاع مد) و بعد شروع به کاهش می کند تا موقع غروب ماه , و بعد از غروب ماه ,  آب دریا دوباره شروع به بالا آمدن می کند تا حداکثر مقدار خود برسد و آن وقتی است که حدود  “۱۲h:26 از مد اول گذشته باشد
 بعد از آن آب دوباره شروع به فروکش کردن می کند تا به حداقل مقدار خود برسد (جزر) و بعد همزمان با طلوع ماه آب دوباره شروع به بالا رفتن می کند و…. این چرخه مدام تکرار می شود . بنابر این :  
۲-۱) حداکثر بالا آمدن آب دریا (مد) : یک بار وقتی ماه از نصف النهار محل عبور می کند و یک با هم وقتی از نصف النهار  نقطه “متقاطر” ناظر عبور می کند . ( البته مد دریا در این حالت کمتر است )
۲-۲) حداقل پائین رفتن آب دریا ( جزر ) : یکی وقتی ماه طلوع می کند و یکی وقتی ماه غروب می کند  .
با توجه به اینکه از موقعی که ماه از نصف النهار محل عبور می کند تا روز بعد که دوباره از نصف النهار محل عبور می کند ۱۲h:26 می باشد بنابر این در هر۲۴ساعت و ۵۲ دقیقه(یک شبانه روز قمری ) ۲ بار مد و ۲ بار جزر داریم .
نکته ۱: نقاط  متقاطر نقاطی هستند که روی یک قطر زمین قرار دارند  , به هندسه کروی مراجعه کنید)
نکته ۲ : مشاهدات‌ نشان‌ می‌دهند كه‌ اوج‌ مد اقیانوسها دقیقاً با زمانِ رسیدن‌ ماه‌ به‌ نصف‌النهارِ ناظر، منطبق‌ نیست‌ و ممكن‌ است‌ تا چند ساعت‌ پیش‌ یا پس‌ از این‌ زمان‌ رخ‌ دهد، زیرا قاره‌ها مانع‌ حركت‌ آزادانه آب‌ اقیانوسها می‌شوند . این بازه های زمانی هم در بسیاری از مناطق دقیقا منطبق با شبانه روز قمری نیست .

شکل شماره ۵ نشان می دهد که جزر و مد در چه بازه های زمانی رخ می دهد .

شکل شماره ۵ – جزر و مد دریا در حالت های قرارگیری ماه در آسمان

در شکل های ۶ تا ۱۰ مناطقی از ساحل   انگلستان را که جزر و مد در آنها رخ داده می توانید ببینید .

 

  شکل های شماره ۶ تا ۱۰ – جزر و مد دریا در ساحل انگلستان عکس های فوق توسط مایکل مارتن عکاس انگلیسی انداخته شده است .

 ۳) میزان جزر و مد در نقاط مختلف چقدر است ؟

در واقع جزر و مد نتیجه بالا آمدن آب دریا در پهنه های وسیع آبی می باشد . بنابر این باید همه جزر و مدها در اقیانوس ها رخ بدهند . جزر و مدهائی هم که در بسیاری از دریاها رخ می دهند از سرازیر شدن آب اقیانوس ها به دریاها می باشد . حتی تا مسافت های زیادی از روخانه های بزرگی که مستقیم به اقیانوس و یا دریاهای جزر و مددار می ریزند نیز جزر و مد مشاهده می شود .
بنابراین نقاطی که به اقیانوس نزدیکتر هستند باید مقدار بالا آمدن آب در آنها بیشتر باشد ولی هرچه از اقیانوس دورتر شده این مقدار کاهش پیدا کند. ولی در عمل همیشه اینگونه نیست (در شرق دریای عمان قسمتی که به اقیانوس متصل است حداکثر بالا آمدن آب به ۲ متر می رسد در حالی که در سواحل هرمز به ۳/۵ متر می رسد ) اگر چه ورود آب از اقیانوس ها به دریاها و پهنه های آبی کوچکتر موجب جزر ومد آنها می شود ولی پهنه های آبی بزرگ (حتی آنهائی که به اقیانوس راه ندارند ) نیز جزر و مد کوچکی را مستقلا دارار می باشند (میزان جزر و مد در دریای خزر بین ۳۰ تا ۵۰ سانتی متر می باشد ) میزان بالا آمدن آب در دریای مدیترانه  از ۲ متر شروع شده تا در مناطقی کاملا از بین می رود .
بنابر این مقدار بالا آمدن آب بسیار متفاوت است و به موارد بسیار زیادی بستگی دارد . این مقدار از درجه چند سانتی متر شروع شده تا در خلیج‌ فاندی‌ در جنوب‌ شرق‌ كانادا به‌ میزان‌ ۷۰ پا (برابر ۲۱/۳ متر) می رسد .

 

 شکل های شماره ۱۱ و ۱۲ – موقعیت خلیج فاندی

 

 شکل ۱۳ – منظره جزر و مد  در خلیج فاندی

 در هنگام مد عمق آب ۱۵متر است و می شود در آن قایقرانی کرد در هنگام جزر ساحل خشک و می توان در آن قدم زد .

 ۳) جزر و مد دریاها طبق گزارشات جغرافیدانان اسلامی

منجمان‌ و جغرافیدانان‌ دوره اسلامی‌ به‌ تفاوتهای‌ جزر و مد در دریاهای‌ مختلف‌ توجه‌ داشته‌اند، چنانكه‌ ابومعشر بلخی و مسعودی دریاها را از نظر جزر و مد به‌ سه‌ گروه‌ طبقه بندی کرد .
۳-۱) دریاها با جزر و مد آشكار : دریاهائی که جزر و مد کاملا مشخص و شناخته شده دارند . از نمونه این گونه دریاها که در گزارش ابوالمعشر نام برده شده عبارتند از :
 دریای‌ فارس‌، دریای‌ هند (اقیانوس‌ هند)، دریای‌ چین‌ (دریای‌ جنوبی‌ و شرقی‌ چین‌ كه‌ به‌ اقیانوس‌ آرام‌ متصل‌ می‌شود)، دریای‌ میان‌ قسطنطنیه‌ و اِفْرَنْج‌ (دریای‌ مرمره‌) و جزایر آنها، دریای‌ حبش‌ (دریای‌ سرخ‌)، و دریای‌ محیط‌ (اقیانوس‌ اطلس‌ )
۳-۲) نا آشكار یا اندك‌:  ابوالمعشر در توصیف‌ دریاهایی‌ با جزر و مد نا آشكار می‌نویسد كه‌ در دریاهای‌ مرتبط‌ باهم‌ اگر آب‌ دریای‌ بالادست‌ به‌ سمت‌ پایین‌دست‌ حركت‌ كند، مد آشكار نمی‌شود .
۳-۳)  بدون‌ جزر و مد : ابوالمعشر دریاچه ها را دریاهای بدون جزر و مد می داند . او توضیح داده است که دریای خزر چون به هیچ دریائی راه ندارد جزر و مدی در آن رخ نمی دهد .
همچنین او هركدام‌ از دریاهای‌ با جزر و مد نا آشكار و بدون‌ جزرومد را نیز به‌ سه‌ زیرگروه‌ رده‌بندی‌ كرده‌ است‌.
همچنین سایر جغرافیدان های دوره اسلامی نیز در این مورد تحقیق کردند چنان چه ابن ‌رسته‌ از جغرافیدانان سده سوم نوشته است : از بصره‌ تا چین‌ هفت‌ دریاست‌ كه‌ هر كدام‌ جزر و مد خاصی‌ دارند. جزر و مد برخی‌ آشكارتر و برخی‌ پوشیده‌تر است‌

۴) ابر مهکشند ( ابر جزر و مد )

علاوه برماه که جزر و مد ایجاد می کند خورشید هم نیروی کشندی بر زمین وارد می کند و در جزر و مد ( همینطور کوتاه شدن  شبانه روز زمین ) نقش مهمی دارد . البته نیروهای کشندی خورشید نصف ماه ( ٪۴۶ ماه )می باشد  ما در قسمت بعد در مورد تاثیر نیروهای کشندی خورشید مفصل توضیح می دهیم .
میزان بالا آمدن آب در سواحل علاوه بر این که به نوع دریا بستگی دارد . به پارامترهای نجومی نیز بستگی دارد . یکی از این پارامترها همان طور که گفته شد تاثیر خورشید است . بنابر این موقعیت ماه و خورشید نقش مهمی دارد  .دیگر فاصله ماه تا زمین می باشد . وقتی تمام پارامترها جور باشد میزان بالا آمدن آب به بالاترین حدخود می رسدکه ابر مهکشند نام دارد .(شکل ۱۴صومعه مونت سنت مایکل،سواحل نرماندی فرانسه رادر حالت معمولی و شکل شماره ۱۵ همین صومعه را در۲۱مارس ۲۰۱۵( اول فروردین ۱۳۹۴بعد از ابر مهکشند نشان می دهد )

شکل شماره ۱۴ – صومعه مونت سنت مایکل در حالت عادی
شکل شماره ۱۵ – صومعه مونت سنت مایکل بعد از ابر مهکشند

۳ جزر و مد چگونه ایجاد می شود

جزر و مد نتیجه  نیروهای کشندی است که ماه (و البته خورشید ) بر آب های زمین ایجاد می کنند . برای درک بهتر این قسمت حتما بخش نیروهای کشندی بین ماه و زمین  را مطالعه کنید .

۱) مکانیزم ایجاد جزر و مد

همچنان که گفته شد نیروی جاذبه ای که ماه بر قسمت های مختلف پوسته زمین وارد می کند یکسان نیست و در قسمتی که رو به ماه می باشد بیشتر است از این رو آب دریاها و اقیانوس ها در قسمت رو به ماه به سمت ماه در آسمان (بالا) کشیده می شود (در واقع خشکی ها هم به سمت ماه کشیده می شوند ولی چون خشکی قابلیت انعطاف پذیری خیلی کمتری از آب را دارد این بالا آمدن خشکی ها بسیار کم و محسوس نیست ) و این منجر به بالا آمدن آب می شود که مدنام دارد و وقتی ماه غروب می کند آب دریا شروع به پائین رفتن می کند که این جزر نام دارد .

۲) چرا وقتی ماه در نقطه مقابل است مد اتفاق می افتد  ؟  

وقتی ماه در آسمان ناظر باشد (بخصوص وقتی در بالاترین ارتفاع باشد ) طبیعی است که نوبت مددریا باشد . ولی سوال اینجاست که چرا وقتی ماه درست در سمت مقابل ناظر است (نقطه متقاطر – دو نقطه متقاطر روی یک قطر زمین قرار دارند  , برای اطلاعات بیشتر به هندسه کروی  مراجعه کنید) باز هم نوبت مد است ( البته کمتر از وقتی ماه در آسمان ناظر باشد) درحالی که باید کشش ماه روی نقطه ای که ناظر ایستاده در کمترین حد باشد .
حال این پدیده را را توضیح می دهیم .
۱-۲) زمین یکنواخت  : ابتدا فرض می کنیم . زمین تنها و هیچ جرم دیگری که نیروی کِشندی ایجاد کند در نزدیکی زمین نیست . در این حالت سطح همه آبها یکسان و همه به طرف مرکز زمین می باشد و هیچ پدیده ای همانند جزر و مد مشاهده نمی شود .تنها بر اثر حرکت وضعی زمین و نیروی گریز از مرکز ایجاد شده  آبها در استوا برآمده تر می شوند که چون همیشگی است و آبها سر جای خود برنمی گردند مشهود نیست (شکل شماره ۱۶)

 

 شکل شماره ۱۶ – در صورتی که نیروهای کشندی به زمین وارد  نشود . آب در همه جای
زمین به طور یکنواخت پراکنده می شود . 

 ۱-۲) نیروهای کشندی ماه بر سه نقطه متفاوت : حال ماه را در نظر می گیریم که بر سه نقطه متفاوت A و B وC با سه فاصله متفاوت dA و dB و dC سه نیروی متفاوت وارد می کند . ( شکل شماره ۱۷) بنابر این داریم :
۱) نقطه A در طرف رو به ماه قرار داشته و کمترین فاصله را دارد . بنابراین کمترین نیرو به آن وارد می شود .
۲) نقطه B در مرکز زمین قرار داشته و از نظر فاصله و نیروی وارده بین A و C می باشد .
۳) نقطه C در طرف مقابل A قرار دارد و بیشترین فاصله را داشته , بنابراین کمترین نیرو به نقطه C وارد می شود     FA>FB>FC
۴) شتاب هر جرم با نیروی وارده بر آن متناسب می باشد . ( F=ma قانون دوم نیوتن) بنابر این جرم A بیشترین شتاب و جرم C کمترین شتاب و شتاب جرم B مابین دو جرم A و C می باشد .
۵) حال تصور کنید سوار بر جرم B شدید چه مشاهده می کنید ؟جرم A از شما دور می شود و شما از جرم  C دور می شوید . 
بنابر می توانید اینگونه در نظر بگیرید که آبی که نزدیکترین فاصله را تا ماه دارد از زمین دور می شود و زمین از آبی که بیشترین فاصله را تا ماه دارد دور می شود . در هر دو حالت آب ها از نقطه B یعنی مرکز زمین دور می شوند . و دو برآمدگی یکی در سمت رو به ماه و دیگری در سمت مخالف ماه بوجود می آید . ( مد بوجود می آید )
زمین این آب های اضافی را که به سمت دو قسمت فوق آمده از کناره ها تامین می کند ( جزر بوجود می آید )

 

 شکل شماره ۱۷ – نیروهای کِشندی ماه که بر سه نقطه متفاوت در روی زمین وارد می شود . 

 نکته : با این حساب نیروهای کِشندی تمایل به گسیختن (پاره کردن) جسم دارند و همانطور که بعدا توضیح می دهیم.اگر اجزائی که می خواهند یک قمر را تشکیل دهند ازحدی به سیاره مادر نزدیکتر شوند( ۲/۵ شعاع سیاره مادر )  نیروهای کشندی از تشکیل قمر ممانعت می کند ( این مسئله به حد چاندرا  معروف است) و شهاب سنگ هائی که بقدر کافی بزرگ باشند و استقامت کافی نداشته باشند قبل از برخورد به زمین منفجر می شوند .  

۳) چرا وقتی ماه در نقطه مقابل است مد اتفاق می افتد  ؟  ( بررسی با فنرها )

اثر نیروهای کِشندی را که بر اجزای مختلف زمین وارد می شود می توان با یک کره که روی میزی قرار دارد و یک فنر از مرکز کره ( نقطه B )به دیوار بسته شده است ( نقطه C ( و فنری دیگر از مرکز کره به سمت مقابل دیوار( نقطه A) , بسته شده است مقایسه کرد ( شکل شماره ۱۸ )
حال اگر فنری که سمت مخالف دیوار است بکشیم ( در نقطه A ) . نیرو به هر دو فنر وارد می آید و علاوه بر فنری که به نقطه A وصل است . فنری هم که به نقطه B (دیوار ) وصل است کشیده می شود و اگر کره استقامت کافی نداشته باشد متلاشی می شود .

  

 شکل شماره ۱۸ – اگر فنر را در نقطه A بکشیم فنری هم که به نقطه C بسته شده است کشیده می شود . 

 ۴) نقش خورشید در جزر و مد 

علاوه بر ماه خورشید نیز بر نیروهای کشندی , بر زمین وارد می کند که موجب جزر و مد می شود . با وجود این که جرم خورشید ۲۷ میلون برابر جرم ماه می باشد ولی چون فاصله خورشید تا زمین حدود ۴۰۰ برابر ماه می باشد  . جزر و مدی که توسط خورشید ایجاد می شود نصف جزر و مدی است که توسط ماه ایجاد می شود . ( در قسمت بعد نسبت جزر و مدی را که خورشید ایجاد می کند نسبت به ماه محاسبه می کنیم )
حال با توجه به مکان خورشید نسبت به ماه دامنه مد می تواند تفاوت های زیادی به هم داشته باشد .
با توجه به شکل های ۱۵ و ۱۶ وقتی ماه و خورشید در یک خط قرار می گیرند یعنی ایام نزدیک به  ماه شب نو ( محاق ) و ایام نزدیک به ماه کامل (بدر) ماه و خورشید همجهت شده و بیشترین جزر و مد را ایجاد می کنند ولی در ایام نزدیک به تربیع اول و دوم (چارک اول و دوم ) ماه و خورشید نسبت به هم زاویه قائمه تشکیل می دهند و تاثیرات جزر و مدی هم را تا حدود زیادی خنثی می کنند ولی چون نیروهای کشندی ماه ۲ برابر خورشید است باز هم جزر و مدرخ می دهد . ( شکل های ۱۹ و ۲۰)

شکل شماره ۱۹ – ماه و خورشید در یک خط قرار گرفته اند  نیروهای جزر و مدی به حداکثر قدرت خود رسیده اند دامنه مد ماکزیمم است

شکل شماره ۲۰ – ماه و خورشید در جهت مخالف هم قرار گرفته اند . نیروهای جزر و مدی به حداقل قدرت خود رسیده اند دامنه مد مینیمم است

۴ چرا جزر و مدی که خورشید  ایجاد می کند کمتر از نصف ماه  است 

در اینجا می خواهیم ثابت کنیم جزر و مدی که خورشید ایجاد می کند کمتر از نصف جزر و مدی است که ماه ایجاد می کند ( حدود ۴۶ ٪  )

۱) داده های اولیه

حال ابتدا داده های اولیه را راجع به جرم “ ماه و زمین و خورشید “ و همچنین “فاصله ماه تا زمین و فاصله زمین تا خورشید” را  می نویسیم .  

۲) محاسبه نسبت نیروی جاذبه  بین :  زمین و خورشید با زمین و ماه

 با توجه به فرمول قانون جاذبه عمومی نیوتن و با در نظر گرفتن این که برای محاسبه نیروی جاذبه بین دو کره  مرکز دو کره را ملاک قرار می دهیم و با توجه به شکل شماره ۲۱ داریم  :

  بعد از ساده کردن و جاگزاری مقادیر معلوم داریم :  

شکل شماره ۲۱ – تعریف نیروهای کشندی که :
ماه بر زمین وارد می کند , خورشید بر زمین وارد می کند

بنابر این نیروی جاذبه ای که از طرف خورشید بر زمین وارد می شود حدود  ۱۷۹ برابر نیروی جاذبه ای است که از طرف ماه بر زمین وارد می شود . پس چرا  جزر و مدی که ماه ایجاد می کند ۲ برابر جزر و مدی است که خورشید ایجاد می کند . در قسمت بعد با محاسبه پاسخ را بدست می آوریم .

۲) توضیحات مربوط به محاسبه نسبت نیروی کشِند بین :  زمین و خورشید با زمین و ماه

محاسبه نیروئی که جزر و مد وارد می کند بسیار پیچیده می باشد و بستگی به جرم اقیانوس و دریائی دارد که ماه و خورشید در حداکثر کشِند نیرو وارد می کند و بالا آمدن آب هم به شکل ساحل و…. بستگی دارد .
برای این که مسئله را ساده کنیم ( چون ما نسبت نیروها را می خواهیم حساب کنیم نتیجه فرقی نمی کند ) نیروی جاذبه ای که خورشید بر زمین وارد می کند به دو روش حساب کرده و از هم کم می کنیم . در این صورت نیروی جزر و مدی(کشِندی)خورشید را می توانیم حساب کنیم .

در روش اول : برای اندازه گیری نیروی جاذبه  ,فاصله خورشید تا زمین را ,  فاصله خورشید تا مرکز زمین در نظر می گیریم . (فاصله ES )
در روش دوم :  برای اندازه گیری نیروی جاذبه  , فاصله خورشید تا زمین را  ,فاصله خورشید تا نزدیکترین نقطه به زمین در نظر می گیریم .( فاصله AS )

همین کار را برای ماه انجام داده تا نیروی جزر و مدی ماه را هم حساب کنیم .

در مرحله بعد نیروی جزر و مدی خورشید را بر ماه تقسیم می کنیم .

 نکته  :  در محاسباتی که انجام خواهیم داد منظور و نظر ما محاسبه نسبت نیروی جزر و مدی است که خورشید نسبت به ماه ایجاد می کند بنابر این دو راهکار را می توانیم در نظر بگیریم .
۱) می توانیم جرم کل زمین را در نظر گرفته و نسبت کل نیروی جزر و مدی که از طرف ماه و خورشید به تمام زمین وارد می شود مورد محاسبه قرار دهیم .
۲) می توانیم دو جرم هم اندازه  (مثلا جرم کل یک دریا یا اقیانوس ) را ملاک گرفته و در معادلات بجای Me به طور ساده m را در نظر بگیریم .
چون منظور ما اندازه گیری نسبت ها می باشد در کل تفاوتی نمی کند همچنان که در محاسبات خواهیم دید جرم زمین که ابتدا به صورت داده های اولیه در نظر گرفتیم از محاسبات حذف می شود ( اگر جرم m را هم قرار می دادیم از محاسبات حذف می شد ) اندازه گیری نیروی کل جزر و مدی پیچیدگی های مربوط به خودش را دارد که از حوصله این مقاله خارج است ولی اندازه گیری نسبت ها با این روش دقیقا منظور ما را تامین می کند و کاملا درست است .

۳) محاسبات مربوط به نسبت نیروهای کشِندی ( جزر و مدی )

حال محاسبات را مرحله به مرحله انجام می دهیم :

مقادیر فوق را ساده و فرمول بندی می کنیم :

با استفاده از اتحاد دو جمله ای و با توجه به این که شعاع زمین در مقایسه با فاصله زمین تا خورشید ( همچنین زمین تا ماه ) بسیار بزرگ است می توانیم دو فاصله AS و ES  را در مخرج کسر برابر بگیریم  و در صورت کسر اختلاف آنها را برابر شعاع زمین در نظر بگیریم بنابر این داریم :

 در مورد ماه هم همین نتیجه عاید می شود بنابر این داریم :

 حال نسبت ها را بر هم تقسیم می کنیم  :

 بالاخره بعد از جاگزاری و ساده کردن داریم :

سرانجام نتیجه می گیریم :

یعنی جزر و مدی که خورشید درست می کند کمتر از نصف جزر و مدی است که ماه درست می کند

برای مطالعه مقاله های روانشناسی اینجا  را کلیک کنید .

عکس های طبیعت, طبیعت خوانسار , شکوفه های بهاری  , گلستان کوه ,دانلود آلبوم های کامل بهترین و زیباترین عکس ها ,آلبوم هائی با صدها عکس کیفیت بالا ,  در هیچ کجای اینترنت این عکسها را پیدا نمیکنید , عکس هابدون استفاده از تکنیک های فتوشاپ تهیه شده , کاملا طبیعی 

برای آموزش کامل و حرفه ای گوگل مپ روی شکل زیر کلیک کنید

همه جیز در مورد گوگل مپ

۱) هر گونه اظهار نظر را در فرم اظهار نظر کاربران وارد کنید .
۲) نظرات بعد از تایید مدیریت نشان داده می شود .
۳) با انتقادات و پیشنهادات سازنده خود ما را هرچه بیشتر  همراهی کنید . مدیریت از انتقادات و پیشنهادات سازنده شما استقبال میکند .
۴) هرگونه بهره برداری : کپی تمام و یا قسمتی از مطالب این سایت بدون ارجاع منبع آن ممنوع می باشد .
۵) تکثیر فایل های Pdf با ذکر منبع آزاد ولی فروش آن تحت هر عنوان و با ذکر منبع هم ممنوع می باشد .

 

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *