گرانش ماه برای توضیح میزان جزر و مد اقیانوس‌ها ناکافی است

وقتی معلم‌های مدرسه در مورد جزر و مد توضیح می‌دهند، دلیل آن را گرانش ماه و اثر آن بر زمین و آب دریاها توصیف می‌کنند؛ اما آیا این توضیح کاملا درست است؟

البته این پدیده، یعنی پدیده‌ی عدم توازن گرانشی وجود دارد و اقیانوس‌ها را در دو سوی مخالف می‌کشد و برآمدگی‌هایی (Bulges) در دو سوی ایجاد می‌کند: به سمت ماه (وقتی گرانش ماه در قوی‌ترین حالت است) و به سمت مخالف ماه (گرانش ماه در ضعیف‌ترین حالت است).

اما این رفتار دیفرانسیلی گرانش بدین معنا نیست که ماه اقیانوس‌ها را به سمت خود می‌کشد. اگر چنین اتفاقی می‌افتاد، آنگاه دریاچه‌ها، حوضچه‌ها و حتی استخرها نیز باید برآمده می‌شدند.

گیب پرز-گیز، ستاره‌شناس و متخصص فیزیک نجومی در دانشگاه نیویورک، در ویدئویی در پی‌بی‌اس اسپیس تایم گفته است:

ویدئوهای موجود در یوتیوب، حتی آن‌هایی که توسط افراد باهوش ساخته شده‌اند، جزر و مد را اشتباه توضیح می‌دهند. حقیقت‌ها ثابت هستند. واقعا رفتار دیفرانسیلی گرانش وجود دارد. آنچه اشتباه است، توضیح برآمدگی است.

در هر نقطه‌ای از زمین، گرانش ماه ۱۰ میلیون بار ضعیف‌تر از نیروی گرانش خود زمین است. بنابراین اختلاف جهت برای بخش رو به ماه زمین و سوی دیگر آن، بسیار کم است.

tide

برآمدگی‌های جزر و مدی در واقع محصول رقص پیچیده‌ی گرانش بین زمین، ماه و خورشید هستند. آن‌ها نتیجه‌ی هل دادن آب‌های روی کره‌ی زمین هستند و نه کشیدن آن‌ها.

گرچه هر قطره از آب روی کره‌ی زمین توسط ماه کشیده می‌شود، اما اثر آن در ابعاد مولکولی چندان قابل توجه نیست؛ زیرا قدرت کشش زمین بیشتر است.

اما باید توجه کنید که حدود ۷۱ درصد کره‌ی زمین از آب پوشیده شده است و این آب‌ها بدنه‌ی مایع واحدی را تشکیل می‌دهند. بنابراین نیروی کوچک وارد بر هر مولکول آب، جمع می‌شود و افزایشی واضح در فشار آب ایجاد می‌کند.

مولکول‌های آب نزدیک قطب‌های زمین، اغلب به سمت مرکز گرانش زمین، نزدیک هسته‌ی آن، کشیده می‌شوند. مولکول‌های آب نزدیک به ماه، در استوای زمین بیشترین کشش به سمت ماه را تجربه می‌کنند. در همان حین، مولکول‌های آب دور از ماه، کمترین کشش گرانشی را تجربه می‌کنند.

از آنجا که مولکول‌های آب می‌توانند به‌راحتی روی یکدیگر بلغزند و حرکت کنند؛ این فشارهای کوچک و بی‌انتها به همدیگر اضافه می‌شوند و آب دریا را با فشار از قطب‌ها دور می‌کنند. این فشار آب جهانی بر خلاف جاذبه‌ی زمین عمل می‌کند و دو برآمدگی ایجاد می‌کند: مد دریا. پرز-گیز می‌گوید:

اقیانوس کشیده یا بلند نمی‌شود؛ بلکه اقیانوس در راستای خط زمین-ماه برآمده می‌شود؛ درست مانند وقتی که تاول یا جوشی از طرفین فشرده می‌شود و یک برآمدگی ایجاد می‌کند.

این برآمدگی‌های مدی، در جای خود ثابت می‌مانند و زمین ۲۴ ساعت زیر آن‌ها به چرخش خود ادامه می‌دهد و هر ۶ ساعت تغییر ارتفاع دریا را ایجاد می‌کند. جزرها زمانی اتفاق می‌افتند که شکست ایجادشده توسط نیروی جزر و مدی در ضعیف‌ترین حالت خود است (و فشار آب ناشی از گرانش زمین در قوی‌ترین حالت خود است).

جزر و مدهای شدید زمانی رخ می‌دهند که زمین و کف دریا، آب دریا را در یک نقطه متمرکز می‌کنند. حجم‌های کمتر آب، مانند دریاچه‌ها و استخرها برآمدگی‌های جزر و مدی قابل توجهی ندارند؛ زیرا آن‌ها مایع کافی برای ایجاد فشار لازم برای مقابله کشش گرانش زمین ندارند.

گرانش خورشید هم در یک‌سوم پدیده جزر و مد تأثیرگذار است. وقتی گرانش خورشید، گرانش ماه را خنثی می‌کند، خفیف‌ترین جزر و مد‌ها رخ می‌دهند. وقتی گرانش خورشید و ماه با هم جمع می‌شوند، جزر و مدهای کامل رخ خواهند داد.

در ویدئوی زیر، توضیحات آقای پرز-گیز را ببینید.

منبع: زومیت