Hvers vegna gætir sjávarfalla tvisvar á sólarhring?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvers vegna gætir sjávarfalla tvisvar á sólarhring?
Þetta stafar af því að jörðin hreyfist um sameiginlega massamiðju jarðar og tungls, fyrir áhrif þyngdarkrafts frá tunglinu. Þessi kraftur á höfin sem snúa að tunglinu er meiri en þarf til að halda þeim á þessari hreyfingu. Því leitar vatnið þar í átt að tunglinu og sjávarborð hækkar. Þyngdarkraftur frá tunglinu á höfin sem snúa frá því á hverjum tíma er hins vegar minni en þarf fyrir þessa hreyfingu og því leitar vatnið þar út frá tunglinu; sjávarborð hækkar líka þeim megin.

---

Ef massi jarðar væri óendanlegur miðað við massa tunglsins, væri massamiðja kerfisins jörð-tungl í miðju jarðar og jörðin því kyrrstæð miðað við massamiðjuna. Þá væri flóð af völdum tunglsins aðeins einu sinni í hverri umferð tungls miðað við yfirborð jarðar, og fjara einu sinni, en sveiflan yrði miklu minni en sú sem nú er. Þyngdarkraftur í heild inn að miðju jarðar væri þá minnstur á þeim hluta jarðar sem snýr að tunglinu en mestur hinum megin, á þeim svæðum sem snúa frá tunglinu. Hliðstæð áhrif frá sól yrðu þó miklu meiri en frá tunglinu og sólin mundi ráða mestu um þessa tegund sjávarfalla.

Tunglið hefur áhrif á sjávarföll á jörðinni

En sjávarföll stafa ekki fyrst og fremst af þessum áhrifum heldur af því að þyngdarkraftur frá hlut er breytilegur eftir fjarlægð frá honum; krafturinn er því meiri sem nær dregur. Þetta veldur innri kröftum eða spennu í hlutum sem eru undir áhrifum þyngdarkraftsins og eru nógu stórir til þess að krafturinn breytist verulega innan þeirra. Þessir sjávarfallakraftar geta síðan leitt til þess að hlutir breyti lögun sinni, aflagist eða bjagist. Þegar lengst gengur geta þessir kraftar slitið hluti í sundur, til dæmis við svarthol, samanber svar Tryggva Þorgeirssonar og Þorsteins Vilhjálmssonar á Vísindavefnum við spurningunni Hvað er svarthol?

Til þess að halda jörðinni og því sem henni fylgir á braut um massamiðjuna í kerfi jarðar og tungls þarf þyngdarkraft frá tunglinu eins og hann er í miðju jarðar. Þyngdarkrafturinn á vatnið sem snýr að tunglinu er meiri en það af því vatnið er nær, og það sem umfram er verður til að mynda bunguna sem snýr að tunglinu. Þyngdarkrafturinn á vatnið sem snýr frá tunglinu er hins vegar minni en þarf til hreyfingarinnar og því leitar vatnið þar út frá tunglinu og um leið út frá miðju jarðar.

Skilningur manna á sjávarföllum var lengi vel heldur rýr, meðal annars vegna þess að þeirra gætir ekki svo mjög á þeim slóðum þar sem vísindi voru mest iðkuð í öndverðu, svo sem við Miðjarðarhafið. Á áttundu öld eftir Krist var hins vegar uppi í Norður-Englandi glöggur fræðimaður sem hefur verið kallaður Beda prestur á íslensku. Hann skrifaði nánast um allt milli himins og jarðar og þar á meðal um sjávarföllin enda var hann vel í sveit settur til að fylgjast með þeim. Hann jók því mjög við bóklega þekkingu manna á þessu mikilvæga náttúrufyrirbæri.

Þegar menn voru að leggja grunninn að vísindum nútímans á sextándu og sautjándu öld vöfðust sjávarföllin fyrir mönnum. Ítalski eðlisfræðingurinn Galíleó Galíleí gat til dæmis ekki gefið skýringu á því sem hér er spurt um, að það skuli vera flóð tvisvar á dag en ekki bara einu sinni. Það var ekki fyrr en Bretinn Ísak Newton setti fram aflfræði sína í lok sautjándu aldar sem fullnægjandi skýring fékkst á þessu atriði, og er hún á þá leið sem hér var rakið.

Rækilega er fjallað um sjávarföll á íslensku í bók Unnsteins Stefánssonar, Haffræði II (Reykjavík: Háskólaútgáfan, 1994), 24. kafli, bls. 235-267. Í Almanaki Háskóla Íslands sem kemur út árlega eru töflur um flóð og fjöru í Reykjavík allt árið og einnig tafla sem sýnir hvernig tímasetningar sjávarfalla víkja frá Reykjavík á ýmsum öðrum stöðum á landinu. Þorsteinn Sæmundsson fjallar um sjávarfallaspár í nýlegri grein í Náttúrufræðingnum, 69. árg., 2. hefti 2000, bls. 77-84. Hér er fróðleg vefsíða á ensku um sjávarföll.

Nánar er fjallað um einstaka þætti sjávarfalla á Vísindavefnum í svörum sama höfundar við spurningunum Af hverju er ekki flóð og fjara alltaf á sama tíma? og Af hverju er seinna flóðið stærra en það fyrra á sólahringnum á sumrin, en öfugt á veturna?

Mynd: Vefsíða Nasa - Sótt 01.06.10...