Jämviktsteorin om tidvatten

Detta kallas ibland för teorin om ”statiska” tidvatten, en teori som för första gången framkom i Isaac Newtons berömda Principia. Efter att ha identifierat de krafter som skapar tidvattnet tänkte sig Newton, och andra som följde honom, ett hypotetiskt globalt hav i statisk jämvikt med dessa krafter – en jämvikt som kräver att en platta sfäroid av vatten täcker jorden. ”Prolaterad” betyder att sfären i fråga har sträckts ut längs en linje som förbinder två poler, inte de geografiska polerna i det här fallet utan polerna i linje med himlakroppen (månen eller solen), vilket leder till att den hypotetiska havssfären deformeras. Om man återigen tittar på diagrammet som illustrerar dragkrafterna i föregående modul kan man lätt föreställa sig att vattnet konvergerar mot dessa poler för att producera dubbla ”tidvattenutbuktningar” – ett begrepp som fortfarande är mycket populärt i dagens läroböcker.

Det finns en anledning till jämviktsteorins popularitet – i alla fall begreppet ”tidvattenutbuktningar” – är att det är lätt att förklara vissa välkända tidvattenfenomen med hjälp av bilder. I bilden till vänster nedan roterar en imaginär observatör vid namn Joe med jorden och möter de statiska utbuktningarna i form av högvatten.Närhelst månen korsar Joes lokala meridian bevittnar han högvatten. Det är högvatten igen tolv måntimmar senare när månen korsar den motsatta meridianen på andra sidan jorden. Två högmånader och två lågmånader inträffar under en måndag som varar 24 timmar och 50 minuter i klocktid (soltid). I figuren till höger har månen i sin bana runt jorden avancerat till en position norr om ekvatorn (nordlig deklination). De statiska utbuktningarna rör sig i linje med månen och nu möter Joe en dygnsvis ojämlikhet i högvattnet (på varandra följande högvatten med ojämn höjd). Maximal måndeklination, norr eller söder om ekvatorn, ger tropiska tidvatten; tidvatten som uppstår när månen befinner sig på ekvatorn kallas ekvatorialtidvatten.Tropiska-ekvatorialtidvatten återkommer två gånger med ett intervall på 27 1/3 dagar – den tropiska månaden täcker en hel cykel i måndeklinationen. Alla dessa observationer är förenliga med jämviktsteorin.

Ett annat fenomen som är lätt att påvisa på detta sätt är den välkända vår- och nyårscirkeln. Solens gravitation ger också upphov till ett par tidvattenutbuktningar i det hypotetiska havet. När solens och månens dragkrafter ligger i linje med varandra uppstår vårfloder med större räckvidd (högre toppar och lägre dalar)som visas i figuren till vänster nedan. Liksom i de föregående figurerna kommer vårfloden att inträffa igen när månen fullbordar ytterligare en halvcykel i sin omloppsbana – denna gång från fullmåne till nymåne.

Figuren nedan till höger illustrerar neap-delen av vår- och nymånecykeln; dvs. när månen befinner sig i den första fjärdedelen (eller den tredje fjärdedelen) av denna cykel är månens och solens dragkrafter helt ojämna och tenderar att motverka varandra, vilket resulterar i neap-tidvatten med mindre räckvidd (lägre toppar och högre dalar). Två vår- och nybörjarcykler (två vårar och två nybörjarcykler) avslutas på 29,5 dagar, samma tidsperiod som krävs för att månen ska fullborda ett helt omlopp runt jorden i förhållande till solen.

Andra aspekter av det observerade tidvattnet i enlighet med jämviktsteorin inkluderar perigean-apogeancykeln. Denna härrör från det faktum att månens bana runt jorden beskriver en ellips snarare än en cirkel. Perigeanska tidvatten av större omfattning inträffar vid månens perigee, när månen är närmast jorden, och apogeanska tidvatten av mindre omfattning inträffar vid månens apogee, när månen är längst bort från jorden i sin elliptiska omloppsbana. Den perigeiska-apogeiska cykeln tar ungefär 27 ½ dag att slutföra.

Och även om jämviktsteorin gör ett utmärkt arbete med att förklara cykliska tidvattenfenomen och de återkomstperioder som är förknippade med många av dem, är den ett exempel på en modell för idealiskt beteende – något som fungerar för det avsedda ändamålet även om den kanske inte håller sig till sanningen i alla situationer. Vi behöver inte leta långt efter dessa fall. Jorden är bara delvis täckt av sina vatten, landmassor förhindrar att något som liknar abulge färdas helt runt den, och observationer av verkliga tidvatten visar att de inte reagerar omedelbart på de tidvattenproducerande krafterna från månen och solen som teorin kräver.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.