Tidvatten har orsakat mycket problem under det första kvartalet av detta årtusende. Under högvattenperioder översvämmas nu låglänta områden som gränsar till havet mycket oftare än tidigare. Mellan 2000 och 2017 ökade den genomsnittliga frekvensen av "högvattensöversvämningar" över hela USA med 50 procent. Översvämningar av detta slag blockerar vägar, skadar infrastrukturen och backar upp stormavlopp.
Cirka 37 procent av världens befolkning bor inom 62 miles (100 kilometer) från en kustlinje. De senaste översvämningstrenderna måste få många av dessa människor att undra över tidvattenvetenskap. Vad orsakar tidvatten ? Varför får vissa områden mer dramatiska tidvatten än andra? Och varför kan inte havsnivån bara vara konstant överallt, hela tiden? Här tittar vi på fysiken och särdragen hos planeten jordens tidvatten.
Innehåll
Kolla in diagrammet nedan. På bilden kommer du att märka att vår planet sitter inne i en klott havsvatten som är ungefär formad som en rugbyboll. Det finns en utbuktning i havet på varje sida av planeten. Observera att en utbuktning sticker ut från halvan av jordklotet som är vänd mot månen medan den andra är belägen på jordens motsatta ände.
Varför finns dessa utbuktningar? I ett nötskal, de orsakas främst av månens gravitationskraft på jorden.
Den kraften kan ha två separata komponenter. Det kan dra materia "vertikalt", med vilket vi menar vinkelrätt mot jordens yta. Och det kan också dra saker "horisontellt" - d.v.s. i en riktning som löper parallellt med vår planets yta.
Nu kallas platsen på jordklotet som sitter precis under månen vid en given tidpunkt den submånära punkten. Samtidigt är platsen på andra sidan av vår planet som är direkt mittemot den submånära punkten känd som antipodalpunkten.
Det är ingen slump att havets utbuktningar är högst över de två fläckarna. Vid den submånära punkten och den antipodala punkten saknar månens gravitationskraft en horisontell komponent – något som också saknas i de två världens hörn som är belägna 90 grader bort från dessa fläckar.
Dessa fyra områden är unika i det avseendet; varannan plats på jorden upplever en horisontell kraft som trycker vattenmolekyler i havet mot antingen sublunar punkten (där månens gravitationskraft är som starkast) eller antipodalpunkten (där månens gravitationskraft är som svagast). Det är därför havet buktar upp över dessa två områden.
En gång var 24:e timme fullbordar jorden en hel rotation runt sin axel. När jorden roterar kommer varje given plats på planetens yta (som t.ex. Long Island eller Australien) att passera rakt igenom båda dessa havsutbuktningar.
Så - i de flesta områden - när ditt hem är direkt under en utbuktning, bör det lokala tidvattnet vara högt. Men när den kommer in i utrymmet mellan utbuktningarna bör tidvattnet i ditt område bli lägre. Detta är inte alltid fallet, som du kommer att lära dig på ett ögonblick.
Låt oss för nu diskutera en annan faktor som påverkar våra tidvatten. Solen utövar också en gravitationskraft på haven, men eftersom vår solkamrat är längre bort är dess effekter på tidvattnet mindre uttalade än månens. Ändå förstärker den stora bollen av gas och plasma märkbart tidvattenutbuktningar regelbundet.
"Tidvattnet är som störst ... när solen och månen står i linje", säger Duncan Agnew, geofysiker vid University of California, San Diego, i ett mejl.
Han noterar att detta händer under två separata månfaser:fullmånar och nymånar, vilket resulterar i tidvatten i plusstorlek som kallas vårvatten. (Observera att namnet inte har något att göra med vårsäsongen; vårtid förekommer faktiskt under hela året.)
Under vårvatten är hög- och lågvatten mer extrema:"högvatten" är riktigt höga och "låg" är ovanligt låga.
Det är mindre extrema tidvatten när solen och månen sitter i rät vinkel mot varandra (i förhållande till jorden). Ett sådant arrangemang kommer att producera vad som kallas nap tidvatten. En tidvatten är en period då skillnaden mellan hög- och lågvatten är minimal.
Förbered dig:Saker och ting håller på att bli ännu mer komplexa. Jorden kan vara en "blå planet", men 29 procent av vår världs yta är täckt av land. Vikar, klippor och andra geografiska särdrag kan också störa tidvattnet, förstärka dem på vissa platser och försvaga dem på andra.
De flesta kustområden får två högvatten per dag, med ett nytt var 12:e timme och 25:e minut. Men undantag från regeln är inte svåra att hitta. "Havvatten är en komplicerad process som involverar tidvattenkraften som verkar på vatten som liksom också är fritt att skvalpa runt i havsbassängerna", säger Agnew.
Många stränder vid Mexikanska golfen får bara ett högvatten per dag, en biprodukt av begränsat vattenflöde. Borta i Nova Scotia trycks vatten som kommer in i den V-formade Fundybukten uppåt när det rör sig inåt landet. Detta resulterar i enorma höjdskillnader mellan låg- och högvatten där, kallat boretidvatten.
Nu är det intressantTidvatten kan användas som en källa till förnybar energi. Rance Tidal Power Station i Bretagne, Frankrike har använt tidvatten i Engelska kanalen för att generera elektricitet sedan 1966. En större anläggning av denna typ byggdes senare i Sydkorea.
