Gelgit (Tide)

Gelgitler, Dünya-Ay sisteminin yörünge mekaniği ve Dünya'nın dönme hareketinden kaynaklanan eylemsizlik etkileriyle birlikte, esas olarak Ay ve Güneş'in uyguladığı diferansiyel çekim kuvvetlerinin neden olduğu, deniz seviyesindeki periyodik dalgalanmayı temsil eder.

Gelgitler, Dünya-Ay sisteminin yörüngesel hareketi ve Dünya'nın dönüşüyle ilişkili eylemsizlik etkileriyle birlikte, öncelikle Ay ve Güneş tarafından uygulanan diferansiyel yerçekimi kuvvetlerinden kaynaklanan deniz seviyesindeki periyodik yükseliş ve düşüşlerdir.

Bu astronomik kuvvetler temel gelgit potansiyelini oluştursa da, ampirik olarak gözlemlenen gelgitler, okyanus havzalarının morfolojik konfigürasyonu, kıtalar gibi karasal unsurlar tarafından önemli değişikliklere uğrar. kenarlar, deniz tabanı topografyası, Coriolis etkisi, sığ deniz ortamlarında sürtünme enerjisi dağılımı ve kıyı şeridinin rezonans özellikleri.

Gelgit değişimleri, gelgit aralığının birçok belirleyicisinden etkilenen, saatlerden yıllara kadar zaman ölçekleri boyunca ortaya çıkar. Kesin dokümantasyon için sabit konumlara yerleştirilen gelgit göstergeleri su seviyelerini sürekli olarak izler. Bu cihazlar, bir dakikadan kısa periyotlara sahip dalgaların neden olduğu dalgalanmaları dikkate almaz. Toplanan veriler daha sonra, tipik olarak ortalama deniz seviyesi olarak adlandırılan belirlenmiş bir veriye göre referanslandırılır.

Gelgitler genellikle kısa vadeli deniz seviyesi değişkenliğinin ana kaynağını oluştururken, deniz seviyeleri ayrıca termal genleşme, rüzgar gerilimi ve atmosferik basınç farklılıklarından kaynaklanan değişikliklere karşı hassastır ve bu da özellikle sığ deniz alanlarında ve kıyı bölgelerinde fırtına dalgalanmalarına yol açabilir.

Gelgit olayları okyanus ortamlarının ötesine uzanır ve zamansal olarak değişkenliğin olduğu herhangi bir sistemde kendini gösterir. yerçekimi alanı mevcuttur. Örneğin, Dünya'nın katı gövdesi, Dünya'nın gelgitleri nedeniyle hafif deformasyonlara maruz kalır, ancak bunlar okyanus gelgit hareketlerinden daha az gözlemlenebilirdir.

Özellikler

Okyanus gelgitleri döngüsel bir düzen sergiler; tipik olarak yaklaşık yarım günde bir yükselip alçalır. Gelgit döngüsü dört farklı aşamadan oluşur:

• Yerel minimum düzeyi işaret eden su çekilmesinin sona ermesine gelgit adı verilir.
• Deniz seviyesinde birkaç saat içinde meydana gelen ve gelgit bölgesini sular altında bırakan artışa sel adı verilir.
• Yerel bir maksimum değeri ifade eden su yükselişinin durması, gelgit olarak tanımlanır.
• Deniz seviyesinde birkaç saat içinde meydana gelen düşüşe gelgit bölgesini açığa çıkarması çekilme olarak bilinir.

Gelgit kuvvetleri tarafından oluşturulan salınımlı akıntılar, gelgit akıntıları veya gelgit akıntıları olarak tanımlanır. Gelgit akıntısının durduğu an durgun su veya gevşek gelgit olarak adlandırılır ve bundan sonra gelgit yönü tersine dönerek bir dönüş aşamasını gösterir. Durgun su genellikle yüksek ve alçak suya yakın dönemlerle çakışsa da, belirli coğrafi konumlar durgun gelgit zamanlaması ile yüksek ve alçak su oluşumları arasında dikkate değer tutarsızlıklar sergiler.

Gelgitler genellikle günde iki yüksek su ve iki alçak su ile karakterize edilen yarı günlük veya günde tek bir gelgit döngüsü içeren gündüz olarak sınıflandırılır. Günlük iki yüksek su, tipik olarak, günlük eşitsizlik olarak bilinen bir olgu olan eşit olmayan yükseklikler sergiler; bunlar gelgit tahmin tablolarında daha yüksek su ve alçak yüksek su olarak belirtilir. Buna uygun olarak, günlük iki alçak su, yüksek alçak su ve düşük alçak su olarak ayırt edilir. Bu günlük eşitsizlik tekdüze değildir ve genellikle Ay Ekvator'un üzerinde konumlandığında azalır.

Referans Düzeyleri

Sonraki referans gelgit seviyeleri, en yüksekten en düşüğe doğru sıralanarak tanımlanır:

• En yüksek astronomik gelgit (HAT) – Tahmin edilen maksimum gelgit yüksekliğini temsil eder. Meteorolojik faktörlerin HAT'ın yüksekliğini artırabileceğini unutmamak önemlidir.
• Ortalama yüksek su kaynakları (MHWS) – İlkbahar gelgit dönemlerinde meydana gelen iki yüksek gelgitin ortalama yüksekliğini belirtir.
• Ortalama yüksek su neap'ları (MHWN) – Sakin gelgit dönemlerinde gözlemlenen iki yüksek gelgitin ortalama yüksekliğini temsil eder.
• Ortalama deniz seviyesi (MSL) – Ortalama deniz seviyesini oluşturur. MSL, belirli bir coğrafi konum için uzatılmış zamansal süreler boyunca sabit kalır.
• Ortalama düşük su neap'ları (MLWN) – Sakin gelgit dönemlerinde meydana gelen iki gelgitteki ortalama alçalmayı gösterir.
• Ortalama alçak su kaynakları (MLWS) – İlkbahar gelgit dönemlerinde gözlemlenen iki gelgitin ortalama çöküntüsünü belirtir.
• En düşük astronomik gelgit (LAT) – Tahmin edilen minimum gelgit depresyonunu belirtir.

Aralık Değişikliği: İlkbahar ve Neap Gelgitler

Yaklaşık yarım gün boyunca yüksek ve alçak sular arasındaki yükseklik farkını temsil eden yarı günlük aralık, iki haftada bir dalgalanma sergiliyor. Ayda yaklaşık iki kez, yeni ay ve dolunay evrelerinde Güneş, Ay ve Dünya, syzygy adı verilen bir konfigürasyonda hizalanır. Bu hizalanmada, güneşin gelgit kuvveti Ay'ın gelgit kuvvetini artırarak maksimum gelgit aralığına neden olur; bu olay ilkbahar gelgiti olarak bilinir. Bu terim mevsimden değil, doğal bir pınara benzeyen "atlama, patlama veya yükselme" etimolojik anlamından kaynaklanmaktadır. Syzygy gelgitleri, bahar gelgitleri için alternatif bir tanımlamadır.

Tersine, Ay birinci veya üçüncü çeyreğinde olduğunda, Güneş ve Ay, Dünya'ya göre 90° ayrı konumlanır; bu, kareleme olarak bilinen bir konfigürasyondur. Bu dönemlerde, güneşin gelgit kuvveti, ayın gelgit kuvvetine kısmen karşı koyar ve minimum gelgit aralığına yol açar. Bu olguya neap gelgit veya neap'lar adı verilir. "Neap" kelimesi, "güçsüz" anlamına gelen Anglo-Sakson teriminden türemiştir. Dörtlü gelgitler, hafif gelgitler için alternatif bir tanımlamadır.

Bahar gelgitleri, ortalamanın üzerinde yüksek sular, ortalamanın altında alçak sular, "durgun su" süresinin kısalması ve yoğun gelgit akıntıları ile karakterize edilir. Buna karşılık, hafif gelgitler daha ılıman gelgit koşulları yaratır. İlkbahar ve hafif gelgit olayları arasında yaklaşık yedi gün var.

Gelgit bileşenleri

Gelgit bileşenleri, belirli zamansal ölçeklerde gelgit dalgalanmalarını etkileyen çeşitli faktörlerin kümülatif etkisini temsil eder. Temel bileşenler Dünya'nın dönüşünü, Ay ve Güneş'in Dünya'ya göre göreceli konumlarını, Ay'ın Dünya Ekvatoru üzerindeki yüksekliğini ve batimetriyi kapsar. Yarım günden daha kısa periyotlara sahip varyasyonlar harmonik bileşenler olarak sınıflandırılırken, günleri, ayları veya yılları kapsayan döngüler uzun periyotlu bileşenler olarak tanımlanır.

Gelgit kuvvetleri tüm Dünya sistemi üzerinde etki yaratır. Yerkabuğunun içinde bu kuvvetler santimetre cinsinden ölçülebilen periyodik dikey yer değiştirmelere neden olur; bu olaya Dünya gelgiti adı verilir. Aynı zamanda, atmosferde, Ay ve Güneş'ten gelen yerçekimi kuvvetleri, güneş enerjisiyle birleşen, basınç, yoğunluk ve rüzgarda, Atmosfer gelgiti olarak adlandırılan küresel ölçekte salınımlar üretir. Dünya gelgitleri elastik deformasyon olarak ortaya çıkarken, atmosferik gelgitler ağırlıklı olarak basınç gradyanları ve rüzgar düzenlerindeki dalgalanmalar olarak gözlemlenir.

Ay yarı günlük temel bileşeni

Konumların çoğunda en göze çarpan gelgit bileşeni, alternatif olarak M2 gelgit bileşeni veya M§56§ gelgit bileşeni olarak tanımlanan temel ay yarı-gündüz bileşeni'dir. Bu bileşen yaklaşık 12 saat 25,2 dakikalık bir süreyi, yani bir gelgit ay gününün tam olarak yarısını sergiliyor. Gelgitli bir ay günü, Dünya'nın Ay'a göre bir dönüşünü tamamlaması için gereken süreye karşılık gelen, ardışık ay zirveleri arasındaki ortalama aralığı temsil eder. Temel gelgit saatleri bu bileşeni izlemek için tasarlanmıştır. Ay gününün süresi, Dünya gününü aşıyor çünkü Ay'ın yörünge yönü Dünya'nın dönüş yönü ile aynı hizada.

Ay'ın Dünya etrafındaki yörünge yönünün Dünya'nın eksenel dönüşüyle ​​çakışması nedeniyle, Ay'ın aynı gök konumunda yeniden ortaya çıkması için yaklaşık 24 saat 50 dakika gerekir. Bu aralıkta Ay bir doruk noktasından (tepeden geçiş) ve bir ayak altından geçişten geçer (sırasıyla 00:00 ve 12:00 saat açılarına karşılık gelir). Sonuç olarak, birçok bölgede maksimum gelgit zorlaması süresi, yukarıda belirtilen yaklaşık 12 saat 25 dakikalık süre ile aynı hizadadır. Gelgitin en yüksek anının her zaman Ay'ın zirveye veya nadire en yakın konumuyla çakışmadığını belirtmek önemlidir; ancak zorlama periyodu, gelgitler arasındaki sürenin belirleyicisi olmaya devam ediyor.

Ay'ın çekim alanı mesafe arttıkça zayıflıyor ve bu da Dünya'ya uygulanan diferansiyel bir kuvvetle sonuçlanıyor. Spesifik olarak, ortalamadan biraz daha güçlü bir kuvvet Dünya'nın Ay'a bakan tarafına etki ederken, marjinal olarak daha zayıf bir kuvvet karşı tarafı etkiliyor. Bu diferansiyel çekim, Ay'ın iki gök cismini birbirine bağlayan eksen boyunca Dünya'nın hafif bir "gerilmesine" neden olmasına neden olur. Katı Dünya bir miktar deformasyona maruz kalsa da okyanus suyu, akışkan doğası nedeniyle, özellikle yatay yer değiştirmede bu gelgit kuvvetine yanıt olarak önemli ölçüde daha fazla hareketlilik sergiler.

Dünyanın dönüşü, yüzeyindeki herhangi bir noktada gelgit kuvvetlerinin büyüklüğünü ve yönünü sürekli olarak değiştirir. Okyanus hiçbir zaman dengeye ulaşamasa da (yani sıvının sabit bir gelgit kuvvetine tam olarak tepki vermek için yeterli zamanı olmadığı anlamına gelir), bu dinamik gelgit kuvvetleri yine de deniz yüzeyi yüksekliğinde ritmik dalgalanmalara neden olur.

Tek bir gün içinde farklı yüksekliklerde iki yüksek gelgit ve iki alçak gelgit ile karakterize edilen bir gelgit düzeni, karışık yarı günlük gelgit olarak sınıflandırılır.

Ay Mesafesi

Ay-Dünya mesafesindeki değişiklikler aynı zamanda gelgit genliklerini de etkiler. Ay'ın Dünya'ya en yakın olduğu yerberi noktasında gelgit aralığı genişler; tersine, Ay'ın en uzakta olduğu apoje noktasında menzil azalır. Her yıl, yerberi bir yeni ay veya dolunay ile yaklaşık altı ila sekiz kez aynı hizaya gelir ve bu da maksimum gelgit aralığını sergileyen yerberi bahar gelgitleriyle sonuçlanır. Yerberi bahar gelgiti ile Ay'ın yerötesinde meydana gelen bahar gelgiti arasındaki yükseklik farkı bölgeye bağlıdır ancak bir ayağa kadar ulaşabilir.

Diğer Bileşenler

Yaklaşık 62 gelgit bileşeni, deniz gelgit tahmin modellerine dahil edilmeye yetecek kadar önemli. Bunlar, güneşin yerçekimi etkilerini, Dünya'nın ekvatorunun ve dönme ekseninin eğikliğini (eğimliliğini), Ay yörünge düzleminin eğimini ve Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesinin eliptik yörüngesini kapsar.

Sığ su bileşenleri, tekil bir baskın gelgit frekansının daha yüksek harmonikleri olarak tanımlanan aşırı gelgitler ve aralarındaki etkileşimlerden ortaya çıkan bileşik gelgitler'den oluşur. birincil ay ve güneş bileşenleri. Genellikle temel gelgit potansiyelinden daha küçük genliklere sahip olsalar da, bu bileşenler haliçler ve kıta sahanlığı ortamlarındaki gelgitlerin yükselme ve alçalma aşamaları arasında asimetrilere neden olur.

Faz ve Genlik

M₂ gelgit bileşeninin çoğu bölgedeki yaygınlığı göz önüne alındığında, gelgit aşaması veya yüksek suyu takip eden saat cinsinden süre olarak ifade edilen aşama kavramının son derece değerli olduğu kanıtlanmıştır. Gelgit aşaması aynı zamanda derece cinsinden de ölçülebilir; 360° tam bir gelgit döngüsünü temsil eder. Sabit gelgit fazının noktalarını birleştiren çizgilere kotidal çizgiler adı verilir; bunlar, topografik haritalarda sabit yüksekliği gösteren kontur çizgileriyle karşılaştırılabilir ve tasvir edildiklerinde bir kotidal harita veya kotidal harita oluştururlar. Kıyı şeridinden denize doğru uzanan gelgit çizgileri boyunca eş zamanlı olarak yüksek su meydana gelir ve kıyı boyunca gelgit aşamaları (kotidal çizgilerle temsil edilir) ilerler. Yarı günlük ve uzun periyotlu faz bileşenleri yüksek sudan, günlük bileşenler ise maksimum gelgitten referans alınır. Bu tartışmanın ve sonraki açıklamaların yalnızca tek bir gelgit bileşeni dikkate alındığında kesinlikle doğru olduğunu belirtmek önemlidir.

Kıyı şeridiyle çevrelenmiş dairesel bir şekle benzeyen bir okyanus havzasında, gelgit çizgileri radyal olarak içe doğru birleşir ve sonuçta amfidromik nokta olarak bilinen tekil bir konumda buluşur. Amfidromik bir nokta, sıfır gelgit hareketi ile yerine getirilen bir koşul olan eşzamanlı yüksek ve alçak sularla karakterize edilir. (Yeni Zelanda, İzlanda ve Madagaskar gibi adaların etrafında gelgitlerin dolaştığı nadir istisnalar mevcuttur.) Gelgit hareketi tipik olarak kıta kıyılarından uzaklaştıkça azalır; sonuç olarak, sabit genlikteki konturlar (yüksek ve alçak su arasındaki dikey mesafenin yarısı olarak tanımlanır) kotidal çizgileri keser ve amfidromik noktada sıfıra düşer. Yarı günlük bir gelgit için, amfidromik bir nokta, saat yüzünün merkezi olarak kavramsallaştırılabilir; burada akrep, alçak su gelgit çizgisinin tam tersi olan yüksek su gelgit çizgisinin yönünü gösterir. Yüksek su her 12 saatte bir amfidromik noktanın etrafında dolaşır, ilerleyen kotidal çizgiler yönünde ve uzaklaşan çizgilerden uzaklaşarak hareket eder. Coriolis etkisinin neden olduğu bu dönme, genellikle Güney Yarımküre'de saat yönünde, Kuzey Yarımküre'de ise saat yönünün tersinedir. Bir gelgit evresinin belirlenmiş bir referans gelgit evresinden sapmasına çağ adı verilir. Referans gelgit, karasız bir Dünya üzerinde 0° boylamda (Greenwich meridyeni) ölçülen varsayımsal "denge gelgiti" bileşeni olarak tanımlanır.

Kuzey Atlantik'te, amfidromik nokta etrafındaki kotidal çizgilerin saat yönünün tersine dolaşımı, yüksek gelgitin New York Limanı'na Norfolk Limanı'ndan yaklaşık bir saat önce ulaşmasıyla sonuçlanır. Hatteras Burnu'nun güneyinde gelgit dinamikleri çok daha karmaşık hale geliyor ve yalnızca Kuzey Atlantik gelgit çizgisi modellerine dayalı güvenilir tahminleri imkansız kılıyor.

Geçmiş

Gelgit Teorisinin Tarihi

Bilim öncesi geleneklerde, gelgitlerin periyodik yükselişi ve düşüşü genellikle mitolojik veya animistik açıklamalara atfedilirdi. Örneğin, Hint ve Doğu Asya metinleri denizi nefes alan veya canlı bir varlık gibi titreyen bir varlık olarak tasvir ederken, diğer anlatılar doğaüstü bir deniz kuvvetinin etkisine değiniyordu.

Gelgit fiziğinin incelenmesi, gök mekaniğinin yeni ortaya çıkan aşamalarında çok önemli bir rol oynadı. Başlangıçta, günde iki gelgit olayının meydana gelmesi Ay'ın çekim kuvvetine bağlanıyordu. Daha sonra, hem Ay'ın hem de Güneş'in çekim kuvvetleri arasındaki etkileşimi detaylandıran daha kesin bir açıklama ortaya çıktı.

MÖ 150 civarında, Seleucia'lı Seleucus, gelgitlerin nedeninin Ay olduğunu öne sürdü. Batlamyus'un çalışması Tetrabiblos da Ay'ın suda yaşayan cisimler üzerindeki etkisine değiniyordu.

725 yılında Bede, De temporumratione (Zamanın Hesabı) adlı çalışmasında yarı günlük gelgitler, dalgalanan gelgit yükseklikleri ve deniz dalgaları arasında bir bağlantı kurdu. Ay'ın evreleri. Gelgitlerin her gün 4/5 saat sonra sürekli olarak yükselip alçaldığını gözlemledi, bu da Ay'ın gecikmeli yükselişini ve sabit zamanlarını yansıtıyordu. Bede ayrıca, iki ay boyunca (59 gün) Ay'ın Dünya çevresinde 57 kez döndüğünü, bunun da 114 gelgit olayına karşılık geldiğini vurguladı. Ayrıca gelgit yüksekliğindeki aylık değişimlere de dikkat çekerek, artan gelgitleri malinae ve azalan gelgitleri ledones olarak tanımladı. Kendisi, ayın yedi veya sekiz günlük dört döneme bölündüğünü ve malinae ve ledonların birbirini takip etmesiyle karakterize edildiğini açıkladı. Aynı metinde Bede, rüzgarların gelgit akışını engelleme kapasitesini kabul etti. Dahası, gelgit zamanlamasındaki coğrafi farklılıkları belgeledi ve gelgitlerin bulunduğu yerin kuzeyinde (Monkwearmouth) daha önce ve daha sonra güneyde meydana geldiğini belirtti. Bu olguyu, gelgitin "oraya vardığında diğer [kıyıları] sular altında bırakabilmek için bu kıyıları terk ettiğini" ve "burada gelgitin yükselişini işaret eden Ay'ın, göklerin bu çeyreğinden uzak diğer bölgelerde geri çekilme sinyalini verdiğini" belirterek açıkladı.

Gelgitlerle ilgili daha sonraki Orta Çağ anlayışı, büyük ölçüde Müslüman gökbilimcilerin yazılarından elde edildi ve bu yazılara, 12. yüzyıldan itibaren Latince çevirilerle erişilebilir hale geldi. Ebu Ma'şar el-Belhi (ö. 886 civarı), Introductorium in astronomiam adlı eserinde, gelgitlerden Ay'ın sorumlu olduğunu öne sürdü. Ayrıca rüzgarın ve Ay'ın Güneş'e göre evrelerinin gelgit modelleri üzerindeki etkisini de araştırdı. 12. yüzyılda el-Bitruji (ö. 1204 civarı), gelgitlerin göklerin genel dolaşımından kaynaklandığı teorisini geliştirdi.

1608 tarihli incelemesinde, De spiegheling der Ebbenvloet (Gelgit ve su baskını teorisi), Simon Stevin Gelgit ve su baskını ile ilgili çok sayıda yaygın yanlış kanıyı çürüttü. Stevin, ay çekiminin gelgitlere neden olduğu kavramını savundu; gelgit, su baskını, bahar gelgiti ve düşük gelgit için açık tanımlar ifade ederken, daha fazla araştırmanın gerekliliğini vurguladı.

1609'da Johannes Kepler, hipotezini eski gözlemlere ve korelasyonlara dayandırarak, ay çekiminin gelgitlerin nedeni olduğunu doğru bir şekilde öne sürdü.

1632 tarihli çalışması Diyalog Üzerine Diyaloglar Başlangıçta Gelgitler Üzerine Diyalog başlıklı İki Ana Dünya Sistemi olan Galileo Galilei, gelgit teorisini, Kopernik güneşmerkezliliğine ilişkin fiziksel argümanının merkezi bir bileşeni olarak entegre etti. Gelgitlerin, Dünyanın dönüşü ve devriminin sinerjik hareketlerinden kaynaklandığını öne sürdü. Galilei, Kepler'in Ay'ın denizler üzerindeki etkisi iddiasını açıkça reddetti ve bu tür Ay çekimlerini, mekanik olarak anlaşılabilir bir nedenden ziyade okült niteliklerin çağrılması olarak nitelendirdi.

Isaac Newton (1642–1727), gelgitlerin açıklanmasına öncülük etti ve bunları gök cisimlerinin uyguladığı çekimsel çekime bağladı. Principia'da (1687) ayrıntıları verilen kapsamlı teorisi, ay ve güneş çekimlerinin gelgit kuvvetlerini nasıl ürettiğini açıklamak için evrensel çekimden yararlandı. Pierre-Simon Laplace'dan önce, Newton ve çağdaşları bu olguya, Dünya'yı eşit şekilde kaplayan eylemsiz olmayan varsayımsal bir okyanustaki gelgit davranışına yaklaşan bir statik sistem modeli olan bir denge teorisi aracılığıyla yaklaştılar. Gelgit yaratan kuvvet kavramı (veya potansiyeli) modern gelgit teorisinde hayati öneme sahip olmaya devam ederken, artık kesin bir sonuçtan ziyade ara bir zorlama işlevi olarak hizmet ediyor. Çağdaş teori ayrıca, Dünya'nın bu uygulanan kuvvetlere karşı verdiği dinamik gelgit tepkisini de içerir; bu tepki, okyanus derinliği, gezegen dönüşü ve diğer çevresel değişkenler gibi faktörler tarafından modüle edilir.

1740 yılında, Paris'teki Académie Royale des Sciences, gelgitlerle ilgili en ilgi çekici teorik inceleme için bir ödül düzenledi. Bu prestijli ödül, Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Colin Maclaurin ve Antoine Cavalleri'ye ortaklaşa verildi.

Maclaurin, tekil bir gök cisminin gelgit kuvvetine maruz kalan pürüzsüz, okyanusla kaplı bir kürenin, ana ekseni tedirgin edici cisme doğru yönlendirilmiş, uzunlamasına bir küremsi (uzamış üç boyutlu bir oval) şeklini alacağını göstermek için Newton teorisini uyguladı. Aynı zamanda Dünya'nın dönüşünün hareket üzerindeki etkisini belgeleyen ilk kişiydi. Euler daha sonra gelgit kuvvetinin yatay bileşenini, gelgit olgusunun ana itici gücü olarak dikey karşılığı yerine tanımladı. 1744'te Jean le Rond d'Alembert atmosferik gelgit denklemlerini araştırdı, ancak modelleri dönme etkilerini içermiyordu.

1770'te James Cook'un barque'si HMS Endeavour Büyük Set Resifi'nde karaya oturdu. Sonraki yüksek gelgit sırasında gemiyi yeniden yüzdürmeye yönelik ilk girişimler başarısız oldu; ancak bunu takip eden gelgit onu başarıyla yerinden etti. Cook, Endeavor Nehri'nin ağzındaki yedi haftalık onarım süresi boyunca gelgit düzenlerini titizlikle gözlemledi. Yumuşak gelgitler sırasında günlük iki gelgitin benzer yükseklikler sergilediğini, oysa bahar gelgitleri sırasında sabah gelgitinin 7 feet (2,1 m) yükseldiğini, akşam gelgitinin ise 9 feet'e (2,7 m) ulaştığını belirtti.

Pierre-Simon Laplace, okyanusun yatay akıntısını yüzey yüksekliğiyle ilişkilendiren bir kısmi diferansiyel denklem sistemi geliştirerek su gelgitleri için temel dinamik teoriyi oluşturdu. Bu Laplace gelgit denklemleri çağdaş oşinografide geçerliliğini koruyor. 1. Baron Kelvin William Thomson, daha sonra girdap kullanarak Laplace denklemlerini yeniden formüle etti ve böylece gelgit kaynaklı, kıyıda hapsolmuş dalgaları tanımlayan ve artık Kelvin dalgaları olarak kabul edilen çözümlerin türetilmesini sağladı.

Laplace'ın ardından Kelvin ve Henri Poincaré gibi bilim adamları onun teorik çerçevesini geliştirdiler. Bu gelişmelere ve Ay'ın yörünge mekaniğini ayrıntılı olarak açıklayan E. W. Brown'un ay teorisine dayanarak, Arthur Thomas Doodson 1921'de gelgit yaratma potansiyelinin harmonik formdaki ilk modern formülasyonunu yayınladı. Doodson'ın çalışması 388 farklı gelgit frekansı tespit etti ve onun metodolojilerinden bazıları kullanılmaya devam ediyor.

Gelgit gözleminin tarihsel yörüngesi.

Antik çağlardan bu yana, gelgit gözlemi ve söyleminin karmaşıklığı, başlangıçta günlük tekrarlara ve ardından gelgitler, Güneş ve Ay arasındaki karmaşık ilişkiye odaklanarak giderek gelişti.

Gelgit gözlemine ilişkin hayatta kalan eski kayıtlar, Pytheas'ın MÖ 325 dolaylarında Britanya Adaları'na yaptığı keşif gezisi sırasında ay döngüsüyle ilişkili gelgit modellerini fark ettiğini gösteriyor. Okyanusta adlı eserine atfedilen parçalar, gelgit aralığı ile ay evreleri arasındaki bağlantının erken tanındığını gösteriyor.

MÖ 2. yüzyılda Helenistik gökbilimci Seleucia'lı Seleukos, güneş merkezli modelini doğrulamak için gelgit olgusunu doğru bir şekilde tanımladı. Ay'ın gelgitlere neden olduğunu doğru bir şekilde öne sürdü, ancak bu etkileşimin "pneuma" tarafından kolaylaştırıldığını öne sürdü. Seleucus ayrıca gelgit zamanlamasının ve büyüklüğünün çeşitli küresel konumlarda farklılık gösterdiğini de gözlemledi. Strabon'un (1.1.9) belgelediği gibi, Seleucus gelgitler ile ayın çekim kuvveti arasında bir bağlantı kuran ilk kişiydi ve ayrıca gelgit yüksekliğinin Ay'ın Güneş'e göre konumuna bağlı olduğuna dikkat çekti.

Yaşlı Pliny'nin Naturalis Historia adlı eseri çok sayıda gelgit gözlemini belgeliyor; örneğin, bahar gelgitleri yeni ay ve dolunaydan birkaç gün sonra veya önce meydana gelir ve ekinokslar civarında zirveye ulaşır, ancak Pliny ayrıca artık spekülatif kabul edilen birkaç korelasyon da kaydetmiştir. Strabo, Coğrafya adlı eserinde, Basra Körfezi'ndeki gelgitlerin, Ay'ın ekvator düzleminden en uzak olduğu dönemde maksimum menzilini sergilediğini detaylandırdı. Bu gözlemler, Akdeniz havzasındaki nispeten sınırlı gelgit genliğine rağmen yapıldı. Özellikle Euripus Boğazı ve Messina Boğazı'nda gözlemlenen kuvvetli akıntılar Aristoteles için bir bilmece teşkil ediyordu. Tyana'lı Apollonius'un Hayatı kitabının Beşinci Kitabında Philostratus gelgitleri araştırdı, Ay'ın etkisini kabul etti ancak bu fenomeni "ruhlara" bağladı. Avrupa'da MS 730 civarında, Muhterem Bede, Britanya Adaları'nın bir kıyısında gelgitin eş zamanlı yükselişini diğerinde düşüşünü belgeleyerek, Northumbrian kıyı şeridi boyunca yüksek suların zamansal ilerleyişini daha da detaylandırdı.

Çin'deki ilk gelgit tablosu MS 1056'da ortaya çıktı ve öncelikle Qiantang Nehri'ndeki meşhur gelgit deliğini gözlemlemek isteyen ziyaretçiler için tasarlandı. Bilinen ilk İngiliz gelgit tablosu, 1213'te St. Albans Başrahibi olarak vefat eden John Wallingford'a atfedilir. Bu tablo, Londra'daki yukarı akıntı konumuna kıyasla Thames Halici'nde her gün 48 dakika sonra ve üç saat önce yüksek suların meydana geldiğini hesaplamıştır.

1614'te Claude d'Abbeville "Histoire de la adlı bilimsel incelemeyi yayınladı. Mission de pères capucins en l'Isle de Maragnan et terres circonvoisines" başlıklı makalesinde, Tupinambá halkının Avrupa'da tanınmadan önce Ay ile gelgitler arasındaki ilişkiye dair bir anlayışa sahip olduğunu ortaya koydu.

William Thomson (Lord Kelvin), 1867'de gelgit kayıtlarının ilk sistematik harmonik analizini başlattı. Birincil sonuç, altı harmonik zaman fonksiyonunu sentezlemek için bir makara sistemi kullanan bir gelgit tahmin makinesinin yapımıydı. Bu cihaz, fazlamayı ve genlikleri değiştirmek için dişlilerin ve zincirlerin ayarlanması yoluyla "programlandı". Benzer makineler 1960'lara kadar kullanımda kaldı.

Tüm bahar-neap döngüsünün bilinen ilk deniz seviyesi kaydı, 1831'de Thames Halici'ndeki Donanma İskelesinde belgelendi. 1850'ye gelindiğinde çok sayıda büyük liman otomatik gelgit ölçüm istasyonları kurmuştu.

John Lubbock, 1840'ta Büyük Britanya, İrlanda ve bunlara komşu kıyılar için gelgit çizgilerinin haritalandırılmasında öncüler arasındaydı. William Whewell daha sonra bu araştırmayı genişletti ve 1836'da neredeyse küresel bir tablo elde etti. Bu haritaların tutarlılığını sağlamak için, gelgit yükselişi veya alçalması olmayan bir okyanus ortası bölgesinin varlığını öne sürdü. ortak gelgit çizgileri birleşiyor. Günümüzde bu konumları tanımlamak için kullanılan bir terim olan böyle bir amhidromik noktanın varlığı, 1840 yılında Kuzey Denizi'nde yapılan titiz sondajlarla Kaptan William Hewett, RN tarafından doğrulandı.

Daha sonra, 20. yüzyılın sonlarında jeologlar, özellikle Karbonifer döneminde antik gelgitlerin varlığına ilişkin jeolojik kanıt olarak hizmet eden gelgit ritimlerini belirlediler.

Fizik

Denge Teorisi

Isaac Newton'a atfedilen ve günlük iki gelgit olgusunu açıklayan temel modele denge teorisi adı verilir. Bu teori üç temel basitleştirmeyi içermektedir: 1) Dünya'nın kara kütlelerinin göz ardı edilmesi, 2) suyun ihmal edilebilir viskozitesinin anlık yerçekimi tepkisine izin verdiği varsayımı ve 3) Dünya ile su arasındaki sürtünmenin göz ardı edilmesi. Dünya-Ay sistemi ile birlikte dönen bir koordinat sistemi içerisinde Dünya-Ay mesafesi sabit kalır ve bu da bir denge durumunu ifade eder. Bu denge, Ay'ın çekim kuvveti ile dönüşten kaynaklanan merkezkaç kuvveti arasındaki denge olarak kavramsallaştırılır. Dünyanın çekirdeğinde bu kuvvetler tamamen eşit ve zıttır. Bununla birlikte, diğer yerlerde bu kuvvetler tam olarak dengelenmez ve sonuçta ortaya çıkan artık kuvvet, gelgit yaratan kuvvet olarak tanımlanır. Dünya yüzeyinde, Ay'a en yakın noktalar biraz daha güçlü bir çekim kuvvetine maruz kalırken, en uzak noktalar biraz daha güçlü bir merkezkaç kuvveti sergiler. Dünya-Ay ekseninden uzakta bulunan kutuplarda, Dünya'ya doğru içeriye doğru küçük bir net kuvvet yönlendirilir. Okyanus suyu bu özel kuvvetlerden minimum düzeyde etkilenir. Tersine, kutuplarla ekvator arasındaki bölgelerde, bu küçük kuvvetin bir bileşeni, ekvatora doğru yönlendirilerek Dünya yüzeyi boyunca yatay olarak etki eder. Bu yatay kuvvet hiçbir karşıt dirençle karşılaşmaz. Sonuç olarak, okyanus suyu buna karşılık olarak akıyor, kutuplardan uzaklaşıyor ve ekvatorun yakınında birikiyor. Bu süreç, Dünya-Ay ekseniyle aynı hizada çift gelgit çıkıntısının oluşmasıyla sonuçlanır; Ay'a yakın taraftaki çıkıntı biraz daha büyüktür. Dünya kendi ekseni etrafında dönerken, yüzeyindeki çeşitli noktalar bu çıkıntılardan geçer ve böylece günlük çift gelgit oluşumuna ilişkin genel bir açıklama sağlanır. Hem okyanus suyu hem de katı Dünya bu diferansiyel yerçekimi çekimlerine maruz kalır; bununla birlikte, katı Dünya deformasyona direnerek yaklaşık olarak küresel şeklini korurken, sıvı dengesizliği karşılamak için kendini yeniden dağıtır ve böylece karakteristik çıkıntıları oluşturur. Denge gelgiti, karasız bir Dünya varsayımına dayanan bu idealleştirilmiş gelgit durumunu temsil eder.

Kuvvetler

Devasa bir gök cisminin (daha sonra Ay olarak anılacaktır), geniş bir cismin (daha sonra Dünya olarak anılacaktır) üzerinde veya içinde yer alan küçük bir parçacık üzerinde oluşturduğu gelgit kuvveti, Ay'ın bu parçacığa uyguladığı yerçekimi kuvveti ile parçacığın Dünya'nın kütle merkezinde konumlandırılmış olması durumunda uygulayacağı yerçekimi kuvveti arasındaki vektör farkı olarak tanımlanır.

Bir gök cisminin Dünya'ya uyguladığı çekim kuvveti, Dünya'ya olan uzaklığıyla ters kare ilişki gösterirken, maksimum gelgit kuvveti, bu uzaklığa yaklaşık olarak ters küp orantılılık gösterir. Her bir cisim tarafından üretilen gelgit kuvveti, toplam yerçekimi kuvvetine eşdeğer olsaydı (sadece okyanusların değil, tüm Dünya'nın bu cisimlere doğru serbest düşüşü nedeniyle karşılanmayan bir koşul), gelgit kuvvetlerinin farklı bir modeli ortaya çıkacaktı. Örneğin Güneş'in etkisi Ay'ınkinden çok daha güçlü görünecektir. Dünya üzerindeki güneş çekim kuvveti ortalama olarak ay kuvvetinden 179 kat daha büyük olmasına rağmen, Güneş'in Dünya'ya olan ortalama uzaklığı 389 kat daha fazladır ve bu da daha zayıf bir alan eğimine neden olur. Genel orantılılık şu şekilde ifade edilebilir:

${\displaystyle {\text{gelgit kuvveti}}\propto {\frac {M}{d^{3}}}\propto \rho \left({\frac {r}{d}}\right)^{3},$

Burada M gök cisminin kütlesini, d uzaklığını, ρ ortalama yoğunluğunu ve r yarıçapını ifade etmektedir. r/d oranı, nesnenin Dünya'dan gözlemlenen açısal boyutuyla ilişkilidir. Güneş ve Ay'ın karasal gökyüzünde neredeyse aynı görünür çaplara sahip olmasına rağmen, Güneş'in gelgit kuvveti Ay'ınkinden oldukça zayıftır. Bu eşitsizlik, Güneş'in ortalama yoğunluğunun çok daha düşük olması ve gelgit etkisinin Ay'ınkinin yalnızca %46'sı olması nedeniyle ortaya çıkıyor. Sonuç olarak, bahar gelgiti sırasında Ay, toplam gelgit kuvvetinin %69'unu oluştururken, Güneş %31'ine katkıda bulunur. Spesifik olarak, Dünya yüzeyinde Ay-Dünya ekseni boyunca ölçülen Ay gelgit ivmesi yaklaşık 1,1ק1516§−7 g'dir. Buna karşılık, Dünya yüzeyinde Güneş-Dünya ekseni boyunca güneş gelgit ivmesi yaklaşık 0,52ק2122§−7 g'dir; burada g, Dünya yüzeyindeki yerçekimi ivmesini temsil eder. Diğer gezegenlerin uyguladığı gelgit etkileri, Dünya'dan değişen uzaklıklara göre dalgalanıyor. Perigee noktasında Venüs'ün gelgit etkisi Güneş'inkinin 0,000113 katı kadardır. Tersine, farklı yörünge konfigürasyonlarında Jüpiter veya Mars, baskın gezegensel gelgit etkisini uygulayabilir.

Okyanusun yüzeyi geleneksel olarak, hem Dünya'nın yerçekimi kuvvetini hem de onun dönüşünden kaynaklanan merkezkaç kuvvetini açıklayan teorik bir eşpotansiyel yüzey olan jeoit tarafından modellenir. Daha sonra, önemli dış gök cisimlerinin, özellikle de Ay ve Güneş'in etkisi dikkate alınmalıdır. Bu göksel varlıklar, okyanus yüzeyinde jeoitten sapmalara neden olan, mesafe arttıkça zayıflayan güçlü yerçekimi alanlarına sahiptir. Bu etkileşim, hem Ay'a doğru hem de doğrudan Ay'a doğru yönlendirilmiş çıkıntılarla karakterize edilen dinamik bir denge okyanus yüzeyi oluşturur. Dünyanın bu gelişen konfigürasyona göre dönüşü, günlük gelgit döngüsünü oluşturur. Okyanus yüzeyi, sürekli olarak değişen bu denge konfigürasyonunu elde etmek için sürekli olarak çaba gösterir, ancak hiçbir zaman tam olarak buna ulaşamaz. Gerçek okyanus yüzeyi ile bu denge durumu arasındaki hizasızlık, görünür bir eğim oluşturarak suyun yokuş aşağı yönde hızlanmasına neden olur.

Laplace'ın Gelgit Denklemleri

Okyanus derinlikleri yatay boyutlarından oldukça azdır. Sonuç olarak, okyanusların gelgit zorlamasına tepkisi, aşağıdaki özellikleri birleştiren Laplace gelgit denklemleri kullanılarak doğru bir şekilde modellenebilir:

• Dikey (veya radyal) hızın ihmal edilebilir olduğu kabul edilir ve dikey kesmenin olmaması, levha akış rejimi anlamına gelir.
• Uygulanan zorlama tamamen yataydır (teğetsel).
• Coriolis etkisi, akış yönüne dik ve hızla doğru orantılı olarak etki eden hayali bir eylemsizlik kuvveti olarak kendini gösterir.
• Yüzey yüksekliğindeki zamansal değişim oranı, derinliğe göre ölçeklenen hızın negatif sapması ile doğru orantılıdır. Yatay hız, okyanus tabakasının gerilmesine veya sıkışmasına neden olduğunda, su hacmi sonuç olarak incelir veya kalınlaşır.

Sınır koşulları, kıyı şeritlerine dik sıfır akışı ve deniz tabanında serbest kayma koşulunu şart koşar.

Eylemsizlik kuvveti olan Coriolis etkisi, Ekvator'a yaklaşan akışları batıya doğru ve Ekvator'dan doğuya doğru uzaklaşan akışları saptırarak kıyıda sıkışan dalgaların oluşumunu kolaylaştırır. Ayrıca denklemlere viskoziteye benzer bir dağılma terimi dahil edilebilir.

Gelgit Genliği ve Periyodiklik

Ay'ın neden olduğu okyanus gelgitlerinin maksimum teorik genliği yaklaşık 54 santimetredir (21 inç). Bu değer, idealleştirilmiş koşullar altında, özellikle de tekdüze bir okyanus derinliği, kara kütlelerinin yokluğu ve Dünya'nın Ay'ın yörüngesiyle eşzamanlı dönüşü altında elde edilebilecek genliği temsil eder. Benzer şekilde Güneş, yaklaşık 25 santimetre (9,8 inç) teorik genliğe sahip gelgitler üretir; bu, Ay'ın gelgit genliğinin %46'sını oluşturur ve 12 saatlik bir döngü sergiler. İlkbahar gelgitleri sırasında bu iki etki sinerjik olarak birleşerek 79 santimetrelik (31 inç) teorik bir genliğe neden olur. Tersine, hafif gelgitlerde teorik genlik 29 santimetreye (11 inç) düşer. Dünyanın Güneş etrafındaki yörüngesinin ve Ay'ın Dünya etrafındaki yörüngesinin eliptik doğası göz önüne alındığında, gelgit genlikleri, Dünya-Güneş ve Dünya-Ay mesafelerindeki dalgalanmalardan dolayı farklılıklar sergiler. Bu yörüngesel eksantriklik, gelgit kuvvetinde ve teorik genlikte, ay gelgitleri için yaklaşık ±%18 ve güneş gelgitleri için ±%5'lik bir varyasyona neden olur. Hem Güneş hem de Ay aynı anda en yakın yörünge konumlarını işgal ederse ve yeni ay evresinde hizalanırsa teorik gelgit genliği 93 santimetreye (37 inç) ulaşabilir.

Gerçek gelgit genlikleri, batimetrik değişiklikler, kıtasal kara kütleleri ve Dünya'nın dönme periyoduna yaklaşan okyanus dalgası yayılımının doğal periyodu gibi faktörlere bağlı olarak önemli farklılıklar göstermektedir. Örneğin, uzun dalga boylu bir yüzey dalgasının, kara kütlelerinin yokluğunda Ekvator boyunca Dünya'nın çevresinin yarısını kat etmesi yaklaşık 30 saat gerektirecektir (Buna karşılık, Dünya'nın litosferi yaklaşık 57 dakikalık bir doğal periyoda sahiptir). Dahası, okyanusun gelgit kuvvetlerine tepkisi, hem deniz tabanının dikey yer değiştirmesine neden olan Dünya gelgitleri hem de gelgitlerin kendilerinin yerçekimsel olarak kendi kendine çekilmesi nedeniyle önemli ölçüde karmaşık hale gelir.

Dağılma

Karasal gelgit salınımları, yaklaşık 3,75 terawatt'lık ortalama bir yayılma hızı oluşturur. Deniz gelgit hareketleri bu enerji tüketiminin yaklaşık %98'inden sorumludur. Bu dağılma, havza ölçeğindeki gelgit akışlarının daha küçük ölçekli akımları tetiklemesi ve türbülanslı enerji kaybına yol açmasıyla meydana gelir. Ortaya çıkan gelgit sürüklemesi Ay'a tork uygular, açısal momentumu kademeli olarak yörüngesine aktarır ve Dünya-Ay ayrımında kademeli bir artışa neden olur. Eş zamanlı olarak Dünya'ya uygulanan eşit ve zıt tork, onun dönüş hızını azaltır. Sonuç olarak, jeolojik zaman ölçeklerinde Ay, Dünya'dan yılda yaklaşık 3,8 santimetre (1,5 inç) hızla uzaklaşıyor ve böylece dünya günü uzatılıyor.

Geçen 600 milyon yılda, bir dünya gününün süresi yaklaşık 2 saat arttı. Sabit bir yavaşlama oranının basitleştirici varsayımı altında bu, 70 milyon yıl önce gün uzunluğunun yaklaşık %1 daha kısa olduğunu ve bunun yılda kabaca dört gün daha oluştuğunu gösteriyor.

Batimetri

Kıyı şeritlerinin ve okyanus tabanının morfolojisi, gelgit yayılımını önemli ölçüde etkiler; bu da yalnızca Ay'ın göksel konumuna dayalı olarak yüksek su zamanlarını tahmin etmeye yönelik basit, evrensel bir kuralın önüne geçer. Sonuç olarak, batimetri ve kıyı şeridi konfigürasyonu da dahil olmak üzere yerel kıyı özellikleri, gelgit tahminlerini etkiler ve kıyı morfolojisinin gelgit akıntıları üzerindeki etkisi nedeniyle, gerçek yüksek su süreleri ve yükseklikler ile tahmin modellerinden elde edilenler arasında potansiyel farklılıklara yol açar. Bununla birlikte, herhangi bir spesifik konum için, ayın yüksekliği ile gelgitin yüksek veya alçak zamanlaması (gelgit aralığı olarak bilinir) arasındaki ilişki, aynı kıyı şeridi boyunca diğer noktalara göre gelgitlerin zamanlaması gibi, nispeten tutarlı ve öngörülebilir kalır. Örneğin, Norfolk, Virginia, ABD'de gelgit sürekli olarak Ay'ın zirve geçişinden yaklaşık iki buçuk saat önce meydana gelir.

Kıtadaki kara kütleleri ve okyanus havzaları suyun serbest küresel hareketini engeller ve bunların çeşitli jeomorfolojileri gelgit frekanslarını etkiler. Sonuç olarak, gelgit desenleri önemli bölgesel farklılıklar göstermektedir. Örneğin, ABD'nin Doğu Kıyısı ve Avrupa'nın Atlantik kıyıları öncelikle yarı günlük gelgitler yaşarken, ABD'nin Batı Kıyısı karışık gelgitlerle karakterize edilir. Arazide yapılan antropojenik değişiklikler aynı zamanda yerel gelgit rejimlerini de önemli ölçüde değiştirebilir.

Gözlem ve Tahmin

Zamanlama

Ay ve güneş gelgit kuvvetleri, okyanus boyunca yayılan, ortak gelgit haritalarında gösterilen yolları takip eden geniş uzun dalgalar üretir. Bir dalga tepesinin belirli bir limana varış zamanı, yerel yüksek su zamanını belirler. Bu dalgaların okyanus yayılma süresi, ay evreleri ve bunlara karşılık gelen gelgit etkileri arasında zamansal bir gecikmeye neden olur. Örneğin, Kuzey Denizi'ndeki ilkbahar ve hafif gelgitler, sırasıyla yeni/dolunay ve birinci/üçüncü aydan yaklaşık iki gün sonra meydana gelir. Bu olguya gelgit yaşı adı verilir.

Okyanus batimetrisi, belirli kıyı konumlarındaki gelgitlerin kesin zamanlamasını ve genliğini önemli ölçüde belirler. Dikkate değer aşırı örnekler arasında Kanada'nın doğu kıyısında yer alan ve sıklıkla dünyanın en yüksek gelgitlerine sahip olduğu belirtilen, benzersiz jeomorfolojisi, batimetrisi ve kıta sahanlığı kenarına yakınlığıyla atfedilen bir özellik olan Fundy Körfezi yer alır. Kasım 1998'de, Fundy Körfezi içindeki Burntcoat Head'de yapılan ölçümler, maksimum 16,3 metre (53 ft) gelgit aralığını ve tahmin edilen en yüksek uç noktanın 17 metre (56 ft) olduğunu belgeledi. Mart 2002'de Quebec'in kuzeyindeki Ungava Körfezi'ndeki Leaf Basin'de gerçekleştirilen karşılaştırılabilir ölçümler, maksimum 16,2 metre (53 ft) aralık ve tahmin edilen en yüksek uç nokta 16,8 metre (55 ft) ile benzer değerler verdi (ölçüm belirsizliklerini hesaba katarak). Hem Ungava Körfezi hem de Fundy Körfezi kıta sahanlığının kenarına göre benzer konumda olsa da Ungava Körfezi yılda yalnızca yaklaşık dört ay buzsuz kalırken Fundy Körfezi nadiren donar.

Birleşik Krallık'taki Southampton, ana ay gelgitinin sığ su taşmaları olarak tanımlanan M₂ ve M§67§ gelgit bileşenleri arasındaki etkileşimden kaynaklanan çifte yüksek su olgusunu deneyimliyor. Benzer şekilde Portland, aynı temel mekanizma nedeniyle iki kat alçak su sergiliyor. M§1011§ gelgiti Birleşik Krallık'ın tüm güney kıyısı boyunca yaygındır; ancak etkisi en çok Wight Adası ile Portland arasındaki bölgede belirgindir, çünkü M§14_{15§ gelgiti bu spesifik bölge içinde minimum genliğine ulaşır.}

Akdeniz ve Baltık Denizi, en büyük gelgit genliklerini Atlantik Okyanusu ile kısıtlı bağlantılarının yakınında sergiler; bu, salınım modlarının herhangi bir önemli astronomik zorlama periyoduyla hizalanmamasının bir sonucudur. Benzer şekilde, Meksika Körfezi ve Japonya Denizi'nde de aynı nedenlerden dolayı olağanüstü derecede az gelgit yaşanır. Güney Avustralya kıyı şeridi gibi diğer coğrafi bağlamlarda gelgit aralıklarının azalması, amhidromik bir noktanın yakınlığına bağlanabilir.

Analiz

Isaac Newton'un kütleçekim teorisi, tek bir dalga yerine günlük iki gelgit olayının tipik oluşumunu açıklamak için ilk çerçeveyi sağladı ve böylece gelgit kuvvetleri ve dinamikleri hakkında kapsamlı bir anlayışa yönelik umutları teşvik etti. Gelgit olaylarının yalnızca anlık astronomik kuvvetlere ilişkin kesin bilgiyle tahmin edilebileceği görülse de, herhangi bir belirli konumdaki gerçek gelgit davranışı, su kütlesi içinde birkaç gün boyunca biriken astronomik kuvvetlerden etkilenir. Ayrıca doğru tahminlere ulaşmak, batimetri ve kıyı şeridi konfigürasyonları da dahil olmak üzere tüm okyanus havzalarının morfolojisi hakkında ayrıntılı bilgi gerektirir.

Gelgit analizine yönelik çağdaş metodoloji, William Thomson'ın 1860'larda tanıttığı harmonik analiz tekniğini kullanır. Bu yaklaşım, Güneş'in ve Ay'ın hareketleriyle ilgili astronomik teorilerin, her biri gelgit hareketini tetikleyen bir kuvvet bileşeniyle ilişkili çok sayıda bileşen frekansını tanımladığını öne sürüyor. En önemlisi, Dünya üzerindeki her belirli coğrafi konumda, gelgitler bu frekansların her birine, o bölgenin benzersiz genliği ve faz karakteristiğiyle yanıt verir. Sonuç olarak, her ilgi çekici lokasyonda, gelgit yükseklikleri, gelgit oluşturan her önemli frekansta tepkilerin analitik olarak farklılaştırılmasını kolaylaştırmak için uzun bir süre boyunca (yeni araştırılan limanlar için genellikle bir yılı aşan) titizlikle ölçülür. Bu işlem, astronomik gelgit kuvvetlerinin bilinen en belirgin bileşenlerinin yeterli sayıdaki gelgit sabitlerinin çıkarılmasına olanak tanır ve böylece pratik gelgit tahminine olanak sağlar. Gelgit yüksekliklerinin, her bileşen için tutarlı bir genlik ve faz gecikmesi sergileyerek gelgit kuvvetine karşılık gelmesi beklenmektedir. Astronomik frekansların ve aşamaların hassas bir şekilde belirlenebildiği göz önüne alındığında, astronomik gelgit oluşturan kuvvetlerin harmonik bileşenlerine verilen yanıt belirlendikten sonra gelecekteki gelgit yükseklikleri doğru bir şekilde tahmin edilebilir.

Gelgit olaylarında gözlemlenen ana modeller şunları içerir:

• yarı günlük varyasyon;
• günlük eşitsizlik;
• ilk bahar döngüsü;
• yıllık değişim.

En Yüksek Astronomik Gelgit (HAT), hem Güneş hem de Ay'ın Dünya'ya en yakın yörüngesel yakınlıkta olduğu zaman meydana gelen yerberi bahar gelgiti olarak tanımlanır.

Periyodik olarak değişen fonksiyonların analizinde, geleneksel metodoloji Fourier serilerinin uygulanmasını içerir. Bu analitik teknik, belirli bir temel döngünün frekansının tamsayı katları (sıfır, bir, iki, üç vb.) olan frekanslara sahip sinüzoidal fonksiyonları bir temel set olarak kullanır. Bu katlar temel frekansın harmonikleri olarak tanımlanır ve prosedürün tamamına harmonik analiz denir. Seçilen sinüzoidal fonksiyonlar temel seti modellenen davranışı doğru bir şekilde temsil ettiğinde, nispeten az sayıda harmonik terim yeterlidir. Yörünge yollarının yaklaşık olarak dairesel olduğu göz önüne alındığında, sinüzoidal varyasyonlar özellikle gelgit olgusunu modellemek için çok uygundur.

Gelgit yüksekliklerinin pratik analizinde Fourier serisi metodolojisi, yalnızca tek bir frekansı ve bununla ilişkili harmonikleri kullanmaktan daha karmaşık bir uygulamayı gerektirir. Gelgit modelleri sonuç olarak her biri farklı temel frekanslara sahip olan çok sayıda sinüzoide ayrıştırılır. Bu frekanslar, ay teorisine benzer şekilde, Dünya ve Ay'ın hareketlerinin çeşitli kombinasyonlarının yanı sıra, ilgili yörüngelerin konfigürasyonunu ve konumunu belirleyen açısal parametrelere karşılık gelir.

Gelgit analizi için, harmonik analiz tekil bir frekanstan türetilen harmoniklerin ötesine uzanır. Sonuç olarak, kurucu harmonikler, temel Fourier serisi metodolojisinin tekil temel frekans karakteristiğinden farklı olarak çoklu temel frekanslardan türetilir. Bu fenomeni yalnızca tek bir temel frekansa ve onun tamsayı katlarına sahip bir Fourier serisi aracılığıyla temsil etmek, çok sayıda terim gerektirecek ve uygulanabilirliği açısından önemli zamansal sınırlamalar sergileyecektir.

Gelgit yüksekliğinin harmonik analiz yoluyla araştırılması Laplace, William Thomson (Lord Kelvin) ve George Darwin tarafından başlatıldı. A.T. Doodson daha sonra bu araştırmayı genişleterek, ortaya çıkan çok sayıda terimi sistematik olarak kategorize etmek için Doodson Sayısı notasyonunu oluşturdu. Bu metodoloji daha sonra uluslararası standardizasyona kavuşmuştur. Bu modelin doğasında var olan karmaşıklıklar, gelgiti yükselten kuvvetin birden fazla kurucu terimin toplamı olarak kavramsal temsilinden kaynaklanmaktadır. Özellikle her terim aşağıdaki matematiksel yapıya uyar:

${\displaystyle A_{o}\cos(\omega t+p),$

burada

A_o genliği temsil eder;

ω, saat cinsinden ölçüldüğünde t değişkenine karşılık gelen, genellikle saat başına derece cinsinden ifade edilen açısal frekansı belirtir;

p, t = 0 zamanındaki astronomik koşullara göre faz kaymasını belirtir.

Bu formülasyon Ay için özel bir terim ve Güneş için ayrı bir ikinci terim içerir. Ay teriminin birincil harmoniğiyle ilişkili faz parametresi p, gelgit aralığı veya alternatif olarak yüksek su aralığı olarak tanımlanır.

Daha sonraki bir iyileştirme, yörüngelerin eliptik konfigürasyonlarını açıklayan harmonik terimlerin dahil edilmesini içerir. Bunu başarmak için genlik, bir sabit yerine A_o ortalama genlik etrafında salınan, zamanla değişen bir nicelik olarak kabul edilir. Spesifik olarak, önceki denklemdeki A_o, A(t) ile değiştirilmiştir; burada A'nın kendisi, Ptolemaios astronomi modellerindeki döngülere ve dış döngülere kavramsal olarak benzeyen ek bir sinüzoidal işlevi temsil eder. Bu ikame aşağıdaki ifadeyi verir:

Bir ( t ) = Bir hayır ( §3031§ + Bir bir çünkü ⁡ ( ω bir t + p bir ) ) , {\displaystyle A(t)=A_{o}{\bigl (}1+A_{a}\cos(\omega _{a}t+p_{a}){\bigr )},

Bu ifade, A_a büyüklüğünün sinüzoidal değişimiyle modüle edilen ve ω_a frekansı ve p_a fazıyla karakterize edilen ortalama bir A_o değerini belirtir. Bu ifadenin A_o yerine ilk denklemde kullanılması, iki kosinüs faktörü içeren bir çarpımla sonuçlanır:

Bir hayır ( §2021§ + Bir bir çünkü ⁡ ( ω bir t + p bir ) ) çünkü ⁡ ( ω t + p ) . {\displaystyle A_{o}{\bigl (}1+A_{a}\cos(\omega _{a}t+p_{a}){\bigr )}\cos(\omega t+p).

Herhangi bir x ve y değişkeni için

çünkü ⁡<!-- ⁡ --> x çünkü ⁡<!-- ⁡ --> y = §2526§ §2728§ çünkü ⁡ ( x + y ) + §5253§ §5455§ çünkü ⁡ ( x − y ) , {\displaystyle \cos x\cos y={\tfrac {1}{2}}\cos(x+y)+{\tfrac {1}{2}}\cos(x-y),

Her biri farklı bir frekansa sahip iki kosinüs teriminin çarpımından oluşan bir bileşik terimin üç basit kosinüs terimine eşdeğer olduğu açıktır. Bu terimler daha sonra orijinal frekansa ve çarpım terimini oluşturan iki frekansın toplamını ve farkını temsil eden frekanslara eklenir. Bu, iki yerine üç terim verir, çünkü ifadenin tamamı şu şekilde verilir: ( §1011§ + çünkü ⁡<!-- ⁡ --> x ) çünkü ⁡<!-- ⁡ --> y {\displaystyle (1+\cos x)\cos y. Ayrıca, belirli bir konuma uygulanan gelgit kuvveti aynı zamanda Ay'ın (veya Güneş'in) ekvator düzlemine (yani yukarı veya aşağı) göre konumuna da bağlıdır. Bu yörünge özellikleri, hem bir gün hem de bir ay ile karşılaştırılamayacak ek süreler ortaya çıkararak çok sayıda kombinasyona yol açar. Doodson Sayısı, temel astronomik frekansların titizlikle seçilmesi yoluyla, her bir basit kosinüs terimi için frekansı türetmek üzere gereken belirli toplamaları ve farklılıkları sistematik olarak ölçer.

Astronomik gelgitlerin meteorolojik etkileri açıkça içermediğini belirtmek çok önemlidir. Ayrıca, kum yığını göçü veya liman girişlerinin taranması gibi yerel çevre koşullarındaki değişiklikler, özellikle bu koşullar ölçüm sırasında mevcut olanlardan saptığında, gelgitlerin gerçek zamanlamasını ve büyüklüğünü önemli ölçüde etkileyebilir. Belirli bir konum için "en yüksek astronomik gelgit"i yayınlayan kuruluşlar bu değeri şişirebilir. Bu abartma genellikle analitik belirsizlikleri, en yakın ölçüm noktasına olan mesafeyi, son gözlemden bu yana zamansal değişiklikleri, zemin çökmesini ve diğer faktörleri hesaba katan bir güvenlik marjı görevi görür ve böylece bir mühendislik yapısının aşılması durumunda potansiyel sorumluluğu azaltır. Sonuç olarak, ampirik olarak gözlemlenen gelgitten astronomik gelgit çıkarılarak "hava durumu dalgalanmasının" büyüklüğünü belirlerken özellikle dikkatli olunması gerekir.

On dokuz yıllık bir aralığı kapsayan (Amerika Birleşik Devletleri'nde Ulusal Gelgit Datum Dönemi olarak belirlenmiştir) titiz bir Fourier veri analizi, gelgit harmonik bileşenleri olarak bilinen frekansları kullanır. Bu on dokuz yıllık süre, 18.613 yıllık ay düğüm gelgit bileşenini kapsamaya yeterli bir süre olan Metonik döngü içindeki Dünya, Ay ve Güneş'in göreceli konumlarının neredeyse tama yakın tekrarı nedeniyle tercih edilmektedir. Bu tür bir analiz yalnızca zorlama döneminin bilgisi ile gerçekleştirilebilir ve matematiksel türetmenin ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasını ortadan kaldırır; sonuç olarak yüzyıllardır pratik gelgit tabloları derlenmiştir. Türetilen genlikler ve aşamalar daha sonra beklenen gelgitlerin tahminini kolaylaştırır. Yaklaşık 12 saat süren bileşenler (yarı günlük bileşenler olarak adlandırılır) tipik olarak birincil etkiyi gösterirken, önemli bileşenler de 24 saat (günlük) civarında mevcuttur. Ek uzun vadeli bileşenler arasında her 14 günde bir (veya iki haftada bir), ayda bir ve altı ayda bir meydana gelenler yer alır. Çoğu kıyı şeridinde yarı günlük gelgitler hakim olsa da, Güney Çin Denizi ve Meksika Körfezi gibi bazı bölgeler ağırlıklı olarak günlük gelgit modelleri sergiliyor. Yarı günlük bölgelerde, ana bileşenler, M§1415§ (ay) ve S§1819§ (güneş), biraz farklı dönemlere sahiptir. Bu tutarsızlık, göreceli fazlarında ve bunun sonucunda ortaya çıkan birleşik gelgit genliğinde iki haftada bir (14 günlük dönem) değişikliklere yol açar.

Daha önce bahsedilen M₂ grafiğinde, her bir gelgit çizgisi, bitişik çizgilerden bir saatlik bir faz farkını temsil eder; daha kalın çizgiler, Greenwich'te denge aşamasındaki gelgitleri gösterir. Kuzey Yarımküre'de bu çizgiler amfidromik noktalar etrafında saat yönünün tersine bir dönüş sergileyerek M§6_{7§ gelgitinin Baja California Yarımadası'ndan Alaska'ya ve Fransa'dan İrlanda'ya kuzeye doğru yayılmasına neden olur. Bunun tersine, Güney Yarımküre'de bu yayılma yönü saat yönündedir. Bununla birlikte, M§1011§ gelgiti Yeni Zelanda çevresinde saat yönünün tersine yayılır; bu, adaların karşı taraflarında farklı gelgit yüksekliklerine izin veren bariyer etkisine atfedilen bir olgudur. (Özellikle gelgitler, teorik tahminlerle tutarlı olarak doğu kıyısı boyunca kuzeye, batı kıyısı boyunca güneye doğru yayılır.)}

Gelgit akıntılarının periyodik olarak yüksek suları alçak sulara bağladığı Cook Boğazı'nda bir istisna meydana gelir. Bu fenomen, amfidromların etrafında 180° konumlandırılmış olan kotidal çizgilerin zıt fazlarda olması nedeniyle ortaya çıkar; Cook Boğazı'nın her bir ucunda düşük suyun karşısında meydana gelen yüksek su ile örneklenir. Her gelgit bileşeninin farklı bir genlik, faz ve amfidromik nokta konfigürasyonuna sahip olduğu göz önüne alındığında, M₂ için gözlemlenen modeller diğer gelgit bileşenlerine aktarılamaz.

Gelgit Tabloları

Gelgit tabloları, belirli coğrafi konumlar için tahmin edilen süreleri ve genlikleri (veya "gelgit aralığını") sağlar. Bu tahminler, Güneş ve Ay'ın hizalanması, gelgitin evresi ve genliği (derin okyanus gelgit modelini temsil eder), okyanus amfidromik sistemleri ve kıyı şeridinin morfolojisi ve kıyıya yakın batimetri gibi çok sayıda etkiye tabidir.

Tablolar tahminler sunarken gelgitlerin gerçek zamanlaması ve yüksekliği rüzgar ve atmosferik basınç gibi meteorolojik faktörlerden etkilenir. Çok sayıda kıyı bölgesi, günde yaklaşık iki eşit yüksek ve alçak gelgit ile karakterize edilen yarı günlük gelgitler sergiler. Tersine, diğer yerlerde günde tek bir yüksek ve alçak gelgit içeren günlük gelgitler yaşanır. Yaygın olarak kullanılan üçüncü sınıflandırma ise, bir gün içinde eşit olmayan büyüklükte iki gelgitin meydana geldiği "karışık gelgit"tir.

Açıklayıcı Hesaplama

Ay'ın, Dünya'nın etrafında, Dünya'nın dönüşüyle aynı yöndeki yörünge hareketi nedeniyle, karasal bir noktanın yeniden hizalanması için ek bir mesafe dönmesi gerekir; bu, yarı günlük gelgitler arasında 12.4206 saatlik bir süreye, yani on iki saatten yaklaşık yirmi beş dakika daha uzun bir süreye neden olur. İki günlük gelgit zirvesi büyüklük açısından eşdeğer değildir. Günlük iki yüksek gelgit, değişen maksimum yükseklikler sergiler: daha düşük bir yükseklik (bir metrenin biraz altında), ardından daha yüksek bir yükseklik (bir metrenin biraz üzerinde) ve ardından başka bir daha düşük yükseklik. Alçak gelgitler için de benzer bir model gözlemlenir.

Dünya, Ay ve Güneş aynı hizada olduğunda (syzygy, yani Güneş-Dünya-Ay veya Güneş-Ay-Dünya konfigürasyonları), bunların birleşik kütleçekimsel etkileri bahar gelgitlerini oluşturur; tersine, bu iki kuvvet birbirine karşı çıktığında, örneğin Ay-Dünya-Güneş açısı doksan dereceye yaklaştığında, hafif gelgitler meydana gelir. Yörüngesel ilerlemesi sırasında Ay, Ekvator'un kuzeyinden Ekvator'un güneyine doğru hareket eder. Bu yörünge kayması, yüksek gelgit yüksekliklerindeki değişimin azalmasına ve sonunda eşit hale gelmesine neden olur (ay ekinoksunda, Ay Ekvator'un üzerinde konumlandığında). Daha sonra değişim ters kutupla yeniden ortaya çıkıyor, maksimum farka ulaşıyor ve ardından yavaş yavaş tekrar azalıyor.

Gelgit Akıntısı

Gelgitlerin akıntılar veya akış üzerindeki etkisini analiz etmek, ilgili verilerin toplanması gibi önemli zorluklar da beraberinde getirir. Skaler bir miktar olan gelgit yüksekliği, geniş coğrafi alanlar arasında düzgün bir değişim sergiler. Tersine, akış, öncelikle yerel batimetriden etkilenen, derinliğe ve kısa mesafelere göre önemli ölçüde dalgalanabilen, hem büyüklüğü hem de yönü olan bir vektör niceliği oluşturur. Ayrıca, bir su kanalının merkezi ekseni ölçümler için en avantajlı konumu sunarken, akım ölçüm ekipmanının yerleştirilmesi, su yollarının potansiyel tıkanması nedeniyle sıklıkla denizcilerin muhalefetiyle karşılaşmaktadır. Kavisli bir kanaldan geçen bir akış, yolu boyunca sürekli yön değişikliklerine rağmen tutarlı bir büyüklüğü koruyabilir. Mantığa aykırı bir şekilde, taşkın ve geri çekilme akışları sıklıkla taban tabana zıt yönler göstermez. Yukarı yöndeki kanalın morfolojisi, aşağı yöndeki konfigürasyondan ziyade akışın yönünü belirler. Benzer şekilde, girdapların oluşumu tek bir akış yönü ile sınırlı olabilir.

Bu karmaşıklıklara rağmen, gelgit akıntılarının analizi genellikle gelgit yüksekliklerinin analizine paraleldir. Basitleştirilmiş bir senaryoda, belirli bir konumda, taşkın akışı ağırlıklı olarak bir yönde hareket ederken, geri çekilme akışı alternatif bir yönde ilerler. Sel hızlarına geleneksel olarak pozitif bir işaret verilirken, çekilme hızlarına negatif bir işaret verilir. Bu analitik yaklaşım, bu hızları gelgit yüksekliklerine benzer şekilde ele alır.

Daha karmaşık senaryolarda, birincil gel-git ve taşkın akışları baskın faktörler olmayabilir. Aksine, akışın yönü ve büyüklüğü, kutupsal bir grafik üzerinde çizildiğinde, gelgit ve su baskını eksenleri boyunca basit bir doğrusal ilerlemeden ayrılan, tam bir gelgit döngüsü boyunca eliptik bir yol tanımlar. Sonuç olarak, bu tür durumlardaki analiz, birincil ve ikincil olarak belirlenen ortogonal yön çiftlerini içerebilir. Alternatif bir metodolojik yaklaşım, her bir değerin doğası gereği hem büyüklüğe hem de yöne sahip olduğu göz önüne alındığında gelgit akışlarını karmaşık sayılar olarak temsil etmeyi içerir.

Gelgit akışına ilişkin bilgiler genellikle deniz haritaları aracılığıyla yayılır; burada tablo biçiminde sunulur, akış hızları ve yönler saatlik artışlarla ayrıntılı olarak sunulur ve ilkbahar ve hafif gelgitler için ayrı tablolar sağlanır. Bu verilere ilişkin zamansal referans, coğrafi uzaklığa bakılmaksızın karşılaştırılabilir bir gelgit modeli sergileyen belirlenmiş bir limandaki yüksek su seviyesine göre oluşturulmuştur.

Gelgit yüksekliği tahminlerine benzer şekilde, yalnızca astronomik parametrelerden elde edilen gelgit akışı tahminleri, tahmin edilen sonuçları tamamen değiştirme kapasitesine sahip olan meteorolojik koşulları hesaba katmaz.

Cook Boğazı

Yeni Zelanda'nın iki ana adası arasında yer alan Cook Boğazı'ndan geçen gelgit akışı, her iki taraftaki gelgitlerin neredeyse kesin faz dışı ilişkisi nedeniyle dikkate değer bir örnek olay sunuyor; bu da bir tarafın yüksek suyunun diğer tarafın düşük suyuyla çakışmasına neden oluyor. Bu fenomen, boğazın merkez noktasında gelgit yüksekliğinde neredeyse ihmal edilebilir bir değişikliğin eşlik ettiği güçlü akıntılar üretir. Bununla birlikte, bir gelgit dalgası tipik olarak altı saat boyunca tek yönlü bir akışı korurken, eşdeğer bir süre boyunca tersine dönmeden önce, belirli dalgalanmalar sekiz veya on saate kadar uzayabilir ve ardından gelen ters dalgalanma önemli ölçüde azalır. Özellikle şiddetli meteorolojik koşullar altında, ters dalgalanma tamamen bastırılabilir ve bu da akışın birbirini takip eden üç veya daha fazla dalgalanma periyodu boyunca tek bir yönde devam etmesine neden olabilir.

Cook Boğazı'nın gelgit döngüsünün özellikleri de kıyı değişimleri sergiler. Batı kıyısı boyunca ve Tasman/Altın Körfez'de gelgit aralıkları tipik olarak iki haftada bir yapılan geleneksel bahar-neap döngüsüne bağlı kalır; bu, öncelikle Ay ve Güneş'in birlikteliğinden etkilenen bir olgu olan, bahar gelgitleri sırasında artan aralıklar ve hafif gelgitler sırasında azalan aralıklar ile karakterize edilir. Bunun tersine, Wellington ve Napier yakınındaki bölgeler de dahil olmak üzere bazı doğu kıyı bölgelerinde gelgit modeli, yerberi-apogean sinyalleriyle (Ay'ın yörünge mesafesindeki değişiklikler) ilişkili olan ve dolayısıyla iki haftada bir gelen bahar-neap sinyalini o kadar belirgin göstermeyen daha belirgin bir aylık modülasyon sergiliyor.

Cook Boğazı'ndaki gelgitlerin Kasım 2007'ye kadar uzanan grafiksel temsili, hem yüksek hem de alçak suların yüksekliklerini ve zamanlarını tasvir ediyor. Bu veri noktaları doğrudan ölçümler değil, birkaç yıla yayılan geçmiş ölçümler yoluyla oluşturulan gelgit parametrelerinden elde edilen hesaplamalardır. Cook Boğazı'na ait deniz haritaları kapsamlı gelgit akıntısı bilgisi sağlar. Örneğin, 41°13.9′S 174°29.6′E (Terawhiti Burnu'nun kuzeybatısında yer alır) koordinatlarını kapsayan Ocak 1979 baskısı, Westport'un gelgit zamanlamasını referans alırken, Ocak 2004 baskısı referans olarak Wellington'u kullanmıştır. nokta.

Cook Boğazı'nın merkezinde yer alan Terawhiti Burnu yakınlarında, gelgit yüksekliği değişimi göz ardı edilebilir düzeydeyken gelgit akıntısı, özellikle belirgin Karori Rip çevresinde en yüksek hızına ulaşır. Meteorolojik etkilerin ötesinde, Cook Boğazı'nda hakim olan akıntılar, boğazın iki ucu arasındaki gelgit yüksekliği farklarıyla şekilleniyor. Önemli bir şekilde, Nelson yakınlarındaki boğazın kuzeybatı ucundaki iki bahar gelgitinden yalnızca biri, güneydoğu ucunda (Wellington) karşılık gelen bir bahar gelgitiyle yansıtılıyor; sonuç olarak gelgit dinamikleri her iki referans limanının özellikleriyle de uyuşmuyor.

Nantucket Shoals

Atlantik Okyanusu'nun Nantucket Shoals bölgesinde gelgit akıntıları, yalnızca doğrusal olarak salınmanın aksine, gelgit döngüsü boyunca tüm pusula noktaları boyunca akış yönünün aşamalı olarak değiştiği, döner bir doğa sergiler. Sığlıklar boyunca, bu akıntılar tipik olarak saat yönünde bir dönüş sergiler; tepe hızları genellikle 1,5 ila 2,5 knot arasında değişir ve minimum hızlar yaklaşık 0,5 knot'tur; ancak hızlar, coğrafi konuma ve gelgit evresine bağlı olarak önemli değişikliklere tabidir. Ani bir tersine dönüş yerine, akıntı yönündeki sürekli dönme değişimi göz önüne alındığında, basit ters akıntıların karakteristiği olan belirgin bir durgun su periyodu yoktur. Bunun yerine, akım hızı döngü boyunca dalgalanırken yön vektörü sürekli değişime uğrar.

Elektrik Üretimi

Gelgit enerjisinden iki temel yöntemle yararlanılabilir: gelgit akıntıları içinde hidrokinetik türbinlerin yerleştirilmesi veya türbinler boyunca su akışını düzenleyen su tutma havuzlarının inşası. Birincisi için, enerji üretimi yalnızca gelgit akımının zamansal dinamiklerine ve büyüklüğüne bağlıdır. Bununla birlikte, deniz seyrüseferinin türbin tesisleri tarafından potansiyel olarak engellenmesi nedeniyle en uygun mevcut konumlara erişilemeyebilir. Tersine, ikinci yaklaşım, su tutma barajları için önemli inşaat maliyetleri gerektirir, doğal hidrolojik döngülerin önemli ölçüde bozulmasına yol açar ve gemi navigasyonunu engeller. Bununla birlikte, çoklu su tutma havzalarının kullanılması, önceden belirlenmiş aralıklarla enerji üretme esnekliği sunmaktadır. Bugüne kadar gelgit enerjisi üretim sistemlerinin uygulanması sınırlı kalmıştır (dikkate değer bir örnek olarak Fransa'nın Saint Malo kentindeki La Rance tesisi) ve bu projeler çok sayıda zorlukla karşılaşmaktadır. Ekolojik kaygıların ötesinde, korozyona direnme ve biyolojik kirlenmeyi azaltma konusundaki doğal zorluklar, önemli mühendislik engellerini de beraberinde getiriyor.

Gelgit gücü, rüzgar enerjisine kıyasla daha fazla öngörülebilirlik sergiliyor; ancak türbin verimliliği düşük akış hızlarında önemli ölçüde azalır ve güç çıkışının hızın küpüyle orantılı olduğu göz önüne alındığında, tepe üretim dönemleri doğası gereği kısa ömürlüdür. Bu tür dalgalanmalar, enerji depolama çözümleri, gelişmiş türbin kontrol sistemleri, dağıtılmış gelgit enerjisi dizileri veya diğer yenilenebilir enerji kaynaklarıyla hibritleştirme yoluyla iyileştirilebilir.

Gezinme

Gelgit akışları deniz navigasyonu için çok önemlidir ve bu akışların hesaba katılmaması önemli konumsal yanlışlıklara yol açabilir. Ayrıca gelgit yükseklikleri de önemli bir öneme sahiptir; örneğin, çok sayıda nehir ve limanın girişinde sığ bir "çubuk" bulunur ve bu durum, önemli miktarda su çekimi olan gemilerin gelgit sırasında içeri girmesini engeller.

Otomatik navigasyon sistemlerinin yaygın olarak benimsenmesinden önce, gelgit etkilerini hesaplama konusundaki yeterlilik, deniz subayları için temel bir beceriydi. Tarihsel olarak, Kraliyet Donanması'nın teğmenlik sınav sertifikası, bir adayın "gelgitini değiştirme" yeteneğini doğruluyordu ve bu da onların gelgit hesaplamalarındaki ustalığını gösteriyordu.

Gelgit akışı zamanlamaları ve hızlarına ilişkin bilgiler genellikle gelgit haritalarında veya özel bir gelgit akışı atlasında sunulur. Bu grafikler genellikle sıralı setler halinde yayınlanır. Her bir grafik, art arda yükselen sular arasındaki belirli bir saatlik aralık için ortalama gelgit akışını gösterir ve kalan 24 dakikalık süreyi göz ardı eder. Gelgit haritasındaki yön oku, hem ilkbahar hem de hafif gelgitler için hem yönü hem de ortalama akış hızını (geleneksel olarak deniz mili cinsinden ifade edilir) belirtir. Özel bir gelgit haritasının yokluğunda, deniz haritalarının çoğunluğu, belirli harita konumlarını gelgit akış yönü ve hızının tablo şeklinde sunumuyla ilişkilendiren "gelgit elmasları" içerir.

Seyrüsefer sırasında gelgit etkilerini telafi etmeye yönelik geleneksel metodoloji üç adımdan oluşur: (1) kat edilen mesafeye ve yönlendirilen rotaya dayalı bir "ölü hesaplama" (DR) konumu hesaplamak, (2) bu konumu harita üzerinde dikey bir çarpı ile işaretlemek ve (3) denizden bir çizgi yansıtmak DR gelgit akıntısı yönünde. Gelgit akıntısının neden olduğu bu öngörülen hat boyunca geminin yer değiştirmesi, daha sonra gelgit hızı kullanılarak hesaplanır ve geleneksel olarak bir üçgen içine alınmış bir nokta ile gösterilen bir "tahmini konum" (EP) elde edilir.

Hidrografik grafikler, sondajlar ve batık deniz tabanının morfolojisini tanımlayan batimetrik kontur çizgileri aracılığıyla belirli noktalardaki haritalanmış su derinliklerini gösterir. Bu ölçümler, tipik olarak en düşük astronomik gelgitteki (LAT) su seviyesi olarak tanımlanan belirli bir "grafik verisine" atıfta bulunur. Bununla birlikte, tarihsel olarak alternatif veriler kullanılmıştır ve meteorolojik faktörler, gelgit değişimlerinin astronomik tahminleri aşmasına veya altına düşmesine neden olabilir. Sonuç olarak, grafikte gösterilen derinlikler bir gelgit döngüsü sırasında mevcut olan minimum su sütununu temsil eder. Ek olarak, en düşük astronomik gelgit sırasında açıkta kalan deniz yatağının yüksekliğini ifade eden "kuruma yükseklikleri" de belirtilebilir.

Gelgit tabloları, yüksek ve alçak su yükseklikleri ve bunlara karşılık gelen zamanlar hakkında günlük veriler sağlar. Gerçek su derinliğinin belirlenmesi, haritada belirtilen derinliğin tahmin edilen gelgit yüksekliğine eklenmesini gerektirir. Ara zamanlar için, su derinlikleri, genellikle önemli limanlarda mevcut olan gelgit eğrileri kullanılarak enterpolasyon yapılabilir. Kesin gelgit eğrilerinin yokluğunda, "on ikinciler kuralı" yeterli bir yaklaşım sunar. Bu yöntem, alçak su ile yüksek su arasındaki altı saatlik süre boyunca derinlik artışının belirli bir dağılım izlediğini varsayar: İlk saatte 1/12, ikinci saatte 2/12, üçüncü saatte 3/12, dördüncü saatte 3/12, beşinci saatte 2/12 ve altıncı saatte 1/12.

Biyolojik Hususlar

Gelgit Ekolojisi

Gelgit ekolojisi, kıyı ortamlarının alçak ve yüksek su işaretleri arasında yer alan ekosistemlerin araştırılmasına odaklanır. Gelgitin çekildiği dönemlerde bu bölge açığa çıkar (veya suya çıkar), yüksek gelgitte ise su altında kalır (veya suya batar). Sonuç olarak gelgit ekolojistleri, türler arası ilişkilerin yanı sıra organizmalar ve onların fiziksel çevreleri arasındaki karmaşık etkileşimleri de analiz eder. Baskın ekolojik etkileşimler, gelgit topluluğunun belirli özelliklerine bağlıdır. Bu toplulukların birincil sınıflandırmaları genellikle kayalık kıyılar ile yumuşak tabanlı habitatlar arasında ayrım yaparak alt tabaka türüne göre belirlenir.

Gelgit bölgelerinde yaşayan organizmalar, oldukça değişken ve sıklıkla zorlu bir ortamla karşı karşıyadır ve bu koşullar altında hayatta kalmak ve hatta gelişmek için özel adaptasyonlar gerektirir. Öne çıkan bir özellik, biyolojik topluluğun, her biri alçak su seviyesinin üzerinde belirli bir yüksekliği işgal eden belirli türlerden oluşan ayrı yatay bantlara ayrıldığı dikey bölgelemedir. Bir türün üst dağılım sınırı esasen kurumaya karşı toleransı tarafından belirlenirken alt sınır genellikle türler arası rekabet tarafından belirlenir.

İnsan popülasyonları gelgit arası bölgeleri hem geçimlerini sağlamak hem de eğlence faaliyetleri için kullanır. Aşırı kullanım, gelgit ekosistemlerine doğrudan zarar verebilir. Ayrıca, istilacı türlerin ortaya çıkışı ve iklim değişikliğinin etkileri de dahil olmak üzere diğer antropojenik etkiler de önemli zararlı etkiler doğurmaktadır. Deniz Koruma Alanlarının oluşturulması, toplulukların bu kritik yaşam alanlarını korumaları ve bilimsel araştırmaları kolaylaştırmaları için geçerli bir stratejiyi temsil ediyor.

Biyolojik Ritimler

Yaklaşık 12 saatlik ve iki haftada bir gerçekleşen gelgit döngüleri, hem gelgit hem de deniz organizmalarını derinden etkiler. Sonuç olarak, biyolojik ritimleri sıklıkla bu gelgit periyodikliklerinin yaklaşık katları olarak ortaya çıkar. Omurgalılar da dahil olmak üzere çok sayıda başka hayvan taksonu benzer sirkatdal ritimler sergiler. Açıklayıcı örnekler gebelik dönemlerini ve yumurtadan çıkmayı kapsar. İnsanlarda adet döngüsü, gelgit döneminin çift katı olan bir ay ayına yakındır. Gözlemlenen bu paralellikler, tüm hayvanlar için bir deniz atasından köken alan potansiyel bir ortak evrimsel soyu akla getiriyor.

Diğer Gelgit Olayları

İç Gelgitler

Katmanlı bir okyanusta salınan gelgit akıntıları, düzensiz deniz tabanı topografyasıyla etkileşime girdiğinde gelgit frekanslarıyla karakterize edilen iç dalgaların oluşmasına neden olur.

Göl Gelgitleri

Superior ve Erie dahil olmak üzere önemli göller, 1 ila 4 cm (0,39 ila 1,6 inç) arasında gelgit aralıkları sergileyebilir; ancak bu hafif dalgalanmalar genellikle seiches gibi meteorolojik olarak yönlendirilen olaylar tarafından gizlenir. Örneğin, Michigan Gölü'ndeki gelgit genliğinin 1,3 ila 3,8 cm (0,5 ila 1,5 inç) arasında veya alternatif olarak 4,4 cm (1+3⁄§56§ inç) olduğu rapor edilmiştir. Bu tür minimal gelgit büyüklükleri, diğer daha önemli etkilerin tamamen gölgesinde kalıyor ve bu da bu göllerin fiilen gelgit dışı olarak sınıflandırılmasına yol açıyor.

Atmosferik Gelgitler

Yer seviyesinde ve tipik havacılık irtifalarında, atmosferik gelgitler, etkileri daha önemli meteorolojik olaylar nedeniyle gölgelendiğinden, ihmal edilebilir düzeyde kabul edilir. Bu gelgitler hem yerçekimi hem de termal kuvvetlerden kaynaklanır ve Dünya yüzeyinden yaklaşık 80 ila 120 kilometre (50 ila 75 mil) yüksekte, mezosfer ve alt termosfer içindeki birincil dinamik süreçleri oluşturur; bunun ötesinde moleküler yoğunluk, sıvı benzeri davranışı sürdürmek için yetersizdir.

Dünya Gelgitleri

Dünya gelgitleri olarak da bilinen karasal gelgitler, gezegenin tüm kütlesi üzerinde bir etki yaratır ve bu, oldukça ince bir kabukla kaplanmış akışkan bir jiroskopa benzer şekilde davranır. Yerkabuğu, Ay ve Güneş'ten gelen yerçekimi kuvvetlerinin, okyanus gelgit etkilerinin ve atmosferik basınç değişimlerinin bir sonucu olarak dikey, boylamsal ve enlemsel olarak yer değiştirmelere maruz kalır. Çoğu insan çabası için genellikle önemsiz olmasına rağmen, karasal gelgitlerin yarı günlük genliği Ekvator'da yaklaşık 55 santimetreye (22 inç) ulaşabilir ve 15 santimetre (5,9 inç) güneş etkisine atfedilebilir. Bu olgu, Küresel Konumlandırma Sistemleri (GPS) ve Çok Uzun Temel İnterferometri (VLBI) ölçümlerinin kalibrasyonu için büyük önem taşımaktadır. Doğru astronomik açısal ölçümler, Dünya'nın dönme hızı ve kutupsal hareketi hakkında kesin veriler gerektirir; bunların her ikisi de Dünya'nın gelgitleri tarafından modüle edilir. Yarı günlük M₂ Dünya gelgitleri Ay'la neredeyse eşzamanlı bir faz sergiler ve Dünya'nın birincil yarı günlük Ay gelgitinde 0,204°±0,047°'lik bir gecikme gösterir, bu da yaklaşık 25 saniyelik bir zaman gecikmesine karşılık gelir. Sonuç olarak, bu katı gelgitin minimum 110 GW (150.000.000 hp) gelgit enerjisi tükettiği tahmin edilmektedir; bu, okyanus gelgitleri tarafından dağıtılan enerjinin yaklaşık %5'ini temsil etmektedir.

Galaktik Gelgitler

Galaktik gelgitler, galaksilerin kendilerini oluşturan yıldızlara ve etraflarındaki yörüngedeki uydu galaksilere uyguladığı çekim kuvvetlerini ifade eder. Güneş Sistemi'nde, galaktik gelgitlerin Oort bulutu üzerindeki etkisinin, uzun dönemli kuyruklu yıldızların yüzde 90'ının oluşumundan sorumlu olduğu varsayılmaktadır.

Yanlış adlandırmalar

Sismik aktivitenin oluşturduğu önemli dalgalar olan tsunamiler, zaman zaman yanlışlıkla gelgit dalgaları olarak etiketlenir. Ancak bu terminoloji, herhangi bir doğrudan nedensel ilişkiden ziyade, gelgit olaylarıyla benzerliklerinden kaynaklanmaktadır. Gelgit terimini kullanan ancak yerçekimsel gelgitlerle ilgisi olmayan ek olaylar arasında dalgalı gelgit, fırtına gelgiti, kasırga gelgiti ve siyah veya kırmızı gelgitler bulunur. Bu uygulamaların birçoğunun kökleri tarihseldir ve "gelgit"in "bir zaman dilimi, bir mevsim" veya "akıntı, akarsu veya sel" şeklindeki eski tanımını yansıtır.

Kültürel Önem

Bilimsel sonuçlarının ötesinde, gelgitler tarihsel olarak derin bir kültürel öneme sahip olmuş; mitolojik anlatıları, edebi eserleri, dilsel ifadeleri ve insanın dünyaya bakış açısını etkilemiştir. Akademisyenler ve tarihçiler, okyanusun ritmik gel-git hareketinin, farklı kültürel gelenekler boyunca zaman, dönüşüm ve insanlığın durumu gibi kavramlar için yaygın bir metafor işlevi gördüğünü gözlemliyor. Aynı zamanda, kültür tarihçileri gelgit olaylarının folklor ve edebi söylemle iç içe geçtiği karmaşık yolları titizlikle belgelediler.

Bilimsel açıklamanın ortaya çıkmasından önce, çok sayıda antik toplum gelgit hareketlerini sıklıkla kozmolojik çerçeveler aracılığıyla yorumladı veya bunları ilahi müdahalelere bağladı. Bu yaklaşım, insanlığın okyanus ritimlerini kavrayışındaki hem saygı duygusunu hem de gizem unsurunu vurguladı.

Tarih boyunca sanatçılar ve şairler, metamorfoz ve iç gözlem temalarını araştırmak için sürekli olarak gelgit görüntülerini kullanmışlardır. Gelgitler sıklıkla folklorda ve edebi metaforlarda yer alır; yaşam döngülerini, kaderi ve duyguların dalgalanan doğasını simgelemektedir. Dahası, Ay'ın çekimsel etkisi kıyıdaki tören uygulamalarında ve denizcilik geleneklerinde açıkça görülüyor ve bu da doğal periyodiklikler ile kültürel anlatılar arasındaki karmaşık ilişkiyi vurguluyor.

Notlar

Notlar

Referanslar

• Gelgit tahmininin geçmişi 2015-05-09 tarihinde Wayback Machine'de arşivlendi
• Birleşik Krallık Deniz Kuvvetleri Komutanlığı Easytide
• Avustralya, Güney Pasifik ve Güney Pasifik için Gelgit Tahminleri Antarktika
• Dünya çapındaki istasyonlar için Gelgit ve Akıntı Tahmincisi