תרמו לנו

12 שנה אנחנו פה בשבילכם, דואגים שתהיו מוכנים עם העבודה למחר. השרת יקר, אנא תרמו ביטקוין ועזרו לנו:

1K2z9uyxRHtvmuy6t3jVTdLBAu Tx7qnzrD 1K2z9uyxRHtvmuy6t3jVTdLBAuTx7qnzrD

פייסבוק
פרסומת

גאות ושפל עבודה מעולה

תוכן העניינים
א. מבוא
1) תיאור תופעת הגאות והשפל
2) התפתחות מחקר גאות ושפל
ב. פירוט הכוחות הפעלים בזמן גאות ושפל
1) גאות ושפל וכוחות הגרביטציה
1.1) חישוב תופעת הגאות והשפל
2) הגאות והשפל והכוח הצנטריפוגלי
3) גאות ושפל של האטמוספרה ושל כדה”א, של הגוף המוצק
והשפעתם של הכוחות על סיבוב כדה”א
4) ניצול טכני של אנרגיית הגאות והשפל
ג. הדגמת אזורים בעולם בהם יש הופעה קיצונית של גאות ושפל
ד. סיכום

ביבליוגרפיה
רשימת התמונות
מספר התמונה
1 הדגמה של תנועת המים בזמן גאות.
2 שלושה מצבים של עוצמת הגאות והשפל.
3 ארבעת מצבי גאות ושפל.
4 הגאות הגדולה הנגרמת כתוצאה של כוח המשיכה של הירח והשמש.
5 הגאות הקטנה הנגרמת כתוצאה של כוח המשיכה של הירח לחוד והשמש שאינם נמצאים באותו כיוון.
6 שירטוט המראה את הווקטור PC היוצר את הגאות.
7 דיאגראמה הפרשי הגאות והשפל במחזורים של 12 שעות ו40 דקות.
8 שירטוט: הכוחות הפועלים בזמן גאות ושפל.
9 צילום מהחלל של חציים של הירח והשמש המוארים ופונים אל השמש .
10 שפל בחוף הברטוני, שיוצר איים בחוף הים.
11 הכיסוי של הגאות כמעט מלא בחוף הברטוני.
12 מפרץ פאנדי שנמצא באוקיינוס האטלנטי ויוצר נסיגת שפל וגאות של 19.6 מ’.
13 שפל
14 ספינה שנתקעה בשפל

א. מבוא
אוהבי הים ומבקרי החוף הקבועים, אם ביום ואם בלילה, זוכים לצפות באחת מתופעות הטבע המעניינות ביותר, הגאות והשפל. בזמן השפל נראה כאילו הים נסוג לאחור ובעת הגאות נדמה כי הוא עולה ומציף הכול. הגאות והשפל הם תוצאת ההשפעה של כבידת הירח על כדור הארץ. הגאות גורמת לתנודות מחזוריות בגובה פני המים המתרחשות בהפרשי זמן קבועים.
עבודתי תעסוק בהצגת תופעת הגאות והשפל, התפתחות מחקר גאות ושפל, בחינת הכוחות המשפיעים על תופעה זו, כמו כוחות הגרביטציה, חישוב התופעה, הכוח הצנטריפוגלי, והשפעתם הן על תופעות הגאות והשפל והן על סיבוב גרמי השמים.
כמו כן אבדוק בעבודה את השימוש בגאות ושפל לצורך ייצור אנרגיה ותופעות חריגות בעולם בהן מתרחשת גאות ושפל.
תמונה מספר 1: הדגמה של תנועת המים בזמן גאות

א. 1) תיאור תופעת גאות ושפל
גאות ושפל היא תופעה של עלייה וירידה מחזורית של פני המים באוקיינוסים ובימים. לאורך חופי האוקיינוסים והימים ישנה תנודה מחזורית בגובה פני המים, המתרחשות ארבע פעמים ביממה (ב-24 שעות ו52 דקות). המים הולכים ומציפים שטח מהחוף, אחר כך הם מתחילים לסגת וכעבור שש שעות ושלוש עשרה דקות הם מגיעים לנקודה הנמוכה ביותר. המחזוריות של עלייה ונסיגה חלה כול שש שעות ושלוש עשרה דקות נוספות.
תופעת הגאות והשפל מלווה גם בשינויים קטנים וחוזרים בלחץ האטמוספרי של האוויר ובצורת גוף כדור הארץ.
זמני הגאות בשני ימים רצופים אינם זהים: הגאות מתאחרת באופן ממוצע בחמישים דקות מיום ליום, בהתאם לאורך יום הירח. יום הירח נמשך 24 שעות וחמישים דקות, 28.53 סיבובים במשך 29.53 ימים. נמצא, שהגאות נוצרת בכול יום ברווח זמן קבוע, בממוצע, אחרי מעבר הירח מעבר למצהר של המקום (נקודת הזנית של הירח). רווח זמן זה ביום של מולד ממוצע, כלומר שהשמש והירח נמצאים במישור קו המשווה ובמרחק בינוני מכדור הארץ נקרא “הסדר הנמל”. ברווח זמן זה תלויה קביעת שעות היום הנוחות ביותר לכניסת אוניות לנמל. רווח זה משתנה בהרבה ממקום למקום.
בכול פעם שמתרחשת גאות, הירח נמצא ברום השמיים. דבר זה הביא למסקנה שכוח המשיכה של הירח, ובמידה מסוימת גם של השמש, גורם לתופעת הגאות.
ישנן שתי תופעות של גאות: גאות רדודה וגאות שיא. גאות רדודה מתרחשת כאשר הירח מפנה את כוח משיכתו לכיוון כדור הארץ בכיוון אחד, ואילו השמש בכיוון הניצב. גאות שיא מתרחשת כאשר המש והירח מפנים את כוח משיכתם ביחד באותו כיוון.
כדור הארץ מסתובב סביב צירו אחת ליממה. לכן במשך סיבוב אחד של כדור הארץ, אזור מסוים על פניו יימצא פעם אחת מול הירח ופעם אחת בצד הרחוק ביותר מן הירח. בשני אזורים אלה ישנה גאות. לכן כל אזור יהיה פעמיים בגאות במשך סיבוב אחד של כדור הארץ שהוא יממה. באותו סיבוב נמצא כל אזור גם פעמיים בשני האזורים הצדדיים ולכן מתרחש גם שפל פעמיים ביממה.
הירח הוא הגורם העיקרי לתופעת הגאות והשפל אבל גם השמש משפיעה על תופעה זו. השמש מושכת את כדור הארץ, בכוח קטן יותר מזה של הירח, משום שמרחקה מכדור הארץ גדול הרבה יותר מזה של הירח. כאשר השמש והירח נמצאים בקו ישר אחד עם כדור הארץ, שניהם מושכים את פני כדור הארץ שמולם, וביחד ולכן על אזור זה פועל כוח גדול יותר. במצב זה נוצרים גאות ושפל מוגברים, הגאות גבוהה יותר והשפל נמוך יותר לעומת זאת כאשר השמש נמצאת מן הצד, במצב שבו נוצרת זווית של 90 מעלות בין הירח כדור הארץ והשמש, נוצרים גאות ושפל מוחלשים הירח מושך אזור מסוים על פני כדור הארץ וגורם שם לגאות. השמש מושכת את האזור הצדדי שיש בו שפל וגורמת לעלייה שלו במידת מה ולכן להזרמת כמות מסוימת של מים מאזורי הגאות שמול הירח. גאות ושפל מוגברים מתרחשים בתחילת חודש עברי, כאשר הירח נראה כחרמש, בתחילת דרכו ובאמצע חודש עברי שהירח נמצא במלואו. בשני מקרים אלה נמצאים השמש, הירח וכדור הארץ על קו ישר. מאחר שהירח מקיף את כדור הארץ פעם בחודש הרי שמתקבלות שני גאויות ושני שפלים מוגברים בכל חודש.
את תופעת הגאות והשפל ניתן לנצל להפקת אנרגיה חשמלית. בזמן המעבר מגאות ושפל מתרחשת תנועת מים. את תנועת המים ניתן לנצל להנעת טורבינה המחוברת לגנראטור, שהוא מתקן להפקת אנרגיה חשמלית.

גאות ושפל מוגברים חלים כשהירח
והשמש נמצאים באותו צד.

גאות ושפל מוגברים – למרות שהשמש נמצאת בכיוון המנוגד לזה של הירח היא והירח נמצאים על אותו קו. הסיבוב סביב מרכז הכובד המשותף גורם לגאות גם בצידו השני של כדור הארץ ולפיכך חלה גאות מוגברת.

גאות ושפל מופחתים חלים כשהשמש עומדת בניצב לירח (יחסית לכדור הארץ) ומקזזת במעט את השפעתו.

תמונה מספר 2 : שלושה מצבים של עוצמת הגאות והשפל

א. 2) התפתחות מחקר גאות ושפל

תופעת הגאות והשפל אינה נזכרת בתנ”ך בשל ממדיהם המצומצמים בחופי הים התיכון. היוונים והרומאים מיעטו לעסוק בתופעה. לפי כתבי אפלטון (לערך 428-348 לפנה”ס) נגרמים הגאות והשפל על ידי תנודות של נוזל בתוך מערות תת קרקעיות, הנמצאות בקשר עם הים. אריסטו (322- 384 לפנה”ס) הסביר את סיבתם ברוח. לעומתם הכיר פוסידוניוס (51-135 לפנה”ס) על פי דבריו של סתראבון (63 לפנה”ס- 21 לספירה) , את הקשר בין הירח והגאות השפל . גם פליניוס הזקן (23-79 לפנה”ס) כותב: “הסיבה האמיתית היא בשמש ובירח”. למרות זאת היו דעותיהם המוטעות של אפלטון (429-347 לפנה”ס) ואריסטו מקובלות עד זמנו של ניוטון ((1642 -1727.
יוהנס קפלר (1571-1630) שחיבר תחזיות אסטרולוגיות בתפקיד המתמטיקאי הקיסרי, הניח שמדובר בהשפעה מרחוק. גלילאו (1564 -1642) היה מאוכזב מאוד מקפלר המאמין באמומונות טפלות שכאלה, שיש בהן משהו מעבודת כוכבים. ניוטון(1727 -1673) הניח, ללא הוכחה מספקת, שים בעל עומק אחיד מכסה את כול כדור הארץ, ושהוא נמצא תמיד בשיווי משקל עם כוח המשיכה של הירח והשמש. ניוטון הסביר את התופעה בעזרת כוח הכובד. חלק מהתופעות שהסביר קשורות לתופעות שממיות ולתנועת כוכבי הלכת. כוחות המשיכה, פועלים על נקודות שונות על פני כדה”א שונים בהתאם למרחקיהם השונים של נקודות אלו מן הירח והשמש. המרכיב המאוזן של השקול של כול הכוחות האלה שואף לשוות לכדור צורת אליפסואיד. צירו הגדול מכוון אל הירח או אל השמש בהתאמה. לאפלאס (1749-1827) הכניס להסברת הגאות והשפל את ההתחשבות בזרימת מי הים. הזרימה נחוצה כדי שהים יוכל להיגרר אחרי הירח והשמש המושכים. לאפלאס היה הראשון שחישב על בסיס תצפיות את הגאות והשפל באוויר. לאפלאס הוסיף את השיטות לחישוב התנועות של הגופים השמימיים והדיון על צורתם. התיאוריה של תנועה אליפטית, בקירוב הראשון שלה, והתיאוריה של גאות ושפל. ספרו דן בבעיות הנקיפה של נקודות השוויון של יום ולילה של הירח, המשיכה הגרביטאציונית שלה הוסיף כמה שיטות אנליטיות יעילות.
התקדמות ניכרת חלה במשך המאות ה19 וה20 בשאלות הקשורות לגאות ושפל. גם האוקיינוס הפתוח וגם במפרצים גדולים וקטנים, במחקרים של גיאוגרפים, פיסיקאים ומתמטיקאים ביני הם לורד קלווין (1824-1907) , אירי, ה. פואנקרה (1854- 1912) , דארווין (1845-1912) ואחרים.
פואנקרה לדוגמה, עסק באסטרונומיה מתמטית וטיפל בבעיית שלושת הגופים, המשוואות הדיפרנציאליות שקובעות את המסלול של שלושה גופים שמימיים הנמשכים זה לזה.
דארווין שהיה בנו של אבי תורת הברירה הטבעית, התפרסם בניתוחיו המתמטיים של תופעות הגאות והשפל, על ידי הרחבת האנליזה הדינאמית של גאות ושפל על בעיות קוסמולוגיות ושיער שגאות והשפל הן המוצא להסבר של היווצרות מערכות כוכבים כפולות. הוא ניסה להסביר כך את ניתוק הירח מגוף כדה”א כתוצאה מהשפעת כוח הגרוויטציה של השמש.
ב. פירוט הכוחות הפועלים בזמן גאות ושפל
ב.1) גאות ושפל וכוחות הגרביטאציה
כשהירח או השמש נמצאים בנקודה כלשהי הם קרובים לנקודה על פני כדה”א יותר מאשר למרכז כדה”א ובוודאי רחוקים מפני כדה”א שבצידו השני אם הנקודות הללו נמצאות על פני שכבת המים שהיא ים או אוקיינוס יכולים פני הים להמשך ולעלות כתוצאה מכוח הגרביטציה לכן מתרוממים המים הסמוכים לירח או לשמש הרבה יותר לעומת המים הנמצאים בצידו השני של כדה”א. לעומת המים אשר נמצאים בשתי הנקודות הנגדיות שאינן קרובות לירח או לשמש אשר שם פני המים יורדים.

תמונה מספר 3 : ארבעת מצבי גאות ושפל.

כוח המשיכה של הירח על מים הוא חזק ביותר באוקיאנוסים ובימים הקרובים אליו. המקום הקרוב ביותר לירח הוא מצהר (קו האורך) שמעליו נמצא הירח. הירח מושך את המים וכך נוצרת גאות. ככל שהמקום מתרחק מהמצהר, תקטן הגאות ותיהפך לבסוף לשפל. אולם גאות נוצרת גם מעל לאתר הנמצא בריחוק של 180 מעלות אורך ממנו, וזה בגלל הכוח הצנטריפוגלי. בשני המצהרים שבין השניים הראשונים, והמרוחקים מהירח במידה שווה, יהיה השפל בשיאו. שני המצהרים נמצאים בריחוק של 90 מעלות אורך ממצהרי הגאות. כך מחולק כאילו כדור הארץ לארבעה רבעים- על הרבע הראשון גאות, על השני שפל, על השלישי גאות ועל הרביעי שפל.

תמונה מספר 4 : הגאות הגדולה הנגרמת כתוצאה של כוח המשיכה של הירח והשמש.

תמונה מספר 5 : הגאות הקטנה הנגרמת כתוצאה של כוח המשיכה של הירח לחוד והשמש שאינם נמצאים באותו כיוון.

בעקבות סיבוביהם היומיים המדומים של הירח והשמש מסביב לכדה”א, נגררים הרי הגאות אחרי כיווניהם של השמש והירח. כך נוצרים גם במערכת ירח ארץ וגם במערכת שמש ארץ שני גלים של גאות. שני הגלים מקיפים את הארץ ממזרח למערב. הר הגאות הירחית עובר על פני האוקיינוסים והימים במחזור של 12 שעות ו25 דקות (מחצית זמן הסיבוב היומי הירחי). הר הגאות השמשית מופיע במחזור של 12 שעות (מחצית היום השמשי). משום ההקפה החודשית של הירח מסביב לארץ משתנה היחס ההדדי של כיווני השמש והירח מכדה”א מיום ליום במשך החודש. גובה הגאות או עומק בכול נקודה על פני הארץ תלוי ביחסם המתחלף של כיווני השמש והירח מנקודה זו.
אם T הוא מרכז כדור הארץ וL הוא מרכז הגרם השמימי המושך (הירח/ השמש), M וm הם מסותיהם. P – חלקיק מים שמהמסה שלו היא קבוע הגרביטאציה, נמצא שכוח המשיכה גורם לתאוצה של כול כדה”א בכיוון מT לכיוון L. ולתאוצה של חלקיק המים בכיוון מP לL. לכן הכוח שיוצר את הגאות הוא הווקטור PC.

שירטוט : המראה את הווקטור PC היוצר את הגאות.

חוק המשיכה העולמי שאותו ניסח ניוטון קובע: בין כול שני גופים בעלי מסה קיימת משיכה. גודלו של כוח המשיכה נמצא ביחס ישר למסות הגופים ויורד ככל שהמרחק ביניהם גדל. היחלשות הכוח ביחס לגודל המרחק היא: ריבועית (הגדלת המרחק פי שלוש תקטין את הכוח פי תשע).
לפי נוסחת הכוחות: 2m1 ,m
——– F=G
R
לפי נוסחה זו: F- כוח המשיכה בין שני גופים ביחידות ניוטון
m1 , m2 – מסות הגופים ביחידות קילוגרמים
R- המרחק בין הגופים ביחידות מטר
G- קבוע משיכה עולמי
כוח המשיכה בין שני גופים נמצא ביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם, כוח המשיכה בין שני גופים נמצא ביחס לגודל המסות של הגופים כך שמסה גדולה הכוח גדול יותר באותה מידה.
נמצא שהכוח היוצר את הגאות הוא פרופורציוני למסה של הגרם השמימי המושך, ופרופורציוני בהיפוך לחזקה השלישית של המרחק. כלומר ככול שהמרחק יותר גדול כך הכוח קטן יותר. למרות המסה העצומה של השמש כוח הגאות שלה הוא בסך הכול 46% מזה של הירח, וזאת בגלל המרחק הגדול מהארץ. לכן גאות השמש יכולה רק להגביר או להחליש את הגאות הירחית, אך היא איננה מבטלת אותה.

ב. 1.1) חישוב תופעת הגאות והשפל
חישוב תופעת הגאות והשפל מבחינה כמותית מסובך מאוד, חישוב זה העסיק את גדולי מימי ניוטון ועד היום. החישוב המתמטי צריך לכלול את כוח המשיכה של הירח ושמש ויחסיהם ההדדיים, את הגורמים ההידרודינאמים של גופי המים הזורמים, את כוח התמדת הזרימה, היגררות אחרי כוחות המשיכה, ושל החיכוך בקרקע הים ובחופים. החישובים מסובכים יותר בזמן חישוב גאות ושפל במפרצים ובמצרי ים, שבהם משתלבת גם תנודת הגלים הנכנסים למפרץ ותנודת הגלים המוחזרים מהחוף. ישנם כמה שירותים לאומיים ובין לאומים המפרסמים דוחות שנתיים של תחזיות גאות ושפל בנמלים החשובים בעולם. גורמים מטאורולוגים מתחלפים יכולים לשנות במידה ניכרת את גובה הים הצפוי המושפע כמובן, מהאקלים המקומי. סערה שנושבת בכיוון החוף או מן החוף יכולים לשנות את גובה הים בכמה מטרים. ירידת לחץ אוויר עלולה לגרום לעליה בגובה הים. כאשר משתלבים גורמים אקלימיים יחד עם גאות רגילה עלולים פני הים לעלות ולגרום לשיטפונות מסוכנים.

ב. 2) הגאות והשפל והכוח הצנטריפוגלי
תנודות הים בעקבות גאות ושפל אינן אנכיות בלבד, ונגרמות רק על ידי כוח המשיכה הגרביטציוני, אלא ישנם גם זרמים אופקיים.
הזרמים האופקיים אשר נגרמים על ידי גאות ושפל שונים מזרמי ים רגילים, בתופעת המחזוריות. זמן המחזור שווה ברוב המקומות ל-12.42 שעות. תצפיות בלב ים הראו שברוב המקרים מסתובב כיוון הזרימה במשך מחזור אחד בכיוון מחוגי השעון בחצי הכדור הצפוני, ונגד כיוון מחוגי השעון בחצי הכדור הדרומי. סיבת סיבוב זה היא כנראה, סיבוב כדור הארץ עצמו. במפרצים צרים יש לזרימה שני כיוונים, הנבדלים ביניהם ב-180 מעלות.

דיאגראמה: הפרשי הגאות והשפל במחזורים של 12 שעות ו40 דקות

שירטוט: הכוחות הפועלים בזמן גאות ושפל.

ב. 3) גאות ושפל של האטמוספרה ושל כדה”א, של הגוף המוצק והשפעתם של הכוחות על סיבוב כדה”א

לאפלאס היה הראשון שהכיר בהשפעת הגאות והשפל על המעטפת הגזית של כדה”א. יש קושי במדידת גאות ושפל זו, שבה היא מתבטאת בעליה וירידה מחזורית של לחץ האוויר. הקושי נובע מכך שצריך לבודד את ההשפעה של השינויים בלחץ הנגרמים מסיבות מטאורולוגיות מתחלפות. את החישובים העדיפו לבצע באזורים טרופים שם התנאים המטאורולוגים קבועים יחסית ולכן ניתן למדוד את השפעת הגאות והשפל על לחץ האוויר.
מסתבר, שגם הגוף המוצק של כדור הארץ ניתן לשינוי צורה מחזורית בהשפעת כוחות הפועלים עליו בכיוונים מתחלפים על ידי השוואת גאות ושפל במים בבריכות ניסיון, ניתן להחסיר את הגובה המחושב בין שינוי גוף המים ולמצוא את השינוי החל בגוף המוצק של פני הקרקע. בדרך זו נמצא שתנודות הגאות והשפל של קליפת כדור הארץ המצוקה היא בעלת טווח של 25-35 סנטימטרים.
חוקרים שיערו שלתופעת הגאות והשפל יש משמעות להשפעה על אורך היום והחודש. גלי הגאות במיוחד אלה שבימים רדודים, פועלים כבולמי חיכוך על כדה”א המסתובב מתחתם. לכן סברו שהם משפיעים על האטת הסיבוב של כדה”א. תצפיות אסטרונומיות מעידות על סטיות זעירות של מיקומי הירח והשמש וכוכבי הלכת השונים מהמיקום שנועד להם על פי חישובים סטיות אלה ניתנות להסבר על סמך ההפחתה במהירות הזוויתית של סיבוב כדה”א סביב צירו בשיעור המתאים בשיעור המתאים להתארכות היום בשנייה אחת כול 120 אלף שנה, שהיא התארכות שנתית שלא נמדדת בעזרת שעונים. הפסד האנרגיה אשר נגרם על ידי סיבוב מערכת של הארץ והירח היא זו שגורמת להתרחקות הירח מכדה”א ולהאטת תנועת הקפתו מסביב לכדה”א. עלפי חישוב זה בעתיד הרחוק מאוד עשוי תהליך ממושך זה להשוואת זמן הקפת הירח עם זמן סיבוב הארץ. זמנים אלה יתארכו עד 47 ימים. ההשערה היא ששוויון זמן הסיבוב של הירח מסביב לצירו עם זמן הקפתו מסביב לארץ נגרם כתוצאה מפעולת הגאות והשפל בין שני גרמי השמיים וכן, גם שוויון זמני הסיבוב וההקפה במערכות השמש כוכב, וצדק וירחיו.
מה קורה לאוקיינוס שנמצא בנקודה קרובה לשמש (או לירח),ובנקודה רחוקה מהשמש (או הירח). המים שבנקודה A באמצע האוקיינוס, והמים שבנקודה C, באמצע האוקיינוס שממול, יתרחקו ממרכז הארץ. כיוון שכמות המים באוקיינוס אינה משתנה, אי אפשר שהמים יגבהו במרכז האוקיינוס, מבלי שהם יתרחקו מן החוף (פני המים מתוארים על ידי הקו המקוטע). זהו מצב של שפל, בשני האוקיינוסים. השפל מתקבל, כאשר האוקיינוס נמצא מול השמש (או הירח) או מרוחק ממנה. לאחר כמחצית היממה יהיה שפל נוסף. פער הזמן בין שני מצבי שפל הוא כשתים עשרה שעות. הסברים שקדמו לניוטון יכלו להסביר מחזוריות של עשרים וארבע שעות. ניוטון תואם יותר את מציאות. הגאות מתקיימת בין שני המצבים האלה, כאשר מרכז האוקיינוס אינו פונה אל הכוכב המושך, וגם לא ממנו והלאה, אלא נמצא בזווית ישרה ביחס לכיווּן זה. במצב זה המים עולים על החופים, על חשבון מרכז האוקיינוס. על מימי הארץ פועלים השמש והירח כאחד, והשפעתם היא מאותו סדר גודל. לעתים הגאויות שלהם מתלכדות, ולעתים מתקזזות (חלקית).

תמונה מספר 6 : צילום מחללית של חציים של הירח והשמש המוארים ופונים אל השמש .
ב. 4) ניצול טכני של אנרגיית הגאות והשפל
לגאות ולשפל ישנו פוטנציאל אדיר כמקור אנרגיה לצרכים שימושיים. גאות והשפל מכונה “הפחם הכחול”, שיכול לרשת חומרי אנרגיה כמו פחם וחומרי דלק ולשמש ספק אנרגיה לאדם.
כמתקן למטרה זאת מציעים החוקרים בריכת אגירה על שפת הים, הנפרדת בעזרת סכר מצויד בפתחי טורבינות מהים. הבריכה מתמלאת על ידי תעלה מן הים בזמן גאות, ובשעת נסיגת פני הים בשפל, מנוצל המפל שבין פני הבריכה ופני הים להנעת הטורבינה. לפי חישוב המדענים ההספק של מתקן זה הוא בהתאמה לריבוע הטווח של הגאות והשפל, ובהתאמה לשטח הבריכה. יעילות מתקן כזה יכולה להיות ב-50%-75% לכן ניתן להניח שכאשר הגאות והשפל מגיעה ל6 עד 7 מטרים ניתן להפיק מכול קילומטר של מתקן, הפעל מפל קבוע בגובה של חצי הטווח כ10,000 כוחות סוס. המים מניעים את הטורבינה והטורבינה מסובבת חלק מסתובב שמצוי בתוך הגנרטור וכך מתבצעת הפקה של אנרגיה חשמלית. בשפך נהר הראנס שבצרפת קיים התקן המנצל את גאות והשפל להפקת אנרגיה חשמלית.
לצורך המתקן חובה להשתמש בשטחים ענקיים לשם הפקת כמויות ניכרות של אנרגיה לכן קיימת בעיתיות בהקמת מפעלים שכאלה. עלות ההקמה גבוהה והסיכון ביעילותם מנעה עד היום הקמת מפעלים.

ג. הדגמת אזורים בעולם בהם יש הופעה קיצונית של גאות ושפל

תמונה מספר 7: שפל בחוף הברטוני

תמונה מספר 8: הכיסוי של הגאות כמעט מלא בחוף הברטוני.

מפרץ פאנדי שבקנדה, מפורסם בטווח גדול של גאות ושפל.

תמונה 9:מפרץ פאנדי שנמצא אוקיינוס האטלנטי יוצר נסיגת שפל גאות של 19.6 מ’.

תמונה 10: שפל

לעומת אזורים אחרים בים הבלטי לא מורגשת כמעט גאות. גם בים התיכון ובים סוף התנודות חלשות.
עוצמת שיטפון חריג בחופי אנגליה המערבית והולנד נגרם [למשל בינואר 1953], על ידי פעילות משותפת של הגורמים לגאות ביחד עם סופה חזקה מאד. בגלל השילוב יכול הדבר לגרום לנזק ולהציף במי ים שטחים כמו בהולנד שהיא מדינה מישורית.

תמונה 11: ספינה שנתקעה בשפל

ד. סיכום
העבודה עוסקת בנושא הגאות והשפל. תופעה מעניינת מתרחשת כול 12 שעות ו40 דקות. תופעה זו העסיקה חוקרים רבים מלפני הספירה ועד ימינו. החידושים המתמטיים המודרניים וגם המחקרים הגיאופיזיים מאפשרים לבצע חישובים מדויקים של עוצמת הגאות והשפל.
למדתי ששני כוחות עיקריים משפיעים על התופעה. הכוח הגרביטאציוני, כוח המשיכה של הירח והשמש כאשר לירח יש השפעה גדולה בשל מרחקו הקרוב יחסית אל כדה”א. הכוח השני הוא הכוח הצנטריפוגאלי שנגרם כתוצאה מסיבובו של כדה”א. הגאות והשפל משפיעים בכיוון אופקי ואנכי. באוקיינוסים ובימים בנוסף להצפה ונסיגה של היבשות יש גם זרמים המשנים את כיוונם בהתאם לכיוון הכוחות המשפיעים על הגאות והשפל.
בנוסף לגאות והשפל שבמקומות מסוימים בעולם מגיעה עד 6-7 מטרים, ישנה גם תופעה של גאות ושפל אטמוספרית וגם של גאות ושפל של קליפת כדה”א. מסתבר, שלאורך הרבה שנים יש גם השפעה על מהירות הסיבוב של הירח וכדה”א.
המסקנה שלי היא שלגאות ולשפל יש גם פוטנציאל אנרגטי והוא יכול לשמש בעתיד כמקור אנרגיה חשמלית נוספת ללא זיהום. אם אפשר יהיה להוזיל וליעל את תהליך ייצור האנרגיה מכוחות הגאות והשפל זהו מקור אנרגיה פוטנציאלי חשוב.
הקשיים בכתיבת העבודה היו להסביר את הכוחות הפועלים בגאות ושפל, את הנוסחאות והשרטוטים. זה קשה כי צריך להבין את הנוסחאות המתמטיות של התהליכים ואז להסביר אותם.
בעבודה נהניתי מחיפוש מקורות באינטרנט, כי נכנסתי לאתרים מעניינים.

ביבליוגרפיה:
– מאור חגית; מאת: גלילי יגאל, עובדיה דני; ” יסודות הפיסיקה” ; עמ’ 86-91.
– פיישטר אורלי, גטניו בועז ; ” מחזורי הגיאות והשפל”, ראש גדול- ירחון מדע לצעירים, גיליון 37, ספטמבר 2003, תשס”ד.
– האנציקלופדיה העברית, החברה להוצאת אנציקלופדית, ערכים: לפלס, כרך כא’, עמ’ 1016-1018 ; פואנקרה, כרך כז’, עמ’ 326 ; דארווין, כרך יג’, עמ’ 108 ; ירח כרך כ’, עמ’ 359- 373 ; גאות ושפל, כרך י’, עמ’ 178- 188.

http://www.snunit.k12.il/sachlav/db/rosh/upload/.g37/Rosh37p14_15.html
http://www.physicalgeography.net/fundamentals/8r.html
www.haayal.co.il/story_784
http://my.ort.il/mop/physics/tides.doc
www.eilat.org.il/eilatbay/krit/geot%20&%20shefel.htm

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

*

צ\'אט
  • Maya
    Maya2011
    10 July 2019
  • Eden
    Edenyossef
    3 July 2019
  • אליעזר
    הזין שלי מגיע לי לחזה
    16 June 2019
  • יניב
    יש לי זין קטן בצורת ברווז
    16 June 2019
  • כוסית277
    גם אני!
    2 June 2019
  • דומיניק
    אני יכול למצוץ לעצמי את הבולבול
    1 June 2019
  • Daniel
    Daniellllllll
    29 April 2019
  • דני
    אפיון דמות נורי מהספר סופה בין הדקלים
    17 April 2019
  • Lihiuat
    Lliihhggf
    15 April 2019
  • דני
    אפיון דמות נורי מהספר סופה בין הדקלים
    11 April 2019
Your Shout