גאות ושפל - כרית


גאות ושפל היא תופעה שבה גובה המים "עולים" או "יורדים" מעל הגובה המסומן על המפה. תופעה זאת מתרחשת בגלל כח המשיכה של הירח ובמדה מועטה יותר בגלל כח המשיכה של השמש. נדבר תחילה על משיכת הירח.
נניח שכדור הארץ נייח והירח סובב סביבו (הסיבוב היומי של הירח כמובן שהוא בגלל סיבוב כדור הארץ) אנחנו נבין ששני גופים אלו מחוברים בניהם על ידי קו בילתי נראה, קו זה הוא כח המשיכה. כדור הארץ כבד פי 80 מהירח כך שמרכז המשיכה יהיה קרוב יותר למרכז כדור הארץ, המרחק בערך 3000 מייל ממנו לכוון הירח. כדור הארץ והירח מסתובבים בעצם סביב נקודה זו. בגלל סיבוב זה נוצר כוח צנטריפוגלי על פני כדור הארץ. היות והארץ והירח בשווי משקל הכוח הצנטריפוגלי והשפעת משיכת הירח על הארץ יהיו בשוויון.

בציור E הוא מרכז כדור הארץ, G הוא מרכז הכובד של כדור הארץ והירח, אנחנו רואים שבנקודה A שהיא הקרובה ביותר לירח מכל נקודה אחרת שעל פני כדור הארץ, כח המשיכה של הירח יתגבר על הכח הצטריפוגלי ויגרום למים לעלות. בצדו השני של הכדור, נקודה B היא הנקודה הרחוקה ביותר מהירח ועליה ישפיע הכוח הצנטרופוגלי יותר מאשר כוח המשיכה של הירח והמים גם שם יעלו באותה מידה שעלו בנקודה A. כמובן שהמים שעלו בנקודות A ו B יגרמו למים שבצידי הכדור לזרום לכוונם ולרדת בגובהם. כמו כן נראה בציור שהגאות והשפל מתרחשות פעמים ביממה.

התאוריה של השפעת השמש על הגאות והשפל דומה לתאוריה הקודמת אך בגלל הבדלי המרחקים השפעתה קטנה יותר והיא ביחס של 3 ל 7.

בציורים הבאים נראה את מצב הגאות והשפל כאשר השמש והירח נמצאים בקו אחד משני צדדיו של כדור הארץ

ובציור זה כאשר השמש והירח נמצאים ב 90 מעלות לגבי כדור הארץ. במצב זה ההבדל בין הגאות והשפל הוא המועט ביותר. מבט בציורים אלה מראה שמחזור הגאות והשפל הוא פעמיים ביום, או ליתר דיוק כל 12 שעות ו 25 דקות.

השפעה נוספת על גובה הגיאות והשפל הנקודה בה המרחק המינימלי של כדו"א מהשמש נקראת פריהליון ( כדו"א נמצא בה בזמן החורף בחצי הכדור הצפוני...) ואז המרחק הוא בסביבות ה-147 מליון ק"מ. המרחק המקסימלי (ה-אפהליון) הוא 152.6 מליון ק"מ. להבדל הזה יש גם כן השפעה כלשהי על הגיאות והשפל שכן כח המשיכה תלוי במרחק בין שני הגופים (במקרה זה שמש-ארץ). גם מסלול הירח אליפטי וגם לירח יש נקודה קרובה ביותר לכדו"א 356 אלף ק"מ (הנקראת פריגיאה) ונקודה רחוקה ביותר 407 אלף ק"מ (אפוגיאה). ההגיון מראה שכאשר השמש והירח נמצאים באותו צד ביחס לכדו"א (קרי מולד הירח) ובו בזמן כדו"א נמצא בפריהליון והירח בפריגיאה אזי כוח המשיכה המצטבר יהיה החזק ביותר ולכן גם הגיאות חזקה יותר.

מושגים
ראינו שגובה הגאות והשפל תלויה במצבם של השמש והירח ביחס לכדור הארץ. כאשר השמש והירח בקו אחד, הגאות תהיה גבוהה והשפל נמוך, ההבדל בין גובה פני המים בגאות ובשפל שאחריו או לפניו הוא גדול. מצב זה נקרא Spring Range
המצב בו השמש והירח נמצאים בזוית של 90 מעלות ביחס לכדור הארץ, בו ההבדל בין גובה פני המים בגאות ובשפל הוא הקטן ביותר, נקרא Neap Range

חשוב לציין שהעומקים המסומנים במפה הימית נמדדים מהגובה הנמוך ביותר אליו יגיעו פני הים, וזה כמובן במצב של שפל בעת Spring Range. הסיבה היא כמובן בטיחותית, ככל שתמדוד את העומק שמתחת לשדרית כלי השייט, במקרה הגרוע זה יהיה העומק המצויין ובמקרה הטוב יהיה יותר עומק.
הסיבה כמובן היא בטיחותית, כאשר כלי שייט מסתמך בהפלגתו על עומק הים המסומן במפה, גם במקרה שאינו בקי במצב הגאות והשפל, הוא לא יהיה בטווח סכנת עליה על שרטון.

טבלת המונחים הקשורים לגאות ושפל
HAT Highest Astronomical Tide
הגובה המקסימלי שאליו צפויה להגיע הגאות בכל מצב אסטרונומי כל שהוא.
MHWS Mean High Water Springs
גובה הגאות הממוצעת בזמן Spring הנמדדת לאורך תקופה מסויימת, בדרך כלל 19 שנים.
MHHW Mean Higher High Water
גובה הגאות הממוצעת הנמדדת לאורך תקופה מסויימת, בדרך כלל 19 שנים.
MHW Mean High Water
גובה הגאות הממוצעת.
MSL Mean Sea Level
גובה הים הממוצע בין גובה הגאות הממוצעת ובין גובה השפל הממוצע שנמדדו לאורך זמן.
MLLW Mean Lower Low Water
גובה השפל הממוצע הנמדד לאורך תקופה מסויימת, בדרך כלל 19 שנים.
MLWS Mean Low Water Springs
גובה השפל הממוצע הנמדד לאורך תקופה מסויימת בזמן Neap , בדרך כלל 19 שנים.
MLW Mean Low Water
גובה השפל הממוצע
LAT Lowest Astronomical Tide
הגובה הנמוך ביותר שאליו צפויה להגיע השפל בכל מצב אסטרונומי כל שהוא.

Tide Tables
Tide Tables הן טבלאות בה רשומים זמני הגאות והשפל בנמלים שונים בעולם.
מצורף קטע מטבלאות אלה.
היות ולא נמצא בידי עותק חדש יותר, גבהי הגאות והשפל ניתנים ברגלים Feet , כיום הגבהים ניתנים ברגלים ובמטרים.


השפעות מטאורולוגיות גובה הגאות והשפל מושפע גם מלחץ האויר וכן מסערות ורוחות חזקות.

זרם גאות Tidal Current
בגלל התנועה האנכית של המים בשעת גאות ושפל, נוצרת גם תנועה אופקית של המים השואפים להגיע אל כוון הגאות. לתנועה האופקית של המים קוראים זרם הזרמים מתחלקים לזרמי גאות (ושפל) ולזרמים שאינם זרמי גאות.
זרמי הגאות מתאפיינים בכך שכוונם משתנה בעקבות הגאות, כאשר הגאות במקום מסויים המים זורמים לכוון זה ובגמר הגאות המים זורמים בחזרה. כוון הזרם ומהירותו מופיעים במפות באיזורים בהם הגאות והשפל ובעיקבותיהם עוצמת הזרמים הם משמעותיים.
קטע מתוך המפה של התעלה האנגלית.
בצדה השמאלי של התמונה, טבלת שעות, החל מ 6 שעות לפני הגאות ועד 6 שעות אחריה.
מול כל שעה רשום כוון הזרם וכן עוצמתו (מהירותו) ב Spring וב Neap.
הטבלה במקרה זה מצביעה על כווני הזרמים באזור המסומן במפה באות Q, צמודה אליה טבלה לאזור M שאינו מופיע בציור.

גל גאות Tidal Wave
הגאות מושפעת בעיקרה מהירח. הירח סובב סביב כדור הארץ ו"בעקבותיו" נעה הגאות.
תנועתו של גל הגאות היא אופקית, אולם תנועת המים היא אנכית כלומר טיפת מים תנועתה למעלה ולמטה.

מהירותו התאורטית של גל הגאות, המקיף בעצם את כדור הארץ כל 12 שעות ו25 דקות תהיה
360 מעלות כפול 60 (היקף כדור הארץ במיילים ימיים) חלקי 12.5 שווה ל 1728 קשר
גובהו של גל הגאות במרחבי האוקינוס יהיה מסנטימטרים ספורים ועד מטר מטר וחצי, ואורכו כמחצית היקפו של כדור הארץ. בהתקרב גל כזה, במהירותו הגבוהה יעלה בקרבת חופים לגבהים של עד 8 מטר בחופי התעלה האנגלית. בחופי ימים סגורים, כאשר אין אפקט של גל גאות בממדים כאלה הבדלי הגאות והשפל קטנים יותר ובישראל בחופי הים התיכון עד כ 50 סנטימטר ובחוף אילת מעט יותר.
קישור לטבלאות הגאות והשפל בחוף
חופי הים התיכון (חדרה)
מפרץ אילת ועקבה.