NOAA Tides & Currents

4. fejezet – Az árapályok változása:

Amint a 6. ábrán látható lesz, az egy adott helyen egymás után bekövetkező dagályok és apályok közötti magasságkülönbséget, lábakban kifejezve, tartománynak nevezzük. Az árapály tartománya bármely helyen számos változó tényezőtől függ. Először a csillagászati eredetű hatásokat ismertetjük.

1. A holdfázis hatása: Tavaszi és szökőár. Fentebb már megjegyeztük, hogy mind a Hold, mind a Nap gravitációs erői hatnak a Föld vizeire. Nyilvánvaló, hogy a Holdnak a Földhöz és a Naphoz viszonyított változó helyzete miatt (3. ábra) a havi fázisciklus (29,53 nap) során a Hold és a Nap gravitációs vonzása különbözőképpen hathat egy közös vonal mentén vagy egymáshoz képest változó szögben.

Amikor a Hold új fázisban és teljes fázisban van (mindkét helyzetet szízigének nevezzük), a Hold és a Nap gravitációs vonzása egymást erősítve hat. Mivel az eredő vagy kombinált árapály-erő is megnő, a megfigyelt dagályok magasabbak, az apályok pedig alacsonyabbak az átlagosnál. Ez azt jelenti, hogy az árapály tartomány minden olyan helyen nagyobb, ahol egymást követő magas és alacsony vízállás figyelhető meg. Az ilyen, az átlagosnál nagyobb árhullámokat, amelyek a Hold sziszifuszi helyzetében keletkeznek, tavaszi árhullámnak nevezik – ez a kifejezés csupán a víz “feltörését” jelenti, és nincs összefüggésben az évszakkal.

A Hold első és harmadik negyed fázisában (kvadratúra) a Hold és a Nap gravitációs vonzása a Föld vizére egymással derékszögben hat. Mindkét erő részben ellensúlyozni igyekszik a másikat. Az ezeket az együttes erőket reprezentáló árapály-erő burkában mind a maximális, mind a minimális erő csökken. A magas dagályok alacsonyabbak, az apályok pedig magasabbak az átlagosnál. Az ilyen csökkent terjedelmű árapályokat szökőárnak nevezik, a görög “szűkös” jelentésű szóból.

2. Parallaxishatások (Hold és Nap). Mivel a Hold elliptikus pályát követ (4. ábra), a Föld és a Hold közötti távolság a hónap folyamán körülbelül 31 000 mérfölddel változik. A Holdnak a Föld vizére ható árapály-termelő ereje a Föld és a Hold közötti távolság harmadik hatványával fordítottan arányosan változik, összhangban Newton gravitációs törvényének korábban említett variációjával. Minden hónapban egyszer, amikor a Hold a legközelebb van a Földhöz (perigeum), az árapály-termelő erők a szokásosnál nagyobbak lesznek, így az árapály átlagon felüli ingadozásokat eredményez. Körülbelül két héttel később, amikor a Hold (apogeumkor) a legtávolabb van a Földtől, a holdi árapálykeltő erő kisebb lesz, és az árapályok az átlagosnál kisebbek lesznek. Hasonlóképpen, a Föld-Nap rendszerben, amikor a Föld a legközelebb van a Naphoz (perihélium), minden év január 2-a körül, az árapályok erőssége megnő, és amikor a Föld a legtávolabb van a Naptól (aphélium), július 2-a körül, az árapályok erőssége csökken.

Amikor a perigeum, a perihélium és az újhold vagy a telihold nagyjából egy időben következik be, jelentősen megnövekedett hatótávolságú árapályok keletkeznek. Amikor az apogeum, az aphélium és az első vagy harmadik negyedhold nagyjából egy időben esik egybe, általában jelentősen csökkentett árapály-tartományok keletkeznek.

3. Holddeklinációs hatások: A napszaki egyenlőtlenség. A Hold pályájának síkja csak kb. 5o -kal hajlik a Föld pályájának síkjához (az ekliptikához), és így a Hold havi keringése a Föld körül nagyon közel marad az ekliptikához. Az ekliptika 23,5o -os dőlésszögben van a Föld egyenlítőjéhez képest, amelytől északra és délre a Nap félévente egyszer mozog, így alakulnak ki az évszakok. Hasonló módon a Hold, miközben havonta egyszer megfordul a Föld körül, minden félhónapban az egyenlítőtől északra eső legnagyobb szögtávolságú helyzetből az egyenlítőtől délre eső legnagyobb szögtávolságú helyzetbe kerül. (Az égi egyenlítőtől merőlegesen északra és délre eső szögtávolságot deklinációnak nevezzük.) Minden hónapban kétszer keresztezi a Hold az egyenlítőt. Az 5. ábrán ezt az állapotot a Hold szaggatott helyzete mutatja. A Holdnak köszönhető megfelelő árapály-erő burkológörbét profilban a szaggatott ellipszis ábrázolja.

Mivel az A és A’ pontok ennek az ellipszisnek a nagytengelye mentén fekszenek, az A pontban ábrázolt dagály magassága megegyezik azzal, ami akkor következik be, amikor ez a pont mintegy 12 órával később az A’ pozícióba fordul. Amikor a Hold az Egyenlítő felett van – vagy bizonyos más, az erőviszonyokat kiegyenlítő deklinációkban – a két dagály és a két apály egy adott napon bármely helyen hasonló magasságban van. Ekkor az egymást követő dagályok és apályok időben is közel azonos távolságra vannak egymástól, és naponta kétszer fordulnak elő. (Lásd a 6. ábra felső ábráját.) Ezt nevezzük az árapályok félnapos típusának.

A Holdnak az Egyenlítő feletti vagy alatti szögtávolságának változásával azonban (amit az 5. ábrán a kis tömör kör helyzete jelez) a Hold által keltett árapályerő burka elferdül, és különbség kezd kialakulni két azonos fázisú napi árapály magassága között. A Hold deklinációs szögének és a gravitációs erő hatásvonalainak változásából eredő árapálymagasságok változása a napszaki egyenlőtlenségnek nevezett jelenséget eredményezi.

Az 5. ábrán a B pont az árapályburok egy kidudorodása alatt van. Fél nappal később a B’ pont ismét a dudor alatt van, de az árapály magassága nyilvánvalóan nem olyan nagy, mint a B pontnál. Ez a helyzet olyan kétszer napi árapályhoz vezet, amely az egymást követő magas vagy alacsony vízállásban, illetve mindkét árapálypárban egyenlőtlen magasságot mutat. Az ilyen típusú árapály, amely erős napi egyenlőtlenséget mutat, vegyes árapálynak nevezzük. (Lásd a 6. ábra középső ábráját.)

Az 5. ábrán látható módon a C pont végül az árapály-erő burkológörbe egy része alatt helyezkedik el. Fél nappal később azonban, amikor ez a pont a C’ pozícióba forog, látható, hogy az erőburkolat felett helyezkedik el. Ezen a helyen tehát a jelen lévő árapályerők minden nap csak egy magas és egy alacsony vízállást eredményeznek. A 6. ábra alsó ábráján látható az ebből adódó napszaki árapály.

5. fejezet – A dagályok helyi magasságát és érkezési idejét befolyásoló tényezők.