نقطة أمفيدرومية

النقطة الأمفيدرومية ، والتي تسمى أيضًا عقدة المد والجزر ، هي موقع جغرافي حيث يوجد فرق ضئيل أو لا يوجد فرق على الإطلاق في ارتفاع سطح البحر بين المد والجزر؛ حيث يكون سعة المد والجزر صفرًا لمكون توافقي واحد للمد والجزر . ^[2] يزداد نطاق المد والجزر ( سعة الذروة إلى الذروة ، أو فرق الارتفاع بين المد والجزر) لهذا المكون التوافقي مع المسافة من هذه النقطة، وإن لم يكن بشكل موحد. وعلى هذا النحو، فإن مفهوم النقاط الأمفيدرومية أمر بالغ الأهمية لفهم سلوك المد والجزر. ^[3] يشتق المصطلح من الكلمات اليونانية amphi ("حول") و dromos ("الجري")، في إشارة إلى المد والجزر الدوراني الذي يدور حول النقاط الأمفيدرومية. ^[4] تم اكتشافه لأول مرة من قبل ويليام ويويل ، الذي استنبط خطوط المد والجزر من ساحل بحر الشمال ووجد أن الخطوط يجب أن تلتقي في نقطة ما. ^[5]

تحدث النقاط البرمائية لأن التداخل داخل الأحواض المحيطية والبحار والخلجان، جنبًا إلى جنب مع تأثير كوريوليس ، يخلق نمطًا موجيًا - يسمى النظام البرمائي - والذي يدور حول النقطة البرمائية. ^{[3] [6]} في النقاط البرمائية للمكون المد والجزر السائد ، لا يوجد تقريبًا أي تغيير رأسي في مستوى سطح البحر من عمل المد والجزر؛ أي أنه لا يوجد فرق يذكر بين المد والجزر في هذه المواقع. لا يزال من الممكن أن تكون هناك تيارات مدية لأن مستويات المياه على جانبي النقطة البرمائية ليست هي نفسها. يتم إنشاء نظام برمائي منفصل بواسطة كل مكون مد وجزر دوري. ^[7]

في معظم المواقع، يعد "شبه النهاري القمري الرئيسي" ، المعروف باسم M ₂ ، أكبر مكون للمد والجزر. تربط خطوط المد والجزر النقاط التي تصل إلى المد العالي في نفس الوقت والمد المنخفض في نفس الوقت. في الشكل 1، يتأخر المد المنخفض أو يتقدم بمقدار ساعة ودقيقتين عن الخطوط المجاورة له. حيث تلتقي الخطوط في خطوط دائرية، ويدور المد حولها؛ على سبيل المثال، على طول ساحل تشيلي، ومن جنوب المكسيك إلى بيرو، ينتشر المد جنوبًا، بينما ينتشر المد من باجا كاليفورنيا إلى ألاسكا شمالًا.

تتولد المد والجزر نتيجة لجاذبية الشمس والقمر . ^[8] وتؤدي هذه الجاذبية إلى قوة مد وجزر تؤثر على المحيط . ^[8] يتفاعل المحيط مع هذه القوة الخارجية عن طريق توليد، وخاصة ذات الصلة بوصف سلوك المد والجزر، موجات كلفن وموجات بوانكاريه ( المعروفة أيضًا باسم موجات سفيردروب ). ^[8] يمكن اعتبار هذه الموجات المدية واسعة، نسبة إلى نصف قطر تشوه روسبي (~3000 كم في المحيط المفتوح ^[9] )، وضحلة، حيث أن عمق المياه ( D ، في المتوسط ​​~4 كيلومترات ^[10] ) في المحيط أصغر بكثير (أي D / λ <1/20) من الطول الموجي ( λ ) الذي يبلغ حوالي آلاف الكيلومترات. ^{[8] [11]}

في المحيطات الحقيقية، لا يمكن للمد والجزر أن ينتشر إلى ما لا نهاية كموجات تقدمية . تنعكس الموجات بسبب التغيرات في عمق المياه (على سبيل المثال عند دخول البحار الجرفية ) وعلى الحدود الساحلية. ^[8] والنتيجة هي موجة منعكسة تنتشر في الاتجاه المعاكس للموجة الواردة. إن الجمع بين الموجة المنعكسة والموجة الواردة هو الموجة الكلية. ^[12] وبسبب الرنين بين الموجة المنعكسة والموجة الواردة، يمكن إما قمع سعة الموجة الكلية أو تضخيمها. ^[8] تُعرف النقاط التي تضخم فيها الموجتان بعضهما البعض باسم العقد المضادة وتُعرف النقاط التي تلغي فيها الموجتان بعضهما البعض باسم العقد . يوضح الشكل 2 مرنانًا 1 ⁄4 λ. تقع العقدة الأولى عند 1 ⁄4 λ من الموجة الكلية، تليها العقدة التالية التي تتكرر على مسافة 1 ⁄2 λ أبعد عند 3 ⁄4 λ.

تتصرف الموجة الطويلة التقدمية التي تسافر في قناة على أرض دوارة بشكل مختلف عن الموجة التي تسافر على طول قناة غير دوارة. بسبب قوة كوريوليس ، ينحرف الماء في المحيط نحو اليمين في نصف الكرة الشمالي والعكس في نصف الكرة الجنوبي. ^[8] يتسبب هذا المكون الجانبي للتدفق بسبب قوة كوريوليس في تراكم المياه مما يؤدي إلى تدرج الضغط . ^[8] يتطور المنحدر الناتج حتى يصبح في حالة توازن مع قوة كوريوليس؛ مما يؤدي إلى التوازن الجيوستروفي . ^[13] ونتيجة لهذا التوازن الجيوستروفي، يتم إنشاء موجات كلفن (التي وصفها في الأصل اللورد كلفن ) وموجات بوانكاريه. تكون سعة موجة كلفن أعلى بالقرب من الساحل، وعند النظر في موجة في نصف الكرة الشمالي، تنخفض إلى أبعد من حدودها الساحلية اليمنى. ^[9] ينتشر موجات كلفن دائمًا على طول الشاطئ ويتناقص تضخيمها وفقًا لنصف قطر تشوه روسبي. ^[9] على النقيض من ذلك، فإن موجات بوانكاريه قادرة على الانتشار على طول الشاطئ كموجة حرة بنمط موجة انتشار وعبر الشاطئ كموجة محاصرة بنمط موجة واقفة . ^[14]

في قناة طويلة بلا حدود، والتي يمكن النظر إليها كتقريب مبسط للمحيط الأطلسي والمحيط الهادئ ، ينتشر المد كموجة كلفن واردة وانعكاسية. تقل سعة الموجات كلما ابتعدنا عن الساحل وعند نقاط معينة في منتصف الحوض، تصبح سعة الموجة الكلية صفرًا. علاوة على ذلك، يبدو أن طور المد يدور حول هذه النقاط ذات السعة الصفرية. تسمى هذه النقاط النقاط الأمفيدرومية. يكون اتجاه دوران الموجة حول النقطة الأمفيدرومية في اتجاه قوة كوريوليس؛ عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي ومع عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي .

في حوض شبه مغلق، مثل بحر الشمال، على الرغم من أن موجات كلفن هي الموجة المدية السائدة التي تنتشر في اتجاه الشاطئ، إلا أنها غير قادرة على الانتشار عبر الشاطئ لأنها تعتمد على وجود حدود جانبية أو خط الاستواء . ^[9] وعلى هذا النحو، فإن موجات المد التي لوحظت عبر الشاطئ هي في الغالب موجات بوانكاريه. وبالتالي فإن المد والجزر الملحوظ في حوض شبه مغلق هو في الأساس مجموع موجة كلفن الواردة وموجة كلفن المنعكسة وموجة بوانكاريه الواقفة عبر الشاطئ. يظهر رسم متحرك لسعة المد والتيارات المدية وسلوكها البرمائي في الرسوم المتحركة 2.

يوضح الشكل 2 أن العقدة الأولى للموجة الكلية تقع عند 1 ⁄ 4 λ مع وجود عقد متكررة على فترات 1 ⁄ 2 λ. في موقف مثالي، يمكن العثور على نقاط أمفيدرومية في موضع هذه العقد للموجة المدية الكلية. ^[8] عند إهمال الاحتكاك، سيكون موضع النقاط الأمفيدرومية في منتصف الحوض، حيث تكون السعة الأولية وتناقص السعة للموجة الواردة والموجة المنعكسة متساويين، ويمكن رؤية ذلك في الرسوم المتحركة 1 و2 ^[8] ومع ذلك، تخضع موجات المد في المحيط للاحتكاك من قاع البحر ومن التفاعل مع الحدود الساحلية. علاوة على ذلك، يؤثر التباين في عمق المياه على التباعد بين النقاط الأمفيدرومية. ^{[8] [10]}

أولاً، تعتمد المسافة بين النقاط البرمائية على عمق الماء: ^[8]

${\displaystyle \lambda ={\sqrt {gD}}\cdot T}$

حيث g هو تسارع الجاذبية ، و D هو عمق الماء و T هي فترة الموجة.

المواقع ذات عمق المياه الضحلة تكون نقاطها الأمفيدرومية أقرب إلى بعضها البعض مع انخفاض مسافة الفاصل الزمني ( 1 ⁄ 2 λ) للعقد. ثانيًا، تؤدي خسائر الطاقة بسبب الاحتكاك في البحار الضحلة والحدود الساحلية إلى تعديلات إضافية لنمط المد والجزر. ^[15] لا تنعكس موجات المد تمامًا، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة مما يتسبب في موجة منعكسة أصغر مقارنة بالموجة الواردة. ^[8] وبالتالي، في نصف الكرة الشمالي، سيتم إزاحة النقطة الأمفيدرومية من خط الوسط للقناة نحو يسار اتجاه الموجة الواردة. ^[8]

يتم تحديد درجة الإزاحة في نصف الكرة الشمالي للمضيق الأول بواسطة: ^[8]

${\displaystyle \gamma =-{\frac {{\sqrt {gD}}\cdot \ln \alpha }{2f}}}$

حيث γ هي إزاحة الأمفيدروم من مركز القناة ( γ = 0)، وg هي تسارع الجاذبية، و D هو عمق الماء، و f هو تردد كوريوليس و α هي النسبة بين سعة الموجة المنعكسة والموجة الواردة. ولأن الموجة المنعكسة أصغر من الموجة الواردة، ^{[8] فإن} α ستكون أصغر من 1 وستكون lnα سالبة. ومن ثم فإن الإزاحة الأمفيدرومية γ تكون على يسار الموجة الواردة في نصف الكرة الشمالي.

علاوة على ذلك، أظهرت إحدى الدراسات وجود نمط لحركة أمفيدروم مرتبط بدورات الربيع-النياب في البحر الأيرلندي . ^[15] يتزامن الحد الأقصى لإزاحة الأمفيدروم من المركز مع المد الربيعي ، بينما يحدث الحد الأدنى عند النياب . أثناء المد الربيعي، يتم امتصاص المزيد من الطاقة من موجة المد مقارنة بالمد والجزر. ونتيجة لذلك، يكون معامل الانعكاس α أصغر ويكون إزاحة نقطة الأمفيدروم من المركز أكبر. ومن المتوقع حدوث حركة أمفيدرومية مماثلة في البحار الأخرى حيث يكون تبديد الطاقة بسبب الاحتكاك مرتفعًا. ^[8]

يمكن أن يحدث أن تتحرك النقطة الأمفيدرومية إلى الداخل من الحدود الساحلية. ^{[15] [16] [17]} في هذه الحالة، ستظل سعة وطور الموجة المدية تدور حول نقطة داخلية، والتي تسمى الأمفيدروم الافتراضي أو المتدهور.

يعتمد موضع النقاط الأمفيدرومية وحركتها بشكل أساسي على طول موجة المد والاحتكاك. ونتيجة لزيادة انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري ، أصبحت المحيطات في العالم عرضة لارتفاع مستوى سطح البحر . ^{[18] [19]} ومع زيادة عمق المياه، سيزداد طول موجة المد. وبالتالي فإن موضع النقاط الأمفيدرومية الواقعة عند 1 ⁄ 4 λ في الأنظمة شبه المغلقة سيبتعد أكثر عن الحدود الساحلية المتقاطعة. وعلاوة على ذلك، ستبتعد النقاط الأمفيدرومية عن بعضها البعض مع زيادة الفاصل الزمني 1 ⁄ 2 λ. وسيكون هذا التأثير أكثر وضوحًا في البحار الضحلة والمناطق الساحلية، حيث ستكون الزيادة النسبية في عمق المياه بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر أكبر، مقارنة بالمحيط المفتوح. علاوة على ذلك، يختلف مقدار ارتفاع مستوى سطح البحر حسب المنطقة. ^[20] ستخضع بعض المناطق لمعدلات أعلى من ارتفاع مستوى سطح البحر مقارنة بمناطق أخرى وستكون النقاط البرمائية القريبة أكثر عرضة لتغيير الموقع. وأخيرًا، يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر إلى احتكاك أقل في القاع وبالتالي تبديد أقل للطاقة. ^[21] يتسبب هذا في تحرك النقاط البرمائية بعيدًا عن الحدود الساحلية وأكثر نحو مركز قناتها/حوضها.

بناءً على الشكل 1، توجد النقاط البرمائية التالية في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة:

• شمال سيشل
• بالقرب من إندربي لاند
• قبالة بيرث
• شرق غينيا الجديدة
• جنوب جزيرة الفصح
• غرب جزر غالاباغوس
• شمال أرض الملكة مود

• بالقرب من سريلانكا
• شمال غينيا الجديدة
• في تاهيتي
• بين المكسيك وهاواي​
• بالقرب من جزر ليوارد
• شرق نيوفاوندلاند
• في منتصف الطريق بين ريو دي جانيرو وأنجولا
• شرق أيسلندا
• خارج مدينة إيجرسوند في جنوب غرب النرويج ^[22]
• تعتبر جزر مدغشقر ونيوزيلندا نقاطًا برمائية بمعنى أن المد والجزر يدور حولها في حوالي 12 ساعة ونصف، ولكن سعة المد والجزر على سواحلها كبيرة في بعض الأماكن .

• موجة كلفن
• المد والجزر
• نظرية المد والجزر