المد والجزر الأرضي

المد والجزر الأرضي (المعروف أيضًا باسم المد والجزر القشري أو المد والجزر الجسمي أو المد والجزر البري ) هو إزاحة سطح الأرض الصلبة الناتجة عن جاذبية القمر والشمس . ^{[ 1 ]} يبلغ حجم مكونه الرئيسي مترًا واحدًا تقريبًا، ويحدث كل 12 ساعة أو أكثر. تكون أكبر مكونات المد والجزر الجسمي نصف يومية ، ولكن هناك أيضًا مساهمات يومية ونصف سنوية وأسبوعية كبيرة. ^{[ 2 ]} على الرغم من أن قوة الجاذبية المسببة للمد والجزر الأرضي والمحيطي هي نفسها، إلا أن الاستجابات تختلف اختلافًا كبيرًا.

قوة المد والجزر القمرية: تُظهر هذه الصور القمر فوق خط عرض 30°  شمالاً (أو 30°  جنوباً) مباشرةً، كما يُرى من فوق نصف الكرة الشمالي، وتُظهر جانبي الكوكب. الأحمر للأعلى، والأزرق للأسفل.

أكبر قوى الجاذبية الدورية هي تلك القادمة من القمر، لكن قوة الشمس لا تقل أهمية. تُظهر الصور هنا قوة المد والجزر القمرية عندما يظهر القمر مباشرةً فوق خط عرض 30° شمالًا (أو 30° جنوبًا). يبقى هذا النمط ثابتًا، حيث تشير المنطقة الحمراء نحو القمر (أو بعيدًا عنه مباشرةً). يشير اللون الأحمر إلى قوة السحب لأعلى، والأزرق إلى قوة السحب لأسفل. على سبيل المثال، إذا كان القمر فوق خط عرض 90° غربًا (أو 90° شرقًا)، فإن المناطق الحمراء تتركز في النصف الغربي من الكرة الأرضية، في أعلى اليمين. إذا كان القمر فوق خط عرض 90° غربًا (أو 90° شرقًا)، فإن مركز المنطقة الحمراء يقع عند خطي عرض 30° شمالًا و90° غربًا، وخطي عرض 30° جنوبًا و90° شرقًا، ويتبع مركز الشريط الأزرق الدائرة العظمى على مسافة متساوية من هاتين النقطتين. عند خط عرض 30°، تحدث ذروة قوية مرة واحدة في اليوم القمري، مما يُعطي قوة يومية كبيرة عند هذا الخط. على طول خط الاستواء، تعمل قمتان (ومنخفضان) متساويتان في الحجم على إحداث قوة نصف يومية.

الإزاحات الرأسية للحركة القطاعية.

الأحمر للأعلى، والأزرق للأسفل.

تحولات الحركة القطاعية بين الشرق والغرب.

أحمر شرقاً، أزرق غرباً.

تحولات الحركة القطاعية بين الشمال والجنوب.

أحمر شمالاً، أزرق جنوباً.

الإزاحات الرأسية للحركة التجزئية.

الأحمر للأعلى، والأزرق للأسفل.

إزاحات الحركة التجزئية من الشرق إلى الغرب.

أحمر شرقاً، أزرق غرباً.

إزاحات الحركة التجزئية من الشمال إلى الجنوب.

أحمر شمالاً، أزرق جنوباً.

يشمل المد والجزر الأرضي كامل سطح الأرض، ولا يعيقه رقة القشرة الأرضية أو الكتل الأرضية، على نطاق واسع يجعل صلابة الصخور غير ذات أهمية. أما المد والجزر المحيطي، فهو نتيجة لقوى التماس (انظر: المد والجزر المتوازن ) وتناغم هذه القوى الدافعة مع فترات حركة المياه في أحواض المحيطات المتراكمة على مدى أيام عديدة، ولذلك يختلف سعتها وتوقيتها اختلافًا كبيرًا، وتتفاوت على مسافات قصيرة لا تتجاوز بضع مئات من الكيلومترات. ولا تقترب فترات تذبذب الأرض ككل من الفترات الفلكية، لذا فإن انحناءها ناتج عن قوى اللحظة.

تتميز مكونات المد والجزر التي تقارب دورتها اثنتي عشرة ساعة بسعة قمرية (مسافات انتفاخ/انخفاض الأرض) تزيد قليلاً عن ضعف ارتفاع السعات الشمسية، كما هو موضح في الجدول أدناه. عند المحاق والبدر، يكون القمر والشمس على استقامة واحدة، وتتجمع أقصى وأدنى مستويات المد والجزر القمرية والشمسية (الانتفاخات والانخفاضات) لتشكل أكبر مدى للمد والجزر عند خطوط عرض معينة. في طوري الربع الأول والثالث من القمر، يكون المد والجزر القمري والشمسي متعامدين، ويكون مدى المد والجزر في أدنى مستوياته. يمر المد والجزر نصف اليومي بدورة كاملة (مد وجزر) مرة كل 12 ساعة تقريبًا، ودورة كاملة من أقصى ارتفاع (مد وجزر ربيعي وربيعي) مرة كل 14 يومًا تقريبًا. ^{[ 3 ]}

المد والجزر نصف اليومي (ذروة واحدة كل 12 ساعة تقريبًا) قمري في الأساس (باستثناء S2 الشمسي بالكامل) _، ويُسبب تشوهات قطاعية ترتفع وتنخفض في الوقت نفسه على طول خط الطول نفسه. ^{[ 4 ]} تبلغ التغيرات القطاعية في الإزاحات الرأسية والشرقية الغربية أقصاها عند خط الاستواء وتتلاشى عند القطبين. توجد دورتان على طول كل خط عرض، حيث تكون الانتفاخات متقابلة، والمنخفضات متقابلة بالمثل. أما المد والجزر اليومي فهو قمري شمسي، ويُسبب تشوهات فسيفسائية . تبلغ الحركة الرأسية والشرقية الغربية أقصاها عند خط عرض 45 درجة، وتنعدم عند خط الاستواء والقطبين. يتكون التغير الفسيفسائي من دورة واحدة لكل خط عرض، وانتفاخ واحد ومنخفض واحد؛ والانتفاخات متقابلة (متقابلة)، أي الجزء الغربي من نصف الكرة الشمالي والجزء الشرقي من نصف الكرة الجنوبي، على سبيل المثال. وبالمثل، تتقابل المنخفضات، في هذه الحالة الجزء الشرقي من نصف الكرة الشمالي والجزء الغربي من نصف الكرة الجنوبي. وأخيرًا، تحدث المد والجزر كل أسبوعين ونصف سنويًا مصحوبة بتشوهات نطاقية (ثابتة على طول دائرة العرض)، حيث تتجه جاذبية القمر أو الشمس بالتناوب بعيدًا عن نصفي الكرة الشمالي والجنوبي بسبب الميل. وينعدم الإزاحة الرأسية عند خط عرض 35°16'.

بما أن هذه الإزاحات تؤثر على الاتجاه الرأسي ، فإن التغيرات شرق-غرب وشمال-جنوب تُسجل عادةً بالمللي ثانية قوسية للاستخدام الفلكي . أما الإزاحة الرأسية فتُسجل غالبًا بالمايكروغال ، لأن تدرج الجاذبية يعتمد على الموقع، وبالتالي فإن تحويل المسافة يكون حوالي 3 مايكروغال لكل سنتيمتر.

يُعرَّف التحميل المدّي المحيطي بأنه تشوّه القشرة الأرضية استجابةً للتغيرات الدورية في كتلة المياه المرتبطة بالمدّ والجزر، وعادةً ما يكون أقلّ بعشرة أضعاف من تشوّه المدّ والجزر الطبيعي. ^{[ 7 ]} غالبًا ما تتطلّب الأجهزة الحساسة الموجودة في المناطق الداخلية البعيدة إجراء تصحيحات مماثلة. كما يمكن قياس التحميل الجوي والعواصف، على الرغم من أن الكتل المتحركة أقلّ وزنًا.

يستخدم علماء البراكين حركات المد والجزر الأرضية المنتظمة والمتوقعة لمعايرة واختبار أجهزة رصد تشوه البراكين الحساسة؛ وقد تؤدي حركات المد والجزر أيضًا إلى حدوث ظواهر بركانية. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

يمكن أن يصل مدى المد والجزر الأرضي نصف اليومي (M2) إلى حوالي ₅₅ سم ( 22 بوصة ) عند خط الاستواء، وهو أمر بالغ الأهمية في علم الجيوديسيا باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وتقنية التداخل الضوئي ذات الخطوط الأساسية الطويلة جدًا ، وقياسات تحديد المدى بالليزر عبر الأقمار الصناعية . ^{[ 10 ] [ 11 ]} يتزامن المد والجزر الأرضي نصف اليومي تقريبًا مع المد والجزر القمري، مع وجود تأخر في المد والجزر القمري الرئيسي نصف اليومي للأرض يبلغ 0.204°±0.047°، أي ما يعادل تأخرًا زمنيًا يبلغ حوالي 25 ثانية. وهذا يعني أن المد والجزر الصلب يبدد ما لا يقل عن 110 جيجاواط (150,000,000 حصان) من طاقة المد والجزر، أو حوالي 5% مما يبدده المد والجزر المحيطي. ^{[ 12 ]}    

يتطلب إجراء قياسات زاوية فلكية دقيقة معرفة دقيقة بمعدل دوران الأرض ( طول اليوم ، والترنح ، بالإضافة إلى التذبذب )، والذي يتأثر بظاهرة المد والجزر الأرضية (انظر أيضًا: المد القطبي ). كما يجب مراعاة ظاهرة المد والجزر الأرضية في بعض تجارب فيزياء الجسيمات . ^{[ 13 ]} على سبيل المثال، في مركز سيرن أو مختبر SLAC الوطني للمسرعات ، صُممت مسرعات الجسيمات الضخمة مع مراعاة ظاهرة المد والجزر الأرضية لضمان التشغيل السليم. ^{[ 14 ]} ومن بين التأثيرات التي يجب أخذها في الاعتبار تشوه محيط المسرعات الدائرية ^{[ 15 ]} وطاقة حزمة الجسيمات. ^{[ 16 ]}

توجد ظاهرة المد والجزر في الأجرام السماوية الأخرى ، مثل الكواكب والأقمار. ففي قمر الأرض، يتغير المد والجزر بمقدار ±0.1 متر شهريًا. ^{[ 17 ]} وتلعب هذه الظاهرة دورًا محوريًا في ديناميكيات الأنظمة الكوكبية على المدى الطويل. فعلى سبيل المثال، تُبدد ظاهرة المد والجزر الطاقة، مما يُبطئ دوران الأقمار حتى تستقر في رنين مداري دوراني . وهكذا، يُحاصر القمر في رنين 1:1، حيث يُظهر دائمًا جانبًا واحدًا للأرض، بينما يُحاصر عطارد في رنين مداري دوراني 3:2 مع الشمس. ^{[ 18 ]} وللسبب نفسه، يُعتقد أن العديد من الكواكب الخارجية تُحاصر في رنين مداري دوراني أعلى مع نجومها المضيفة. ^{[ 19 ]}

• أرقام الحب

• مكولي، جيمس جريج، ما وراء القمر، دليل حواري وبديهي لفهم المد والجزر ، دار النشر العالمية العلمية، سنغافورة، 2006.
• بول ميلشيور، مد وجزر الأرض ، دار بيرغامون للنشر، أكسفورد، 1983.
• وايلي، فرانسيس إي، المد والجزر وجاذبية القمر ، مطبعة ستيفن غرين، براتلبورو، فيرمونت، 1979.

• فيلم وثائقي قصير من إنتاج بي بي سي حول المد والجزر الأرضي