ظاهرة المدّ والجزر: التفسير الفيزيائي لتغيّر مستويات البحار

 مقدمة

تُعدّ ظاهرة المدّ والجزر من أكثر الظواهر الطبيعية انتظامًا وتأثيرًا على السواحل والبيئات البحرية والأنشطة البشرية المرتبطة بها. فهي تتحكم في ارتفاع وانخفاض مستوى سطح البحر على فترات زمنية متوقعة، وتؤثر في الملاحة، وصيد الأسماك، وتآكل السواحل، وحتى في تصميم الموانئ والمنشآت الساحلية. تكمن أهمية هذه الظاهرة في كونها نتيجة مباشرة لقوانين فيزيائية أساسية تحكم حركة الأجرام السماوية وتفاعلها مع الأرض، ما يجعلها نموذجًا تطبيقيًا لفهم الجاذبية والحركة المدارية.

الشرح العلمي المنهجي

ينشأ المدّ والجزر أساسًا عن تأثير قوى الجاذبية المتبادلة بين الأرض وكلٍّ من القمر والشمس. وعلى الرغم من أن الشمس أكبر كتلة من القمر، فإن قرب القمر من الأرض يجعل تأثيره الجذبي هو العامل الأبرز في هذه الظاهرة. وفق قانون الجذب العام لنيوتن، تتناسب قوة الجذب بين جسمين طرديًا مع كتلتيهما وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما. وبما أن المسافة بين الأرض والقمر أقل بكثير من المسافة بين الأرض والشمس، فإن التغير المكاني في قوة الجاذبية القمرية عبر سطح الأرض يكون أوضح.

يظهر المدّ على جانبي الأرض المتقابلين في آن واحد. في الجهة المواجهة للقمر، تسحب الجاذبية القمرية المياه نحوها، فيرتفع مستوى البحر. وفي الجهة المقابلة، ينشأ ارتفاع آخر بسبب ما يُعرف بالقوة الطاردة المركزية الناتجة عن دوران نظام الأرض–القمر حول مركز كتلتهما المشترك. بين هذين الانتفاخين المائيين، تحدث مناطق الجزر حيث ينخفض مستوى البحر نسبيًا.

تدور الأرض حول محورها مرة كل نحو 24 ساعة، بينما تتحرك هذه الانتفاخات المائية ببطء تبعًا لموضع القمر. نتيجة لذلك، تمر معظم السواحل بدورتين من المدّ ودورتين من الجزر خلال اليوم القمري، الذي يبلغ متوسطه نحو 24 ساعة و50 دقيقة. هذا الفارق الزمني يفسر تأخر مواعيد المدّ والجزر يوميًا مقارنة باليوم السابق.

تلعب الشمس دورًا تكميليًا في شدة المدّ والجزر. فعندما تكون الشمس والقمر والأرض على استقامة واحدة، كما يحدث أثناء طورَي المحاق والبدر، تتعزز القوتان الجذبيتان، وينتج ما يُعرف بالمدّ الربيعي، حيث تكون فروق الارتفاع بين المدّ والجزر أكبر من المتوسط. أما عندما تكون الشمس والقمر متعامدين بالنسبة للأرض، في طورَي التربيع الأول والأخير، فإن تأثيريهما يتعاكسان جزئيًا، وينتج المدّ النيبي الذي يتميز بفروق أقل في مستوى المياه.

لا يقتصر سلوك المدّ والجزر على التأثيرات الفلكية فقط، بل يتأثر أيضًا بعوامل جغرافية ومحلية. فشكل السواحل، وعمق المياه، واتساع الخلجان، وطبيعة قاع البحر، كلها عوامل تتحكم في مقدار الارتفاع والانخفاض الفعليين للمياه. لهذا السبب تختلف أنماط المدّ والجزر من منطقة إلى أخرى؛ فبعض السواحل تشهد مدّين واضحين يوميًا، بينما تشهد مناطق أخرى مدًا واحدًا أو نمطًا مختلطًا.

المفاهيم الأساسية لغير المتخصصين

لفهم الظاهرة دون خلفية علمية متقدمة، يمكن تبسيطها بالقول إن القمر “يجذب” مياه البحار نحوه، مسببًا ارتفاعها في مناطق معينة. ومع دوران الأرض، تتحرك هذه المناطق المرتفعة لتصل إلى السواحل المختلفة، فيُلاحظ المدّ. وعندما تبتعد هذه الكتل المائية المرتفعة، ينخفض مستوى البحر ويحدث الجزر. الشمس تعمل كعامل تقوية أو إضعاف لهذا التأثير، لكنها لا تُنشئه من الأساس. أما اختلاف شدة الظاهرة من مكان لآخر فيعود إلى شكل اليابسة وطبيعة البحر في تلك المنطقة.

الخلاصة

المدّ والجزر ظاهرة طبيعية منتظمة ناتجة عن تفاعل دقيق بين قوى الجاذبية والحركة المدارية للأرض والقمر والشمس، مع تأثيرات جغرافية محلية تحدد شكلها النهائي على السواحل. فهم هذه الظاهرة يعتمد على مبادئ فيزيائية واضحة، ويُعدّ مثالًا عمليًا على كيفية ارتباط حركة الأجرام السماوية بالتغيرات اليومية التي يشهدها كوكب الأرض.

المصادر الداعمة

فيديو تعليمي:

https://www.youtube.com/watch?v=K0p3fJj3P0E

سبب الاختيار: فيديو من قناة علمية تعليمية يشرح ظاهرة المدّ والجزر بأسلوب مبسط يعتمد على الفيزياء الأساسية دون تبسيط مخلّ.

صورة توضيحية تعليمية:

سبب الاختيار: رسم توضيحي من Wikimedia Commons يشرح توزيع المدّ والجزر حول الأرض بشكل علمي ودقيق.