Mokslo ir technologijų pasaulis

Gyvendami Lietuvoje, mes nesusiduriame su reikšmingais potvyniais (išskyrus atvejus, kai pavasarį patvinsta Nemunas), bet didelei daliai Žemės gyventojų jie yra kasdienybės dalis. Du kartus per parą vanduo pakyla – kartais net daugiau nei penkis metrus – ir du kartus tiek pat nusileidžia.

Potvyniai yra labai reguliarūs, jų aukštis beveik nekinta, o aukščiausio ir žemiausio vandens lygio laikas kinta prognozuojamai. Tai neturėtų stebinti: potvynius daugiausiai nulemia Mėnulis, kurio judėjimą valdo tiksliai prognozuojama gravitacijos jėga.

Potvynius – tuos, kurie reguliarūs kasdieniniai, o ne sezoniniai – sukelia gravitacija. Tiksliau sakant, Mėnulio ir Saulės gravitacija. Mėnulio gravitacija šiuo atveju yra svarbesnė, todėl pradžiai Saulę palikime nuošalyje. Mėnulio gravitacija traukia Žemę, kaip ir Žemės – Mėnulį. Tačiau ne visą Žemę Mėnulis traukia vienodai: tą tašką, kuris arčiausiai Mėnulio, traukia stipriau, nei planetos centrą, o pastarąjį – stipriau, nei priešingame krašte esantį tašką. Tad visa planeta, jei tik galėtų, po truputį išsitemptų į pailgą siūlą, nutįsusį Mėnulio link. Laimei, uolienų cheminiai ryšiai ir pačios Žemės gravitacija neleidžia to padaryti – tačiau vanduo Mėnulio traukos skirtumams pasiduoda, ir Žemėje visą laiką egzistuoja dvi vandens bangos: viena pakilusi nuo paviršiaus Mėnulio link, kita pakilusi nuo paviršiaus priešingoje Žemės pusėje.

Šios bangos Mėnulio atžvilgiu išlieka toje pačioje padėtyje – tačiau Žemė sukasi, ir per parą apsisuka vieną ratą. Taigi. planetos paviršiaus atžvilgiu bangos juda priešinga kryptimi, nei sukasi pati planeta. Stovėdami bet kuriame taške, matysime, kaip maždaug du kartus per parą aplink mus esantis vanduo pakyla, ir du kartus nusileidžia. Truputį tiksliau – tarp dviejų potvynio maksimumų reikės laukti maždaug 12 valandų 25 minutes – nes Mėnulis, skriedamas aplink Žemę, nuolatos pasislenkia šiek tiek į priekį. Per parą jis pajuda apie 50 minučių į priekį, o per 28 su trupučiu paros – mėnesį – apsuka visą 24 valandų ratą.

Kodėl tai neveikia Baltijoje?

Štai tokia yra potvynių Žemėje esmė. Bet toks paaiškinimas neapima daugybės detalių. Kodėl Atlanto vandenyne potvyniai vyksta, o Baltijos jūroje – ne? Potvynio aukštį didele dalimi nulemia vandens telkinio plotis rytų-vakarų kryptimi. Gana neblogai tą galime įsivaizduoti tokiu būdu: Mėnulis kelia potvynio bangą tik tada, kai yra virš vandens telkinio. Kuo platesnis telkinys, tuo ilgiau Mėnulis skrieja virš jo, todėl ir bangą pakelia aukštesnę. Baltijos jūra yra palyginus siaura, taigi ir potvynio bangų aukštis siekia ne daugiau keliolikos centimetrų. Tuo tarpu vandenynuose gali pasiekti ir keletą metrų. Žinoma, įtakos turi ir vandens telkinio gylis (kontinentinis šelfas laužia bangas ir silpnina potvynius), pakrantė (stačios uolos ir nuožulnus paplūdimys bangas laužia skirtingai) ir įvairūs kiti reiškiniai.

Taip pat potvynio bangų aukštis kinta mėnesiui bėgant. Jaunaties ir pilnaties metu potvyniai yra aukštesni, o atoslūgiai – gilesni, nei priešpilnio ir delčios. Jie net pavadinimus skirtingus turi, bent jau anglų kalba: „šokantis“ potvynis (spring tide) ir „žemutinis“ (neap tide). Šiuos skirtumus sukelia Saulės gravitacija, mat ji irgi kuria potvynius. Tik Saulės keliami potvyniai yra maždaug dvigubai mažesni, nei Mėnulio, todėl atskirai apie juos nekalbame. Bet kai Mėnulis ir Saulė yra toje pačioje arba tiksliai priešingose dangaus pusėse, jų potvyniai susideda, ir banga tampa aukštesnė. Ir priešingai – kai atstumas danguje tarp jų yra ketvirtis apskritimo, potvynis būna mažesnis.

Beje, kaip Mėnulis kelia potvynius Žemėje, taip ir Žemė tampo Mėnulį. Tik Mėnulyje nėra vandens, kuris judėtų potvynio bangomis. Tačiau tolimoje praeityje, kai Mėnulis dar sukosi aplink savo ašį greičiau, nei aplink Žemę, planetos trauka palydovą ištempė į šiek tiek pailgą formą – potvyninės jėgos užteko, kad ištemptų Mėnulio uolienas. Taip ištemptas Mėnulis patogiausiai jautėsi tada, kai ilgoji ašis nukreipta tiksliai Žemės link, tad suktis aplink savo ašį jam darėsi vis sunkiau. Galiausiai Mėnulis tokioje padėtyje ir nusistovėjo, ir liko visada nukreipęs vieną šoną į Žemę. Ir sukasi jis aplink savo ašį taip pat lėtai, kaip ir aplink Žemę – vieną kartą per 28 su trupučiu paros.

Tokie objektai, kaip Mėnulis, kurie gretimam kūnui visada atsukę vieną pusę, vadinami potvyniškai prirakintais. Saulės sistemoje pavyzdžių randame ir daugiau: Jupiterio palydovai Ijo, Ganimedas, Europa ir Kalista yra prirakinti prie Jupiterio, Plutonas ir Charonas susirakinę vienas su kitu. Nemažai egzoplanetų yra taip arti savo žvaigždžių, kad neabejotinai yra prirakintos prie jų – nors to patikrinti tiesioginiais stebėjimais negalime, skaičiavimai rodo, kad toks scenarijus labai tikėtinas.