Morske mijene

Prvu teoriju o postanku morskih doba izložio je 1740. godine švajcarski matematičar D. Bernuli (1700-1782) i nazvao je statičkom teorijom. Ona je zasnovana na Njutnjovom zakonu gravitacije, a polazi od pretpostavke da je cijela Zemljina površina pokrivena slojem vode podjednake dubine.

Kao što je poznato, sistem Zemlja-Mjesec obrće se oko zajedničke ose. Kako je masa Zemljina 81,5 puta veća od Mjesečeve, to je njihova zajednička osa isto toliko puta bliža centru Zemlje T, nego Mjeseca L. Pošto je njihovo prosječno rastojanje oko 384.000 km ili oko 60 Zemljinih poluprečnika, zajednička osa prolazi kroz Zemljinu na rastojanju od 4720 km od njihovog središta ili 0,74 njegovog poluprečnika.

Pri obrtanju sistema Zemlja-Mjesec oko zajedničke ose nastaje centrifugalna sila, koja je jednaka centripetalnoj sili sistema. Te dvije sile održavaju sistem Zemlja-Mjesec onemogućavajući njihove sudare i udaljavanje jednog nebeskog tijela od drugo. Ovako djelovanje sila važi samo za sistem u cjelini. Međutim, njihovo dejstvo je drugačije na pojedine čestice na Zemljinoj površini. Centrifugalna sila djeluje podjednako na svaku tačku i usmjerena je u pravcu suprotnom od Mjeseca. Istovremeno na čestice djeluje i privlačna sila Mjeseca sa pravcem usmjerenim ka njegovom centru. Ali, dok je dejstvo centrifugalne sila na pojedine tačke jednako i međusobno paralelno, dotle je dejstvo privlačne sile Mjeseca usmjereno ka Mjesecu nejednako. Mjesec djeluje jače na čestice koje su mu bliže, a najslabije je njegovo dejstvo na nadirnoj strani Zemlje. Dejstvo ovih dveju sila – centrifugalne u sistemu Zemlja – Mjesec i privlačne sile Mjeseca – mogu se zamijeniti njihovim rezultantama. I upravo rezultante pomenutih sila pokreću sve vodene čestice u Svjetskom moru i time stvaraju plimu i osjeku. Zbog toga je Njutn privlačnu silu Mjeseca (i Sunca) na vodene čestice Svjetskog mora nazvao s pravom plimotvornom silom. Ako se veličine plimotvornih sila na različitim tačkama Zemljine površine predtstave grafički, vektorima i vrhovima strelica spoje, dobija se profil elipsoida morskih doba. Na njemu se vidi da se visoka voda plime javlja u krajevima koji su najbliži Mjesecu – zenitna plima, ali i u onim krajevima koji su najdalje od njega – nadirna plima. Prva plima je svega 1/43 viša od druge. U isto vrijeme pojavljuje se i osjeka, ali u krajevima koji su od visoke vode plime udaljeni po 90 stepeni.

U dosadašnjim izlaganima uzimali smo u obzir samo uticaj Mjeseca na vodene čestice Svjetskog mora. Međutim, na morska doba djeluje i privlačna sila Sunca. Ali s obzirom da je Mjesec oko 400 puta bliži Zemlji nego Sunce, razumljivo je što mu je privlačna sila 2,17 puta veća od Sunčeve, iako je masa ove zvijezde oko 27 miliona puta veća od mase našeg satelita.

Statička teorija morskih doba objašnjava suštinu postanka plime i osjeke. Izvjesne nepravilnosti u njihovoj pojavi i veličini objašnjene su kasnije drugim teorijama, od kojih su najpoznatije: Laplasova dinamička teorija, Erijeva (Airy) kanalna teorija, Uevelova (Whewell) teorija progresivnih talasa i dr. Nijedna od njih ne negira statičku teoriju morskih doba, nego je dopunjava u pojedinostima, koje ona ne može da objasni.

Kada bi se Mjesec i Sunce nalazili uvijek u ravni Zemljinog ekvatora i na nepromjenjivoj udaljenosti od nje, tada bi morska doba, po statičkoj teoriji, bila veoma pravilna: plima i osjeka bile bi uvijek iste veličine i javljale bi se naizmjenično – najniža i najviša voda bi se pojavljivale poslije svakih 6 časova i 12,5 minuta. Sem toga, najviša i najniža osjeka bile bi u polutarskim širinama, dok bi na polovima uvijek bila osjeka. Međutim, postoje znatna odstupanja od takvih morskih doba – nejednakosti po visini i nejednakosti po vremenu. One su prouzrokovane promjenama položaja Mjeseca i Sunca, kao i njihovog rastojanja od Zemlje. Naime, Sunčeva deklinacija kreće se između 23º 27’ j.g.š., a Mjesečeva između 23º 27’ ± 5º 8’ s.g.š. i 23º 27’ ± 5º 8’ j.g.š., dok rastojanje između Sunca i Zemlje kreće u granicama od 22.949 do 23.732 Zemljina poluprečnika, a udaljenost između Mjeseca i Zemlje mijenja se od 57 do 63,7 Zemljinih poluprečnika.

Zbog deklinacije Mjeseca i Sunca nastaju dnevne nejedankosti morskih doba i po visini i po vremenu. Osa elipsoida morskih doba 00’ usmjerena je ka centru Mjeseca i sa ekvatorom WE zaklapa ugao od 28º 35’, krug osvjetljenja hh’ upravan je na osu zauzima položaj NS. Prva visoka voda se nalazi u tački O. Pri obrtanju Zemlje oko ose NS ta tačka se posle 6 časova i 30 minuta (a ne posle 6 časova i 12,5 minuta – taj period se javlja samo kada Mjesec leži u ravni ekvatora) premjesti udesno u tačku E1 na krugu osvjetljenja SS’ gdje se javlja niska voda. Poslije 12 časova i 25 minuta tačka O biće u tački E2, u kojoj se pojavljuje visoka voda. Ali njena visina je manja od one u tački O, jer je tačka E2 udaljena 57º 10 (2 x 28º 35’) od tačke O’ u kojoj je inače visina plime jednaka sa onom u tački O. Na taj način nastaju dnevne nejednakosti po visini i vremenu.

Treba još napomenuti da se u višim geografskim širinama, pri mjesečevoj deklinaciji većoj od nule, pojavljuje u toku od 24 časa i 50 minuta samo jedna visoka voda i jedna niska voda. Prema tome, u višim geografskim širinama ne mogu da se pojave po dvije visoke i dvije niske vode u toku Mjesečevog dana – 24 časa i 50 minuta.