Οι παλίρροιες και το φαινόμενο του Πορθμού του Ευρίπου

Επιστημονική επιμέλεια:
Αντώνιος Α. Αντωνίου
Δρ Αστροφυσικής Παν/μίου Αθηνών,
Επιστημονικός υπεύθυνος
Εστίας Γνώσης Χαλκίδας
ananton@phys.uoa.gr

Παλίρροιες

Έχει παρατηρηθεί, κυρίως σε στενά περάσματα θαλασσών, ισθμούς, πορθμούς αλλά και στην ανοικτή θάλασσα η στάθμη των νερών για 6 ώρες συνέχεια να ανεβαίνει και ύστερα πάλι για 6 ώρες να κατεβαίνει. Κάθε, δηλαδή, 24ωρο παρατηρούνται δύο ανυψώσεις και δύο ταπεινώσεις. Η άνοδος της στάθμης του νερού ονομάζεται πλημμυρίδα, η δε κάθοδος άμπωτη. Και τα δύο φαινόμενα μαζί αποτελούν το φαινόμενο της παλίρροιας.

Το φαινόμενο της παλίρροιας προκαλείται κυρίως από τη Σελήνη. Είναι γνωστό ότι η Σελήνη είναι μεν μικρό ουράνιο σώμα, αλλά βρίσκεται πολύ κοντά στη Γη, με αποτέλεσμα να δεσμεύεται και να αναγκάζεται να κινείται γύρω σαν δορυφόρος. Επίσης, γνωρίζουμε ότι η έλξη που ο Ήλιος ασκεί πάνω στη Γη είναι τόσο έντονη ώστε να την αναγκάζει να κινείται γύρω από αυτόν σαν πλανήτης. Με αυτό σαν δεδομένο, αν υποθέσουμε, ότι όλη η επιφάνεια της Γης ήταν αποκλειστικά υδάτινη, τότε με την επίδραση της έλξης της Σελήνης τα νερά θα μαζεύονταν περισσότερο προς το μέρος της Σελήνης και, όπως προκύπτει από τη Μηχανική των ρευστών, θα μαζεύονταν και στο διαμετρικά αντίθετο μέρος της Γης, όπως φαίνεται στην Εικόνα 1.

Εικόνα 1: Η δύναμη της βαρύτητας που ασκεί η Σελήνη στη Γη έχει ως αποτέλεσμα το φαινόμενο της παλίρροιας. Το πλησιέστερο προς τη Σελήνη σημείο απέχει 12.756 km (όσο δηλαδή είναι η διάμετρος της Γης) λιγότερο από το αντιδιαμετρικό σημείο. Έτσι, οι δυνάμεις που ασκεί ο Σελήνη στα δύο αυτά σημεία και στο κέντρο της Γης είναι διαφορετικές. Η διαφορά αυτή είναι η αιτία που δημιουργεί το φαινόμενο της παλίρροιας. Στα αντιδιαμετρικά αυτά σημεία εμφανίζεται ανύψωση της στάθμης, ενώ στα σημεία που σχηματίζουν γωνία 90ο παρατηρείται η χαμηλότερη στάθμη.

Το σχήμα δηλαδή της Γης θα ήταν αρκετά ελλειψοειδές. Αν μάλιστα προς το μέρος της Σελήνης βρεθεί και ο Ήλιος (φάση Νέας Σελήνης), τότε η συνδυασμένη έλξη Ήλιου και Σελήνης θα έκανε το σχήμα της Γης περισσότερο ελλειψοειδές. Αντίθετα κατά τους τετραγωνισμούς, οπότε Σελήνη, Γη και Ήλιος σχηματίζουν ορθή γωνία (βλ. Εικόνα 2), η έλξη του Ήλιου εξουδετερώνει ένα μέρος από την έλξη της Σελήνης με αποτέλεσμα το ελλειψοειδές σχήμα να είναι λιγότερο πλατύ και με το «εξόγκωμα» στραμμένο πάντα προς τη Σελήνη.

Εικόνα 2: Η παλιρροϊκή δύναμη έχει σχέση με τις διάφορες θέσεις των τριών ουρανίων σωμάτων. Η δύναμη αυτή είναι μεγαλύτερη, όταν τα τρία ουράνια σώματα είναι σε ευθεία και μικρότερη, όταν σχηματίζουν ορθή γωνία

Καθώς επομένως, η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της, δύο τεράστια κύματα που το πλάτος τους θα έπιανε τη μισή γήινη επιφάνεια θα κινούνταν έτσι ώστε να συμπληρώνουν μια πλήρη περιφορά σε κάθε διάβαση της Σελήνης πάνω από ένα συγκεκριμένο μεσημβρινό. Αν η Σελήνη ήταν ακίνητη θα είχαμε τότε δύο πλημμυρίδες και δύο αμπώτιδες κάθε 24 ώρες. Επειδή όμως και η Σελήνη περιστρέφεται γύρω από τη Γη, το φαινόμενο αυτό για ένα συγκεκριμένο τόπο της επιφάνειάς της Γης συμβαίνει κάθε 24 ώρες 50 πρώτα λεπτά και 30 δευτερόλεπτα. Η υδάτινη, όμως, επιφάνεια της Γης διακόπτεται από τις ηπείρους οι οποίες και αντιστέκονται στη σεληνιακή έλξη αλλά και αποτελούν εμπόδιο στο υποθετικό κύμα που αναφέραμε προηγουμένως. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα το παλιρροϊκό κύμα να αναγκάζεται να σταματήσει ή να κινηθεί με διαφορετικό τρόπο στο κάθε σημείο με συνέπεια να προκαλούνται ανωμαλίες στις φάσεις της παλίρροιας. Η διαμόρφωση των ακτών και του υποθαλάσσιου ανάγλυφου παίζουν ιδιαίτερα σοβαρό ρόλο, όχι μόνο στις μεταβολές των φάσεων του φαινομένου, αλλά, κυρίως στο ύψος που φθάνει το νερό κατά την πλημμυρίδα. Έτσι, στις κλειστές θάλασσες το φαινόμενο δεν είναι καθόλου έντονο και σπάνια γίνεται αντιληπτό. Στις ακτές της Μεσογείου η διαφορά της στάθμης του νερού ξεπερνά τα 25 εκατοστά και σε έκτακτες περιπτώσεις φθάνει τα 45 εκ. Στις ακτές της Β. Αφρικής φθάνει το 1 μέτρο γεγονός που οφείλεται στο παλιρροϊκό ρεύμα που μπαίνει στη Μεσόγειο από τον Ατλαντικό Ωκεανό δια μέσου του πορθμού του Γιβραλτάρ. Στους Ωκεανούς το φαινόμενο είναι πολύ περισσότερο έκδηλο με μεγάλες διαφορές στη στάθμη του νερού μεταξύ πλημμυρίδας και αμπώτιδας. Στον όρμο Φούντυ του Καναδά η διαφορά αυτή φθάνει περίπου στα 19,60 μέτρα (βλ. εικόνες 3 και 4), στο λιμάνι Καλλάγος στα 18 μέτρα ενώ, στις ακτές της Μάγχης, στα 15 μέτρα. Γενικά παρατηρούνται πολύ μεγάλες ανωμαλίες από τόπο σε τόπο που οφείλονται σε τοπικά αίτια. Το φαινόμενο όμως του πορθμού του Ευρίπου, στη Χαλκίδα, παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον δεδομένου ότι αποτελεί παγκόσμια μοναδικότητα.

Εικόνα 3: Ο όρμος Φούντυ του Καναδά στη φάση της υψηλής παλίρροιας.

Εικόνα 4: Ο όρμος Φούντυ του Καναδά στη φάση της χαμηλής παλίρροιας.

Η παλίρροια του πορθμού του Ευρίπου

Ο πορθμός του Ευρίπου έχει πλάτος 39 μέτρα, μήκος 40 μέτρα και βάθος 8,5 μέτρα. Σε αυτόν παρουσιάζεται το εξής «περίεργο» φαινόμενο: τα νερά του κινούνται συνεχώς, ενώ ταυτόχρονα αλλάζουν φορά κινήσεως. Άλλοτε κατευθύνονται προς τον Βόρειο και άλλοτε προς τον Νότιο Ευβοϊκό. Μετά από συστηματικές παρατηρήσεις διαπιστώθηκε ότι 22 – 23 ημέρες κάθε μήνα το ρεύμα παρουσιάζει μια κανονικότητα και αλλάζει φορά κάθε 6 ώρες περίπου, με αποτέλεσμα να συμπληρώνει τέσσερις εναλλαγές κάθε 24 ώρες και 50 λεπτά όπως ακριβώς η παλίρροια. Από τις ημέρες του κανονικού ρεύματος 11-12 αντιστοιχούν στην περίοδο της Νέας Σελήνης και άλλες τόσες στην περίοδο της Πανσελήνου. Πολλές φορές παρουσιάζεται μια αρρυθμία, οπότε το φαινόμενο ολοκληρώνεται σε 22 ώρες και 22 λεπτά. Τις υπόλοιπες 6 ή 7 ημέρες, από τις οποίες 3 ημέρες αντιστοιχούν στην περίοδο του πρώτου και οι υπόλοιπες στην περίοδο του τελευταίου τετάρτου, το ρεύμα είναι ακανόνιστο. Η ταχύτητα του ρεύματος ανέρχεται σε 5-6 μίλια την ώρα, ενώ μερικές φορές μπορεί να ανέρχεται και στα 9 μίλια την ώρα. Όταν δε το ρεύμα ενισχύεται από τους ισχυρούς βορείους ανέμους, που πνέουν κατά καιρούς στην περιοχή η ταχύτητά των ανωτέρων υδάτινων μαζών προς το Νότιο Ευβοϊκό γίνεται ακόμη μεγαλύτερη. Λέγεται, μάλλον υπερβολικά, ότι στην περίπτωση αυτή θα δυσκολευόταν και ένας καρχαρίας να κολυμπήσει κατά την αντίθετη φορά.

Η ερμηνεία του φαινομένου του πορθμού του Ευρίπου 

Που οφείλεται όμως το φαινόμενο αυτό; Σήμερα δεχόμαστε την ακόλουθη εξήγηση: Το κύμα της παλίρροιας γεννιέται από την έλξη της Σελήνης στην Ανατολική Μεσόγειο και κατευθύνεται προς τα δυτικά.(βλ. Εικόνα 5).

Εικόνα 5: Η φορά του διχασμένου παλιρροϊκού κύματος του Αιγαίου όπως αυτό εισέρχεται στο Νότιο και Βόρειο Ευβοϊκό κόλπο. Το κύμα που μπαίνει στο Νότιο Ευβοϊκό Κόλπο φθάνει στο στενό του Ευρίπου 1 ώρα και 15 λεπτά νωρίτερα από το κύμα που φθάνει από το βορρά γιατί η διαδρομή που ακολουθεί είναι μικρότερη. Έτσι, οι περισσότεροι υδάτινοι όγκοι φθάνουν από τα νότια νωρίτερα, με αποτέλεσμα να ανεβάζουν τη στάθμη στο μέρος εκείνο κατά 30 ως 40 εκατοστά, οπότε δημιουργείται το ρεύμα από τα νότια προς τα βόρεια. Μετά 6 ώρες αντιστρέφονται οι συνθήκες γιατί εν τω μεταξύ φθάνει στο στενό το κύμα που μπήκε στο Βόρειο Ευβοϊκό Κόλπο και έτσι ανεβαίνει η στάθμη στο βόρειο μέρος του στενού με αποτέλεσμα να αντιστρέφεται το ρεύμα.

Όταν φθάνει στο νότιο Αιγαίο προχωρεί προς τα βόρεια και φθάνει στις ανατολικές ακτές της Εύβοιας τρεις ώρες περίπου μετά τη στιγμή που κατά την οποία η Σελήνη διέρχεται από το μεσημβρινό της Χαλκίδας. Εντούτοις το κύμα που μπαίνει στο Νότιο Ευβοϊκό Κόλπο φθάνει στο στενό του Ευρίπου 1 ώρα και 15 λεπτά νωρίτερα από το κύμα που φθάνει από το βορρά γιατί η διαδρομή που ακολουθεί είναι μικρότερη. Αλλά και ο όγκος του θαλάσσιου ύδατος του νοτίου κύματος είναι μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο όγκο του βορείου κύματος, γιατί το βόρειο εμποδίζεται στη διαδρομή του από τη στενή βόρεια είσοδο του Βορείου Ευβοϊκού κόλπου στην περιοχή των Ωρεών. Έτσι, οι περισσότεροι υδάτινοι όγκοι φθάνουν από τα νότια νωρίτερα, με αποτέλεσμα να ανεβάζουν τη στάθμη στο μέρος εκεί-νο κατά 30 ως 40 εκατοστά, οπότε δημιουργείται το ρεύμα από τα νότια προς τα βόρεια. Μετά 6 ώρες αντιστρέφονται οι συνθήκες γιατί εν τω μεταξύ φθάνει στο στενό το κύμα που μπήκε στο Βόρειο Ευβοϊκό Κόλπο και έτσι ανεβαίνει η στάθμη στο βόρειο μέρος του στενού με αποτέλεσμα να αντιστρέφεται το ρεύμα.

Κατά την Πανσέληνο και τη Νέα Σελήνη, οπότε οι παλίρροιες είναι περισσότερο έντονες, έχουμε μεγαλύτερη διαφορά στάθμης μεταξύ Βορείου και Νοτίου Ευβοϊκού Κόλπου και, επομένως, ισχυρότερο ρεύμα. Η περίοδος των 22 ωρών και 22 λεπτών πρέπει να αποδοθεί στη διαμόρφωση των ακτών των δύο πλευρών του Ευβοϊκού κόλπου. Κατά την εποχή του πρώτου και τελευταίου τετάρτου της Σελήνης οι παλίρροιες δεν είναι έντονες και επομένως και τα κύματα που εισέρχονται στους δύο κόλπους είναι εξασθενημένα. Όλα αυτά συν η μορφολογία των ακτών, του βυθού και η φορά των ανέμων συμβάλλουν ώστε η ροή των υδάτων να είναι εντελώς ακανόνιστη. 

Ποιοι ασχολήθηκαν με το φαινόμενο

Το φαινόμενο του πορθμού του Ευρίπου ερεύνησαν πολλοί αρχαίοι και νέοι επιστήμονες, όπως ο Αριστοτέλης, ο Πλίνιος, ο άγγλος ναύαρχος Μάνσελ και ο επίσης ναύαρχος Ανδρέας Μιαούλης (εγγονός του γνωστού ήρωα της ελληνικής επανάστασης). Την τελική εξήγηση όμως την έδωσε ο καθηγητής της Μετεωρολογίας και της Αστρονομίας Δημήτριος Αιγινήτης (1862-1934), ο οποίος στηρίχθηκε σε πλούσιο υλικό παρατηρήσεων τόσο δικών όσο και άλλων ερευνητών.

Γιατί Εύριπος;

Το τοπωνύμιο «Εύριπος» (εύ + ριπή) παραπέμπει στην ορμητική φορά την οποία εμφανίζει στο σημείο αυτό, όπως ήδη αναφέρθηκε, η παλίρροια. Συναντάται δε και στη διεθνή βιβλιογραφία με την ονομασία euripus για να περιγράψει κάθε φυσικό αλλά και τεχνητό πορθμό ή στένωμα στον οποίο παρουσιάζονται ισχυρά παλιρροϊκά ρεύματα.

Μπορεί να υπολογίσει κανείς τη φορά του ρεύματος;

Η φορά του ρεύματος μπορεί να υπολογισθεί για όλες της ημέρες του σεληνιακού (συνοδικού) μήνα, ο οποίος διαρκεί περίπου 29 ημέρες, εκτός από την 7η, 8η, 9η ημέρα της Σελήνης (πρώτο τέταρτο) καθώς και από την 22η, 23η και 24η ημέρα της Σελήνης  (τελευταίο τέταρτο). Κατά τις παραπάνω ημέρες η φορά του ρεύματος παρουσιάζει πλήρη ακαταστασία. Για τις υπόλοιπες 22 με 23 ημέρες του συνοδικού μήνα η φορά του ρεύματος υπολογίζεται ως εξής. Μετά την πρώτη περίοδο ακαταστασίας, δηλαδή στην αρχή της 10ης ημέρας της σελήνης, 12 η ώρα το βράδυ (χειμερινή ώρα) έχουμε φορά ρεύματος πάντα από τον Βορά προς τον Νότο Το γιατί αποτελεί, κατά την άποψή μας, ένα ανοικτό επιστημονικό θέμα που χρήζει ιδιαίτερης μελέτης. Μετά 6 ώρες περίπου, δηλαδή στις 6 η ώρα το πρωί σταματά η φορά από τον Βορά προς τον Νότο και αρχίζει μια περίοδος στασιμότητας που διαρκεί από 6 έως 15 λεπτά περίπου. Στο τέλος αυτής της περιόδου στασιμότητας, περί τις 6:15, αρχίζει η αντίθετη ροή του ρεύματος, δηλαδή από τον Νότο προς τον Βορά. Η περίοδος αυτή διαρκεί μέχρι τις 12:15 περίπου οπότε εισερχόμαστε πάλι στην περίοδο της δεκαπεντάλεπτης στασιμότητας, η οποία διαρκεί περίπου μέχρι τις 12:30. Στις 12:30 έχουμε εκ νέου αναστροφή της ροής του ρεύματος από τον Βορά προς τον Νότο. Με τον τρόπο αυτό μπορούμε να υπολογίσουμε τη φορά του ρεύματος μέχρι την 22η ημέρα της σελήνης οπότε εισερχόμαστε στη δεύτερη περίοδο ακαταστασίας, η οποία διαρκεί μέχρι την 24η ημέρα της σελήνης. Στην περίοδο αυτή ομοίως δεν μπορούμε να κάνουμε καμία πρόβλεψη. Στο τέλος αυτής της περιόδου, δηλαδή στην αρχή της 25ης ημέρας σελήνης, 12 η ώρα το βράδυ έχουμε πάλι φορά του ρεύματος από Βορά προς Νότο (γιατί;). Επαναλαμβάνουμε την προηγούμενη διαδικασία μέχρι την επόμενη ακαταστασία, έχοντας υπολογίσει τη φορά του ρεύματος για κάθε συνοδικό μήνα. Σχετικό φυλλάδιο με τη φορά του ρεύματος για έναν τέτοιο μήνα εκδίδει το Λιμεναρχείο Χαλκίδος.

Πίνακας 1. Η φορά των ρευμάτων για έναν σεληνιακό (συνοδικό) μήνα (σύμφωνα με το Λιμεναρχείο Χαλκίδας)

Το άρθρο δημοσιεύθηκε στον επίσημο ιστότοπο του «Δήμου Χαλκιδέων».

Παρουσίαση του φαινομένου του πορθμού του Ευρίπου

Το Φαινόμενο του πορθμού του Ευρίπου έχει παρουσιασθεί από το έτος 2000 μέχρι τον Δεκέμβριο του 2013 σε περισσότερες από 20 ημερίδες-εκδηλώσεις ανά την Ελλάδα.

Ενδεικτικά:

1. Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Φυσικής, Τομέας Αστροφυσικής- Αστρονομίας-Μηχανικής (2 φορές).
2. Νέα Σμύρνη, ημερίδα Ελληνικής Μαθηματικής Εταιρείας
3. Χαλκίδα, ημερίδα Ελληνικής Μαθηματικής Εταιρείας, Εταιρείας Αστρονομίας Χαλκίδας.
4. Χαλκιδική, Πανελλήνιο Συνέδριο Ερασιτεχνικής Αστρονομίας.
5. Χαλκίδα, Ομάδα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης Ευβοίας.
6. Κύμη, Εκδήλωση του Δήμου Κύμης – Αλιβερίου
7. Αλιβέρι, Εκδήλωση του Δήμου Κύμης – Αλιβερίου
8. Χαλκίδα, Εταιρεία Ευβοϊκών Σπουδών
9. Κάρυστος, Ελληνική Μαθηματική Εταιρεία.
10. Χαλκίδα, Πανελλήνιο Συνέδριο Ελληνικής Μαθηματικής Εταιρείας
11. Χαλκίδα, Εστία Γνώσης Χαλκίδας, σε 60 μαθητές και 14 καθηγητές  από την Αγγλία, τη Γερμανία, την Πολωνία και την Τουρκία στα πλαίσια ανταλλαγής μαθητών μέσω του προγράμματος Chomenius.
12. Χαλκίδα, Εστία Γνώσης Χαλκίδας, σε 45 μαθητές και 15 καθηγητές και καθηγήτριες από την Γερμανία, τη Λιθουανία, την Ουγγαρία και την Σλοβακία στα πλαίσια ανταλλαγής μαθητών μέσω του προγράμματος Chomenius.
13. Χαλκίδα, Εστία Γνώσης Χαλκίδας, στο Ελληνικό Σχολείο του Χαρτούμ στο Σουδάν, μέσω του προγράμματος τηλε-εκπαίδευσης «ΤηλΕστια» της Εστίας Γνώσης Χαλκίδας.

Μπορείτε να δείτε το υλικό όλης της παρουσίασης εδώ.

Επισκέψεις: 12196