Παλίρροια

Παλίρροια (αγγλ. tide), και στην κοινή (φραγκολεβαντίνικη) ναυτική γλώσσα μαρέα, ονομάζεται το φυσικό φαινόμενο της περιοδικής ανόδου και καθόδου της στάθμης του νερού μίας μεγάλης λίμνης και κυρίως των θαλασσών. Η άνοδος της στάθμης ονομάζεται πλημμυρίδα (flood tide), ενώ η κάθοδος ονομάζεται άμπωτη (ebb ή low tide). Από κοινού, πλημμυρίδα και άμπωτη αποτελούν το φαινόμενο της παλίρροιας. Το φαινόμενο αυτό που επαναλαμβάνεται δύο φορές το 24ώρο (ακριβέστερα 24 ώρες 50' και 30") οφείλεται στη βαρυτική έλξη της Σελήνης αλλά και του Ήλιου πάνω στη Γη, καθώς και στην περιστροφή των ουρανίων σωμάτων αυτών. 24 ώρες και 50,5 λεπτά μεσολαβούν και μεταξύ δύο "διαβάσεων" της Σελήνης πάνω από ένα τόπο, δηλαδή δύο "άνω μεσουρανήσεων" όπως λέγονται. Έτσι η μία πλημμυρίδα συμβαίνει στην άνω μεσουράνηση της Σελήνης σ΄ έναν τόπο και η άλλη στην κάτω μεσουράνηση κάτω από τον ίδιο τόπο συμπληρώνοντας 12 ώρες και 25 λεπτά από την πρώτη. Εξ άλλου και οι δύο άμπωτεις συμβαίνουν όταν η Σελήνη βρίσκεται στην ανατολή και έπειτα (μετά από 12 ώρες και 25 λεπτά) στη δύση. Εξ αυτού προκύπτει και η σχέση της Σελήνης και του φαινομένου. Επειδή επιπλέον το ύψος της στάθμης εξαρτάται όχι μόνο από την απόσταση Γης - Σελήνης αλλά και Γης - Ηλίου προκύπτει ότι και ο Ήλιος έχει σχέση με την παλίρροια. Επίσης διαπιστώνεται ότι το ύψος των υδάτων εξαρτάται από τις φάσεις της Σελήνης, δηλαδή από τη θέση της ως προς τον Ήλιο. Και αυτό διότι κατά τις συζυγίες, δηλαδή κατά τη σύνοδο (νέα σελήνη) και κατά την αντίθεση (πανσέληνος) παρατηρείται η υψηλότερη στάθμη, ενώ κατά τους τετραγωνισμούς (Π.Τ. και Τ.Τ.) σημειώνεται η χαμηλότερη. Στην Ελλάδα έντονο φαινόμενο παλίρροιας είναι αυτό στον πορθμό του Ευρίπου στη Χαλκίδα, καλούμενο και Παλίρροια του Ευρίπου. Οι μετρήσεις του εύρους και χρόνου των φαινομένων της παλίρροιας γίνονται με ειδικά όργανα τα παλιρροιόμετρα και παλιρροιογράφους.

 Η φάση της παλίρροιας όπου τα νερά παρουσιάζουν το μεγαλύτερο "ημερήσιο" ύψος λέγεται πλήμμη (high water) (h/w). Το αντίθετο, η φάση όπου τα νερά παρουσιάζουν το μικρότερο "ημερήσιο" ύψος λέγεται ρηχία (low water) (l/w). Η υψομετρική διαφορά μεταξύ πλήμμης και ρηχίας ονομάζεται εύρος παλίρροιας (range of tide). Αυτό μπορεί να μεταβάλλεται κατά τόπους μέχρι και 10 μ. Τα χαρακτηριστικά στοιχεία που λαμβάνονται υπόψη, (μετρούμενα και στη συνέχεια αναφερόμενα), για κάθε παλίρροια είναι πέντε: Ο χρόνος παρατήρησης (σε ώρα και πρώτα λεπτά της ώρας) Το ύψος πλήμμης και διάρκεια από μέσο ύψος (ύψος σε μέτρα ή πόδια, χρόνος) Το ύψος ρηχίας και διάρκεια από μέσο ύψος (ύψος σε μέτρα ή πόδια, χρόνος) Το ύψος της μέσης στάθμης, (σε μέτρα ή πόδια) και Το εύρος της παλίρροιας. Αν και οι αρχαίοι Έλληνες, τόσο ο Πυθέας ο Μασσαλιώτης, όσο και ο Σέλευκος αλλά και ο Ποσειδώνιος ήταν οι πρώτοι που διαπίστωσαν τη σχέση της παλίρροιας με τη κίνηση της Σελήνης, τελικά στον Νεύτωνα οφείλεται η ερμηνεία του φαινομένου. Όπως έχει αποδειχθεί η έλξη της Σελήνης επί του υγρού στοιχείου της Γης είναι κατά 2,2 φορές μεγαλύτερη της έλξης που ασκεί σ΄ αυτό ο Ήλιος. Βάσει λοιπόν αυτού του δεδομένου ας υποτεθεί ότι όλη η επιφάνεια της Γης καλύπτεται από ύδατα. Τότε υπό την επίδραση της έλξης της Σελήνης τα ύδατα των θαλασσών θα συσσωρεύονται περισσότερο προς το μέρος που θα είναι η Σελήνη, αλλά και επιπλέον όπως διδάσκει η Μηχανική των ρευστών και στο εκ διαμέτρου αντίθετο σημείο της Γης ίδια συσσώρευση θα παρατηρείται. Έτσι η συσσώρευση αυτή θα έδινε στη Γη μια μορφή ελλειψοειδούς. Αν ακόμα υποτεθεί πως προς το μέρος της Σελήνης βρίσκεται και ο Ήλιος, τότε η συνδυασμένη έλξη Σελήνης + Ηλίου θα καταστήσει το ελλειψοειδές περισσότερο πεπλατυσμένο όπως αυτό ακριβώς συμβαίνει στις συζυγίες. Ενώ αντίθετα στους τετραγωνισμούς, όπου Σελήνη, Γη και Ήλιος σχηματίζουν ορθή γωνία, η έλξη του Ηλίου θα εξουδετερώσει μέρος της έλξης της Σελήνης με συνέπεια το ελλειψοειδές σχήμα της Γης να τονίζεται λιγότερο, στραμμένο πάντα προς τη Σελήνη. Αυτό αποτελεί και τη λεγόμενη "στατική θεωρία της παλίρροιας" όπου στις παλίρροιες συζυγιών οι έλξεις Σελήνης και Ηλίου προστίθενται, ενώ στις παλίρροιες τετραγωνισμών οι έλξεις αυτές αναιρούνται. Λόγω όμως και της περιστροφής της Γης στον άξονά της, αυτή στρέφει προς τη Σελήνη διαφορετικά κάθε φορά μέρη της επιφάνειάς της. Συνεπώς και το ελλειψοειδές σχήμα της θ΄ αλλάζει συνεχώς τη θέση των δύο υδάτινων εξογκωμάτων, δηλαδή των πλημμυρίδων όπως και των μεταξύ αυτών αμπώτιδων. Επειδή όμως η περιστροφή της Γης γίνεται από Δύση προς Ανατολή σε 24 ώρες, η μετατόπιση των υδάτινων εξογκωμάτων θα γίνεται ναι μεν στον ίδιο χρόνο αλλά από Ανατολή προς Δύση. Και αυτό διότι τα ύδατα κινούνται προς τα πίσω, δηλαδή τα μέρη που άφησε μεσουρανώντας η Σελήνη, καθώς η Γη περιστρέφεται. Έτσι πολύ απλά στην πραγματικότητα ένα πελώριο κύμα κινείται συνεχώς στη στάθμη των ωκεανών σε αντίθετη διεύθυνση της περιστροφής της Γης, και πάντα προς το μέρος που βρίσκεται η Σελήνη. Φυσικά οι ήπειροι εμποδίζουν το κύμα αυτό αλλάζοντάς του συνεχώς την κανονική του πορεία, καθώς επίσης και την ώρα της πλημμυρίδας και της αμπώτεως, κατά τόπους ανάλογα και με τη μορφολογία και διάταξη των ακτών στις οποίες και παρατηρείται έντονα το φαινόμενο. Έχει υπολογισθεί πως η συνεχής κίνηση των υδάτων στην επιφάνεια της Γης, που συμβαίνει αντίθετα της περιφοράς της ελαττώνει πολύ – πολύ αργά και σταθερά την ταχύτητα περιστροφής της. Έτσι υπολογίζεται πως ο χρόνος περιστροφής της Γης λόγω του συνεχούς αυτού φαινομένου, αυξάνεται περίπου κατά 1,7 δευτερόλεπτα ανά 100.000 έτη. Η γενεσιουργός δύναμη των παλιρροιών είναι η βαρυτική δύναμη που προκαλούν ο Ήλιος και η Σελήνη. Οι δυνάμεις αυτές λέγονται παλιρροϊκές δυνάμεις. Ο μεν Ήλιος λόγω της μεγάλης του μάζας η δε Σελήνη λόγω της μικρής σχετικά απόστασης από τη Γη, έστω κι αν συγκρινόμενη η διάμετρος της Γης με την απόσταση αυτή κρίνεται πολύ μικρή. Η έλξη που ασκείται απ΄ αυτά τα σώματα στη Γη (στο κέντρο της) και σε κάποιο σημείο της επιφάνειάς της είναι διαφορετική, έτσι η γενεσιουργός αυτή δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον κύβο της απόστασης από τον Ήλιο και τη Σελήνη. Ωστόσο η επίδραση της απόστασης είναι σημαντική, αν ληφθεί υπόψη ότι η δράση του Ηλίου φθάνει στο ήμισυ εκείνης της Σελήνης. Συνδυαζόμενες οι δράσεις των δύο αυτών ουρανίων σωμάτων συγκροτούν μια "ηλιο-σεληνιακή δύναμη" μεγέθους του δεκάκις εκατομμυριοστού της επιτάχυνσης της βαρύτητας. Η κατακόρυφη συνιστώσα της δύναμης αυτής αλλάζει ελάχιστα την ένταση της βαρύτητας, ενώ η οριζόντια συνιστώσα μεταβάλλει τη διεύθυνσή της κατά μια γωνία της τάξης μεγέθους του εκατοστού του δευτερολέπτου της μοίρας (0,01"). Οι νευτώνειες αρχές της βαρύτητας επέτρεψαν τον ποσοτικό προσδιορισμό της γενεσιουργού αυτής δύναμης της παλίρροιας πάνω στη μάζα των ωκεανών. Προς καλύτερη αντίληψη του μηχανισμού της δράσης αυτής θεωρείται ότι κάθε περιοδική συνιστώσα της δύναμης προκαλεί μερική παλίρροια κατά την ίδια περίοδο και γίνεται αποδεκτό ότι η συνολική παλίρροια είναι η συμβολή όλων των επιμέρους παλιρροιών που ονομάζονται συνιστώσες παλίρροιας ή κύματα παλίρροιας. Το σύνολο των ημι-ημερήσιων αυτών κυμάτων συγκροτούν την "ημι-ημερήσια παλίρροια" που παρουσιάζει και τις δύο πλημμυρίδες και δύο αμπώτεις, σε κάθε περιστροφή της Σελήνης γύρω από τη Γη. Οι κύριες συνιστώσες των ημι-ημερησίων κυμάτων αποτελούν ένα μέσο ηλιακό και ένα μέσο σεληνιακό κύμα που προκαλούνται από την (υποθετική) κίνηση της Σελήνης και του Ήλιου γύρω από τη Γη, στο επίπεδο του Ισημερινού. Ένα άλλο επίσης σεληνιακό κύμα δημιουργείται λόγω της απόστασης Γης - Σελήνης. Έτσι τα χαρακτηριστικά της ημι-ημερήσιας παλίρροιας καθορίζονται σχεδόν σε όλα τα σημεία της υδρόσφαιρας από το μέσο σεληνιακό ημι-ημερήσιο κύμα που είναι και η σημαντικότερη συνιστώσα. Κατά την "πανσέληνο" και τη "νέα σελήνη" το μέσο ηλιακό κύμα βρίσκεται σε φάση με το μέσο σεληνιακό κύμα προκαλώντας τις μεγάλες παλίρροιες ή παλίρροιες συζυγιών. Αντίθετα στο "τέταρτο" της Σελήνης τα αποτελέσματα των κυμάτων αυτών αλληλοαναιρούνται, προκαλώντας τις λεγόμενες "μικρές παλίρροιες" ή "παλίρροιες τετραγωνισμών". Η αξιοποίηση της παλιρροϊκής ενέργειας χρονολογείται από εκατοντάδες χρόνια πριν, αφού με τα νερά που δεσμεύονταν στις εκβολές ποταμών από την παλίρροια, κινούνταν νερόμυλοι. Ο τρόπος είναι απλός: Τα εισερχόμενα νερά της παλίρροιας στην ακτή κατά την πλημμυρίδα μπορούν να παγιδευτούν σε φράγματα, οπότε κατά την άμπωτη τα αποθηκευμένα νερά ελευθερώνονται και κινούν υδροστρόβιλο, όπως στα υδροηλεκτρικά εργοστάσια. Τα πλέον κατάλληλα μέρη για την κατασκευή σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι οι στενές εκβολές ποταμών. Η διαφορά μεταξύ της στάθμης του νερού κατά την άμπωτη και την πλημμυρίδα πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 μέτρα. Σήμερα οι μικροί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το θαλασσινό νερό βρίσκονται σε πειραματικό στάδιο. Η ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να παραχθεί είναι ικανή να καλύψει τις ανάγκες μιας πόλης μέχρι και 240 χιλιάδων κατοίκων. Ο πρώτος παλιρροϊκός σταθμός κατασκευάσθηκε στον ποταμό La Rance στις ακτές της Βορειοδυτικής Γαλλίας το 1962 και οι υδροστρόβιλοι που έχει μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια καθώς το νερό κινείται κατά τη μια ή την άλλη κατεύθυνση. Άλλοι τέτοιοι σταθμοί λειτουργούν στη Ρωσία, στη θάλασσα Barents και στον κόλπο Fuhdy της Νέας Σκωτίας.Οι θαλάσσιες μάζες καλύπτουν το 71% της επιφάνειας του πλανήτη μας και μπορούν να θεωρηθούν ένα κολοσσιαίο, «παγκόσμιο» ενεργειακό ρεζερβουάρ. Η θαλάσσια επιφάνεια απορροφά τεράστιες ποσότητες ηλιακής και αιολικής ενέργειας, η οποία εμφανίζεται στη θάλασσα σε διάφορες μορφές, όπως κύματα ή ρεύματα. Επιπλέον, το θαλάσσιο σύστημα επηρεάζεται από τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις του πλανήτη μας με τον Ήλιο και τη Σελήνη. Ο μηχανισμός αυτός, αργά αλλά ρυθμικά, κινητοποιεί ασύλληπτες ποσότητες ύδατος, δημιουργώντας το φαινόμενο της παλίρροιας. Η παραγωγή ενέργειας από τη θάλασσα ενδιαφέρει άμεσα τη χώρα μας, με το μεγάλο αριθμό νησιών, αλλά και την τεράστια ακτογραμμή της (φτάνει τα 13.700 χιλιόμετρα), η οποία είναι η μακρύτερη στην Ε.Ε. Το Αιγαίο Πέλαγος διαθέτει αξιοποιήσιμο θαλάσσιο ενεργειακό δυναμικό, το υψηλότερο της Μεσογείου, με την εκμετάλλευση του οποίου θα μπορούσε να καλυφθεί σημαντικό ποσοστό των ενεργειακών αναγκών μας. Οι υψηλές τιμές του πετρελαίου, η μείωση της προσφοράς καυσίμων και οι αυξανόμενες πιέσεις για τον έλεγχο του φαινόμενου του θερμοκηπίου καθιστούν ιδιαίτερα δημοφιλή την προοπτική της θαλάσσιας ενέργειας τόσο στις εθνικές κυβερνήσεις όσο και στις εταιρείες παροχής υπηρεσιών κοινής ωφέλειας. Η πρόκληση σήμερα έγκειται στην επιτυχή εκμετάλλευση της συσσωρευμένης πλέον γνώσης, η οποία δεν κατέστη εφικτή τα προηγούμενα χρόνια. Ουδείς υποστηρίζει ότι η εκμετάλλευση της κίνησης των κυμάτων για την παραγωγή ενέργειας δεν αποτελεί μια καλή ιδέα. Στο κάτω κάτω, το «καύσιμο» αυτό θα παράγεται δωρεάν και συνεχώς, ενώ η διαδικασία της παραγωγής δεν είναι ρυπογόνος. Η ενέργεια από τη θάλασσα είναι προφανώς αξιοπρόσεκτη, αλλά είναι αρκετά διασκορπισμένη και επομένως πολύ δύσκολη ως προς τη συλλογή της. Επίσης βρίσκεται συνήθως μακριά από τους τόπους κατανάλωσης. Η μόνη μορφή που έχει ως τώρα αποτελέσματα και είναι συγκεντρωμένη σε ορισμένες περιοχές της Γης, είναι η ενέργεια των παλιρροιών. Άλλες μορφές οι οποίες βρίσκονται σε πλήρη εξέλιξη και εφαρμόζονται σήμερα σε μικρή κλίμακα, αλλά έχουν μεγάλες προοπτικές εξέλιξης, είναι η ενέργεια των κυμάτων, η θερμική ενέργεια των ωκεανών και η ενέργεια λόγω της διαφοράς αλατότητας του γλυκού από το θαλασσινό νερό. Ο τρόπος παραγωγής ηλεκτρισμού από τις παλίρροιες μοιάζει πολύ με αυτόν της υδροηλεκτρικής ενέργειας, με τη διαφορά ότι το νερό κινείται σε δύο κατευθύνσεις, ένας σημαντικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπ όψη στην κατασκευή γεννητριών. Ενώ η παλιρροϊκή ενέργεια προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα, υπάρχουν ωστόσο σημαντικά περιβαλλοντικά μειονεκτήματα. Η κατασκευή δεξαμενών στις εκβολές ποταμών μπορεί να αυξήσει το ίζημα και τη θολερότητα του νερού στη δεξαμενή. Επιπλέον, θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στη ναυσιπλοΐα και τον τουρισμό, αφού το βάθος της θαλάσσιας περιοχής θα μειωθεί λόγω αύξησης του ιζήματος. Πιθανόν το μεγαλύτερο πρόβλημα που θα μπορούσε να δημιουργήσει μια τέτοια μονάδα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος, είναι οι επιπτώσεις στην πανίδα και τη χλωρίδα της περιοχής. Προς το παρόν πολύ λίγες μονάδες είναι σε λειτουργία για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε όλες τις συνέπειες που έχουν στο περιβάλλον. Παλιρροϊκές δυνάμεις Παλιρροϊκός Παλιρροϊκή ενέργεια Παλιρροϊκή δίνη Παλιρροϊκό κύμα Παλιρροϊκό πεδίο Παλιρροϊκό ρεύμα Παλιρροϊκή τριβή Διεθνή σήματα παλίρροιας Σέλευκος ο Σελεύκειος Νεώτερον Εγκυκλοπαιδικόν Λεξικόν Ηλίου τ.15ος σ.367-369 Κόγια Φ., Αγγελίδης Γ., Αγγελίδης Π.,(2008) Περιβαλλοντικές επιπτώσεις των σύγχρονων διατάξεων αξιοποίησης της ενέργειας της θάλασσας, Συνέδριο Περιβαλλοντικής Πολιτικής και Διαχείρισης, Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Μυτιλήνη, Ελλάδα Κοτσώνας Δημήτριος και Μιχαλά Ελένη,(2010), Στατιστική ανάλυση της κατάστασης της αξιοποίησης της θαλάσσιας ενέργειας παγκοσμίως, Πτυχιακή εργασία, Επιβλέπουσα Καθηγήτρια κα Κόγια Γρ. Φωτεινή, Τμήμα Μηχανολογίας, Σ.Τ.ΕΦ., Τ.Ε.Ι. Καβάλα Βίκυ Τσουκαλά και Νίκος Μαμάσης, (2010), Εισαγωγή στην ενεργειακή τεχνολογία-θαλάσσια ενέργεια, Μελέτη, Τομέας Υδάτινων Πόρων και Περιβάλλοντος, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνας NOAA Tides and Currents https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_tides/tides01_intro.html https://oceanservice.noaa.gov/facts/find-tides-currents.html http://www.allaboutenergy.gr/EnergeiaOkeanon.html http://www.diakonima.gr/