ما الذي يسبب المد والجزر؟ القمر والانتفاخان وسرّ الموجتين اليوميتين

قِف على أي شاطئ لبضع ساعات وستلاحظ أن حافة الماء تتحرك: تزحف نحو اليابسة ثم تنسحب بثبات، كأن المحيط بأكمله يتنفس ببطء. هذا التنفس البطيء هو المد والجزر، وخلفه سبب فلكي أنيق يربط بين ماء الأرض وجاذبية القمر البعيد.

القمر يشدّ البحر

كل جسم له كتلة يجذب كل جسم آخر. والقمر، رغم بُعده الذي يبلغ نحو 384 ألف كيلومتر، ضخم بما يكفي لكي تشدّ جاذبيته مياه المحيطات نحوه. المياه سائلة وحرّة الحركة، لذلك تستجيب لهذا الشدّ أكثر بكثير من الصخور الصلبة، فتتجمّع مكوّنة انتفاخاً خفيفاً في الجهة التي تواجه القمر. لكن قوة الجاذبية لا تعمل بالتساوي على الكوكب كله؛ فالماء الأقرب إلى القمر يُشدّ بقوة أكبر من مركز الأرض، ومركز الأرض يُشدّ بقوة أكبر من الماء البعيد في الجهة الأخرى. وهذا الفارق في الشدّ عبر جسم الأرض — وليس مقداره المطلق — هو ما يولّد المدّ فعلياً.

لغز الانتفاخ الثاني

المفاجأة أن هناك انتفاخين لا واحداً: واحد في مواجهة القمر، وآخر في الجهة المقابلة تماماً. لماذا يوجد ماء منتفخ في الجانب البعيد حيث الجاذبية أضعف؟ تخيّل ثلاثة عدّائين مربوطين بحبال مطاطية والقمر يشدّهم بدرجات متفاوتة: العدّاء الأمامي (الماء القريب) يُسحب بعيداً عن المنتصف، والمنتصف (صخور الأرض) يُسحب بعيداً عن العدّاء الخلفي. والنتيجة أن الماء البعيد يتخلّف إلى الوراء ويتجمّع في انتفاخ ثانٍ مماثل للأول.

بينما تدور الأرض حول محورها خلال أربع وعشرين ساعة، يمرّ كل ساحل عبر هذين الانتفاخين بالتناوب. لذلك يشهد معظم السواحل مدّين مرتفعين وجزرين منخفضين في اليوم الواحد، وهو ما يُسمّيه علماء المحيطات النظام نصف اليومي.

لماذا يتأخّر التوقيت نحو خمسين دقيقة؟

لو كان القمر ثابتاً في مكانه لعاد المدّ كل اثنتي عشرة ساعة تماماً. لكن القمر نفسه يدور حول الأرض في الاتجاه ذاته، فبينما تُكمل الأرض دورتها يكون القمر قد تقدّم قليلاً في مساره. لذلك تحتاج الأرض إلى نحو خمسين دقيقة إضافية لكي «تلحق» بالقمر وتعيد الساحل تحت الانتفاخ. وهكذا يتأخّر موعد المدّ المرتفع بنحو خمسين دقيقة كل يوم، وتفصل بين الموجتين المتتاليتين اثنتا عشرة ساعة وخمس وعشرون دقيقة، وهو ما يفسّر انزلاق جداول المدّ يوماً بعد يوم.

المد الربيعي والمد المحاقي

للشمس أيضاً تأثير مدّي، لكنه يعادل نحو 46% فقط من تأثير القمر رغم كتلتها الهائلة، وذلك لبُعدها الشاسع الذي يزيد على مئة وخمسين مليون كيلومتر. حين تصطفّ الشمس والقمر على استقامة واحدة — عند المحاق أو البدر — تتجمع قوّتاهما فيصبح المدّ أعلى والجزر أدنى، وهو المدّ الربيعي الأقوى. وحين يقع القمر بزاوية قائمة بالنسبة للشمس — في التربيعين — يُلغي كل منهما جزءاً من تأثير الآخر فيكون المدى ضعيفاً، وهو المدّ المحاقي. ولاحظ أن كلمة «ربيعي» هنا لا علاقة لها بفصل الربيع، بل تصف الماء الذي «يثب» مرتفعاً، ويتكرّر هذا النمط مرتين في كل شهر قمري.

كيف تصنع السواحل الفارق

الانتفاخان في المحيط المفتوح لا يتجاوزان عادة نصف متر إلى متر واحد. أما المدى الكبير الذي نراه على الشواطئ فتصنعه هندسة الساحل: الخلجان الضيّقة والمصبّات الضحلة تحصر الماء القادم وتجبره على الارتفاع. ففي خليج فَندي بكندا يبلغ الفرق بين المدّ والجزر نحو ستة عشر متراً — أعلى مدى في العالم — لأن زمن تأرجح مياه الخليج يتوافق تقريباً مع إيقاع المدّ فيتضخّم بالرنين. ولهذا تختلف جداول المدّ من ميناء إلى آخر رغم أن السبب الفلكي واحد؛ فالبحر المتوسط شبه المغلق يشهد مدّاً ضئيلاً لا يتجاوز سنتيمترات، بينما تشهد سواحل أخرى أمتاراً عدّة. وفهم هذا التداخل بين الفلك والجغرافيا هو ما يجعل التنبؤ بالمدّ علماً دقيقاً يعتمد عليه الصيادون والملّاحون ومهندسو الموانئ كل يوم.