Plimovanje

 

 

Plimovanje je periodično odzivanje trdne zemeljske skorje, ozračja in in vodovja na motnje v težnostnem polju, ki jih povzročata privlačni sili Lune in Sonca.


Torej je plimovanje pojem, ki v bistvu ne zajema samo vse svetovne vode, marveč tudi Zemljino skorjo in celo ozračje. Ker pa so v skorji in ozračju te anomalije zelo majhne, jih v večini primerov zanemarimo. Nasprotno temu je plimovanje morja zelo pomembno za plovbo in obmorske prebivalce, poleg tega pa vplive plimovanja občutijo tudi ob večini izlivov veletokov (Amazonka, Nil, tudi Temza,.....).

Plimovanje se širi v obliki dolgih valov, ki povzročajo periodično nihanje gladine. Njeno dviganje imenujemo plima, njeno upadanje pa oseka. Nasplošno se ta dva pojava izmenjata približno štirikrat vsakih 48 ur. (v resnici je samo plimovanje odvisno Lune, ki kroži okrog Zemlje približno 24 ur in 50 minut - kar prinese več kot 48 ur).

Oblika Zemlje se zaradi privlačne sile Lune nekoliko spreminja. Kot sem že omenil, so temu vplivu najbolj podvrženi oceani (oziroma svetovna vodovja), ki pri tem dajo Zemlji obliko žoge za ragbi. Ker Luna potuje okrog Zemlje (in z njo v bistvu tudi plimski val), se po celem svetu izmenjavata plima in oseka. Ta dva pojava pa nista povsem monotona, torej vedno enaka. Spreminja se tako interval menjavanja (sicer ne veliko, vendar so vse ocene približne - od 6 do 6 ur in pol), kot tudi višina amplitude plimovanja.

Slednja je odvisna od dveh stvari. Prva je eliptična pot Lune, kar pomeni, da bo plimovanje imelo večjo amplitudo, ko bo Luna bližje Zemlji. Druga je, da povzroča plimovanje tudi Sonce. Le to je sicer zelo oddaljeno od našega planeta, vendar je zaradi izredno velike mase prav tako pomemben dejavnik pri plimovanju. Njegova učinkovitost dosega sicer približno polovico Luninega delovanja. Ko so Sonce, Luna in Zemlja v isti liniji bo tako prišlo do tako imenovane visoke plime, ko je Luna pravokotno na smer Zemlja-Sonce pride do nizke oseke. Res je sicer, da vplivata na zemeljsko plimovanje tudi Zemlji najbližja planeta, Mars in Venera, vendar je njun učinek zanemarljivo majhen in se porazgubi v stalnem valovanju morja.

Sedaj se lahko dotaknemo še enega vprašanja in sicer čemu se plimski interval pojavi dvakrat na dan in ne le enkrat. Vprašanje je precej zanimivo, vendar nanj lahko precej enostavno odgovorimo.
Gravitacijska sile Lune, ki deluje na težišče Zemlje, povzroča vrtenje Zemlje okoli težišča sistema Zemlja-Luna. Gravitacijska sila Lune ni enaka po celi prostornini Zemlje, pač pa deluje najmočneje na bližji del površine. Na bolj oddaljeni strani Zemlje pa je najmanjša. To pomeni, da je voda na oddaljeni strani Zemlje nekoliko bolj "sproščena" in zato tudi dobi celotna površina Zemlje obliko žoge za ragbi. Tako sta naenkrat na Zemlji dve plimi in dve oseki.

Razlike v amplitudi plimovanja so po svetu zelo različne. Tako je na primer na vzhodni obali Kanade (Nova Škotska) razlika med plimo in oseko tudi 14 metrov in več, v Rokavskem prelivu do 10 metrov, na Aljaski in v severozahodni Avstraliji pa 6 metrov. Na drugi strani lahko že pri v Jadranskem morju vidimo, da so razlike precej manjše. V južnem Jadranu je razlika med plimo in oseko ponekod le 30 cm, v severnem Jadranu pa okrog 60 cm. V svetovnem povprečju znaša amplituda plimovanja 2 do 3 metre, najmanjše razlike med plimo in oseko pa so okrog ekvatorja. Do tega pride zaradi nagiba Lunine krožnice glede na Zemljin ekvator (23 stopinj).

 

Če zarotiramo "plimsko" sfero okrog Zemlje vidimo, da je razlika v spremembi oddaljenosti sfere ravno na ekvatorju najmanjša


Razlogi za tako velike razlike gre iskati v že omenjenem nagibu področij glede na Lunino ekliptiko pa tudi v velikosti morij, oblikovanosti morskega dna in položaju ter oblikovanosti kopnega, če naštejemo pomembnejše dejavnike. Ponekod kjer je morje plitvo in se počasi spušča proti velikim globinam odprtega morja, se voda ob oseki odmakne daleč od obale, potem pa ob plimi z veliko hitrostjo privre nazaj (preliv Pentland Firth severno od Škotske; voda ob plimi prihaja s hitrostjo 14 km/h).
Največje amplitude plimovanja tako najdemo tam kjer so ozki prelivi ali zalivi povezani z globokimi odprtimi morji, oceani. To je seveda logično, saj plimski tok prinaša velike količine vode v zaliv (ali preliv). Kjer bi se drugače voda porazdelila po večjih območjih, v tem primeru nima kam, razen v višino.

Tako kot mnoge druge stvari je človek s časom uspel izkoristiti tudi plimovanje. Tako človek že stoletja izkorišča plimovanje za plovbo. Vsa velika potovanja so se pričela takrat, ko je plima dosegla svoj vrh. Takrat se namreč začne gladina nižati in plimski tok se usmeri stran od obale. To je precej olajšalo začetek plovbe, saj so ladje potovale skupaj s tem tokom. Druga stvar je tudi ta, da so mnogokrat ladje izplule iz pristanišč v lagunah, ki jih ponavadi zapira koralni greben. Ob plimi je bila voda dovolj visoka, da so tudi ladje z večjim ugrezom lahko izplule iz pristanišča. Danes izkoriščanje plimskega toka ne pride več toliko v poštev, saj so vsa pristanišča močno poglobljena, poleg tega pa imajo današnje ladje ogromen izpodriv, in tok v zaliv (po oseki) ne predstavlja nikakršnega problema.

 

V novejšem času smo začeli plimovanje izkoriščati tudi za pridobivanje električne energije. Postopek same gradnje plimske elektrarne je precej zapleten in omejen na specifično območje, saj mora imeti željen predel dovolj veliko amplitudo plimovanja. Poleg tega mora biti sama elektrarna zgrajena nekje v ožini (manjši stroški gradnje nasipa (mostu)). Takšna elektrarna obstaja v Franciji, v La Rance-u, ki se nahaja ob Rokavskem prelivu na polotoku Bretanija. Elektrarna je zgrajena na izhodu zaliva proti odprtemu morju, povprečna razlika med plimo in oseko znaša več kot 8 metrov.

 

V zadnjem delu se na kratko dotaknimo principa delovanja plimske elektrarne.

 

 

Kot vidimo iz skice, ima cikel delovanja plimske elektrarne štiri faze. V prvem se ob plimi napolni osrednji del v nasipa, ki se ostane poln tudi, ko začne voda upadati. Ko ta doseže določen nivo, začne voda v nasipu iztekati in obenem poganjati turbine. Poganja jih dokler ne zmanjka vode. V tretji fazi se turbine (zaradi spremembe smeri toka) obrnejo in že nastopi četrta faza v kateri zaradi prihajajoče plime turbine zopet delujejo s polno paro. Ko se stvar uravnovesi (ob vrhuncu plime), se zaradi vnovične spremembe plimskega toka turbine zopet obrnejo in cikel se ponovi.

 

 

 

 

Zaradi poenostavitve principa in predvsem znižanja stroškov gradnje v praksi elektrarna deluje nekoliko drugače. Sam nasip nima srednjega dela (rezervoarja), temveč je le ta nadomeščen kar s samo notranjostjo zaliva. Ob plimi sedaj voda priteka v zaliv in poganja turbine. Tam jo potem zadržujejo dokler zunanja gladina vode ne upade do določenega nivoja, takrat se turbine obrnejo in poganja jih voda iz zaliva. Treba je še povedati, da se za obračanje turbin uporabljajo posebni plovci, ki to sploh omogočajo, jasno pa je, da celoten proces poteka povsem avtomatizirano.

Še ena, nekoliko večja skica:

 

Izdelal Davor Klemen