Maa ja Kuu loodete vastastikmõju
Loodete mõju rannikualadel on üks kergemini jälgitavaid loodusnähtusi: merevee tase tõuseb mõneks tunniks, seejärel langeb aeglaselt ja tsükkel kordub iga päev. Selle pealtnäha lihtsa rütmi taga peitub Maa ja Kuu (ja Päikese panuse) keeruline gravitatsiooniline vastastikmõju, mis kujundab ookeani dünaamikat, mõjutades ranniku ökosüsteeme, laevandustegevust ja isegi rannikualade infrastruktuuri projekteerimist. Maa ja Kuu loodete mõju mõistmine ei ole mitte ainult teaduslik uudishimu, vaid ka ohutuse, majanduse ja keskkonnaga seotud mure.
Gravitatsioonijõud ja loodete päritolu
Loodete olemus seisneb gravitatsioonijõus. Kuul on palju väiksem mass kui Maal, kuid selle suhteliselt lähedus muudab selle gravitatsioonilise mõju Maale märkimisväärseks. Kuu gravitatsioon tõmbab Maad ja eriti ookeanide veemassi. Looded ei ole aga lihtsalt "merevee Kuu poole tõmbamine". Oluline on Kuu gravitatsioonijõu erinevus Maa erinevates punktides.
Kuu poole pööratud Maa külg kogeb tugevamat gravitatsioonilist tõmmet kui vastaskülg. Seda erinevust nimetatakse loodete jõuks. Selle tulemusena moodustuvad kaks loodete mõhna: üks Kuu poole pööratud küljel tugevama gravitatsioonilise tõmbe tõttu ja teine vastasküljel nõrgema gravitatsioonilise tõmbe tõttu. Maa-Kuu süsteemi raames seletatakse kaugema külje mõhna olemasolu sageli diferentsiaalsete gravitatsiooniefektide ja Maa-Kuu süsteemi massikeskme (barütsentri) ühise orbitaalliikumise kombinatsiooniga.
Nende kahe mõhna korral liigub rannikuala Maa pöörlemisel tavaliselt ühe pöörde jooksul mõlemast mõhnast üle, seega kogevad paljud kohad umbes päeva jooksul kahte kõrg- ja mõõna. Kuna Kuu liigub aga samuti ümber Maa, ei ole loodete tsükkel täpselt 24 tundi; keskmiselt järgneb see umbes 24 tundi ja 50 minutit kestvale "kuupäevale". Seetõttu nihkub kõrgeima loode aeg iga päev umbes 50 minutit hilisemaks.
Päikese roll: täiskuu ja veerandkuu
Kuigi Kuu on loodete peamine põhjustaja, mängib rolli ka Päike. Päikese gravitatsioon on palju suurem, kuid ta on nii kaugel, et tema loodete jõud on väiksem kui Kuul (umbes poole väiksem). Kui Maa, Kuu ja Päike on kohakuti – noorkuu (konjunktsioon) või täiskuu (opositsioon) ajal –, toimivad Kuu ja Päikese loodete jõud samas suunas. Selle tulemuseks on kevadised looded (mis ei ole seotud kevadega, vaid pigem „tõusuga“), mis on keskmisest suurema ulatusega loodete amplituud (veetaseme erinevus kõrg- ja mõõna ajal).
Vastupidiselt, kui Kuu on oma esimeses või kolmandas veerandfaasis, moodustab see Maa-Päikese joonega umbes 90-kraadise nurga. Sel hetkel "tühistavad" Kuu ja Päikese loodete jõud teineteist, kitsendades loodete vahemikku. See on umbrohutõus. Kalurite, sadamaoperaatorite ja rannikualade tegevuste planeerijate jaoks on see kevadine umbrohutõusu muster oluline, sest see määrab, millal on loodete hoovused tugevamad ja äärmuslikud veetasemed tõenäolisemad.
Miks on loodete kõrgused eri kohtades erinevad?
Kui looded sõltuksid ainult Kuu gravitatsioonist, kogeksid kõik Maa rannikualad sarnaseid mustreid. Tegelikkuses on loodete kõrgused väga erinevad: mõnes kohas on loodete kõrgus vaid kümneid sentimeetreid, samas kui teistes, näiteks Fundy lahes (Kanadas), võivad need ulatuda kümnete meetriteni. Selle erinevuse põhjustavad mitmed peamised tegurid:
1. Ookeanibasseini kuju ja rannajoon
Lahe kitsenev kuju võib veemassi "fokuseerida", suurendades loodete intensiivsust. Merepõhja topograafia mõjutab ka seda, kuidas loodelained levivad ja peegelduvad.
2. Resonants
Igal vesikonnal on loomulik võnkumisperiood. Kui loodete periood läheneb vesikonna loomulikule perioodile, võib loodete amplituud suureneda nagu õigel ajal tehtud kiik.
3. Coriolise efekt ja loodete dünaamika
Ookeani looded on pikalainelised lained, mida mõjutab Maa pöörlemine. See põhjustab mõnes piirkonnas pöörleva (amhüdroomilise) hoovuste süsteemi, mille tulemusel looded mõnes punktis praktiliselt puuduvad (amplituudid on nullilähedased), samas kui teistes on need üsna suured.
4. Hõõrdumine ja vee sügavus
Madal vesi suurendab põhjahõõrdumist, muutes faasi ning vähendades või mõnikord suurendades amplituudi keerukate interaktsioonide kaudu rannajoone vormiga.
Nende tegurite tõttu esineb mõnes kohas kaks korda päevas (poolpäevased) looded, teistes üks kord päevas (päevased) ja paljudes kohtades on looded segatüüpi. Näiteks Indoneesias on mitmesuguseid loodete tüüpe, mida mõjutavad ookeanide, väinade ja saarestiku topograafia ühinemiskohad.
Pikaajalised interaktsioonid: Maa pöörlemise aeglustumine ja Kuu orbiidi taandumine
Loodete vastastikmõjud ei liiguta ookeanivett iga päev mitte ainult üles-alla, vaid kannavad üle ka energiat ja impulsimomenti Maa ja Kuu vahel. Loodete mõhk ei ole alati täpselt Maa ja Kuu joondumisega joondatud, sest Maa pöörleb kiiremini kui Kuu tiirleb. Hõõrdumine ookeanis ja vastastikmõju merepõhjaga põhjustavad loodete mõhku, mis jääb kohalikust dünaamikast olenevalt veidi maha või liigub ettepoole, kuid globaalselt kipub mõhk olema Kuu joondumisest veidi ees. Selle tulemusena tekitab Kuu ja loodete mõhku vaheline gravitatsioonijõud pöördemomendi.
Sellel pöördemomendil on kaks peamist tagajärge:
1. Maa pöörlemine aeglustub
Maa pöörlemisenergia väheneb järk-järgult loodete energia hajumise tõttu (peamiselt soojusena hõõrdumise kaudu). Selle tulemusena pikeneb päeva pikkus geoloogilises mastaabis aja jooksul väga vähesel määral.
2. Kuu liigub Maast eemale
Maa pöörlemisel kaotatud nurkmoment kandub Kuu orbiidile, suurendades Kuu orbiidi raadiust. Apollo missioonidelt maha jäänud laserpeegeldite abil tehtud kaasaegsed mõõtmised näitavad, et Kuu liigub Maast eemale mõne sentimeetri võrra aastas. Pikas perspektiivis tähendab see, et väga kauges tulevikus muutuvad loodete kiirused ja Maa päeva pikkus jätkab pikenemist.
See protsess annab vihjeid ka Maa mineviku kohta. Geoloogiliste andmete ja teatud fossiilide põhjal, mis jäädvustavad päeva- või kuurütme (näiteks kihilise kasvu), saavad teadlased hinnata, et sadu miljoneid aastaid tagasi olid Maa päevad lühemad ja Kuu lähemal, mis võimaldas mõnes piirkonnas loodete mustreid tugevamalt tunda.
Loodete mõju inimeste elule ja tegevusele
Looded mõjutavad rannikuelu paljusid aspekte. Ökosüsteemides pakub loodetevaheline tsoon – vaheldumisi vee all ja õhuga avatud ala – ainulaadset elupaika organismidele, kes peavad taluma temperatuuri, soolsuse ja põua muutusi. Loodehoovused aitavad ka toitaineid transportida, vastseid levitada ja vett segada, mõjutades seeläbi kalapüügi tootlikkust.
Inimtegevuse seisukohast määravad looded laevade sisenemise sõiduplaanid madalatesse sadamatesse, mõjutavad ülesõitude ohutust ning annavad teavet rannikulinnade muldkehade, muulide ja drenaažisüsteemide planeerimise kohta. Kliimamuutuste ja merepinna tõusu kontekstis on loodete mõistmine üha olulisem, sest loodete üleujutused tekivad sageli siis, kui kõrgveetasemed langevad kokku tormide, lainete ja merepinna tõusuga.
Lisaks on loodete energia taastuv energiaallikas. Loodete elektrijaamad kasutavad ära veetaseme või loodete hoovuste erinevusi. Nende rakendamine nõuab aga põhjalikke uuringuid, et vältida ökosüsteemide, organismide rändeteede või sette dünaamika kahjustamist.
Sulgemine
Maa ja Kuu vaheline loodete vastastikmõju on ilmekas näide sellest, kuidas kosmilised jõud mõjutavad igapäevaelu. Kuu gravitatsiooniline tõmme – mida toetab Päike – tekitab ookeanilaine, mis skulpteerib rannikute ja merepõhjade kuju ning tekitab eri piirkondades erinevaid mustreid. Pikaajalises perspektiivis toimivad looded energiavahetuse mehhanismina, aeglustades järk-järgult Maa pöörlemist ja lükates Kuud eemale. See nähtus ühendab taevast ja merd, näidates, et Maa ei ole eraldi süsteem, vaid pigem osa gravitatsioonitantsust, mis on kestnud miljardeid aastaid.
