अध्याय १३ महासागरीय जलाची हालचाल
महासागरीय जल गतिमान आहे. त्याची तापमान, लवणता, घनता यासारखी भौतिक वैशिष्ट्ये आणि सूर्य, चंद्र आणि वाऱ्यांसारख्या बाह्य शक्ती महासागरीय जलाच्या हालचालीवर प्रभाव टाकतात. महासागरीय जलाशयांमध्ये आडव्या आणि उभ्या हालचाली सामान्य आहेत. आडव्या हालचाली म्हणजे महासागरीय प्रवाह आणि लाटा. उभ्या हालचाली म्हणजे भरती-ओहोटी. महासागरीय प्रवाह म्हणजे एका विशिष्ट दिशेने प्रचंड प्रमाणात पाण्याचा सतत प्रवाह, तर लाटा म्हणजे पाण्याची आडवी हालचाल. महासागरीय प्रवाहाद्वारे पाणी एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी पुढे सरकते, तर लाटांमधील पाणी हलत नाही, परंतु लाटांच्या रांगा पुढे सरकतात. उभी हालचाल म्हणजे महासागर आणि समुद्रांमधील पाण्याची वाढ आणि घट. सूर्य आणि चंद्राच्या आकर्षणामुळे, महासागरीय जल दिवसातून दोनदा वर उठते आणि खाली येते. पृष्ठभागाखालील थंड पाण्याचा वरच्या दिशेने प्रवाह (अपवेलिंग) आणि पृष्ठभागावरील पाण्याचे खाली बुडणे हे देखील महासागरीय जलाच्या उभ्या हालचालीचे प्रकार आहेत.
लाटा (WAVES)
लाटा प्रत्यक्षात ऊर्जा असतात, पाणी नसून, जी महासागरीय पृष्ठभागावरून फिरते. लाट जसजशी पुढे जाते तसतसे पाण्याचे कण फक्त एका लहान वर्तुळात प्रवास करतात. वारा लाटांना ऊर्जा पुरवतो. वारा महासागरात लाटांना प्रवास करण्यास कारणीभूत ठरतो आणि किनारपट्टीवर ही ऊर्जा मुक्त होते. पृष्ठभागावरील पाण्याची हालचाल क्वचितच महासागरांच्या स्थिर तळाशी असलेल्या खोल पाण्यावर परिणाम करते. लाट किनारपट्टीकडे येताना ती मंद होते. हे गतिमान पाणी आणि समुद्रतळ यांच्यामध्ये होणाऱ्या घर्षणामुळे होते. आणि, जेव्हा पाण्याची खोली लाटेच्या तरंगलांबीच्या निम्म्यापेक्षा कमी असते, तेव्हा लाट मोडते. खुल्या महासागरांमध्ये सर्वात मोठ्या लाटा आढळतात. लाटा हलत राहतात आणि वाऱ्यापासून ऊर्जा शोषून घेत मोठ्या होत राहतात.
बहुतेक लाटा वाऱ्यामुळे पाण्यावर दबाव पडल्याने निर्माण होतात. जेव्हा दोन नॉट्स किंवा त्यापेक्षा कमी वेगाची वाफार शांत पाण्यावर वाहते, तेव्हा लहान तरंग तयार होतात आणि वाऱ्याचा वेग वाढतो तसतसे ते वाढतात, जोपर्यंत मोडणाऱ्या लाटांमध्ये पांढरे शिखर दिसू लागतात. लाटा हजारो $\mathrm{km}$ प्रवास करू शकतात, त्यानंतर किनारपट्टीवर येऊन कोसळतात, मोडतात आणि समुद्रकिनारा म्हणून विरघळतात.
लाटेचा आकार आणि आकृती तिचे मूळ प्रकट करते. तीव्र लाटा अगदी तरुण असतात आणि कदाचित स्थानिक वाऱ्यामुळे तयार झालेल्या असतात. मंद आणि स्थिर लाटा दूरच्या ठिकाणांहून उगम पावतात, शक्यतो दुसऱ्या गोलार्धातून. लाटांची कमाल उंची वाऱ्याच्या तीव्रतेने ठरते, म्हणजेच तो किती काळ वाहतो आणि कोणत्या क्षेत्रावर एकाच दिशेने वाहतो यावर.
वारा त्याच्या मार्गावर पाण्याच्या शरीराला ढकलतो तर गुरुत्वाकर्षण लाटांच्या शिखरांना खाली ओढते म्हणून लाटा प्रवास करतात. खाली पडणारे पाणी मागील दरींना वर ढकलते, आणि
आकृती १३.१ : लाटा आणि पाण्याच्या रेणूंची हालचाल
लाट नवीन स्थानावर जाते (आकृती १३.१). लाटांच्या खाली असलेल्या पाण्याची वास्तविक हालचाल गोलाकार असते. याचा अर्थ असा की लाट जसजशी जवळ येते तसतसे पदार्थ वर आणि पुढे नेले जातात आणि ती जसजशी पुढे जाते तसतसे खाली आणि मागे नेले जातात.
लाटांची वैशिष्ट्ये
लाट शिखर आणि दरी : लाटेच्या सर्वोच्च आणि सर्वात निम्न बिंदूंना अनुक्रमे शिखर आणि दरी म्हणतात.
लाट उंची : हे लाटेच्या दरीच्या तळापासून तिच्या शिखराच्या शिखरापर्यंतचे उभे अंतर आहे.
लाट मोठेपणा : हे लाट उंचीच्या निम्मे असते.
लाट कालावधी : हे फक्त दोन क्रमिक लाट शिखरे किंवा दरी एका निश्चित बिंदूमधून जाताना त्यांच्यातील वेळेचे अंतर असते.
तरंगलांबी : हे दोन क्रमिक शिखरांमधील आडवे अंतर आहे.
लाट गती : हा दर आहे ज्याने लाट पाण्यातून फिरते आणि तो नॉट्समध्ये मोजला जातो.
लाट वारंवारता : हे एका सेकंदाच्या कालावधीत दिलेल्या बिंदूमधून जाणाऱ्या लाटांची संख्या आहे.
भरती-ओहोटी (TIDES)
समुद्रसपाटीची नियतकालिक वाढ आणि घट, दिवसातून एकदा किंवा दोनदा, प्रामुख्याने सूर्य आणि चंद्राच्या आकर्षणामुळे होते, याला भरती-ओहोटी म्हणतात. हवामानशास्त्रीय परिणामांमुळे (वारे आणि वातावरणीय दाब बदल) होणाऱ्या पाण्याच्या हालचाली सर्ज म्हणतात. सर्ज भरती-ओहोटीसारख्या नियमित नसतात. भरती-ओहोटीचा अभ्यास अवकाशीय आणि कालिक दृष्ट्या खूप गुंतागुंतीचा आहे, कारण त्याची वारंवारता, परिमाण आणि उंची यामध्ये मोठे बदल आहेत.
चंद्राचे गुरुत्वाकर्षण मोठ्या प्रमाणात आणि कमी प्रमाणात सूर्याचे गुरुत्वाकर्षण हे भरती-ओहोटी घडण्याची मुख्य कारणे आहेत. दुसरा घटक म्हणजे अपकेंद्री बल, जे गुरुत्वाकर्षणाला संतुलित करण्यासाठी कार्य करते. गुरुत्वाकर्षण आणि अपकेंद्री बल एकत्रितपणे पृथ्वीवर दोन प्रमुख भरती-ओहोटीचे उठाव निर्माण करण्यासाठी जबाबदार आहेत. चंद्राच्या दिशेने असलेल्या पृथ्वीच्या बाजूला, भरती-ओहोटीचा उठाव होतो तर विरुद्ध बाजूला, जरी चंद्राचे गुरुत्वाकर्षण कमी असते कारण ते दूर आहे, तरी अपकेंद्री बलामुळे दुसऱ्या बाजूला भरती-ओहोटीचा उठाव होतो (आकृती १३.२).
‘भरती-ओहोटी निर्माण करणारे बल’ हे या दोन शक्तींमधील फरक आहे; म्हणजे चंद्राचे गुरुत्वाकर्षण आणि अपकेंद्री बल. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर, चंद्राच्या सर्वात जवळ, चंद्राचे ओढ किंवा आकर्षक शक्ती अपकेंद्री बलापेक्षा जास्त असते, आणि म्हणून चंद्राच्या दिशेने उठाव निर्माण करणारे एक निव्वळ बल असते. पृथ्वीच्या विरुद्ध बाजूला, आकर्षक शक्ती कमी असते, कारण ते चंद्रापासून दूर आहे, अपकेंद्री बल प्रबळ असते. म्हणून, चंद्रापासून दूर जाणारे एक निव्वळ बल असते. हे चंद्रापासून दूर दुसरा उठाव निर्माण करते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर, भरती-ओहोटीचे उठाव निर्माण करण्यासाठी आडव्या भरती-ओहोटी निर्माण करणाऱ्या शक्ती उभ्या शक्तींपेक्षा अधिक महत्त्वाच्या आहेत.
आकृती १३.२ : गुरुत्वाकर्षण शक्ती आणि भरती-ओहोटी यांच्यातील संबंध
रुंद खंडीय शेल्फवरील भरती-ओहोटीच्या उठावांची उंची जास्त असते. जेव्हा भरती-ओहोटीचे उठाव मध्य-महासागरीय बेटांवर आदळतात तेव्हा ते कमी होतात. किनारपट्टीच्या बाजूने असलेल्या खाड्या आणि नदीमुखांचा आकार देखील भरती-ओहोटीची तीव्रता वाढवू शकतो. फनेलच्या आकाराच्या खाड्या भरती-ओहोटीची परिमाणे मोठ्या प्रमाणात बदलतात. जेव्हा भरती-ओहोटी बेटांदरम्यान किंवा खाड्या आणि नदीमुखांमध्ये वाहतात तेव्हा त्यांना भरती-ओहोटीचे प्रवाह म्हणतात.
फंडीच्या खाडीची भरती-ओहोटी, कॅनडा
जगातील सर्वोच्च भरती-ओहोटी कॅनडाच्या नोव्हा स्कॉशियामधील फंडीच्या खाडीत होते. भरती-ओहोटीचा उठाव १५ - $16 \mathrm{~m}$ आहे. कारण दररोज दोन उच्च भरती आणि दोन निम्न भरती असतात (साधारणपणे २४ तासांचा कालावधी); मग भरती साधारणपणे सहा तासांच्या आत येणे आवश्यक आहे. एका अंदाजानुसार, भरती दर तासाला सुमारे $240 \mathrm{~cm}$ वाढते ($(1,440 \mathrm{~cm}$ भागिले ६ तास). जर तुम्ही एका किनारपट्टीवरून खाली चाललात असाल आणि बाजूला एक उंच दरी असेल (जी तेथे सामान्य आहे), तर भरती-ओहोटीकडे लक्ष द्या. जर तुम्ही सुमारे एक तास चाललात आणि नंतर लक्षात आले की भरती येत आहे, तर तुम्ही जिथून सुरुवात केली तिथे परत येण्यापूर्वी पाणी तुमच्या डोक्यावर येईल!
भरती-ओहोटीचे प्रकार
भरती-ओहोटी त्यांच्या वारंवारता, दिशा आणि हालचालीत ठिकाणापासून ठिकाणी आणि वेळोवेळी बदलतात. भरती-ओहोटीचे एका दिवसात किंवा २४ तासांत घडण्याच्या वारंवारतेवर किंवा त्यांच्या उंचीवर आधारित विविध प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते.
वारंवारतेवर आधारित भरती-ओहोटी
अर्ध-दैनिक भरती-ओहोटी : सर्वात सामान्य भरती-ओहोटीचा नमुना, दररोज दोन उच्च भरती आणि दोन निम्न भरती दर्शवितो. क्रमिक उच्च किंवा निम्न भरती अंदाजे समान उंचीच्या असतात.
दैनिक भरती-ओहोटी : प्रत्येक दिवसात फक्त एक उच्च भरती आणि एक निम्न भरती असते. क्रमिक उच्च आणि निम्न भरती अंदाजे समान उंचीच्या असतात.
मिश्र भरती-ओहोटी : उंचीत बदल असलेल्या भरती-ओहोटीला मिश्र भरती-ओहोटी म्हणून ओळखले जाते. ही भरती-ओहोटी साधारणपणे उत्तर अमेरिकेच्या पश्चिम किनारपट्टीवर आणि पॅसिफिक महासागरातील अनेक बेटांवर होते.
सूर्य, चंद्र आणि पृथ्वीच्या स्थानावर आधारित भरती-ओहोटी
वाढत्या पाण्याची (उच्च भरती) उंची पृथ्वीच्या संदर्भात सूर्य आणि चंद्राच्या स्थानावर लक्षणीयरीत्या अवलंबून असते. वसंत ऋतुतील भरती-ओहोटी (स्प्रिंग टाइड्स) आणि निम्न भरती-ओहोटी (नीप टाइड्स) या श्रेणीत येतात.
वसंत ऋतुतील भरती-ओहोटी (स्प्रिंग टाइड्स) : सूर्य आणि चंद्र या दोघांचे पृथ्वीशी असलेले स्थान भरती-ओहोटीच्या उंचीशी थेट संबंधित आहे. जेव्हा सूर्य, चंद्र आणि पृथ्वी एका सरळ रेषेत असतात, तेव्हा भरती-ओहोटीची उंची जास्त असते. यांना वसंत ऋतुतील भरती-ओहोटी म्हणतात आणि ते महिन्यातून दोनदा, एक पौर्णिमेच्या काळात आणि दुसरे अमावस्येच्या काळात होतात.
निम्न भरती-ओहोटी (नीप टाइड्स) : साधारणपणे, वसंत ऋतुतील भरती-ओहोटी आणि निम्न भरती-ओहोटी यांच्यात सात दिवसांचे अंतर असते. या वेळी सूर्य आणि चंद्र एकमेकांच्या काटकोनात असतात आणि सूर्य आणि चंद्र यांच्या शक्ती एकमेकांना प्रतिकार करतात. चंद्राचे आकर्षण, जरी सूर्यापेक्षा दुप्पटहून जास्त प्रबळ असले तरी, सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रतिकारक शक्तीमुळे कमी होते.
महिन्यातून एकदा, जेव्हा चंद्राची कक्षा पृथ्वीच्या सर्वात जवळ असते (पेरिजी), असामान्य उच्च आणि निम्न भरती-ओहोटी होतात. या काळात भरती-ओहोटीची श्रेणी सामान्यपेक्षा जास्त असते. दोन आठवड्यांनंतर, जेव्हा चंद्र पृथ्वीपासून सर्वात दूर असतो (अपोजी), चंद्राची गुरुत्वाकर्षण शक्ती मर्यादित असते आणि भरती-ओहोटीची श्रेणी त्यांच्या सरासरी उंचीपेक्षा कमी असते.
जेव्हा पृथ्वी सूर्याच्या सर्वात जवळ असते (पेरिहेलियन), दरवर्षी सुमारे ३ जानेवारीला, भरती-ओहोटीची श्रेणी देखील खूप जास्त असते, असामान्य उच्च आणि असामान्य निम्न भरती-ओहोटी असतात. जेव्हा पृथ्वी सूर्यापासून सर्वात दूर असते (अपहेलियन), दरवर्षी सुमारे ४ जुलैला, भरती-ओहोटीची श्रेणी सरासरीपेक्षा खूप कमी असते.
उच्च भरती आणि निम्न भरती यांच्यातील कालावधी, जेव्हा पाण्याची पातळी खाली येत असते, त्याला $e b b$ म्हणतात. निम्न भरती आणि उच्च भरती यांच्यातील कालावधी, जेव्हा भरती वाढत असते, त्याला प्रवाह किंवा पूर म्हणतात.
भरती-ओहोटीचे महत्त्व
भरती-ओहोटी पृथ्वी-चंद्र-सूर्य यांच्या स्थानांमुळे होतात जी अचूकपणे ओळखली जातात, म्हणून भरती-ओहोटीचा अंदाज पूर्वीच लावता येतो. हे नाविकांना आणि मच्छीमारांना त्यांच्या क्रियाकलापांची योजना करण्यास मदत करते. नौकानयनात भरती-ओहोटीच्या प्रवाहांचे खूप महत्त्व आहे. भरती-ओहोटीची उंची खूप महत्त्वाची आहे, विशेषत: नद्यांच्या जवळ असलेले बंदर आणि नदीमुखांमध्ये असलेले बंदर ज्यांच्या प्रवेशद्वारावर उथळ ‘अडथळे’ असतात, जे जहाजे आणि बोटी बंदरात प्रवेश करण्यापासून रोखतात. भरती-ओहोटी गाळ साफ करण्यात आणि नदीमुखातून प्रदूषित पाणी काढून टाकण्यात देखील मदत करतात. भरती-ओहोटीचा वापर विद्युत उर्जा निर्माण करण्यासाठी केला जातो (कॅनडा, फ्रान्स, रशिया आणि चीनमध्ये). पश्चिम बंगालच्या सुंदरबनमधील दुर्गादुवानी येथे ३ मेगावॅटचा भरती-ओहोटी ऊर्जा प्रकल्प चालू आहे.
महासागरीय प्रवाह (OCEAN CURRENTS)
महासागरीय प्रवाह हे महासागरांमधील नदीच्या प्रवाहासारखे असतात. ते एका विशिष्ट मार्गात आणि दिशेने पाण्याचे नियमित प्रमाण दर्शवतात. महासागरीय प्रवाह दोन प्रकारच्या शक्तींद्वारे प्रभावित होतात: (i) प्राथमिक शक्ती ज्या पाण्याची हालचाल सुरू करतात; (ii) दुय्यम शक्ती ज्या प्रवाहांना वाहण्यास प्रभावित करतात.
प्रवाहांवर प्रभाव टाकणाऱ्या प्राथमिक शक्ती आहेत: (i) सौर ऊर्जेने तापवणे; (ii) वारा; (iii) गुरुत्वाकर्षण; (iv) कोरिओलिस बल. सौर ऊर्जेने तापवल्याने पाणी विस्तारते. म्हणूनच, विषुववृत्ताजवळ महासागरीय जलाची पातळी मध्य अक्षांशांपेक्षा सुमारे $8 \mathrm{~cm}$ जास्त असते. यामुळे एक अतिशय सौम्य उतार निर्माण होतो आणि पाणी उताराखाली वाहण्याचा कल असतो. महासागराच्या पृष्ठभागावर वाहणारा वारा पाण्याला हलवण्यास प्रवृत्त करतो. वाऱ्याच्या आणि पाण्याच्या पृष्ठभागाच्या दरम्यानचे घर्षण त्याच्या मार्गात पाण्याच्या शरीराच्या हालचालीवर परिणाम करते. गुरुत्वाकर्षण पाण्याला ढीगाखाली ओढण्याचा आणि उतार बदलण्याचा कल असतो. कोरिओलिस बल हस्तक्षेप करते आणि पाण्याला उत्तर गोलार्धात उजवीकडे आणि दक्षिण गोलार्धात डावीकडे हलवण्यास कारणीभूत ठरते. पाण्याचे हे मोठे संचयन आणि त्यांच्याभोवतीचा प्रवाह यांना गायर्स म्हणतात. हे सर्व महासागरीय खोऱ्यांमध्ये मोठे गोलाकार प्रवाह निर्माण करतात.
महासागरीय प्रवाहांची वैशिष्ट्ये
प्रवाहांना त्यांच्या “ड्रिफ्ट” ने संबोधले जाते. साधारणपणे, प्रवाह पृष्ठभागाजवळ सर्वात प्रबळ असतात आणि पाच नॉट्सपेक्षा जास्त वेग प्राप्त करू शकतात. खोलीवर, प्रवाह साधारणपणे मंद असतात, वेग ०.५ नॉट्सपेक्षा कमी असतो. आम्ही प्रवाहाच्या वेगाला त्याचा “ड्रिफ्ट” म्हणून संबोधतो. ड्रिफ्ट नॉट्सच्या दृष्टीने मोजला जातो. प्रवाहाची ताकद म्हणजे प्रवाहाचा वेग. जलद प्रवाह प्रबळ मानला जातो. प्रवाह साधारणपणा पृष्ठभागावर सर्वात प्रबळ असतो आणि खोलीसह ताकद (वेग) कमी होतो. बहुतेक प्रवाहांचा वेग ५ नॉट्सपेक्षा कमी किंवा समान असतो.
पाण्याच्या घनतेतील फरक महासागरीय प्रवाहांच्या उभ्या गतिशीलतेवर परिणाम करतात. उच्च लवणता असलेले पाणी कमी लवणता असलेल्या पाण्यापेक्षा दाट असते आणि त्याच प्रकारे थंड पाणी उबदार पाण्यापेक्षा दाट असते. दाट पाणी बुडण्याचा कल असतो, तर तुलनेने हलके पाणी वर येण्याचा कल असतो. ध्रुवांवरील थंड पाणी बुडते आणि हळूहळू विषुववृत्ताकडे सरकते तेव्हा थंड पाण्याचे महासागरीय प्रवाह घडतात. उबदार पाण्याचे प्रवाह पृष्ठभागावरून विषुववृत्तापासून बाहेर पडतात, ध्रुवांकडे वाहतात, बुडणारे थंड पाणी बदलण्यासाठी.
महासागरीय प्रवाहांचे प्रकार
महासागरीय प्रवाहांचे त्यांच्या खोलीवर आधारित पृष्ठभागाचे प्रवाह आणि खोल पाण्याचे प्रवाह असे वर्गीकरण केले जाऊ शकते: (i) पृष्ठभागाचे प्रवाह महासागरातील सर्व पाण्याच्या सुमारे १० टक्के असतात, हे पाणी महासागराच्या वरच्या $400 \mathrm{~m}$ असते; (ii) खोल पाण्याचे प्रवाह उर्वरित ९० टक्के महासागरीय पाणी बनवतात. घनता आणि गुरुत्वाकर्षणातील बदलांमुळे हे पाणी महासागरीय खोऱ्यांभोवती फिरते. उच्च अक्षांशांवर, जेथे तापमाने घनता वाढवण्यासाठी पुरेसे थंड असतात, तेथे खोल पाणी खोल महासागरीय खोऱ्यांमध्ये बुडते.
महासागरीय प्रवाहांचे तापमानावर आधारित देखील वर्गीकरण केले जाऊ शकते: थंड प्रवाह आणि उबदार प्रवाह: (i) थंड प्रवाह उबदार पाण्याच्या भागात थंड पाणी आणतात. हे प्रवाह साधारणपणा खंडांच्या पश्चिम किनारपट्टीवर कमी आणि मध्य अक्षांशांवर (दोन्ही गोलार्धात सत्य) आणि उत्तर गोलार्धातील उच्च अक्षांशांवर पूर्व किनारपट्टीवर आढळतात; (ii) उबदार प्रवाह थंड पाण्याच्या भागात उबदार पाणी आणतात आणि साधारणपणा खंडांच्या पूर्व किनारपट्टीवर कमी आणि मध्य अक्षांशांवर (दोन्ही गोलार्धात सत्य) दिसून येतात. उत्तर गोलार्धात ते उच्च अक्षांशांवरील खंडांच्या पश्चिम किनारपट्टीवर आढळतात.
मुख्य महासागरीय प्रवाह
मुख्य महासागरीय प्रवाह प्रचलित वाऱ्यांद्वारे आणि कोरिओलिस बलाद्वारे उत्पन्न केलेल्या ताणांद्वारे मोठ्या प्रमाणात प्रभावित होतात. महासागरीय परिसंचरणाचा नमुना अंदाजे पृथ्वीच्या वातावरणीय परिसंचरणाच्या नमुन्याशी जुळतो. मध्य अक्षांशांवरील महासागरांवरील हवेचे परिसंचरण प्रामुख्याने प्रतिचक्रीय असते (उत्तर गोलार्धापेक्षा दक्षिण गोलार्धात अधिक स्पष्ट). महासागरीय परिसंचरणाचा नमुना देखील त्याच्याशी जुळतो. उच्च अक्षांशांवर,
<img src="