עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > הידרולוגיה [מים]
מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכיתאוניברסיטת תל אביב. בית ספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי




תקציר
על היווצרות גלים, על תנועת הגלים והמים, על גלי צונמי, על גלי הגאות והשפל, על הרוחות וזרמי הים, על זרם הגולף וזרמים אחרים בים ועל כוח המים ופעילות האדם.



גלים וזרמים
מחברים: יואב יאיר; ד"ר רמי קליין



פעלולי גלים


מראה הגולשים השזופים בהוואי, הנישאים על גבי הגלים הגבוהים, מעורר תמיד השתאות וקנאה. גלישה כזו דורשת מיומנות רבה והכרת התנהגותם של הגלים. כיצד נוצרים גלי ענק אלה, ומדוע אין גלים כאלה בחופי ארצנו? על מנת לענות על שאלות אלה עלינו להבין תחילה כיצד נוצרים הגלים.

הרוחות המנשבות באטמוספרה מחוללות בפני האוקיינוסים תנועת מים מתמשכת. ברוחות טמונה אנרגיה רבה, וכשזו עוברת אל פני הים היא יוצרת את התופעה שאנו קוראים לה גלים. הגלים הם למעשה "חבילות אנרגיה" ההולכות ומתקדמות על פני האוקיינוס למרחקים עצומים. אם הרגשתם אי פעם חבטה של גל שהיכה בפרצופכם, הרגשתם למעשה אנרגיה זו, שמקורה ברוחות.



תנועת הגלים והמים


כשאנו מביטים בפני האוקיינוס, נדמה לנו, כי המים נעים קדימה עם הגל. אך זוהי רק אשליה. מה שבאמת מתקדם זוהי צורתו של הגל ועמה האנרגיה שהוא נושא. חלקיקי המים עצמם נעים במעגלים סגורים, ותנועתם קדימה מזערית. ככל שאנו מעמיקים, הולך וקטן קוטר המעגלים, עד אשר תנועת המים כמעט ואינה מורגשת.

כמו בגלי רדיו, גם בים ישנם גלים ארוכים, שאורך כל אחד מהם מגיע עד מאות מטרים, וגלים קצרים, שאורכם סנטימטרים ספורים בלבד. מהירותם של הגלים תלויה באורכם: הגלים הארוכים מתקדמים מהר יותר מן הגלים הקצרים. לעתים נודדים הגלים על פני האוקיינוס עד למרחק של עשרות אלפי קילומטרים מאזור הסערה. עוצמתן של הרוחות קובעת אם יהיו אלה אדוות גלים שקטות או גלי ענק המתנשאים לגובה רב. ככל שהרוח חזקה יותר, מרחק נשיבתה רב יותר ומשך נשיבתה ארוך יותר, כן יהיו הגלים גבוהים יותר.

כשמגיעים הגלים אל החוף לאזור בו עומק המים קטן ממחצית אורך הגל שלהם הם מתחילים להתחכך בקרקעית. החיכוך מאט את מהירותם, ואורכם מתקצר. הגלים נעשים גבוהים יותר, הם מאבדים את יציבותם ונשברים על החוף, תוך שהם פורקים את האנרגיה שהייתה אצורה בהם.

לגלי הים יש חשיבות רבה גם בבנייה של חופים. הנהרות מזרימים חומרי סחף חוליים מן היבשה לאזור החופים, וזרמי אורך חופיים שמקורם בגלים הנשברים, מסיעים את חומרי הסחף ומשקיעים אותם לאורך החופים. בחופים הסלעיים שוחקים הגלים המתנפצים את הסלעים ומכרסמים בהם באטיות.


גלי צונמי - אימת החופים


המילה היפנית "צונמי" מתארת תופעה מעניינת של היווצרות גלי ענק באוקיינוס. כיום ידוע כי גלים אלה נוצרים בעקבות רעידות אדמה חזקות מאוד. גלי צונמי נפוצים בעיקר באוקיינוס השקט. באזור זה הידוע כ"אזור חם" יש תנועה של קרום כדור הארץ סביב שברים גיאולוגיים. באזורים כאלה, המוגדרים בלתי יציבים, מתחוללות לעתים תכופות רעידות אדמה. האנרגיה העצומה המשתחררת בעקבות רעידות אלה היא שיוצרת את נחשולי הצונמי האימתניים.

גלי הצונמי כמעט שאינם מורגשים באוקיינוס הפתוח. הם בעלי אורך גל ארוך, גובהם נמוך והם מגיעים למהירויות עצומות, לעתים עד 800 קילומטרים בשעה. כשמגיעים גלים אלה אל המים הרדודים בחוף, הם משנים את אופיים - מהירותם פוחתת והם נישאים עד לגובה של 30 מטר! בניגוד לסופות ההוריקן, שנשקפת מהן סכנה לימאים הנמצאים בלב ים, בעת התרחשות הצונמי, הסכנה אורבת לכלי השיט שבאזור החוף. כיום השתכללה מערכת ההתראה המזהירה מפני תופעת הצונמי, והיא מאפשרת להודיע על כך מבעוד מועד לאזורי נמלים וחופים. התראה כזו מאפשרת להעביר כלי שיט מן הנמלים לפני בואם של גלי הענק המאיימים.
לתמונת ההתפשטות של גלי צונמי

גלי הגאות ושפל


מחזורי הגאות והשפל, שאנו יכולים לצפות בהם באזורי חופים, הם צורה אחרת של היווצרות גלים. אלא שגלים מיוחדים אלה נוצרים על ידי כוחות המשיכה של הירח והשמש, הפועלים על כל גופי המים שעל פני כדור הארץ.

כוחות המשיכה, בעיקר של הירח אך גם של השמש, גורמים למעטפת המים סביב כדור הארץ לשנות את צורתה לצורת אליפסה. לאליפסה זו יש ציר מוארך, בו המים נמשכים מעם הכדור - זהו מצב של גאות, וציר מקוצר, בו נצמדים המים אל הכדור - זהו מצב של שפל. מאחר שכדור הארץ סובב במהלך היממה סיבוב מלא סביב צירו, עובר כל אזור על פניו, מלבד הקטבים, פעמיים בתחום הגאות ופעמיים בתחום השפל.

למחזוריות כזו, שפעמיים במהלך היממה המים גואים בה ופעמיים הם בשפל, אנו קוראים מחזוריות חצי יממית: כל 6 שעות בממוצע משתנה כיוון זרימת המים. למשרעת הגאות והשפל ישנן נקודות שיא ונקודות שפל במהלך החודש, על פי מצבם היחסי של כדור הארץ, הירח והשמש.

משרעת הגאות והשפל היומית בחופי ישראל היא קטנה - עשרות סנטימטרים בלבד - וכמעט שאיננו שמים לב לשינויים אלה. לעומת זאת, ישנם מקומות שמשרעת השינויים בהם במהלך היממה מגיעה למספר מטרים, ובעת שפל נחשפים מישורים רחבי ידיים של קרקעית הים החולית.

את שינויי הגאות והשפל אפשר לחזות ולערוך בטבלאות החיוניות לפעילותם של ימאים ומדענים. לתנודות הגאות והשפל, הנקראות גם "תנודות הכרית", יש השפעה עצומה על החיים באזורי חופים ובמיוחד בחוף הסלעי. בעלי החיים והצמחים בחופים סלעיים היו חייבים לפתח תכונות חיים מיוחדות המאפשרות להם התאמה לשינויים המתרחשים בגובה המים במהלך היממה.



הרוחות וזרמי הים


לתנועת המים באוקיינוסים אנו קוראים זרמים. זרמים יכולים להיות על פני המים, ואז אפשר לראותם ולהרגיש אותם, אך הם גם יכולים להימצא עמוק מתחת לפני הים, נסתרים מהעין. מקורם של הזרמים השונים הוא ברוחות הנושבות ללא הרף, בשמש המחממת ומאדה את פני המים ובכוחות המשיכה שמפעילים הירח והשמש על פני כדור הארץ.



מערכת הזרימה העולמית על פני האוקיינוסים מושפעת מכיוון נשיבתן של רוחות הסחר. רוחות אלה הנושבות ממזרח למערב, מחוללות את הזרמים סביב לקו המשווה, וזרמים אלה נעים על פני כל האוקיינוסים בעולם. אך תנועת הזרמים מערבה אינה מתרחשת במקביל לקו המשווה. עקב סיבובו של כדור הארץ סביב צירו פועלים על הזרמים כוחות, המסיטים אותם מכיוונם. כוחות אלה נקראים כוחות קוריוליס. שולי היבשות, שמי האוקיינוס הזורמים נתקלים בהם, גורמים גם הם להטיית הזרמים. יחד עם כוחות קוריוליס, הם יוצרים זרמים מעגליים הנקראים גם "זרמי סביבון". זרמים אלה הם ה"מסיעים" את המים על פני האוקיינוסים בקווי הרוחב הגבוהים, מצפון ומדרום לקו המשווה.

זרמי הים תורמים תרומה חשובה להפצתם ולהגירתם של בעלי חיים ימיים ממקום למקום. לאחר תהליך הרבייה נושאים הזרמים את הצאצאים החדשים למרחקים עצומים על פני האוקיינוס, ומאפשרים להם למצוא בית גידול חדש. דוגמה יפה לכך קיימת בשוניות האלמוגים אשר באוסטרליה.

מלבד הזרימה הרדודה והאופקית, מסוגלות הרוחות לחולל באוקיינוסים גם זרימה אנכית - למעלה ולמטה - בעמוד המים. תופעה זו מוגבלת ביותר יחסית לזרמים האופקיים אך היא בעלת חשיבות סביבתית רבה. אחד הגורמים לתופעה זו הוא הרוחות המנשבות אשר "גוררות" עמן כמויות של מים על פני הים. את המים החסרים מחליפים מים "חדשים" וקרים העולים בזרימה אנכית מן העומק. זרמים אלה, הנקראים זרמי מעלה, מביאים עמם מן העומק חומרי מזון, החיוניים לקיום כל תהליכי החיים באוקיינוסים. אחת הדוגמאות לזרמים מסוג זה אנו רואים בחופי פרו שבדרום אמריקה. זרמי מעלה, עשירים בחומרי מזון, מאפשרים את קיומן של כמויות דגי האנשובי האדירות ואת תעשיית הדיג הענפה. בשנים שמתרחשת תופעת אל-ניניו, מפסיקים זרמי העומק הקרים לעלות אל פני השטח. עקב כך מפסיקים חומרי מזון להגיע אל פני הים, דגי האנשובי מתים ותעשיית הדיג קורסת.



במגרש הגולף הימי


אחד הזרמים החשובים והמפורסמים בעולם הוא זרם הגולף. זרם חם ומהיר זה שרוחבו הממוצע כ-100 קילומטרים, מפריד בין שני גופי מים שבצפון מערב האוקיינוס האטלנטי: המים החמים של ים סרגסו מדרום לו, והמים הקרים הסמוכים לחופיה המזרחיים של צפון אמריקה מצפון לו. משני צדדיו של זרם הגולף אפשר להבחין בתופעה מיוחדת במינה - יצירה של "כיסי" מים קרים מדרום לו ו"כיסי" מים חמים מצפון לו. "כיסי" מים אלו מזכירים בצורתם טבעות ולכן מכנים אותן "טבעות מים חמות" ו"טבעות מים קרות".



לזרם הגולף שאחד מסעיפיו עובר בין איי בריטניה לאיסלנד, יש השפעה עצומה על האקלים של צפון-מערב יבשת אירופה. מי הזרם החמים מתקררים תוך כדי תנועתם, ועקב כך משתחרר לאטמוספרה חום רב. לולא זרם זה המחמם את גושי האוויר שמעליו, היו טמפרטורות האוויר באזורים צפוניים אלה נמוכות בהרבה, ושטחים נרחבים מסקנדינביה היו מתכסים בכיפות של קרח עד. זרם הגולף החם גם מסביר מדוע מעטים השלגים בלונדון, בעוד שבערים אחרות בעולם הנמצאות בקו רוחב דרומי יותר, הם יורדים בכמות רבה יותר.



זרמים אחרים בים


מסתבר כי גם במעמקים החשוכים של הים, שעומקם הממוצע הוא כ-4 קילומטרים, נוצרים זרמים. אלו הם זרמי עומק החולפים סמוך לקרקעית. מקורה של זרימה זו הוא במי הקטבים הקרים. כאשר מי הים באזור הקטבים קופאים והופכים קרח, המלח אינו נכנס לגבישי הקרח, אלא נשאר במים שלא קפאו. מים אלה הופכים להיות מלוחים ומרוכזים מאוד ולכן גם צפופים וכבדים. עקב כך שוקעים מים אלה אל המצולות וזורמים מתחת למי השטח החמים והקלים אל כיוון קו המשווה. זרימה זו תורמת תרומה חשובה לרענון מתמיד של מי העומק באוקיינוסים.



כוח המים ופעילות האדם


גם מחזורי הגאות והשפל יש בכוחם ליצור זרמים. זרמים אלה נקראים זרמי כרית. בעת גאות אנו נוהגים לומר ש"הזרם עולה", ובעת שפל, ש"הזרם יורד". במקומות אחדים נוצרים בעקבות תנודות הגאות והשפל זרמים חזקים ומערבולות עזות. כלי שיט העוברים במיצרים צרים צריכים להתחשב בכיוונם של זרמי הכרית.

זרמים יכולים לשמש "ספקי אנרגיה", במיוחד זרמי הגאות והשפל. במקומות שונים בעולם נבנו בהצלחה תחנות כוח המפיקות חשמל בעזרת זרמים אלה. אחת התחנות הללו נבנתה בפתח נהר גדול בצרפת, הנשפך אל התעלה המפרידה בינה לבין אנגליה. משרעת הגאות והשפל מגיעה שם עד 14 מטר! זרמי הגאות והשפל העולים ויורדים לסירוגין, מפעילים טורבינות מיוחדות, המייצרות אנרגיה חשמלית בעזרת אנרגיית המים.

כשהאדם מזהם את הים במזהמים שונים, בעיקר נפט, יש לזרמי הים השפעה שלילית. הם נושאים עמם בתנועתם את החומרים המזהמים ומפיצים אותם למרחקים גדולים. עקב כך נגרמים נזקים חמורים למערכת החיים בים על פני שטחים גדולים, לעתים עד אלפי קילומטרים הרחק ממקור הזיהום.


אל האסופה מסע במרחבי כדור הארץ : פרקים נבחרים בגאוגרפיה פיזית3

אל האסופה מסע במרחבי האטמוספרה : מזג אוויר ואקלים - פרקים נבחרים3

ביבליוגרפיה:
כותר: גלים וזרמים
שם  התקליטור: רוח ים : מאגר מידע מתוקשב להכרת מערכות האטמוספירה וההידרוספירה
מחברים: יאיר, יואב ; קליין, רמי (ד"ר)
תאריך: 1999
הוצאה לאור: מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית; אוניברסיטת תל אביב. בית ספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי
הערות: 1. התכנית פותחה בשיתוף אוניברסיטת תל-אביב. בית הספר לחינוך. המרכז לחינוך מדעי וטכנולוגי - מדע וטכנולוגיה לחטיבות הביניים.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית