Gelgit Nedir? Gelgit Kuramı ile Açıklanması ve Santrallerle Faydalanılması

Gelgit Nedir? Gelgit Kuramı ile Açıklanması ve Santrallerle Faydalanılması Ay’ın ve Güneş’in Yer üstündeki çekim kuvvetlerinin etkisiyle deniz düzeyinin yükselip alçalması. Her 12 s 25 dk’da bir deniz kabarır, alçak kıyıları ve haliçleri istila eder (kabarma akıntısı), kabarık deniz çizgisine ulaşır, yarım saat ya da bir saat kadar durgun, kaldıktan sonra yeniden alçalır (çekilme akıntısı) ve kabarmadan önceki çekik deniz düzeyine iner. Dikkatli bir inceleme, deniz hareketlerinin, Ay’ın hareketiyle kesin biçimde ilişkili olduğunugösterir. Ne var ki, Eskiçağ’dan bu yana bilinen bu ilişki, ancak yerçekimi kuramı oluşturulduktan sonra açıklanabilmiştir.

Gelgit, Ay ile Güneş kütlelerinin Yer’ in akışkan kütlesi üstüne yaptığı çekim etkisinin sonucudur; dolayısıyle bu olayın incelenmesi gök mekaniğine ve akışkanlar mekaniğine bağlıdır.

NEWTON VE LAPLACE İLE GELGİTİN AÇIKLANMASI

1687 yılında İsaac Nevvton, gelgit olayını evrensel çekim yasasına bağlayarak gelgit olayının gerçek temellerini atmış oldu. Bununla birlikte, o dönemde, akışkanlar mekaniği yeterli bir biçimde gelişmemiş ve bu ilk gelgit kuramı, gelgit olayına yalnızca istatistik açıdan yaklaşan bir kuram olmuştu.

Daniel Bernoulli 1738’de hidrodinamiğin temel denklemini oluşturdu ama, Laplace’ın, olayı, dinamik görünüşü açısından ele alması ve Yer’i bütünüyle örten bir akışkan kütlesinin kabarıp alçalmalarını yöneten yasaları belirlemesini görmek için 1774 yılını beklemek gerekti. Laplace, gelgit yüksekliğini belirten formülü, ancak 1799’da oluşturabildi. Gerçi bu formül çok özel durumlara uygulanabiliyordu ama, bazı küçük değişikliklerle de gelgitlerin önceden hesaplan-masında kullanılabildi. Lord Keldin, Darwin (doğabilimci Darvvin’in oğlu), jacobi, Henri Poincare ve Liapu- nov, gelgit kuramının gelişmesine katkıda bulundular. Günümüzde de gelgitlerin incelenmesi, birçok matematikçi ve gökbilimcinin ilgisini çekmektedir.

GELGİT KURAMI

Dünya’nın kendi ekseni çevresinde dönmesi, kıtaların varlığı, deniz dibi engebeleri, kıyı bölgelerinin yapısı, suyun ağdalılığı, gelgit kuramını büyük ölçüde karmaşıklaştırmaktadır; bu karışıklıklar gök mekaniğinin en güç konularından birini oluşturur. Burada ilk olarak, iki özel niteliğe dikkati çekmek yerinde olur;

1. Güneş’in ve Ay’ın çekim kuvvetlerinden kaynaklanan gelgitlerin göreceli önemi;

2. gelgitlerin devirselliği.

1. Güneş’in yeryuvarlağı üstündeki çekim kuvvetinden kaynaklanan gelgitin Ay’ın yeryuvarlağı üstündeki çekim kuvvetinden kaynaklanan gelgite oranı l’e karşı 2,17’dir. Yerçekimi, varolan cisimlerin kütlesiyle orantılı ve bu cisimlerin birbirlerine uzaklıklarının karesiyle ters orantılıdır. Oysa, Güneş’in kütlesi Ay’ ınkinden 27,1 milyon kere daha büyüktür ve Güneş-Yer arasındaki uzaklık, Ay-Yer uzaklığından ortalama 389 kat fazladır.

2. Yer’in kendi çevresindeki dönüşü ve Ay’ın Yer çevresindeki dolanımı- nın birleşen etkileri, Ay’ın her 24 s 50 dk’da aynı bir yerin meridyeninden geçmesi sonucunu doğurur. Bu nedenle, belli bir yerde her 24 s 50 dk’da bir gelgit oluşması gerekir: Oysa iki gelgit oluşur.

Yer’in bütünüyle sularla örtülü olduğunu varsayalım. M2M, de Yer ile gelgite neden olan gökcisminin belirlediği yön olsun (Bkz. Çizim). M,’de, akışkan kütle, Yer’in katı kütlesine oranla gökcismine daha yakındır ve M,’de deniz kabarır. M2’de akışkan kütle Yer’in katı kütlesine oranla gökcismine daha uzaktır. Bütün olaylar, sanki gökcisminin varlığı M, ve M,’ deki yerçekimini ve hidrostatik basıncı azaltıyormuş gibi gerçekleşir. Hidrostatik basınç, M, ve M2’de deniz düzeyinin yükselmesi, Q, ve Q2’deyse düzeyin düşmesiyle eşitlenmeye yönelir. Bir gün içinde, Yer’in dön mesi, yeryuvarlağının herhangi bir yerini M, ve M2 konumlarından geçirir; burada bulanan bir gözlemci, bir günde iki kabarma akıntısı görecektir. Ama, yukardaki yaklaşım, işin içine, yalnızca bir gökcisminin bir noktaya yaptığı çekim etkisinin değil, bu noktayla yeryuvarlağı arasındaki çekimlerin farkının da karıştığını gösterir. Oysa, uzaklığın karesiyle ters orantılı olan bir kuvvetin bulunması durumunda, uzaklığın kübüyle ters orantılı bir ayrımsal etki söz konusudur. Kütle açısından etki de doğrudan doğruya orantılı olarak kalır. Yukarıda verilen uzaklık oranı 389’u ele alırsak, bunun kübü 58,86 milyonu verir; buna karşılık kütle oranı hep 27,1 milyondur. 58,86’yı 27,1’e bölerek 2,17’yi elde ederiz. Ay ile Güneş aşağı yukarı Yer’den geçen bir eksen üstünde bulunursa, her birinin çekim gücü birbirine eklenir ve büyük gelgit ortaya çıkar; büyük gelgitlerin en güçlüleri, eylül ve mart aylarında, Güneş Yer’e en yakın olduğu sırada gerçekleşir. Güneş-Yer ve Yer-Ay yönleri birbirine dikse, Güneş ile Ay’ın çekimleri karşıtlaşır ve küçük gelgit gerçekleşir.

GELGİT VE LİMANLAR

Gelgit olayı genellikle limanları etkiler. Bazı limanlara yalnızca deniz kabarık olduğunda girilebilir: Sözgelimi, Dunkerque’te, gemiler limana girmek için uzakta, ya da çıkmak için alavere havuzunda beklemek zorundadırlar. Buna karşılık, bazı limanlar gemilerin her an girip çıkmasına olanak verecek biçimde donanmıştır: Sözgelimi Le Havre, Cherbourg, vb.

GELGİT SANTRALLARI

Denizlerdeki gelgit hareketinden doğan enerjiyi kullanarak elektrik üreten satrallara gelgit santralları adı verilir. Gelgit santralları İkinci Dünya savaşından sonra oluşturulmaya başlanmıştır.

Bir gelgit santralının inşa edilebil-mesi için, birkaç koşulun bir arada bulunması gerekir: Yapı temellerinin oturtulabileceği sağlam ve çok derinde olmayan bir zemin; yeterli büyüklükte bir gelgit hareketi; santralda üretilen elektrik enerjisinin bir elektrik iletim şebekesine bağlanabilme olanağı. Bütün bu koşulların sağlandığı yörelere, nispeten ender olarak raslanır. Yalnızca dar ve fazlş derin olmayan denizler ve ırmaklar bu tür santralların kurulmasına elverişlidir. Öte yandan, bir gelgit santralı için yapılan yatırım harcaması çok yüksektir (uygun bir yörenin araştırılması; gelgit olayının laboratuvarda incelenmesini sağlayacak maketlerin gerçekleştirilmesi; fabrikanın kurulacağı yerin kesin olarak belirlenmesi; tesisin yapılması). Buna karşılık, gelgit santrallarının işletme gideri termik, nükleer ve hatta hidroelektrik bir santralın işletme giderlerinden oldukça düşüktür.

Gelgit enerjisini kullanabilmek için, ya gelgit hareketinden dolayı su düzeyi farklılaşmalarının görüldüğü, iki bölgeyi birbirinden ayıran bir kıstaktan yararlanılır (sözgelimi,Arjantin’deki San jose ırmağının durumu), ya da bunun tersi olarak,denizin bir bölümü bir baraj yardımıyla yapay olarak denizden ayrılır (sözgelimi, Fransa’da Rance ırmağının halici).

Bir gelgit santralının çalışması ve özellikle hazne ile deniz arasındaki düzey farkının belirlenmesi, hem iktisadi zorunluluklar (elektriğin en çok kullanıldığı saatlerde verilmesi gereken elektrik enerjisi, elektriğin az kullanıldığı saatlerde su haznesinin doldurulması), hem de gelgit hareketinin özellikleriyle yakından ilgilidir. Bu konuda çeşitli çözümler geçerlidir:

Su yükseldiği zaman, elektrik ener-jisi vermek ya da vermemek; su çekildiği zaman, su depolamak ya da elektrik enerjisi vermek; denizin, gelgit hareketleri arasında durgun bulunduğu devrede, denizden su pompalayarak haznedeki su düzeyini yükseltmek; vb. Gelgit santralının en iyi bir biçimde işletilebilmesi için gelgit hareketin deki değişiklikleri ve şebekeden istenen elektrik enerjisini değerlendiren bir bilgisayardan yararlanılır. Gelgit enerjisi de, tıpkı güneş enerjisi gibi, ülkelerin enerji konusundaki bağımsızlıklarım artırmalarını sağlar; ayrıca gaz, petrol, kömür gibi geleneksel enerji kaynakları tükenmeye başladığı zaman, gelgit enerjisi nükleer enerjiye destek olur.