جزر و مد

جَزْر و مَدّ، پس‌روي آب از ساحل و پيش‌روي آن در ساحل اقيانوسها و برخي درياها، به طور متناوب و روزانه. به اين پديده کشند نيز مي‌گويند. در هر جزر و مد، زماني که آب به بالاترين ارتفاع خود مي‌رسد، مد، و وقتي به پايين‌ترين ارتفاع مي‌رسد، جزر ناميده مي‌شود. زماني را که جريان جزر و مدي متوقف مي‌شود، مد آرام مي‌نامند.
در برخي از آبها در هر روز يک جريان جزر و مدي اتفاق مي‌افتد که آن را جزر و مد روزانه مي‌نامند، ولي در بيشتر نقاط، دو دورۀ جزر و مدي در يک روز اتفاق مي‌افتد که جزر و مد نيم‌روزي گفته مي‌شود. در جزر و مد نيم‌روزي ارتفاع مد دوم از ارتفاع مد اول کمتر است.
طبق نقشه‌هاي جزر و مد امروزي، سواحل اقيانوس هند، خليج فارس، درياي سرخ، اقيانوس اطلس و بخشهايي از درياي مديترانه (به جز سواحل شمالي آن، که به درياي اژه و آدرياتيک متصل مي‌شود) از جملۀ نقاطي هستند که در آنها جزر و مد نيم‌روزي اتفاق مي‌افتد.
در دورۀ اسلامي جزر و مد در آثار علوي (ه‍ م) بررسي مي‌شد، همچنين در برخي از کتابهاي جغرافيايي نيز به دلايل پديد آمدن آن پرداخته شده است. در اختربيني نيز تأثير موقعيت ماه و خورشيد بر «رطوبات» را جزر و مد مي‌گفته‌اند (براي نمونه، ‌نک‍ : ابن سينا، 3 / 143).
سبب اين تغييرات در سطح آب نيروي جاذبۀ ماه و خورشيد است که آن را نيروي جزر و مدي يا کشندي مي‌نامند. نيروي جاذبۀ گرانشي با مجذور فاصله نسبت عکس دارد. از اين‌رو، نقاط مختلف سطح زمين مقادير نيروي متفاوتي از جانب ماه و خورشيد دريافت مي‌کنند. اگر زمين يک مجموعۀ پيوسته مي‌بود، آن‌گاه نيروي وارد بر يک نقطۀ آن به کل سيستم منتقل مي‌شد. اما آبهاي روي زمين، قابليت حرکت روي سطح آن را دارند. يکنواخت نبودن نيروي وارد به آب اقيانوسها و درياها، يکنواختي سطح کروي آنها را بر هم مي‌زند که بنا بر شرايط بستر آبها، مانند عمق، وسعت و جهت گسترش درياها، مقدار اين تغيير سطح آب در درياهاي مختلف متفاوت است. اين تغييرات در ميانۀ آبها يعني در نقاط دور از ساحل محسوس نيست و تنها در صورتي که به اندازۀ کافي وسيع باشد، خود را در سواحل نشان مي‌دهد.

اگر يک جرم آسماني، مانند ماه را در حال گردش در مدار خود حول زمين در نظر بگيريم، در يک حالت فرضي (نک‍ : شکل 1). هنگامي که اين جرم از بالاي يک نقطه به جرم فرضي Δm  روي زمين مي‌گذرد، نسبت به نقاط ديگر سطح زمين کم‌ترين فاصله را از آن محل خواهد داشت، از اين‌رو، بيشترين نيرو را طي دورۀ گردش خود بر آن وارد مي‌کند. نقطۀ 2 بيشترين نيرو، نقطۀ c نيرويي کم‌تر از نقطۀ 2 و نقطۀ 1 کم‌ترين نيرو را از طرف جرم m دريافت مي‌کند. طبق قانون دوم نيوتن شتاب نيز به همين نسبت در اين 3 نقطه تغيير مي‌کند. حال ناظر چارچوب مرکز جرم زمين مي‌بيند که نقطۀ 2 به سمت جرم m و نقطۀ 1 نيز در خلاف جهت آن حرکت مي‌کند. يعني آب‌ در دو نقطۀ 1 و 2 از مرکز جرم دور خواهد شد. اگر پوستۀ زمين مانند يک جسم صلب در نظر گرفته شود، نيروي وارد بر نقاط مختلف آن به کل سيستم منتقل مي‌شود. بنابراين ناظري که روي خشکي ايستاده است در چارچوب ناظر مرکز جرم خواهد بود (نک‍ : شکل 2).

اين علت روي دادن دو مد هم‌زمان در دو سوي زمين (و در حقيقت سبب روي دادن دو بار مد در يک نقطه بر روي زمين) است (براي تحليل رياضي، ‌نک‍ : «دائرةالمعارف ... »، ذيل جزر و مد). بدين ترتيب وقتي ماه نزديک‌ترين فاصله را نسبت به يک نقطه روي سطح زمين پيدا مي‌کند، يعني هنگامي که از نصف‌النهار محل مي‌گذرد، مد اول اتفاق مي‌افتد. با گذشتن ماه از نصف‌النهار جزر شروع مي‌شود و آب پايين مي‌رود. پس از اينکه ماه غروب کرد، آب به پايين‌ترين ارتفاع خود مي‌رسد، اما پس از مدتي دوباره آب شروع به بالا آمدن مي‌کند. وقتي ماه در آن سمت زمين از نصف‌النهار عبور کرد، مد دوم اتفاق مي‌افتد. به همين ترتيب پس از عبور ماه از نصف‌النهار جزر آغاز مي‌شود تا اينکه به مشرق برسد. پس از آن دوباره آب شروع به بالا آمدن مي‌کند.

تأثير نيروي ‌کشندي خورشيد ناچيز و به خودي خود نامحسوس است، اما اين تأثير در هنگام اجتماع و استقبال و تربيع خود را نشان مي‌دهد. هنگامي که ماه و زمين و خورشيد در يک راستا قرار مي‌گيرند، يعني در ماه نو و ماه تمام، ماه و خورشيد اثر ‌کشندي يکديگر را تقويت مي‌کنند و ارتفاع مد بيشتر از زمانهاي ديگر مي‌شود که آن را مِه‌کشند مي‌نامند. در هنگام تربيع عکس اين اتفاق مي‌افتد و مد کمترين ارتفاع را دارد که آن را که‌کشند مي‌نامند.
گزارشهاي بسياري از مشاهدات جزر و مد در دوران باستان برجا مانده است و برخي از اين گزارشها نشان مي‌دهد که رابطۀ ماه و خورشيد و جزر و مد از زمان باستان شناخته شده بود. استرابن (د 25م) در کتاب «جغرافيا» (I / 13-17) به طور مفصل به اين مسئله پرداخته و آورده است که هُمر (ح سدۀ 8 ق م) با جزر و مد آشنا بوده است. وي همچنين به دلايل پوسيدونيوس (د ح 51 ق‌م) بر اين آشنايي و نظر کراتِس (؟) دربارۀ جزر و مد نيز اشاره مي‌کند. او مي‌نويسد: «هُمر بر اين باور بوده است که جزر و مد 3 بار در يک شبانه روز اتفاق مي‌افتد» (I / 159). گفته‌اند که پوتئاس (شکوفايي: ح 330 ق م) دريانورد و جغرافي‌دان، اولين کسي بوده که جزر و مد را به ماه نسبت داده است (نک‍ : ديکن، 13؛ اکمان، 585) و مؤلفان يونان و روم پس از مطالعۀ مشاهدات او و نئارخوسِ (؟) دريانورد به تأثير ماه و خورشيد بر جزر و مد دست يافتند (EI2, V / 949).
پليني (د 79م) از قول پوتئاس آورده است که در شمال بريتانيا مد تا 120 فوت بالا مي‌آيد (I / 347). چنين نقل قولهايي مشاهدات دقيق او از جزر و مد را نشان مي‌دهد. در بخشي از رساله‌اي عربي، با عنوان «الآراء الطبيعية» به آراء مؤلفان يوناني دربارۀ جزر و مد پرداخته شده است. در اين اثر آمده است که، از ديدگاه فوثاياس (پوتئاس) مد با امتلاء ماه (کامل شدن ماه از هلال به قرص کامل)، و جزر با کاهش آن اتفاق مي‌افتد (ص 154). ادريسي همين علت را از قول ساطوس نقل مي‌کند (1 / 93؛ نيز نک‍ : ابن وردي، 1 / 6، که اين نظر را از قول «منجمان» نقل کرده است). ارسطو در «آثار علوي» (کتاب II، فصل 1، گ 354a، سطرهاي 7-12) به جزر و مد اشاره مي‌کند و مي‌گويد در بسياري از سواحل جزر و مد نامحسوس است، اما در مکانهايي مانند تنگه‌ها اين پديده شديدتر به نظر مي‌رسد. البته از ديدگاه لي ــ مترجم کتاب «آثار علوي» ارسطو ــ منظور ارسطو از اين بالا و پايين رفتن مشخص نيست، زيرا به باور او ارسطو نسبت به پديدۀ جزر و مد آگاه نبوده است (ص 128-129)، اما آنچه از کلام ارسطو برمي‌آيد، اين است که او با اين پديده و اينکه در همه جا قابل رؤيت نيست، آشنا بوده است. برخي نيز گفته‌اند که بيشتر مؤلفان کلاسيک، از جمله ارسطو، کمتر به اين پديده پرداخته‌اند، زيرا آنان در حاشيۀ مديترانه زندگي مي‌کردند و جزر و مد در آنجا چندان محسوس نيست (اکمان، همانجا؛ ‌نک‍ : کارترايت، 6). در «الآراء الطبيعية» علت جزر و مد از ديدگاه ارسطو و ارقليدس (هراکليدس، د 310 -315 ق‌م)، خورشيد بيان شده است. هنگامي که خورشيد باد را به حرکت در مي‌آورد، چنانچه اين باد به اقيانوس اطلس برسد، مد اتفاق مي‌افتد و اگر اين بادها کم شوند يا برگردند، جزر اتفاق مي‌افتد (ص 153؛ نيز ‌نک‍ : ابن وردي، همانجا). ادريسي (همانجا) با نقل اين توجيه آن را به ارسطو و ارشميدس منسوب مي‌داند.
مؤلف «دربارۀ کيهان» (في العالم) (اثري که انتساب آن را به ارسطو مردود مي‌دانند، ‌نک‍ : فورلي، 337-338)، بر اين باور است که جزر و مد به وسيلۀ ماه و در زمانهاي خاصي ايجاد مي‌شود (فصل 1، گ 396 a، سطرهاي 26-28).
همچنين در «الآراء الطبيعية» علت جزر و مد در تيمائوس افلاطون رودخانه‌هايي دانسته شده که از کوههاي گال (؟) سرازير شده، و به اقيانوس اطلس مي‌ريزند. آب روخانه با شدت آب دريا را پس مي‌زند و مد ايجاد مي‌کند و وقتي ساکن مي‌شود، جزر اتفاق مي‌افتد (ص 154). پليني و استرابن نيز هر يک به جزر و مد پرداخته‌اند. استرابن (II / 147) به تشبيه جزر و مد به دم و بازدم توسط آتنودوروس (؟) اشاره مي‌کند. او به دقت و جامعيتِ مباحث مطرح شده توسط پوسيدونيوس و آتنودوروس دربارۀ اقيانوس و جزر و مد آن اشاره کرده ‌است (I / 19, 203). به همين سبب برخي بيشترين توجه به جزر و مد را در ميان دانشمندان باستان از آن پوسيدونيوس دانسته‌اند. آراء او افزون بر پليني و استرابن توسط سلوکوس (د 281ق‌م)، سنکا (د 65 م) و سيسرو (د 43ق‌م) نيز نقل شده است (کارترايت، همانجا؛ EI2, V / 950).

پوسيدونيوس که مشاهداتش مربوط به ساحل اقيانوس اطلس در اسپانيا ست، مي‌گويد: «تناوب جزر و مد منطبق بر تناوب حرکت اجرام آسماني است» (استرابن، II / 149؛ کارترايت، 7). بدين ترتيب او 3 دورۀ تناوب روزانه، ماهانه و سالانه براي جزر و مد در نظر مي‌گيرد. در توضيح دو جزر و مد روزانه، او ارتفاع ماه را براي شروع مد اول (و همچنين پايان جزر اول، و نيز مقدار انخفاض ماه در آغاز مد دوم و پايان جزر دوم) به اندازۀ طول يک برج دايرةالبروجي يعني °30 در نظر مي‌گيرد (استرابن، همانجا؛ اکمان، 586). براي تناوب سالانۀ جزر و مد او از مردم گدس نقل قول مي‌کند که مد در زمان انقلاب تابستانه بالاترين سطح خود را دارد. استرابن اضافه مي‌کند که پوسيدونيوس بر اساس اين شنيده نتيجه گرفته است که در تناوب سالانۀ جزر و مد، در انقلابها مد بالاترين سطح، و در اعتدالها پايين‌ترين سطح را دارد. استرابن با استناد به گفتۀ پوسيدونيوس مبني بر اينکه هنگامي‌که خود او در گدس حضور داشته، متوجه تغيير چنداني در سطح مد نشده است، به نقد اين نظر مي‌پردازد و بيان مي‌دارد: مردم گدس متوجه جزر و مد روزانه که دو بار در روز اتفاق مي‌افتد، نمي‌شدند، ولي به چيزي که اتفاق نمي‌افتد، اعتقاد داشته‌اند. همچنين پوسيدونيوس مي‌گويد که سلوکوس به ارتباط جزر و مد با برجي که ماه در آن است، معتقد بوده است (استرابن، II / 153).

پليني علت جزر و مد در ساحل ژرمانيا را از نظر نيکياس (د 413 ق م) اين‌چنين بيان مي‌کند: «وقتي که خورشيد در غرب غروب مي‌کند، اشعۀ آن قوي‌تر به زمين مي‌تابد و رطوبت غليظي به جا مي‌گذارد که در ساحل به صورت جزر و مد نمايان مي‌شود» (X / 191). پوسيدونيوس اين نظر مائوروسيا (؟) را که علت جزر و مد را پس زدن امواج در اثر برخورد با ديوارۀ سخت ساحلي مي‌داند، رد مي‌کند (نک‍ : استرابن، II / 67).
استرابن با اشاره به نظر استراتو (؟) دربارۀ اينکه مديترانه و اقيانوس اطلس از ابتدا به هم پيوسته نبوده‌اند و علت به هم پيوستن آنها اين بوده که به سبب هم‌سطح نبودن بستر اين دو، با ريختن آب رودخانه‌ها، مديترانه راه خود را به سمت اقيانوس اطلس باز کرده است (I / 181-187)، مي‌گويد که علت اصلي آن مختلف بودن سطح بستر نيست، بلکه خود بستر درياها در زمانهاي مختلف بالا و پايين مي‌رود و عامل پديد آمدن جزر و مد نيز همين است. اراتستن (د 194ق‌م) ميان جزر و مد و جريانهاي دريايي ارتباط برقرار مي‌کند و بيان مي‌دارد که اين جريانها مانند جزر و مد با طلوع و غروب ماه آغاز، و با گذر ماه از نصف‌النهار پايان مي‌يابد (نک‍ : استرابن، I / 203).
پومپونيوس (شکوفايي: ح 44 ق‌م) با درک اينکه جزر و مد در همۀ عالم به صورت يکنواخت رخ مي‌دهد، 3 دليل تنفس زمين، وجود گودالها و سوراخهايي در کف دريا و تأثير ماه را بر آن مطرح، و اضافه مي‌کند اينکه کدام‌يک دليلِ واقعي اين پديده است، به طور قطع مشخص نيست (نک‍ : «زندگي‌نامه ... »، XI / 75؛ EI2، همانجا). برخلاف او ابرخس (د 120ق‌م) معتقد بوده است که جزر و مد در همۀ عالم به صورت يکنواخت اتفاق نمي‌افتد و براي تأييد اين نظر به نظريات سلوکوس متوسل مي‌شود (استرابن، I / 19). ما از طريق استرابن مي‌دانيم که سلوکوس جزر و مد را در درياي سرخ مشاهده کرده، و نظريۀ خاص خود را دربارۀ آن داشته است (دراير، 140). او بيان مي‌کند که جزر و مد به سبب جاذبۀ ماه اتفاق مي‌افتد و ارتفاع مد بسته به موقعيت خورشيد و ماه تغيير مي‌کند (وان دروردن، 527). او متوجه شد که دو مد در يک روز ارتفاعهاي مختلفي دارند (اکمان، 585). در باور سلوکوس «زمين حرکت مي‌کند و ساکن مي‌شود. حرکت و سکون زمين به اندازۀ دوران ماه است. وقتي هوايي که ميان ماه و زمين است، به سمت اقيانوس اطلس مي‌رود، جزر و مد ايجاد مي‌شود» («الآراء الطبيعية»، همانجا).
پليني و استرابن به روي دادن جزر و مد در درياهاي مختلف اشاره مي‌کنند که نمونه‌اي از آنها ست: درياي آدرياتيک (پليني، II / 113)، درياي خزر (همو، II / 351)، مديترانه (همو، II / 449) و خليج فارس (همو، IV / 27). همچنين پليني و استرابن در چندين‌جا به درختاني در ساحل اشاره مي‌کنند که در هنگام مد همه يا بخشي از آنها به زير آب مي‌روند. به عنوان مثال پليني دربارۀ ساحل خليج فارس مي‌گويد: «در اين ساحل مد تا مسافت بسياري در خشکي پيش مي‌آيد. درختان در اين ناحيه داراي ويژگي خاصي هستند. هنگام جزر اين درختان ديده مي‌شوند. ريشه‌هاي آنها در شنها جاي گرفته، و توسط نمک دريا فرسوده شده است. وقتي مد بالا مي‌آيد اين درختان بي حرکت مي‌مانند و کاملاً با آب پوشيده مي‌شوند. اين درختان از آب شور تغذيه مي‌کنند» (IV / 27). نمونه‌هايي از چنين گفته‌هايي دربارۀ سواحل عربستان (همو، IV / 57) و درياي سرخ (استرابن، VII / 305) نيز تکرار شده است.
پليني و استرابن به ناوبري دريايي در هنگام جزر و مد نيز پرداخته‌اند (براي نمونه، ‌نک‍ : همو، II / 27, 29, 63 I / 85, 381,). پليني از مردم ناحيه‌اي سخن مي‌گويد که خانه‌هاي خود را در ساحل به گونه‌اي بر روي سکو ساخته‌اند که سطح آنها از ارتفاع مد بالاتر است. بدين ترتيب هنگام مد آسيبي به خانه‌هاي آنها وارد نمي‌شود و پليني آنها را به ملوانان کشتيهاي به گل نشسته تشبيه مي‌کند. او اضافه مي‌کند که آنها از طريق صيد ماهي هنگام جزر امرار معاش مي‌کنند (IV / 389).
اگرچه برخي معتقدند که مسلمانان دربارۀ جزر و مد چيزي بر آنچه از يونانيان به آنان رسيده، نيفزوده‌اند (‌نک‍ : دوئم، II / 369)، اما بيان اينکه تا چه حد دانشمندان دنياي اسلام از نظريات مؤلفان کلاسيک آگاهي داشته‌اند، ممکن نيست. برخي نيز بر اين گمان‌اند که تأثير اين نظريات در آثار مسلمانان ديده مي‌شود (EI2, V / 950)، اما از مطالعۀ آثار دانشمندان اسلامي چنين به نظر مي‌رسد که بيشتر نظريات مطرح و روش بيان مباحث دربارۀ جزر و مد در دورۀ اسلامي، مختص اين دوره است و نظير آنها در دوران باستان موجود نبوده است. تنها شاهد قطعي بر انتقال نظريات مربوط به جزر و مد از يونان به دانشمندان مسلمان همان رسالۀ «الآراء الطبيعية» منسوب به پلوتارک است که به نظر مي‌رسد گفته‌هاي ادريسي (1 / 93) نيز برگرفته از همين اثر باشد. البته با توجه به اينکه آراء بيان شده در اين رساله، در آثار ارسطو، پليني، استرابن و ديگران ديده نمي‌شود، اصالت آنها مورد ترديد است.