ભરતી-ઓટ : ચંદ્ર-સૂર્યના ગુરુત્વાકર્ષણથી સમુદ્ર-સપાટીમાં થતી નિયમિત ચઢઊતરની ઘટના. આ ઘટનામાં સમુદ્રના પાણીનો જુવાળ કિનારા તરફ અમુક ચોક્કસ સમયને અંતરે નિયમિત રીતે ધસી આવે છે, ત્યારે જળસપાટી ઊંચી થાય છે; ત્યારબાદ સમુદ્રનાં પાણી જ્યારે સમુદ્ર તરફ પાછાં વળે છે ત્યારે જળસપાટી નીચી જાય છે. સરેરાશ સમુદ્રસપાટીથી પાણીની ઊંચાઈ વધે તેને ભરતી તથા પાણીની ઊંચાઈ ઘટે તેને ઓટ કહે છે. આ ચઢઊતરના વચ્ચેના ગાળામાં જળસપાટી થોડાક વખત માટે સ્થિર રહે છે. ભરતી-ઓટની આ ઘટના દિવસ દરમિયાન નિયત ગાળે બે વાર થતી રહે છે. બે ભરતી કે બે ઓટ વચ્ચેનો સમયગાળો આશરે 12 કલાક 25 મિનિટનો હોય છે, એટલે કે ચંદ્રના રોજેરોજના ઉદયના સમય અનુસાર ભરતી-ઓટ આગલા દિવસ કરતાં 50 મિનિટ મોડાં થાય છે. સમુદ્ર-મહાસાગરના જળમાં સર્વત્ર થતી રહેતી આ ભરતી-ઓટની ઘટના રોજેરોજ અનુભવાય છે, પરંતુ બધે તે એકસરખી રીતે થતી નથી; કેટલાંક સ્થળોએ દિવસના એક જ સમયગાળામાં એક જ વાર ભરતી-ઓટ આવે છે; જેમ કે મેક્સિકોના અખાતમાં દિવસમાં એક જ વાર ભરતી-ઓટની ઘટના અનુભવાય છે; જ્યારે કેટલાક સમુદ્રમાં સ્પષ્ટ જોઈ શકાય એવાં ઊંચાં તો કેટલાક સમુદ્રોમાં બહુ જ નીચાં ભરતી-ઓટ થાય છે. ભૂમધ્ય સમુદ્રમાં અડધાથી એક મીટર જેટલી ઊંચી, પનામાની નહેરની આટલાંટિક બાજુએથી 30 સેમી. ઊંચી, જ્યારે પ્રશાંત મહાસાગરની બાજુ પર 5 મીટર જેટલી ઊંચી ભરતી થાય છે. કેટલાક સમુદ્રમાં અસાધારણ ઊંચી ભરતી પણ આવે છે. આ માટેનું શ્રેષ્ઠ ઉદાહરણ ફંડીનો ઉપસાગર (ન્યૂ બ્રન્સવિક, કૅનેડા) છે, જેમાં 15થી 20 મીટર જેટલી ઊંચી ભરતી આવે છે. આમ ભરતી-ઓટની ઘટના સમુદ્ર-મહાસાગરના સ્થાનભેદે વૈવિધ્યપૂર્ણ રહે છે.
ચંદ્ર-સૂર્યની ગુરુત્વાકર્ષણની અસર એ સમુદ્ર – મહાસાગરના જળમાં ઉદભવતાં ભરતી-ઓટનું મુખ્ય કારણ છે. કોઈ પણ બે પદાર્થો વચ્ચેનું ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ તે પદાર્થોના દળના સમ પ્રમાણમાં તેમજ તેમના અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. સૂર્યનું કદ ચંદ્રના કદ કરતાં ઘણું વધારે (આશરે 260 લાખગણું હોવા) છતાં, પૃથ્વીથી ચંદ્રનું અંતર પૃથ્વીથી સૂર્યના અંતર કરતાં ઘણું ઓછું (આશરે 1⁄390 મા ભાગનું) હોઈને, ભરતી-ઓટ પર ચંદ્રની અસર સૂર્યની અસર કરતાં ઘણી વધારે થાય છે. ગુરુત્વાકર્ષણથી જલાવરણનો ભાગ સરળતાથી ખેંચાય છે, પરિણામે તેમાં ભરતી-ઓટ થતાં રહે છે. ચંદ્ર પૃથ્વીની વધુ નજીક હોવાથી ભરતી-ઓટના નિર્માણમાં ચંદ્રનું પૃથ્વી પરનું આકર્ષણ મુખ્ય ભાગ ભજવે છે. સૂર્ય મોટો હોવા છતાં તે પૃથ્વીથી ઘણો દૂર હોવાથી તેનું પૃથ્વી પરનું ગુરુત્વાકર્ષણ-બળ ચંદ્રના ગુરુત્વાકર્ષણ-બળ કરતાં માત્ર 40 % જટલું જ હોય છે.
પૃથ્વી પોતાની ધરીની આસપાસ 24 કલાકમાં એક આંટો મારે છે, તેમજ તે તેની દીર્ઘવર્તુળાકાર ભ્રમણકક્ષાની તલસપાટી સાથે 661°નો ખૂણો રાખીને સૂર્યની આસપાસ 3653 દિવસમાં એક આંટો પૂરો કરે છે. આમ પૃથ્વી તેની આ પરિક્રમા દરમિયાન બે વખત સૂર્યની સૌથી વધુ નજીક આવે છે તથા બે વખત વધુ દૂર જાય છે. આ ઉપરાંત સૂર્ય વર્ષમાં બે વખત વિષુવવૃત્ત પર હોય છે તથા વર્ષમાં છ માસ વિષુવવૃત્તની ઉત્તરે અને છ માસ દક્ષિણે હોય છે.
ચંદ્ર પૃથ્વીની પ્રદક્ષિણા આશરે 24 કલાક 50 મિનિટમાં પૂરી કરે છે. ચંદ્રની તલસપાટી અને પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષાની તલસપાટીઓ વચ્ચે 5° 9´નો ખૂણો બને છે. સૂર્યની જેમ ચંદ્ર પણ મહિનામાં બે વખત વિષુવવૃત્ત ઓળંગે છે અને ઉત્તર-દક્ષિણમાં તે સૌથી વધુ વિષુવલંબ સ્થિતિએ પહોંચે છે. પૃથ્વી કે ચંદ્રની ઉપર જણાવેલી જુદી જુદી ગતિઓને કારણે જુદા જુદા સમયે પૃથ્વીનો જુદો જુદો ભાગ સૂર્ય કે ચંદ્રની સામે આવે છે; પરિણામે સમુદ્રમાં જુદા જુદા સ્થળે થતી ભરતી-ઓટની ઘટનામાં વિવિધતા જોવા મળે છે.
નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે, પૃથ્વીની જે બાજુ ચંદ્રની સામે હોય ત્યાં (અ) સ્થાને સમુદ્રના પાણી પર ગુરુત્વાકર્ષણના ખેંચાણથી, તથા તેની બરાબર સામે પાછળની (ક) બાજુ પર સમાન કેન્દ્રત્યાગી ખેંચાણથી ભરતી થાય છે. આ સ્થિતિથી કાટખૂણે રહેલ બંને ભાગ (ડ સ્થાને) પર ઓટ થાય છે. આમ 24 કલાક 50 મિનિટના સમયગાળામાં બે વખત ભરતી અને બે વખત ઓટ થાય છે. ભરતી તથા ઓટ વચ્ચે આશરે 6 કલાક 12 મિનિટનો ગાળો રહે છે.
આકૃતિ 1 : ભરતી થવા માટેનાં પરિબળો
સૂર્યનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ 12 કલાકે અનુભવાય છે. તેથી જે ભરતી આવે છે તેને સૌર ભરતી (solar tide) કહે છે; જ્યારે ચંદ્રનું આકર્ષણબળ દર 12 કલાક 25 મિનિટે અનુભવાય છે, તેથી જે ભરતી આવે છે તેને ચાંદ્ર ભરતી (lunar tide) કહે છે. આમ હમેશાં સૌર ભરતી કરતાં ચાંદ્ર ભરતી મોડી થાય છે.
સતત ફરતી રહેતી પૃથ્વીના સંદર્ભમાં ચંદ્ર અને સૂર્યનાં સ્થાનમાં થતા ફેરફારથી ભરતી-ઓટની ઊંચાઈમાં તથા તેમના સમયમાં દરરોજ ફરક પડે છે. પૂર્ણિમા કે અમાસને દિવસે સૂર્ય, ચંદ્ર અને પૃથ્વી લગભગ સીધી રેખામાં આવે છે; તેથી આ સમયે સૂર્ય-ચંદ્ર બંનેના સંયુક્ત આકર્ષણબળને પરિણામે મોટી ભરતી આવે છે. આ ભરતીને ગુરુતમ ભરતી (spring tide) કહે છે. સાતમ-આઠમને દિવસે જ્યારે સૂર્ય, ચંદ્ર અને પૃથ્વી વચ્ચે 90°નો ખૂણો બને છે ત્યારે સૂર્ય-ચંદ્રનાં પોતપોતાનાં ગુરુત્વાકર્ષણબળ એકબીજાંને કાટખૂણે કાર્ય કરે છે, તેથી ભરતી-ઓટ સહેજ નીચાં રહે છે; જે નાની ભરતી અથવા લઘુતમ ભરતી (neap tide) તરીકે ઓળખાય છે. આમ ગુરુતમ અને લઘુતમ ભરતીઓ મહિનામાં બે વાર થાય છે.
આકૃતિ 2 : મોટી અને નાની ભરતી. (અ) આ સમયે પૃથ્વી, સૂર્ય અને ચંદ્ર સીધી રેખામાં આવે છે. (આ) નાની ભરતી સમયે ચંદ્ર અને સૂર્ય પૃથ્વીથી કાટખૂણે હોય છે.
ભરતીની તથા તેની પછી તુરત આવતી ઓટની ઊંચાઈ વચ્ચેના તફાવતને ભરતી-ઓટનો તફાવત (tidal range) કહેવાય. પૃથ્વી પર બધાં સ્થળોએ ભરતી-ઓટનો તફાવત એકસરખો હોતો નથી. આ તફાવતનું પ્રમાણ જળવિસ્તારનાં આકાર અને ઊંડાઈ તથા નજીકનાં સ્થળોનો ભૂમિઆકાર, સ્થાનિક પવનો તથા હવાનું દબાણ વગેરે જેવાં પરિબળો પર પણ અવલંબે છે. પૃથ્વી પર ફંડીના અખાતમાં ભરતી-ઓટનો સૌથી વધુ (33 મીટર જેટલો) તફાવત નોંધાયેલ છે. ભારતમાં ભરતી-ઓટનો સૌથી વધારે તફાવત ખંભાતના અખાતમાં, ભાવનગર પાસે 13 મીટર જેટલો થાય છે. ભૂમધ્ય સમુદ્ર તથા મેક્સિકોના અખાત જેવા ભૂમિથી બધી બાજુએ ઘેરાયેલા સમુદ્રમાં આ તફાવત તદ્દન ઓછો અથવા નહિવત્ હોય છે.
ઊંચાં-નીચાં ભરતી-ઓટનો આધાર સૂર્ય અને ચંદ્રના વિષુવલંબ અને તેમના પૃથ્વીથી થતા અંતર પર રહેલો હોય છે. ચંદ્ર જ્યારે વધુમાં વધુ ઉત્તરમાં હોય છે, ત્યારે અસમમિત (asymmetrical) ભરતી-ઓટ થાય છે. આ સ્થિતિમાં દિવસનાં બે ભરતી-ઓટ સરખાં હોતાં નથી. ચંદ્ર જ્યારે વિષુવવૃત્ત તરફ આગળ વધે છે ત્યારે દિવસમાં બંને ભરતી-ઓટ સરખાં થાય છે, ત્યારે વર્ષની સૌથી ઊંચી ભરતી થાય છે. દર સાડા ચાર વર્ષે, નવ વર્ષે અને અમુક લાંબા ગાળે ઉદભવતી ખગોલીય પરિસ્થિતિને લીધે થતી ભરતીઓ મોટી હોય છે. ચંદ્ર અને પૃથ્વીની દીર્ઘવર્તુળાકાર ભ્રમણકક્ષાઓને કારણે જ્યારે પણ સૂર્ય, ચંદ્ર અને પૃથ્વી – ત્રણેય એકબીજાની સૌથી નજીક આવી જાય છે, ત્યારે સર્વોચ્ચ ભરતી અનુભવાય છે. ખગોલીય ગણતરી મુજબ આશરે દર 1,600 કે થોડાંક વધુ વર્ષને ગાળે એક વખત આવી ભરતી આવે છે. આવી છેલ્લી ભરતી ઈ. સ. 1433માં આવેલી, ત્યારે હોલૅન્ડમાં સમુદ્રનાં પાણી ધસી આવ્યાં હતાં. ફરી આવી ભરતી ઈ. સ. 3380માં થશે એવું અનુમાન કરવામાં આવેલું છે.
કેટલીક વખત સમુદ્રની ભરતીનાં પાણી સાંકડી નદીઓના મુખપ્રદેશમાં થઈને દૂર સુધી પ્રવેશે છે, આથી એવી નદીઓ પણ ભરતી-ઓટની અસર અનુભવે છે. તેમ છતાં તેનો આધાર નદીતળનો ઢાળ, નદીપ્રવાહ, નદીતળ સાથેનું જળઘર્ષણ તથા નજીકના સમુદ્રનાં ભરતી-ઓટનાં સ્વરૂપ પર રહેલો હોય છે. ક્યારેક કેટલીક નદીઓના મુખપ્રદેશમાં સમુદ્રની ભરતીનાં પાણી દીવાલની જેમ સામા પ્રવાહે આગળ ધસે છે. આને ‘ઘોડાભરતી’ કહે છે. ભારતની હુગલી, ચીનની સિંક્યાંગ, ફ્રાંસની સીન, ઑર્ને અને ગિરોન્ડ તથા દક્ષિણ અમેરિકાની ઍમેઝોન નદીમાં ઘોડાભરતી આવે છે. આ પ્રકારની ભરતી મોટેભાગે તો ગુરુતમ ભરતીના સમયે આવતી હોય છે.
સૂર્ય-ચંદ્રનાં ગુરુત્વાકર્ષણ-બળથી ઉદભવતી ભરતી-ઓટની ઘટના વખતે સમુદ્રનાં જળ ક્ષૈતિજ દિશામાં ગતિ કરતાં હોય છે, ત્યારે તેને ભરતીઓટના પ્રવાહો તરીકે ઓળખાવાય છે. તેમની ઝડપ, દિશા વગેરેનો આધાર સ્થાનિક ભરતી-ઓટ, સમુદ્રની ઊંડાઈ, કિનારાનો આકાર વગેરે પર રહેલો હોય છે. જ્યારે ઊંચી ભરતી ઉત્પન્ન થાય છે ત્યારે તેની ઝડપ સૌથી વધુ હોય છે. સાંકડી સામુદ્રધુનીઓ તથા સમુદ્રોમાં ભરતી વખતે તે જે દિશામાં વહે છે તેનાથી ઊલટી દિશામાં ઓટ વખતે વહે છે. ખુલ્લા સમુદ્રોમાં તે મોટેભાગે પૃથ્વીના ભ્રમણને લીધે ગોળાકારે વહે છે. ઉત્તર ગોળાર્ધમાં તે દક્ષિણાવર્ત (ઘડિયાળના કાંટાની દિશામાં), જ્યારે દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં તે વામાવર્ત (ઘડિયાળના કાંટાની ઊલટી દિશામાં) વહે છે. જ્યાં અર્ધદૈનિક ભરતી-ઓટ થાય છે ત્યાં આ પ્રવાહોને એક આંટો પૂરો કરતાં આશરે બાર કલાક લાગે છે; પરંતુ ભરતી-ઓટવાળા વિસ્તારમાં તે ચોવીસ કલાકે એક આંટો પૂરો કરે છે. ભરતી-ઓટના પ્રવાહોની વહાણવટા પર વધુ અસર થાય છે. કેટલીક વખત ભરતીના સમયે પ્રવાહમાં વિપુલ પ્રમાણમાં માછલાં તણાઈ આવે છે. માછીમારોને આ રીતે ભરતીનો લાભ મળે છે. ભરતી-ઓટથી સમુદ્રકિનારો અને બારાં સ્વચ્છ રહે છે. ભરતીનાં પાણીને કિનારા પર વાળીને તેમાંથી મીઠું પણ પકવવામાં આવે છે.
ભરતીના પાણીમાં પ્રચંડ ઊર્જા સમાયેલી હોય છે એને નાથીને દુનિયાના કેટલાક દેશો વીજળી પેદા કરે છે. ખાસ કરીને નદીઓમાં પ્રવેશતાં ભરતીનાં પાણીને રોકીને વિશિષ્ટ પ્રકારનાં ટર્બાઇન્સ મૂકી વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. ફ્રાંસ, યુ.એસ., ચીન અને રશિયા આ રીતે ભરતી-શક્તિમાંથી વીજળી પેદા કરે છે. પ્રદૂષણમુક્ત ઊર્જા પ્રાપ્ત કરવાનો આ એક ઉત્તમ માર્ગ છે. ભારતમાં ખંભાતના અખાતમાં, ભાવનગર બંદર પાસે તથા કચ્છના અખાતમાં, કંડલા–નવલખી બંદર પાસે ભરતી-ઓટ દ્વારા વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરવાની વિપુલ શક્યતાઓ છે. આ અંગે ભારત સરકારની મધ્યસ્થ વિદ્યુત-સંસ્થા (Central Electricity Authority) દ્વારા વિસ્તૃત અભ્યાસ, સંશોધન વગેરે કરવામાં આવેલ છે.
ભરતી-ઓટથી કેટલાંક બંદરોને પણ લાભ થાય છે. ખાસ કરીને નદીમુખમાં અથવા અંદરના ભાગોમાં આવેલાં બંદરોમાં ભરતી વખતે જહાજો સરળતાથી અંદર તરફ આવી શકે છે અને ઓટ વખતે સમુદ્ર તરફ જાય છે. જહાજી અવરજવર ભરતી-ઓટના સમય પર નિર્ધારિત રાખવાથી વધારે ઊંડા ડ્રાફ્ટવાળી નૌકાઓ બંદર પર આવી શકે છે. એવાં બંદરો પર લૉક-ગેટની પણ સુવિધા કરવામાં આવે છે. ભરતીના સમયે નૌકાઓને છેક ધક્કા પર લાવવામાં આવે છે. લૉક-ગેટની વ્યવસ્થાથી ઓટ વખતે પણ નૌકાઓને તરતી રાખી શકાય છે. ભારતમાં મુંબઈ, ભાવનગર અને કલકત્તા બંદરોએ આ પ્રકારની વ્યવસ્થા છે.
અગત્યનાં બંદરો માટે ભરતી-ઓટની દૈનિક ઊંચાઈ તથા તેના સમય વિષેની માહિતી અગાઉથી ઉપલબ્ધ હોય એ ઘણું આવશ્યક છે. આવી માહિતી ચોકસાઈભર્યાં નિરીક્ષણો તથા ગણતરીઓ દ્વારા મળી શકે છે. અવકાશમાં સૂર્ય, પૃથ્વી અને ચંદ્ર પ્રત્યેક 18 વર્ષ અને 11 દિવસે પરસ્પરના સાપેક્ષ સ્થાને એકસમાન રીતે આવે છે. આ સમયગાળાને ‘saros’ કહે છે. આથી એક સંપૂર્ણ sarosના સમય દરમિયાન, ભરતી-ઓટની ઊંચાઈ તેમજ સમયનું નિરીક્ષણ કરાય તો, ભવિષ્યના saros દરમિયાન, એ પ્રમાણે જ ભરતી-ઓટની ઊંચાઈ તેમજ સમયનો અંદાજ મૂકી શકાય; પરંતુ આવા લાંબા ગાળાનું અવિરત નિરીક્ષણ અને રેકૉર્ડ સામાન્યત: ઉપલબ્ધ હોતાં નથી. આથી જે વિસ્તાર માટે ભરતી-ઓટની અંદાજિત (predicted) ઊંચાઈ તેમજ સમય જાણવાનો હોય ત્યાં, ઓછામાં ઓછું એક પખવાડિયા માટે ભરતી-ઓટનું વિગતવાર માપ લેવાય છે. આવી માહિતી પરથી, ગણતરીઓ દ્વારા ભવિષ્ય માટે ભરતી-ઓટની દૈનિક ઊંચાઈ તેમજ સમય ચોકસાઈપૂર્વક જાણી શકાય છે. ભારતમાં આ પ્રકારની કાર્યવહી સરકારના નૌ-સેના વિભાગમાં ચીફ હાઇડ્રૉગ્રાફર દ્વારા કરવામાં આવે છે. ભારતનાં બધાં જ અગત્યનાં બંદરો માટે, આ પ્રકારની કાર્યવહીના આધારે, ભરતી-ઓટની દૈનિક ઊંચાઈ તેમજ સમયદર્શક માહિતી (tidal predictions) પ્રતિવર્ષ ચીફ હાઇડ્રૉગ્રાફર દ્વારા અગાઉથી પ્રસિદ્ધ કરવામાં આવે છે.
ભરતી-ઓટની ઘટનાને સમજાવવા આઇઝેક ન્યૂટનનો સંતુલન- સિદ્ધાંત (equilibrium theory) અને હૅરિસનો સ્થિર તરંગનો સિદ્ધાંત (stationary wave theory) ઉપયોગી બન્યા છે.
ભ. પ. કૂકડિયા
નીતિન કોઠારી