Яка основна причина морських припливів. Природне явище припливи і відливи. Вплив припливів і відливів на організми, які населяють Землю

Наша планета постійно знаходиться в гравітаційному полі, яке створюють Місяць і Сонце. Це виступає причиною унікального явища, вираженого в приливи і відливи на Землі. Спробуємо розібратися, чи впливають ці процеси на навколишнє середовище і життєдіяльність людини.

Механізм явища «припливи і відливи»

Характер освіти припливів і відливів вже досить вивчений. Протягом багатьох років вчені досліджували причини та результати даного явища.

Подібні коливання рівня земних вод можна показати в наступній системі:

Поступово піднімається рівень води, досягаючи своєї найвищої точки. Таке явище називають повною водою.
Через певний проміжок часу вода починає спадати. Цьому процесу вчені дали визначення «відплив».
Протягом приблизно шести годин вода продовжує йти до мінімальної своєї точки. Така зміна отримало назву у вигляді терміна «мала вода».

Таким чином, на весь процес припадає близько 12,5 годин. Подібне природне явище відбувається двічі на добу, тому його можна назвати циклічним. Інтервал по вертикалі між точками чергуються хвиль повного і малого освіти називається амплітудою припливу.

Можна помітити деяку закономірність, якщо спостерігати процес припливу в одному і тому ж місці протягом місяця. Результати аналізу цікаві: щодня мала і повна вода змінює своє розташування. При такому природному факторі, як утворення нової місяця і повний місяць, рівні досліджуваних об'єктів віддаляються один від одного.

Отже, це робить двічі на місяць амплітуду припливу найбільш максимальної. Також періодично відбувається і виникнення найменшої амплітуди, коли після характерного впливу Місяця рівні малих і повних вод поступово зближуються один до одного.

Причини виникнення припливів і відливів на Землі

Існує два фактора, які впливають на формування припливів і відливів. Слід уважно розглянути обидва об'єкти, які впливають на зміну водного простору Землі.

Вплив місячної енергії на припливи і відливи

Хоч і незаперечно вплив Сонця на причину виникнення припливів і відливів, але все ж найбільше значення в цьому питанні належить впливу місячної активності. Для того щоб відчути істотний вплив гравітації супутника на нашу планету, необхідно простежити за різницею тяжіння Місяця в різних областях Землі.

Результати експерименту покажуть, що відмінність в їх параметрах досить невелика. Вся справа в тому, що найближча до Місяця точка земної поверхні схильна зовнішнього впливу буквально на 6% більше, ніж найбільш віддалена. Можна з упевненістю сказати, що це розмежування сил розсовує Землю у напрямку траєкторії Луна-Земля.

З урахуванням того, що наша планета постійно обертається навколо своєї осі протягом доби, двічі відбувається проходження подвійний приливної хвилі по периметру, що створилося розтягування. Це супроводжується створенням так званих подвійних «долин», висота яких, в принципі, не перевищує позначки 2 метрів в Світовому океані.

На території земної суші такі коливання максимально досягають 40-43 сантиметрів, що в більшості випадків залишається непоміченим жителями нашої планети.

Все це призводить до того, що ми не відчуваємо силу припливів і відливів ні на суші, ні в водної стихії. Можна спостерігати подібне явище на вузькій смужці берегової лінії, тому що води океану або моря по інерції набирають часом значну висоту.

З усього сказаного можна зробити висновок, що з Місяцем припливи і відливи пов'язані найбільше. Це робить дослідження в цій області найбільш цікавими і актуальними.

Вплив діяльності Сонця на припливи і відливи

Значна віддаленість головної зірки Сонячної системи від нашої планети позначається на тому, що її гравітаційний вплив менш помітно. Як джерело енергії Сонце, безумовно, набагато масивніше, ніж Місяць, але все ж дає про себе знати значне відстані між двома небесними об'єктами. Амплітуда сонячних припливів практично вдвічі менше, ніж у припливів-процесів супутника Землі.

Відомим фактом є те, що під час повного місяця і зростання Місяця все три небесних тіла - Земля, Місяць і Сонце - розташовуються на одній прямій. Це призводить до складання місячних і сонячних припливів.

У період напрямки з нашої планети на її супутник і головну зірку Сонячної системи, яке відрізняється один від одного на 90 градусів, відбувається деяке вплив Сонця на досліджуваний процес. Спостерігається підвищення рівня відливу і зниження рівня припливу земних вод.

Все свідчить про те, що сонячна активність також впливає на енергію припливів і відливів на поверхні нашої планети.

Основні різновиди припливів і відливів

Можна класифікувати таке поняття за тривалістю циклу припливів-відливів. Розмежування буде зафіксовано за допомогою наступних пунктів:

Півдобові зміни поверхні водного простору. Такі перетворення полягають в двох повних і такій же кількості неповних вод. Параметри чергуються амплітуд практично рівні між собою і виглядають у вигляді кривої синусоїдального типу. Найбільше локалізуються вони в водах Баренцева моря, на великій лінії прибережної смуги Білого моря і на території практично всього Атлантичного океану.
Добові коливання рівня води. Процес їх полягає в одній повній і неповній воді за період, який обчислюється в межах доби. Спостерігається подібне явище в районі Тихого океану, і його освіту зустрічається вкрай рідко. У період проходження супутника Землі через екваторіальну зону можливий ефект стояння води. Якщо Місяць схиляється з найменшим показником, виникають малі припливи екваторіального характеру. При найбільш високих цифрах відбувається процес утворення тропічних припливів, що супроводжуються найбільшою потужністю надходження води.
Припливи змішаного типу. Це поняття включає в себе наявність півдобових і добових припливів неправильної конфігурації. Півдобові зміни рівня земної водної оболонки, які мають неправильну конфігурацію, по багатьох ознаках схожі на півдобові припливи. В змінених добових припливах можна спостерігати тенденцію до добових коливань, що залежать від градуса схилення Місяця. Найбільш схильні до приливів змішаного типу води Тихого океану.
аномальні припливи. Ці підйоми і спади води не підходять під опис деяких ознак з перерахованих пунктів. Дана аномалія пов'язана з поняттям «мілководді», що змінює цикл підйому і спаду рівня води. Вплив цього процесу особливо позначається в гирлах річок, де припливи менше за часом, ніж відливи. Спостерігати подібний катаклізм можна в деяких ділянках Ла-Маншу і в течіях Білого моря.

Є ще види припливів і відливів, які не потрапляють під зазначені характеристики, але зустрічаються вони вкрай рідко. Дослідження в цій галузі тривають, тому що виникає безліч питань, які потребують розшифровки фахівців.

Графік припливів і відливів на Землі

Існує так звана таблиця припливів і відливів. Необхідна вона для людей, які залежать за родом своєї діяльності від зміни земного рівня води. Щоб мати точну інформацію по даному явищу, потрібно звернути увагу на:

Позначення території, де важливо знати дані про припливи і відливи. Варто пам'ятати, що навіть близько розташовані об'єкти будуть мати різну характеристику цікавить явища.
Знаходження необхідної інформації за допомогою інтернет-ресурсів. Для більш точних відомостей можна відвідати порт досліджуваного регіону.
Конкретизацію часу необхідності точних даних. Цей аспект залежить від того, чи потрібна інформація на конкретну дату або графік дослідження - більш гнучкий.
Роботу з таблицею в режимі виниклих потреб. У ній будуть відображатися всі відомості про припливи і відливи.

Новачкові, якому знадобилася розшифровка такого явища, дуже допоможе графік припливів і відливів. Для роботи з подібною таблицею допоможуть такі рекомендації:

Колонки в верхній частині таблиці свідчать про дні і датах передбачуваного явища. Цей пункт дозволить з'ясувати точку визначення тимчасових рамок досліджуваного.
Під лінією тимчасового обліку перебувають цифри, розміщені в два ряди. У форматі доби тут міститься розшифровка фаз сходу Місяця і Сонця.
Нижче знаходиться графік хвилеподібною форми. Ці показники фіксують піки (припливи) і западини (відливи) вод досліджуваної території.
Після розрахунку амплітуди хвиль розташовуються дані заходу небесних тіл, які впливають на зміни водної оболонки Землі. Даний аспект дозволить спостерігати активність Місяця і Сонця.
По обидва боки таблиці можна побачити цифри з позитивними і мінусовими показниками. Цей аналіз важливий для визначення рівня підняття або спаду води, що обчислюється в метрах.

Всі ці показники не можуть гарантувати стовідсоткову інформацію, тому що природа сама диктує нам параметри, за якими відбуваються її структурні зміни.

Вплив припливів і відливів на навколишнє середовище і людину

Існує безліч факторів впливу припливів і відливів на життєдіяльність людини і навколишнє його середовище. Серед них є відкриття феноменального характеру, що вимагають ретельного вивчення.

Хвилі-вбивці: гіпотези і наслідки явища

Подібне явище викликає безліч суперечок серед людей, які довіряють тільки беззаперечним фактам. Справа в тому, що блукаючі хвилі не вписуються ні в одну систему виникнення цього феномена.

Вивчення даного об'єкта стало можливим за допомогою супутників радарного формату. Ці конструкції дозволили зафіксувати за період пари тижнів десяток хвиль надвеликої амплітуди. Розмір такого підйому водного брили становить близько 25 метрів, що свідчить про грандіозність досліджуваного явища.

Хвилі-вбивці безпосередньо впливають на життєдіяльність людини, тому що за останні десятиліття подібні аномалії забрали в океанічну пучину величезні судна типу супертанкерів і контейнеровозів. Природа освіти даного приголомшуючого парадоксу невідома: гігантські хвилі формуються миттєво і також швидко зникають.

Існує безліч гіпотез щодо причини утворення такого капризу природи, але виникнення вирів (одиночних хвиль внаслідок зіткнення двох солітонів) можливо при втручанні активності Сонця і Місяця. Дане питання до сих пір стає приводом для дискусій серед вчених, що спеціалізуються на даній тематиці.

Вплив припливів і відливів на організми, які населяють Землю

Припливи і відливи в океані і морі особливо впливають на морських мешканців. Найбільший тиск це явище надає на жителів прибережних вод. Завдяки даному зміни рівня земної води розвиваються організми, провідні осілий спосіб життя.

До них можна віднести молюсків, які відмінно пристосувалися до коливань рідкої оболонки Землі. Устриці при найбільших припливах починають активно розмножуватися, що свідчить про те, що вони сприятливо реагують на подібні зміни в структурі водної стихії.

Але не всі організми так сприятливо реагують на зовнішні зміни. Багато різновидів живих істот страждають від періодичних коливань рівня води.

Хоч природа бере своє і координує зміни в загальному балансі планети, але біологічні субстанції пристосовуються до тих умов, які підносить їм діяльність Місяця і Сонця.

Вплив припливів і відливів на життєдіяльність людини

На загальний стан людини дане явище впливає більше, ніж фази Місяця, до яких організм людей може бути несприйнятливий. Однак найбільш припливи і відливи впливають на виробничу діяльність мешканців нашої планети. Впливати на структуру і енергію припливів і відливів моря, а також океанічної сфери нереально, тому що їх природа залежить від гравітації Сонця і Місяця.

В основному, даний циклічний феномен приносить тільки руйнування і неприємності. Сучасні технології дозволяють цей негативний фактор направити в позитивне русло.

Прикладом таких інноваційних рішень можуть послужити басейни по типу пасток таких коливань водного балансу. Повинні вони бути побудовані з урахуванням того, щоб проект був рентабельним і практичним.

Для цього необхідно створювати подібні басейни досить значного розміру і об'єму. Електростанції з утримання ефекту припливної сили водних ресурсів Землі - справа нова, але досить перспективний.

Дивіться відео про припливи і відливи:

Вивчення поняття припливів і відливів на Землі, вплив їх на життєвий цикл планети, таємниця виникнення хвиль-убивць - все це залишається головними питаннями для вчених, що спеціалізуються в даній області. Вирішення цих аспектів цікаво і простим обивателям, які цікавляться проблемами впливу на планету Земля сторонніх чинників.

Припливи і відливи - це зміни рівня води морських стихій і Світового океану. Виникають вони внаслідок вертикальних коливань, що залежать від місця розташування Сонця і Місяця. Відбувається взаємодія цього фактора з обертанням нашої планети, що призводить до подібних явищ.

Механізм явища «припливи і відливи»

Подібні коливання рівня земних вод можна показати в наступній системі
Поступово піднімається рівень води, досягаючи своєї найвищої точки. Таке явище називають повною водою.
Через певний проміжок часу вода починає спадати. Цьому процесу вчені дали визначення «відплив».
Протягом приблизно шести годин вода продовжує йти до мінімальної своєї точки. Така зміна отримало назву у вигляді терміна «мала вода».

Причини виникнення припливів і відливів на Землі

Вплив місячної енергії на припливи і відливи

Вплив діяльності Сонця на припливи і відливи

Основні різновиди припливів і відливів

Півдобові зміни поверхні водного простору. Такі перетворення полягають в двох повних і такій же кількості неповних вод. Параметри чергуються амплітуд практично рівні між собою і виглядають у вигляді кривої синусоїдального типу. Найбільше локалізуються вони в водах Баренцева моря, на великій лінії прибережної смуги Білого моря і на території практично всього Атлантичного океану.
Добові коливання рівня води. Процес їх полягає в одній повній і неповній воді за період, який обчислюється в межах доби. Спостерігається подібне явище в районі Тихого океану, і його освіту зустрічається вкрай рідко. У період проходження супутника Землі через екваторіальну зону можливий ефект стояння води. Якщо Місяць схиляється з найменшим показником, виникають малі припливи екваторіального характеру. При найбільш високих цифрах відбувається процес утворення тропічних припливів, що супроводжуються найбільшою потужністю надходження води.
Припливи змішаного типу. Це поняття включає в себе наявність півдобових і добових припливів неправильної конфігурації. Півдобові зміни рівня земної водної оболонки, які мають неправильну конфігурацію, по багатьох ознаках схожі на півдобові припливи. В змінених добових припливах можна спостерігати тенденцію до добових коливань, що залежать від градуса схилення Місяця. Найбільш схильні до приливів змішаного типу води Тихого океану.
Аномальні припливи. Ці підйоми і спади води не підходять під опис деяких ознак з перерахованих пунктів. Дана аномалія пов'язана з поняттям «мілководді», що змінює цикл підйому і спаду рівня води. Вплив цього процесу особливо позначається в гирлах річок, де припливи менше за часом, ніж відливи. Спостерігати подібний катаклізм можна в деяких ділянках Ла-Маншу і в течіях Білого моря.

Графік припливів і відливів на Землі

Позначення території, де важливо знати дані про припливи і відливи. Варто пам'ятати, що навіть близько розташовані об'єкти будуть мати різну характеристику цікавить явища.
Знаходження необхідної інформації за допомогою інтернет-ресурсів. Для більш точних відомостей можна відвідати порт досліджуваного регіону.
Конкретизацію часу необхідності точних даних. Цей аспект залежить від того, чи потрібна інформація на конкретну дату або графік дослідження - більш гнучкий.
Роботу з таблицею в режимі виниклих потреб. У ній будуть відображатися всі відомості про припливи і відливи.

Колонки в верхній частині таблиці свідчать про дні і датах передбачуваного явища. Цей пункт дозволить з'ясувати точку визначення тимчасових рамок досліджуваного.
Під лінією тимчасового обліку перебувають цифри, розміщені в два ряди. У форматі доби тут міститься розшифровка фаз сходу Місяця і Сонця.
Нижче знаходиться графік хвилеподібною форми. Ці показники фіксують піки (припливи) і западини (відливи) вод досліджуваної території.
Після розрахунку амплітуди хвиль розташовуються дані заходу небесних тіл, які впливають на зміни водної оболонки Землі. Даний аспект дозволить спостерігати активність Місяця і Сонця.
По обидва боки таблиці можна побачити цифри з позитивними і мінусовими показниками. Цей аналіз важливий для визначення рівня підняття або спаду води, що обчислюється в метрах.

Всі ці показники не можуть гарантувати стовідсоткову інформацію, тому що природа сама диктує нам параметри, за якими відбуваються її структурні зміни.

Вплив припливів і відливів на навколишнє середовище і людину

Хвилі-вбивці: гіпотези і наслідки явища

Вплив припливів і відливів на організми, які населяють Землю

Вплив припливів і відливів на життєдіяльність людини

Приплив і відплив

прилив і відлив - періодичні вертикальні коливання рівня океану або моря, що є результатом зміни положень Місяця і Сонця щодо Землі укупі з ефектами обертання Землі і особливостями даного рельєфу і що виявляється в періодичному горизонтальному зміщенні водних мас. Припливи і відливи викликають зміни в висоті рівня моря, а також періодичні течії, відомі як приливні течії, які роблять пророкування припливів важливим для прибережної навігації.

Інтенсивність цих явищ залежить від багатьох факторів, однак найбільш важливим з них є ступінь зв'язку водойм зі світовим океаном. Чим більш замкнутий водойму, тим менше ступінь прояву приливо-відливних явищ.

Щорічно повторюється приливо-відливної цикл залишається незмінним внаслідок точної компенсації сил тяжіння між Сонцем і центром мас планетної пари і силами інерції, доданими до цього центру.

Оскільки положення Місяця і Сонця по відношенню до Землі періодично змінюється, змінюється і інтенсивність результуючих приливо-відливних явищ.

Відплив у Сен-Мало

Історія

Відливи відігравали помітну роль в постачанні прибережного населення морепродуктами, дозволяючи збирати на оголеному морському дні придатну для їжі їжу.

Термінологія

Мала вода (Бретань, Франція)

Максимальний рівень поверхні води під час припливу називається повної водою, А мінімальний під час відливу - малої водою. В океані, де дно рівне, а суша далеко, повна вода проявляється як два «здуття» водної поверхні: одне з них знаходиться з боку Місяця, а інше - в протилежному кінці земної кулі. Також можуть бути присутніми ще два менших за розміром здуття з боку, спрямованої до Сонця, і протилежної йому. Пояснення цьому ефекту можна знайти нижче, в розділі фізика припливу.

Так як Місяць і Сонце переміщуються відносно Землі, разом з ними переміщуються і водні горби, утворюючи приливні хвилі і приливні течії. У відкритому морі приливні течії мають обертальний характер, а поблизу берегів і в вузьких затоках і протоках - зворотно-поступальний.

Якби вся Земля була покрита водою, ми б спостерігали два регулярних припливу і відпливу щодня. Але так як безперешкодному поширенню приливних хвиль заважають ділянки суші: острова і континенти, а також через дію сили Коріоліса на рухому воду, замість двох приливних хвиль спостерігається безліч маленьких хвиль, які повільно (в більшості випадків з періодом 12 год 25,2 хв ) оббігає навколо точки, яка називається амфідроміческой, В якій амплітуда припливу дорівнює нулю. Домінуюча компонента припливу (місячний прилив М2) утворює на поверхні Світового океану близько десятка амфідроміческіх точок з рухом хвилі за годинниковою стрілкою і приблизно стільки ж - проти годинникової (див. Карту). Все це унеможливлює пророкування часу припливу тільки на основі положень Місяця і Сонця щодо Землі. Замість цього використовують «щорічник припливів» - довідковий посібник для обчислення часу настання припливів і їх висоти в різних пунктах земної кулі. Також використовуються таблиці припливів, з даними про моментах і висотах малих і повних вод, обчисленими на рік вперед для основних приливних портів.

Складова припливу M2

Якщо з'єднати на карті точки з однаковими фазами припливу, ми отримаємо так звані котідальниє лінії, Радіально розходяться з амфідроміческой точки. Зазвичай котідальниє лінії характеризують стан гребеня припливної хвилі для кожної години. Фактично котідальниє лінії відображають швидкість поширення припливної хвилі за 1 годину. Карти, на яких представлені лінії рівних амплітуд і фаз приливних хвиль, називаються котідальних картами.

Висота припливу - різниця між вищим рівнем води при припливі (повна вода) і нижчим її рівнем під час відпливу (мала вода). Висота припливу - величина непостійна, проте середній її показник наводиться при характеристиці кожної ділянки узбережжя.

Залежно від взаємного розташування Місяця і Сонця мала і велика приливні хвилі можуть підсилювати один одного. Для таких припливів історично склалися спеціальні назви:

квадратура прилив - найменший приплив, коли Приливоутворюючої сили Місяця і Сонця діють під прямим кутом один до одного (такий стан світил називається квадратурою).
сізігійний прилив - найбільший приплив, коли Приливоутворюючої сили Місяця і Сонця діють вздовж одного напрямку (такий стан світил називається сизигією).

Чим менше або більше приплив, тим менше або, відповідно, більше відлив.

Найвищі припливи в світі

Можна спостерігати в бухті Фанді (15,6-18 м), яка знаходиться на східному узбережжі Канади між Нью-Брансвік і Новою Шотландією.

На Європейському континенті найвищі припливи (до 13,5 м) спостерігаються в Бретані у міста Сен-Мало. Тут приливна хвиля фокусується береговою лінією півостровів Корнуолл (Англія) і Котантен (Франція).

фізика припливу

сучасна формулювання

Стосовно до планети Земля причиною припливів є знаходження планети в гравітаційному полі, створюваному Сонцем і Місяцем. Оскільки створювані ними ефекти незалежні, то вплив цих небесних тіл на Землю можна розглядати окремо. У такому випадку для кожної пари тіл можна вважати, що кожне з них обертається навколо загального центру гравітації. Для пари Земля - \u200b\u200bСонце цей центр знаходиться в глибині Сонця на відстані 451 км від його центру. Для пари Земля-Місяць він знаходиться в глибині Землі на відстані 2/3 її радіусу.

Кожне з цих тіл відчуває дію приливних сил, джерелом яких є сила гравітації і внутрішні сили, що забезпечують цілісність небесного тіла, в ролі яких виступає сила власного тяжіння, далі звана самогравітаціей. Найбільш наочно виникнення приливних сил простежується на прикладі системи Земля - \u200b\u200bСонце.

Приливна сила являє собою результат конкуруючого взаємодії сили тяжіння, спрямованої до центру гравітації і спадної обернено пропорційно квадрату відстані від нього, і фіктивної відцентрової сили інерції, обумовленої зверненням небесного тіла навколо цього центру. Ці сили, будучи протилежними за напрямком, збігаються за величиною тільки в центрі мас кожного з небесних тіл. Завдяки дії внутрішніх сил Земля обертається навколо центра Сонця як ціле з постійною кутовою швидкістю для кожного елемента складової її маси. Тому в міру віддалення цього елемента маси від центру гравітації діюча на нього відцентрова сила зростає пропорційно квадрату відстані. Більш детальний розподіл приливних сил в їх проекції на площину, перпендикулярну площині екліптики, наведені на рис.1.

Рис.1 Схема розподілу приливних сил в проекції на площину, перпендикулярну екліптики. Тяжіє тіло або праворуч, або ліворуч.

Досягається в результаті дії припливних сил відтворення змін форми піддається їх дії тел може, у відповідність з ньютоніанской парадигмою, бути досягнуто лише в тому випадку, якщо ці сили повністю компенсовані іншими силами, в число яких може входити і сила Всесвітнього тяжіння.

Рис.2 Деформація водної оболонки Землі як наслідок балансу припливної сили, сили самогравітаціі і сили реакції води на зусилля стиснення

В результаті складання цих сил і виникають симетрично по обидва боки земної кулі приливні сили, спрямовані в різні боки від нього. Приливна сила, спрямована до Сонця, має гравітаційну природу, а спрямована від Сонця є наслідок фіктивної сили інерції.

Ці сили вкрай слабкі і не йдуть ні в яке порівняння з силами самогравітаціі (створюване ними прискорення в 10 мільйонів разів менше прискорення вільного падіння). Однак вони викликають зрушення частинок води Світового океану (опір зсуву в воді при малих швидкостях руху практично дорівнює нулю, в той час як стиснення - надзвичайно велике), до тих пір, поки дотична до поверхні води не стане перпендикулярної результуючої силі.

У підсумку на поверхні світового океану виникає хвиля, яка займає постійне положення в системах взаємно тяжіють тіл, але біжить по поверхні океану спільно з добовим рухом його дна і берегів. Таким чином (в нехтуванні океанічними течіями) кожна частка води двічі здійснює протягом доби коливальний рух вгору-вниз.

Горизонтальне рух води спостерігається лише біля берегів як наслідок підйому її рівня. Швидкість руху тим більше, ніж більш полого розташоване морське дно.

приливоутворюючої потенціал

(концепція акад. Шулейкіна)

Нехтуючи розміром, будовою і формою Місяця, запишемо питому силу тяжіння пробного тіла, що знаходиться на Землі. Нехай - радіус-вектор, спрямований від пробного тіла в сторону Місяця, - довжина цього вектора. В цьому випадку сила тяжіння цього тіла Місяцем дорівнюватиме

де - селенометріческая гравітаційна стала. Пробне тіло помістимо в точку. Сила тяжіння пробного тіла, поміщеного в центр мас Землі буде дорівнює

Тут під і розуміються радіус-вектор, що з'єднує центри мас Землі і Місяця, і їх абсолютні величини. Приливної силою ми будемо називати різницю цих двох сил тяжіння

У формулах (1) і (2) Місяць вважається кулею зі сферично-симетричним розподілом мас. Силова функція тяжіння пробного тіла Місяцем нічим не відрізняється від силової функції тяжіння кулі і дорівнює Друга сила прикладена до центру мас Землі і є строго постійною величиною. Для отримання силової функції для цієї сили ми введемо тимчасову систему координат. Ось проведемо з центру Землі і направимо в бік Місяця. Напрямки двох інших осей залишимо довільними. Тоді силова функція сили буде дорівнює. приливоутворюючої потенціал буде дорівнює різниці цих двох силових функцій. Позначимо його, отримаємо Постійну визначимо з умови нормування, згідно з яким Приливоутворюючої потенціал в центрі Землі дорівнює нулю. У центрі Землі, Звідси випливає, що. Отже, ми отримуємо остаточну формулу Приливоутворюючої потенціалу у вигляді (4)

оскільки

При малих величинах,, останній вираз можна представити в наступному вигляді

Підставивши (5) в (4), отримаємо

Деформація поверхні планети під дією припливів і відливів

Рівноваги вплив приливної потенціалу деформує вирівняну поверхню планети. Оцінимо цей вплив, вважаючи, що Земля являє собою кулю з сферично-симетричним розподілом маси. Необуреним гравітаційний потенціал Землі на поверхні буде дорівнює. Для точки. , Що знаходиться на відстані від центру сфери, гравітаційний потенціал Землі дорівнює. Скоротивши на гравітаційну постійну, отримаємо. Тут змінними величинами є і. Позначимо відношення мас гравитирующего тіла до маси планети грецькою буквою і вирішимо отримане вираз щодо:

Так як з тим же ступенем точності отримаємо

З огляду на малість відносини останні вирази можна записати так

Ми отримали, таким чином, рівняння двовісного еліпсоїда, у якого вісь обертання збігається з віссю, тобто з прямою, що з'єднує тяжіє тіло з центром Землі. Напівосі цього еліпсоїда, очевидно, рівні

Наведемо в кінці невелику чисельну ілюстрацію даного ефекту. Обчислимо приливної «горб» на Землі, викликаний притяганням Місяця. Радіус Землі дорівнює км, відстань між центрами Землі і Місяця з урахуванням нестабільності місячної орбіти км, відношення маси Землі до маси Місяця дорівнює 81: 1. Очевидно, що при підстановці в формулу ми отримаємо величину, приблизно рівну 36 см.

Див. також

Примітки

література

Фріш С. А. та Тіморева А. В. Курс загальної фізики, Підручник для фізико-математичних та фізико-технічних факультетів державних університетів, Том I. М .: ГІТТЛ, 1957
Щулейкін В. В. Фізика моря. М.: Изд-во «Наука», Відділення наук про Землю АН СРСР тисячу дев'ятсот шістьдесят сім
Войт С. С. Що таке припливи. Редколегія науково-популярної літератури Ан СРСР

посилання

WXTide32 - вільно поширювана програма для складання таблиць припливів

Рівень поверхні води в морях і океанах нашої планети періодично змінюється, коливається в деяких інтервалах. Ці періодичні коливання і є морські припливи і відливи.

Картина морських припливів і відливів

Щоб наочно уявити собі картину морських припливів і відливів, Уявіть, що ви стоїте на пологому березі океану, в який-небудь бухті, в 200-300 метрах від води. На піску багато різних предметів - старий якір, трохи ближче велика купа білого каменю. Ось зовсім вже недалеко лежить повалився на бік залізний корпус невеликого суденця. Низ його корпуса в носовій частині сильно пропороти. Очевидно, колись це судно, перебуваючи недалеко від берега, налетіло на якір. Ця аварія сталася, ймовірно, під час відливу, і, мабуть, судно лежить на цьому місці вже не один рік, так як майже весь його корпус встиг покритися коричневої іржею. Винуватцем аварії судна ви схильні вважати необережного капітана. Мабуть, якір і був тим гострим знаряддям, на яке налетіло повалився на бік судно. Ви шукаєте цей якір і не можете знайти. Куди він міг подітися? Тут ви помічаєте, що вода вже підбирається до купи білих каменів, і тоді здогадуєтеся, що бачений вами якір давно вже затоплений приливної хвилею. Вода «наступає» на берег, вона продовжує підніматися все далі і далі вгору. Ось уже і купа білих каменів виявилася майже вся прихованої під водою.

Явища морських припливів і відливів

Явища морських припливів і відливів люди давно пов'язували з рухом Місяця, але цей зв'язок залишалася загадкою до тих пір, поки геніальний математик Ісаак Ньютон не пояснив на підставі відкритого ним закону тяжіння. Причиною цих явищ служить дію тяжіння Місяця, який чиниться на водну оболонку Землі. ще знаменитий Галілео Галілей пов'язував припливи і відливи з обертанням Землі і бачив в цьому одне з найбільш обгрунтованих і вірних доказів справедливості вчення Миколи Коперника, (докладніше:). Паризька академія наук в 1738 році оголосила премію тому, хто дасть найбільш обгрунтоване виклад теорії припливів. Премію тоді отримали Ейлер, Маклорен, Д. Бернуллі і Кавальєрі. Перші троє брали в основу своїх робіт закон тяжіння Ньютона, а єзуїт Кавальєрі пояснював припливи на підставі гіпотези вихорів Декарта. Однак найбільш видатні роботи в цій області належать Ньютону і Лапласа, І всі наступні дослідження ґрунтуються на висновках цих великих учених.

Як пояснити явище припливів і відливів

Як найбільш наочно пояснити явище припливів і відливів. Якщо для простоти будемо вважати, що земна поверхня вся суцільно покрита водної оболонкою, і подивимося на земну кулю з одного з його полюсів, то картину морських припливів і відливів можна буде представити в такий спосіб.

місячне тяжіння

Та частина поверхні нашої планети, яка звернена до Місяця, знаходиться до неї всього ближче; внаслідок цього вона піддається більшому впливу сили місячного тяжіння, Ніж, наприклад, центральна частина нашої планети і, отже, відтягується в напрямку до Місяця більше, ніж в інших частинах Землі. В силу цього на стороні зверненої до Місяця, і утворюється приливної горб. Одночасно з цим на протилежному боці Землі найменш підданій тяжінню Місяця, виникає такий же приливний горб. Земля тому набуває вигляду фігури, кілька витягнутої вздовж прямої, що з'єднує центри нашої планети і Місяця. Таким чином, на двох протилежних сторонах Землі, розташованих на одній прямій, яка проходить через центри Землі і Місяця, утворюються два великих горба, два величезних водяних здуття. У цей же самий час на двох інших сторонах нашої планети, розташованих під кутом в дев'яносто градусів від зазначених вище точок максимального припливу, відбуваються найбільші відливи. Тут вода спадає більше, ніж де б то не було в іншому місці поверхні земної кулі. Лінія, що з'єднує ці точки в момент відпливу, дещо скорочується, і тим самим створюється враження збільшення витягнутості Землі в напрямку максимальних точок припливу. Ці точки максимального припливу внаслідок місячного тяжіння постійно зберігають своє положення щодо Місяця, але, так як Земля здійснює обертання навколо осі, то за який час доби вони як би переміщаються по всій поверхні земної кулі. Тому в кожній місцевості протягом доби буває два припливи і два відливи.

Сонячні припливи і відливи

Сонце, так само як і Місяць, силою свого тяжіння виробляє припливи і відливи. Але воно знаходиться на набагато більшій відстані від нашої планети в порівнянні з Місяцем, і сонячні припливи, що виникають на Землі, майже в два з половиною рази менше місячних. Тому сонячні припливи, Окремо не спостерігається, а розглядається лише їх вплив на величину місячних припливів. Так наприклад, найбільші морські припливи і відливи бувають під час повень і молодиків, Так як в цей час Земля, Місяць і Сонце знаходяться на одній прямій, і наше денне світило своїм тяжінням підсилює тяжіння Місяця. Навпаки, коли ми спостерігаємо Місяць в першій або в останній чверті (фазі), мають місце найменші морські припливи і відливи. Це пояснюється тим, що в даному випадку місячний приплив збігається з сонячним відливом. Дія місячного тяжіння зменшується на величину тяжіння Сонця.

приливне тертя

« приливне тертя», Що існує в нашій планеті, надає в свою чергу вплив на місячну орбіту, так як приливна хвиля, викликана місячним тяжінням, надає зворотну дію на Місяць, створюючи тенденцію до прискорення її руху. Внаслідок цього Місяць поступово віддаляється від Землі, період її обертання зростає, і вона, ймовірно, трохи відстає в своєму русі.

Величина морських припливів

Крім відносного положення в просторі Сонця, Землі і Місяця, на величину морських припливів в кожній окремій місцевості впливають форма морського дна і характер обриси берегів. Відомо також, що в закритих морях, як, наприклад, в Аральському, Каспійському, Азовському і Чорному, припливи і відливи майже не спостерігаються. Насилу їх вдається виявити і в відкритих океанах; тут припливи ледь досягають одного метра, рівень води підвищується дуже незначно. Але зате в деяких бухтах спостерігаються припливи такої колосальної величини, що вода піднімається на висоту більше десяти метрів і в деяких місцях затоплює колосальні простору.

Припливи і відливи в повітряної і твердої оболонках Землі

Припливи і відливи відбуваються також в повітряної і твердої оболонках Землі. Ці явища в нижчих шарах атмосфери ми майже не помічаємо. Для порівняння зазначимо, що і на дні океанів припливи і відливи не спостерігаються. Ця обставина пояснюється тим, що в приливних процесах беруть участь головним чином верхні шари водної оболонки. Припливи і відливи в повітряній оболонці можна виявити тільки при дуже тривалому спостереженні за зміною атмосферного тиску. Що стосується земної кори, то кожна її частина внаслідок приливної і отливного дії Місяця за час доби два рази піднімається і два рази опускається приблизно на кілька дециметрів. Інакше кажучи, коливання твердої оболонки нашої планети по своїй величині приблизно в три рази менше коливань рівня поверхні океанів. Таким чином, наша планета весь час ніби дихає, роблячи глибокі вдихи і видихи, а її зовнішня оболонка, як груди великого чудо-богатиря, то трохи піднімається, то опускається. Ці процеси, що відбуваються в твердій оболонці Землі, вдається виявити лише за допомогою приладів, що служать для реєстрації землетрусів. Слід зауважити, що припливи і відливи відбуваються і на інших світових тілах і роблять величезний вплив на їх розвиток. Якби Місяць була нерухома по відношенню до Землі, то за відсутності інших факторів, що впливають на запізнювання приливної хвилі, в будь-якому місці земної кулі через кожні 6 годин відбувалося б за добу два припливи і два відливи. Але так як Місяць безперервно обертається навколо Землі і до того ж в ту ж сторону, в яку обертається навколо своєї осі і наша планета, то виходить деяке запізнювання: Земля встигає повернутися до Місяця кожній своїй частиною не протягом доби, а приблизно о 24 годині і 50 хвилин. Тому в кожній місцевості прилив або відплив триває не рівно 6 годин, а близько 6 годин і 12,5 хвилин.

Чергування припливів і відливів

Крім того, слід зазначити, що правильність чергування припливів і відливів порушується в залежності від характеру розташування материків на нашій планеті і безперервного тертя води об поверхню Землі. Ці неправильності в чергуванні іноді досягають декількох годин. Таким чином, найбільш «висока» вода буває не в момент кульмінації Місяця, як це слід відповідно до теорії, а на кілька годин пізніше проходження Місяця через меридіан; це запізнювання називається прикладним годиною порту і досягає іноді 12 годин. Раніше була поширена думка, що морські припливи і відливи пов'язані з морськими течіями. Тепер всім відомо, що це - явища різного порядку. Приплив - рід хвильового руху, подібного до того, яке виникає внаслідок вітру. Плаваючий предмет при настанні приливної хвилі здійснює коливання, як і при хвилі, що виникає від вітру, - вперед і назад, вниз і вгору, але не несеться нею, як течією. Період приливної хвилі становить близько 12 годин і 25 хвилин, і через цей проміжок часу предмет зазвичай повертається в своє початкове положення. Сила, що викликає припливи, у багато разів менше сили тяжіння. У той час як сила тяжіння обернено пропорційна квадрату відстані між притягає тілами, сила, що викликає припливи, приблизно обернено пропорційна кубу цієї відстані, А зовсім не квадрату його.

Припливи і відливи, як вважається на сьогодні, викликані притяганням Місяця. Так, Земля повертається до супутника тим чи іншим боком, Місяць притягує цю воду до себе - ось і припливи. У зоні, звідки йде вода - відливи. Земля обертається, припливи і відливи змінюють один одного. Ось така ось місячна теорія, в якій все добре крім ряду непоясненим фактів.

Наприклад, чи знаєте ви, що Середземне море вважається без приливні, але близько Венеції і на протоці Еврікос на сході Греції, припливи і відливи бувають до одного метра і більше. Це вважається однією з загадок природи. Однак італійські фізики виявили на сході Середземного моря, на глибині більше трьох кілометрів ланцюжка підводних вирів, по десять кілометрів в діаметрі кожен. Цікавий збіг аномальних припливів і вирів, чи не так?

Помічено закономірність, там де є вири, в океанах морях і озерах, там є припливи і відливи, а там де немає вирів, там немає припливів і відливів ... Простори світового океану суцільно вкриті вирами, а вири мають властивість гіроскопа зберігати положення осі в просторі, незалежно від обертання землі.

Якщо дивитися на землю з боку Сонця, вири обертаючись разом із Землею, перекидаються два рази на добу, в результаті чого вісь вирів прецессирует (1-2 градусів) і створює приливну хвилю, що і є причиною припливів і відливів, і вертикального переміщення океанічних вод .

прецессия дзиги

Гігантський океанічний вир

Середземне море вважається без приливні, але близько Венеції і на протоці Еврікос на сході Греції, припливи і відливи бувають до одного метра і більше. І це вважається однією з загадок природи, але в той же час, Італійські фізики виявили на сході Середземного моря, на глибині більше трьох кілометрів ланцюжка підводних вирів, по десять кілометрів в діаметрі кожен. З цього можна зробити висновок, що вздовж узбережжя Венеції, на глибині декількох кілометрів, знаходиться ланцюг підводних вирів.

Якби в Чорному морі, вода оберталася як і в Білому морі, то припливи і відливи були б більш значніше. Якщо бухту заливає приливна хвиля і хвиля там закручується, то припливи і відливи в цьому випадку бувають вищими ... Місце вирів, і атмосферних циклонів і антициклонів в науці, на стику океанології метеорології, і небесної механіки вивчає гіроскопи. Поведінка атмосферних циклонів і антициклонів, вважаю аналогічні поведінки вирів в океанах.

Щоб перевірити цю ідею, на глобусі, там де знаходиться вир, я закріпив вентилятор, замість лопатей вставив металеві кульки на пружинах. Включив вентилятор (вир) одночасно обертаючи глобус як навколо осі, так і навколо Сонця, і отримав імітацію припливів і відливів.

Привабливість даної гіпотези в тому, що вона досить переконливо перевіряється, закріпленим на глобусі вентілятором- виром. Чутливість гіроскоп- виру настільки висока що глобус доводиться обертати вкрай повільно (один оборот за 5 хвилин). І якщо гіроскоп-вир, встановити на глобусі, у гирла річки Амазонки, то поза всяким сумнівом, він покаже точну механіку припливу і відпливу річки Амазонки. При обертанні тільки глобуса навколо осі, гіроскоп- вир нахиляється в один бік, і нерухомо стоїть, а якщо глобус рухати і по орбіті, водоворот- гороскоп починає коливатися (прецессировать) і дає два припливу і відпливу в добу.

Сумніви в наявності прецесії у вирів, в слідстві повільного обертання, знімаються великою швидкістю перекидання вирів, за 12часов .. І не треба забувати, що орбітальна швидкість землі, тридцять рази більше орбітальної швидкості місяця.

Досвід з глобусом більш переконливий, ніж теоретичний опис гіпотези. Дрейф вирів так само пов'язаний з ефектом гіроскопа -водоворота, і в залежності в якій півкулі знаходиться вир, і в який бік обертається вир, навколо своєї осі, залежить напрямок дрейфу виру.

гнучкий диск

Перекидний гіроскоп

Досвід c гіроскопом

Океанологи в середині океану, насправді заміряють НЕ висоту приливної хвилі, a хвилю створювану гіроскопічним ефектом виру, створюваного прецессией, осі обертання виру. І тільки вирами можна пояснити, наявність приливної горба, на протилежному боці землі. У природі немає суєти і якщо вири існують, то у них в природі є призначення, і це призначення, вважаю вертикальну та горизонтальну перемішування океанічних вод, для вирівнювання температури і вмісту кисню в світовому океані.

А місячні припливи якби й існували, то ми не примушували б океанічні води. Вири в якійсь мірі, не дають океанам замулився. Якщо пару мільярдів років тому, земля дійсно оберталася швидше, то вири, були більш активними. Маріанська западина і Маріанські острови, вважаю результат діяльності виру.

Календар припливів і відливів, існував, задовго, до відкриття приливної хвилі. Як існував, і звичайний календар, до Птолемея, і після Птолемея, і до Коперника, і після Коперника. Є на сьогодні і незрозумілі питання особливостей припливів. Так, в деяких місцях (Південно-Китайське море, Перська затока, Мексиканський і Сіамський затоки) спостерігається тільки один приплив в день. У ряді районів Землі (наприклад, в Індійському океані) буває то один, то два припливу в день.

500 років тому, коли формувалася ідея припливів і відливів, у мислителів не було достатньо технічних засобів, щоб перевірити цю ідею, і про відвертих в океанах мало що було відомо. І сьогодні, ця ідея своєю привабливістю і правдоподібністю настільки вкоренилася в свідомості громадськості та мислителів, що відмовитися від неї буде не легко.

Чому, щороку і кожне десятиліття, в один і той же календарний день (наприклад перше травня) в гирлах річок і заток, не буває однаковою приливної хвилі? Вважаю вири які знаходяться в гирлах річок і заток дрейфують і змінюють свої розміри.

А якби причиною приливної хвилі, була гравітація місяця, висота припливів і відливів не змінювалася б тисячоліттями. Існує думка, що приливну хвилю, що рухається зі сходу на захід, створює тяжіння місяця, і хвиля заливає бухти і гирлі річок. Але чому, гирло Амазонки добре заливає, а затоку Ла плата, що знаходиться на південь від Амазонки, не дуже добре заливає, хоча затоку Ла плата за всіма параметрами має заливати більше Амазонки.

Вважаю приливну хвилю у гирла Амазонки створює один вир, а для горлвіни Ла плата приливну хвилю створює, інший вир, менш потужний (діаметр, висота, обороти).

вир амазонок

Приливна хвиля врізається в Амазонку зі швидкістю близько 20 кілометрів на годину, висота хвилі становить близько п'яти метрів, ширина хвилі, десять кілометрів. Ці параметри більше підходять для приливної хвилі, створюваної прецессией виру. А якби це була місячна приливна хвиля, то вона врізалася б зі швидкістю, кілька сот кілометрів на годину, а ширина хвилі становила б близько тисяча кілометрів.

Вважається, якби глибина океану становила 20 кілометрів, то місячна хвиля рухалася б як і положенно 1600км.час, кажуть що їй заважає невеликий океан. А зараз вона врізається в Амазонку зі швидкістю 20км.час, а в річку Фучуньцзян, зі швидкістю 40км.час. Вважаю сумнівна математика.

І якщо Місячна хвиля рухається так повільно, то чому на картинках і анімаціях приливної горб завжди спрямований у бік Місяця, Місяць то набагато швидше обертається. І незрозуміло чому, не змінюється тиск води, під приливні горбом, на дні океану ... Є зони в океанах, де взагалі не бувають припливи і відливи (амфідроміческіе точки).

Амфідроміческая точка

M2 прилив, висота припливу показана кольором. Білі лінії - це котідальниє лини з фазовим інтервалом 30 °. Амфідроміческіе точки - темно-сині області, де сходяться білі лінії. Стрілки навколо цих точок показують напрямок "обегания".Амфідроміческая точка - це точка в океані, де амплітуда припливної хвилі дорівнює нулю. Висота припливу збільшується з віддаленням від амфідроміческой точки. Іноді ці точки називають вузлами припливів: приливна хвиля "оббігає" цю точку навколо по або проти годинникової стрілки. У цих точках сходяться котідальниє лінії. Амфідроміческіе точки виникають завдяки інтерференції первинної приливної хвилі і її відображень від берегової лінії і підводних перешкод. Вносить свій внесок і сила Коріоліса.

Хоча для приливної хвилі, вони знаходяться в зручній зоні Я кладу на цих зонах вири обертаються вкрай повільно. Вважається, що максимальні припливи і відливи бувають в молодику, з тієї причини що Місяць і Сонце впливають гравітацією на Землю в одному напрямку.

Для довідки: гіроскоп - це прилад, який за рахунок обертання інакше реагує на зовнішні сили, ніж нерухомий предмет. Найпростіший гіроскоп - дзига. Розкрутивши дзигу на горизонтальній поверхні і нахиливши поверхню, ви помітите, що дзига зберігає горизонтальне кручення.

Але з іншого боку, в молодику орбітальна швидкість землі, буває максимальною, а в повному місяці, мінімальної, і виникає питання, яка з причин є ключовою. Відстань від землі до місяця становить 30 діаметрів землі, наближення і видалення місяця від землі становить 10 відсотків, це можна порівняти взявши на витягнуті руки булижник і камінчик, і наближати і віддаляти їх на 10 відсотків, чи можливі припливи і відливи при такій математиці. Вважають що в молодику, континенти нариваються на приливної горб, зі швидкістю близько 1600 кілометрів на годину, чи можливо таке.

Існує думка що приливні сили зупинили обертання місяця, і тепер вона обертається синхронно. Але відомих супутників більше трьох сот, і чому вони все зупинилися одночасно, і куди поділася сила, обертається супутники ... Гравітаційна сила між Сонцем і Землею, не залежить від орбітальної швидкості Землі, а відцентрова сила залежить від орбітальної швидкості Землі, і цей факт не може є, причиною місячних припливів і відливів.

Називати припливи і відливи, явище горизонтального і вертикального переміщення океанічних вод, не зовсім відповідає дійсності, з тієї причини що більшість вирів не контактує з береговою лінією океану ... Якщо дивитися на Землю з боку Сонця, вири які знаходяться в опівнічної і полуденної стороні землі активніші, так як вони знаходяться в зоні відносного руху.

А коли вир входить в зону заходів і сходів сонця і стає ребром до Сонця, то відверто потрапляє під владу сил Коріоліса і стихає. У молодику припливи і відливи збільшуються з тієї причини, що орбітальна швидкість землі буває максимальною ...

Матеріал присланий автором: Юсуп Хізір