Elev din grupa N-30

Tsvetkov E.N.

Verificat:

Petrova I.F.

Moscova, 2003

Parte principală…………………………………………………….
Definiție..……………......……………………………...
Esența fenomenului…………………………………………………………………
Schimbare de-a lungul timpului………………………………………………………
Distribuția și scara manifestării...................
Mituri și legende ……………………………………………………….
Istoria studiului…………………………………………………………………
Consecințe asupra mediului…………………………………………
Impactul asupra activității economice…………………………
Influența umană asupra acestui proces………………………….
Posibilitate de prognoză și management…………….
Bibliografie………………………………………………..

Definiție.

Curge și reflux, fluctuații periodice ale nivelului apei (creșteri și scăderi) în zonele de apă de pe Pământ, care sunt cauzate de atracția gravitațională a Lunii și a Soarelui care acționează asupra Pământului în rotație. Toate zonele mari de apă, inclusiv oceanele, mările și lacurile, sunt supuse mareelor ​​într-un grad sau altul, deși în lacuri sunt mici.

Cel mai înalt nivel al apei observat într-o zi sau o jumătate de zi în timpul mareei înalte se numește ape înalte, cel mai scăzut nivel în timpul refluxului se numește ape joase, iar momentul atingerii acestor repere de nivel maxim se numește staționarea (sau treapta) de maree înaltă. maree sau, respectiv, joasă. Nivelul mediu al mării este o valoare condiționată, deasupra căreia se află reperele de nivel în timpul mareelor ​​înalte și sub care în timpul mareelor ​​joase. Acesta este rezultatul unei serii medii mari de observații urgente. Marea mare medie (sau mareea joasă) este o valoare medie calculată dintr-o serie mare de date privind nivelurile ridicate sau scăzute ale apei. Ambele niveluri medii sunt legate de tija locală.

Fluctuațiile verticale ale nivelului apei în timpul mareelor ​​înalte și joase sunt asociate cu mișcările orizontale ale maselor de apă în raport cu țărm. Aceste procese sunt complicate de valul vântului, scurgerea râului și alți factori. Mișcările orizontale ale maselor de apă din zona de coastă se numesc curenți de maree (sau de maree), în timp ce fluctuațiile verticale ale nivelului apei sunt numite fluxuri și reflux. Toate fenomenele asociate fluxurilor și refluxurilor sunt caracterizate de periodicitate. Curenții de maree își inversează periodic direcția, în timp ce curenții oceanici, care se deplasează continuu și unidirecțional, sunt determinați de circulația generală a atmosferei și acoperă suprafețe mari ale oceanului deschis.

În intervalele de tranziție de la maree înaltă la maree joasă și invers, este dificil de stabilit tendința curentului de maree. În acest moment (care nu coincide întotdeauna cu marea înaltă sau joasă), se spune că apa „stagnează”.

Mareele înalte și joase alternează ciclic în funcție de condițiile astronomice, hidrologice și meteorologice în schimbare. Secvența fazelor de maree este determinată de două maxime și două minime în ciclul zilnic.

15 octombrie 2012

Fotograful britanic Michael Marten a creat o serie de fotografii originale surprinzând coasta Marii Britanii din aceleași unghiuri, dar în momente diferite. O lovitură la maree înaltă și una la reflux.

Sa dovedit a fi destul de neobișnuit, iar recenziile pozitive ale proiectului l-au forțat literalmente pe autor să înceapă publicarea cărții. Cartea, numită „Sea Change”, a fost publicată în august anul acesta și a fost lansată în două limbi. Michael Marten i-a luat aproximativ opt ani pentru a-și crea seria impresionantă de fotografii. Timpul dintre apa mare și scăzută este în medie de puțin peste șase ore. Prin urmare, Michael trebuie să zăbovească în fiecare loc mai mult decât doar timpul de câteva clicuri de declanșare. Autorul a cultivat ideea de a crea o serie de astfel de lucrări de mult timp. Căuta cum să realizeze schimbările naturii pe film, fără influența umană. Și am găsit-o întâmplător, într-unul din satele scoțiene de pe coastă, unde am petrecut toată ziua și am prins timpul mareei și joaselor.

Fluctuațiile periodice ale nivelului apei (creșteri și scăderi) în zonele de apă de pe Pământ se numesc maree.

Cel mai înalt nivel al apei observat într-o zi sau o jumătate de zi în timpul mareei înalte se numește ape înalte, cel mai scăzut nivel în timpul refluxului se numește ape joase, iar momentul atingerii acestor repere de nivel maxim se numește staționarea (sau treapta) de maree înaltă. maree sau, respectiv, joasă. Nivelul mediu al mării este o valoare condiționată, deasupra căreia se află reperele de nivel în timpul mareelor ​​înalte și sub care în timpul mareelor ​​joase. Acesta este rezultatul unei serii medii mari de observații urgente.

Fluctuațiile verticale ale nivelului apei în timpul mareelor ​​înalte și joase sunt asociate cu mișcările orizontale ale maselor de apă în raport cu țărm. Aceste procese sunt complicate de valul vântului, scurgerea râului și alți factori. Mișcările orizontale ale maselor de apă din zona de coastă se numesc curenți de maree (sau de maree), în timp ce fluctuațiile verticale ale nivelului apei sunt numite fluxuri și reflux. Toate fenomenele asociate fluxurilor și refluxurilor sunt caracterizate de periodicitate. Curenții de maree își schimbă periodic direcția inversă, în contrast, curenții oceanici, care se deplasează continuu și unidirecțional, sunt cauzați de circulația generală a atmosferei și acoperă suprafețe mari ale oceanului deschis.

Mareele înalte și joase alternează ciclic în funcție de condițiile astronomice, hidrologice și meteorologice în schimbare. Secvența fazelor de maree este determinată de două maxime și două minime în ciclul zilnic.

Deși Soarele joacă un rol semnificativ în procesele mareelor, factorul decisiv în dezvoltarea lor este atracția gravitațională a Lunii. Gradul de influență a forțelor de maree asupra fiecărei particule de apă, indiferent de locația acesteia pe suprafața pământului, este determinat de legea gravitației universale a lui Newton.

Această lege prevede că două particule materiale se atrag reciproc cu o forță direct proporțională cu produsul maselor ambelor particule și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Se înțelege că cu cât masa corpurilor este mai mare, cu atât este mai mare forța de atracție reciprocă care apare între ele (cu aceeași densitate, un corp mai mic va crea mai puțină atracție decât unul mai mare).

Legea mai înseamnă că, cu cât distanța dintre două corpuri este mai mare, cu atât atracția dintre ele este mai mică. Deoarece această forță este invers proporțională cu pătratul distanței dintre două corpuri, factorul distanță joacă un rol mult mai mare în determinarea mărimii forței mareelor ​​decât masele corpurilor.

Atracția gravitațională a Pământului, acționând asupra Lunii și menținând-o pe orbită apropiată de Pământ, este opusă forței de atracție a Pământului de către Lună, care tinde să miște Pământul spre Lună și „ridică” toate obiectele localizate. pe Pământ în direcția Lunii.

Punctul de pe suprafața pământului situat direct sub Lună se află la doar 6.400 km de centrul Pământului și în medie la 386.063 km de centrul Lunii. În plus, masa Pământului este de 81,3 ori masa Lunii. Astfel, în acest punct de pe suprafața pământului, gravitația Pământului care acționează asupra oricărui obiect este de aproximativ 300 de mii de ori mai mare decât gravitația Lunii.

Este o idee comună că apa de pe Pământ direct sub Lună se ridică în direcția Lunii, determinând apa să curgă departe de alte locuri de pe suprafața Pământului, dar, deoarece gravitația Lunii este atât de mică în comparație cu cea a Pământului, nu ar fi fi suficient pentru a ridica atâta apă.greutate uriașă.
Cu toate acestea, oceanele, mările și lacurile mari de pe Pământ, fiind corpuri lichide mari, sunt libere să se miște sub influența forțelor de deplasare laterală, iar orice ușoară tendință de deplasare pe orizontală le pune în mișcare. Toate apele care nu se află direct sub Lună sunt supuse acțiunii componentei forței gravitaționale a Lunii direcționată tangențial (tangențial) la suprafața pământului, precum și a componentei acesteia îndreptată spre exterior și sunt supuse deplasării orizontale în raport cu solidul. Scoarta terestra.

Ca urmare, apa curge din zonele adiacente ale suprafeței pământului către un loc situat sub Lună. Acumularea rezultată de apă într-un punct de sub Lună formează acolo o maree. Valul în sine în oceanul deschis are o înălțime de doar 30-60 cm, dar crește semnificativ atunci când se apropie de țărmurile continentelor sau insulelor.
Datorită mișcării apei din zonele învecinate către un punct de sub Lună, refluxuri corespunzătoare de apă au loc în alte două puncte îndepărtate de aceasta, la o distanță egală cu un sfert din circumferința Pământului. Este interesant de observat că scăderea nivelului mării în aceste două puncte este însoțită de o creștere a nivelului mării nu numai pe partea Pământului îndreptată spre Lună, ci și pe partea opusă.

Acest fapt este explicat și prin legea lui Newton. Două sau mai multe obiecte situate la distanțe diferite de aceeași sursă de gravitație și, prin urmare, supuse accelerării gravitației de mărimi diferite, se mișcă unul față de celălalt, deoarece obiectul cel mai apropiat de centrul de greutate este cel mai puternic atras de acesta.

Apa din punctul sublunar experimentează o atracție mai puternică către Lună decât Pământul de sub ea, dar Pământul, la rândul său, are o atracție mai puternică către Lună decât apa de pe partea opusă a planetei. Astfel, apare un val mare, care pe partea Pământului îndreptată spre Lună se numește directă, iar pe partea opusă - invers. Prima dintre ele este cu doar 5% mai mare decât a doua.

Datorită rotației Lunii pe orbita ei în jurul Pământului, între două maree mari succesive sau două maree joase trec aproximativ 12 ore și 25 de minute într-un loc dat. Intervalul dintre punctele culminante ale mareelor ​​înalte și joase succesive este de cca. 6 ore 12 minute Perioada de 24 de ore și 50 de minute dintre două maree succesive se numește zi de maree (sau lunară).

Inegalități de maree. Procesele mareelor ​​sunt foarte complexe și trebuie luați în considerare mulți factori pentru a le înțelege. În orice caz, principalele caracteristici vor fi determinate:
1) stadiul de dezvoltare a mareei în raport cu trecerea Lunii;
2) amplitudinea mareelor ​​şi
3) tipul de fluctuații ale mareelor ​​sau forma curbei nivelului apei.
Numeroase variații ale direcției și mărimii forțelor de maree dau naștere la diferențe de mărime a mareelor ​​de dimineață și de seară într-un anumit port, precum și între aceleași maree în diferite porturi. Aceste diferențe se numesc inegalități de maree.

Efect semi-diurn. De obicei, în decurs de o zi, datorită forței principale de maree - rotația Pământului în jurul axei sale - se formează două cicluri de maree complete.

Când este privită de la Polul Nord al eclipticii, este evident că Luna se rotește în jurul Pământului în aceeași direcție în care Pământul se rotește în jurul axei sale - în sens invers acelor de ceasornic. Cu fiecare revoluție ulterioară, un punct dat de pe suprafața pământului ia din nou o poziție direct sub Lună ceva mai târziu decât în ​​timpul revoluției anterioare. Din acest motiv, atât fluxul, cât și refluxul mareelor ​​sunt întârziate cu aproximativ 50 de minute în fiecare zi. Această valoare se numește întârziere lunară.

Inegalitatea la jumătate de lună. Acest tip principal de variație se caracterizează printr-o periodicitate de aproximativ 143/4 zile, care este asociată cu rotația Lunii în jurul Pământului și trecerea acesteia prin faze succesive, în special syzygies (luni noi și luni pline), adică. momente în care Soarele, Pământul și Luna sunt situate pe aceeași linie dreaptă.

Până acum am atins doar influența mareelor ​​a Lunii. Câmpul gravitațional al Soarelui afectează și mareele, totuși, deși masa Soarelui este mult mai mare decât masa Lunii, distanța de la Pământ la Soare este atât de mai mare decât distanța până la Lună încât forța mareelor a Soarelui este mai puțin de jumătate din cea a Lunii.

Cu toate acestea, atunci când Soarele și Luna se află pe aceeași linie dreaptă, fie pe aceeași parte a Pământului, fie pe părți opuse (în timpul lunii noi sau lunii pline), forțele lor gravitaționale se adună, acționând de-a lungul aceleiași axe și mareea solară se suprapune cu mareea lunară.

La fel, atracția Soarelui crește refluxul cauzat de influența Lunii. Ca urmare, mareele devin mai ridicate, iar mareele mai scăzute decât dacă ar fi cauzate doar de gravitația Lunii. Astfel de maree se numesc maree de primăvară.

Atunci când vectorii forței gravitaționale ai Soarelui și ai Lunii sunt reciproc perpendiculari (în cuadratură, adică atunci când Luna se află în primul sau ultimul trimestru), forțele lor de maree se opun, deoarece marea cauzată de atracția Soarelui este suprapusă reflux cauzat de Lună.

În astfel de condiții, mareele nu sunt la fel de înalte și mareele nu sunt la fel de scăzute ca și cum ar fi datorate doar forței gravitaționale a Lunii. Astfel de refluxuri și fluxuri intermediare se numesc cuadratura.

Gama de puncte de apă înaltă și scăzută în acest caz este redusă de aproximativ trei ori în comparație cu marea de primăvară.

Inegalitatea paralactică lunară. Perioada de fluctuații ale înălțimii mareelor, care apare din cauza paralaxei lunare, este de 271/2 zile. Motivul acestei inegalități este modificarea distanței Lunii față de Pământ în timpul rotației acestuia din urmă. Datorită formei eliptice a orbitei lunare, forța de maree a Lunii la perigeu este cu 40% mai mare decât la apogeu.

Inegalitatea zilnică. Perioada acestei inegalități este de 24 de ore și 50 de minute. Motivele apariției sale sunt rotația Pământului în jurul axei sale și o schimbare a declinării Lunii. Când Luna se află în apropierea ecuatorului ceresc, cele două maree mari într-o anumită zi (precum și cele două maree joase) diferă ușor, iar înălțimile apelor înalte și joase ale dimineții și serii sunt foarte apropiate. Cu toate acestea, pe măsură ce declinația nordică sau sudică a Lunii crește, mareele de dimineață și de seară de același tip diferă în înălțime, iar atunci când Luna atinge cea mai mare declinație nordică sau sudică, această diferență este cea mai mare.

Sunt cunoscute și mareele tropicale, numite așa deoarece Luna este aproape deasupra tropicilor de nord sau de sud.

Inegalitatea diurnă nu afectează semnificativ înălțimile a două joase succesive din Oceanul Atlantic și chiar și efectul acesteia asupra înălțimii mareelor ​​este mic în comparație cu amplitudinea globală a fluctuațiilor. Cu toate acestea, în Oceanul Pacific, variabilitatea diurnă este de trei ori mai mare la nivelul mareelor ​​joase decât la nivelul mareelor ​​înalte.

Inegalitatea semestrială. Cauza sa este revoluția Pământului în jurul Soarelui și modificarea corespunzătoare a declinării Soarelui. De două ori pe an timp de câteva zile în timpul echinocțiului, Soarele este aproape de ecuatorul ceresc, adică. declinația sa este apropiată de 0. Luna este, de asemenea, situată în apropierea ecuatorului ceresc timp de aproximativ o zi la fiecare jumătate de lună. Astfel, în timpul echinocțiilor, există perioade în care declinațiile atât ale Soarelui, cât și ale Lunii sunt aproximativ egale cu 0. Efectul total de maree al atracției acestor două corpuri în astfel de momente este cel mai vizibil în zonele situate în apropierea ecuatorului Pământului. Dacă în același timp Luna se află în faza de lună nouă sau lună plină, așa-numita. maree de primăvară echinocțiale.

Inegalitatea paralaxei solare. Perioada de manifestare a acestei inegalități este de un an. Cauza sa este modificarea distanței de la Pământ la Soare în timpul mișcării orbitale a Pământului. O dată pentru fiecare revoluție în jurul Pământului, Luna se află la cea mai scurtă distanță față de ea, la perigeu. O dată pe an, în jurul datei de 2 ianuarie, Pământul, mișcându-se pe orbita sa, ajunge și la punctul de cea mai apropiată apropiere de Soare (periheliu). Când aceste două momente de cea mai apropiată apropiere coincid, provocând cea mai mare forță mare netă, se pot aștepta niveluri mai mari ale mareelor ​​și niveluri mai mici ale mareelor. La fel, dacă trecerea afeliului coincide cu apogeul, apar maree mai joase și maree mai puțin adânci.

Cele mai mari amplitudini ale mareelor. Cea mai mare maree din lume este generată de curenții puternici din Golful Minas din Golful Fundy. Fluctuațiile mareelor ​​aici se caracterizează printr-un curs normal cu o perioadă semi-diurnă. Nivelul apei la maree înaltă crește adesea cu mai mult de 12 m în șase ore, apoi scade cu aceeași cantitate în următoarele șase ore. Când efectul mareelor ​​de primăvară, poziția Lunii la perigeu și declinarea maximă a Lunii au loc în aceeași zi, nivelul mareelor ​​poate ajunge la 15 m. Această amplitudine excepțional de mare a fluctuațiilor mareelor ​​se datorează parțial formei de pâlnie. forma Golfului Fundy, unde adâncimile scad și țărmurile se apropie unul de celălalt spre vârful golfului Cauzele mareelor, care au făcut obiectul unui studiu constant timp de multe secole, se numără printre acele probleme care au dat naștere multor teorii controversate chiar și în vremuri relativ recente

Charles Darwin a scris în 1911: „Nu este nevoie să cauți literatură antică de dragul teoriilor grotești ale mareelor”. Cu toate acestea, marinarii reușesc să-și măsoare înălțimea și să profite de maree fără să aibă nicio idee despre cauzele reale ale apariției lor.

Cred că nu trebuie să ne îngrijorăm prea mult cu privire la cauzele mareelor. Pe baza observațiilor pe termen lung, se calculează tabele speciale pentru orice punct din apele pământului, care indică orele de apă maximă și scăzută pentru fiecare zi. Îmi plănuiesc călătoria, de exemplu, în Egipt, care este renumit pentru lagunele sale puțin adânci, dar încercați să vă planificați din timp, astfel încât apa să aibă loc în prima jumătate a zilei, ceea ce vă va permite să călăriți pe deplin majoritatea orele de zi.
O altă întrebare legată de maree care este interesantă pentru kiters este relația dintre vânt și fluctuațiile nivelului apei.

O superstiție populară afirmă că la maree înaltă vântul se intensifică, dar la maree joasă se acru.
Influența vântului asupra fenomenelor mareelor ​​este mai de înțeles. Vântul de la mare împinge apa spre coastă, înălțimea mareei crește peste normal, iar la reflux și nivelul apei depășește media. Dimpotrivă, atunci când vântul bate de pe uscat, apa este alungată de coastă, iar nivelul mării scade.

Al doilea mecanism funcționează prin creșterea presiunii atmosferice pe o suprafață vastă de apă; nivelul apei scade pe măsură ce se adaugă greutatea suprapusă a atmosferei. Când presiunea atmosferică crește cu 25 mm Hg. Art., nivelul apei scade cu aproximativ 33 cm.O zonă de înaltă presiune sau anticiclon se numește de obicei vreme bună, dar nu pentru kiters. Este calm în centrul anticiclonului. O scădere a presiunii atmosferice determină o creștere corespunzătoare a nivelului apei. În consecință, o scădere bruscă a presiunii atmosferice combinată cu vânturile puternice de uragan poate provoca o creștere vizibilă a nivelului apei. Astfel de valuri, deși numite maree, nu sunt de fapt asociate cu influența forțelor mareelor ​​și nu au periodicitatea caracteristică fenomenelor de maree.

Dar este foarte posibil ca mareele joase să influențeze și vântul, de exemplu, o scădere a nivelului apei în lagunele de coastă duce la o încălzire mai mare a apei și, ca urmare, la o scădere a diferenței de temperatură dintre marea rece și terenul încălzit, care slăbește efectul brizei.

Fotografie de Michael Marten

Nivelul suprafeței apei din mările și oceanele planetei noastre se modifică periodic și fluctuează la anumite intervale. Aceste oscilații periodice sunt mareele maritime.

Imagine cu mareele mării

Pentru a vizualiza imaginea fluxurilor și refluxurilor mării, imaginează-ți că stai pe malul înclinat al oceanului, într-un golf, la 200–300 de metri de apă. Pe nisip sunt multe obiecte diferite - o ancoră veche, puțin mai aproape o grămadă mare de piatră albă. Acum, nu departe, se află coca de fier a unei bărci mici, căzută pe o parte. Partea inferioară a carenei sale din prova este grav deteriorată. Evident, o dată această navă, nefiind departe de țărm, a lovit o ancoră. Acest accident s-a petrecut, după toate probabilitățile, în timpul valului scăzut și, se pare, nava zăcea în acest loc de mulți ani, deoarece aproape toată coca sa devenise acoperită cu rugină maro. Sunteți înclinați să considerați căpitanul neglijent ca fiind vinovatul accidentului navei. Aparent, ancora era arma ascuțită cu care a lovit-o nava căzută pe o parte. Cauți această ancoră și nu o găsești. Unde s-ar fi putut duce? Apoi observi că apa se apropie deja de o grămadă de pietre albe și apoi îți dai seama că ancora pe care ai văzut-o a fost de mult inundată de un val. Apa „pășește” pe țărm, continuă să se ridice din ce în ce mai sus. Acum grămada de pietre albe s-a dovedit a fi aproape toate ascunse sub apă.

Fenomene de maree

Fenomene de maree oamenii au fost asociați de mult timp cu mișcarea Lunii, dar această legătură a rămas un mister până când genul matematician Isaac Newton nu a explicat pe baza legii gravitației pe care a descoperit-o. Cauza acestor fenomene este efectul gravitației Lunii asupra învelișului de apă al Pământului. Încă faimos Galileo Galilei a legat fluxul și refluxul mareelor ​​cu rotația Pământului și am văzut în aceasta una dintre cele mai fundamentate și adevărate dovezi ale validității învățăturilor lui Nicolaus Copernic (mai multe detalii:). Academia de Științe din Paris, în 1738, a anunțat un premiu celui care va prezenta cea mai fundamentată prezentare a teoriei mareelor. Premiul a fost apoi primit Euler, Maclaurin, D. Bernoulli și Cavalieri. Primii trei au luat legea gravitației lui Newton ca bază pentru munca lor, iar iezuitul Cavalieri a explicat mareele pe baza ipotezei vortexului lui Descartes. Cu toate acestea, cele mai remarcabile lucrări din acest domeniu îi aparțin Newton și Laplace, iar toate cercetările ulterioare se bazează pe descoperirile acestor mari oameni de știință.

Cum se explică fenomenul fluxului și refluxului

Cât de clar explica fenomenul fluxului și refluxului. Dacă, pentru simplitate, presupunem că suprafața pământului este complet acoperită cu apă și privim globul de la unul dintre polii săi, atunci imaginea fluxurilor și refluxului mării poate fi prezentată după cum urmează.

Atractie lunara

Acea parte a suprafeței planetei noastre care este îndreptată spre Lună este cea mai apropiată de aceasta; ca urmare, este expus la o forță mai mare gravitația lunară, decât, de exemplu, partea centrală a planetei noastre și, prin urmare, este atrasă spre Lună mai mult decât restul Pământului. Din această cauză, se formează o cocoașă de maree pe partea îndreptată spre Lună. În același timp, pe partea opusă a Pământului, care este cel mai puțin supusă gravitației Lunii, apare aceeași cocoașă de maree. Prin urmare, Pământul ia forma unei figuri oarecum alungite de-a lungul unei linii drepte care leagă centrele planetei noastre și Luna. Astfel, pe două laturi opuse ale Pământului, situate pe aceeași linie dreaptă, care trece prin centrele Pământului și Lunii, se formează două cocoașe mari, două umflături uriașe de apă. În același timp, pe celelalte două părți ale planetei noastre, situate la un unghi de nouăzeci de grade față de punctele de mai sus de maree maximă, au loc cele mai mari joase. Aici apa scade mai mult decât oriunde altundeva de pe suprafața globului. Linia care leagă aceste puncte la maree scăzută se scurtează oarecum și creează astfel impresia unei creșteri a alungirii Pământului în direcția punctelor maxime de maree înaltă. Datorită gravitației lunare, aceste puncte de maree maximă își mențin constant poziția față de Lună, dar întrucât Pământul se rotește în jurul axei sale, în timpul zilei par să se deplaseze pe întreaga suprafață a globului. De aceea in fiecare zona sunt doua maree mari si doua joase in timpul zilei.

Flux și reflux solar

Soarele, ca și Luna, produce fluxuri și refluxuri prin forța gravitației sale. Dar se află la o distanță mult mai mare de planeta noastră în comparație cu Luna, iar mareele solare care apar pe Pământ sunt de aproape două ori și jumătate mai mici decât cele lunare. De aceea mareele solare, nu sunt observate separat, ci doar influența lor asupra mărimii mareelor ​​lunare este luată în considerare. De exemplu, Cele mai mari maree au loc în timpul lunii pline și noi, deoarece în acest moment Pământul, Luna și Soarele sunt pe aceeași linie dreaptă, iar lumina noastră zilei crește atracția Lunii cu atracția ei. Dimpotrivă, atunci când observăm Luna în primul sau ultimul sfert (fază), există mareele cele mai joase. Acest lucru se explică prin faptul că în acest caz mareea lunară coincide cu reflux solar. Efectul gravitației lunare este redus cu cantitatea de gravitație a Soarelui.

Frecarea mareelor

« Frecarea mareelor„, existentă pe planeta noastră, afectează, la rândul său, orbita lunară, întrucât unda cauzată de gravitația lunară are un efect invers asupra Lunii, creând o tendință de accelerare a mișcării acesteia. Drept urmare, Luna se îndepărtează treptat de Pământ, perioada sa de revoluție crește și, după toate probabilitățile, rămâne puțin în urmă în mișcarea sa.

Mărimea mareelor ​​mării

Pe lângă poziția relativă în spațiu a Soarelui, Pământului și Lunii, pe magnitudinea mareelor ​​măriiÎn fiecare zonă individuală, influențează forma fundului mării și natura liniei țărmului. De asemenea, se știe că în mările închise, cum ar fi Mările Aral, Caspică, Azov și Neagră, fluxurile și refluxurile nu sunt aproape niciodată observate. Este dificil să le detectezi în oceanele deschise; aici mareele abia ajung la un metru, nivelul apei se ridica foarte putin. Dar în unele golfuri există maree de o magnitudine atât de colosală încât apa se ridică la o înălțime de peste zece metri și inundă pe alocuri spații colosale.

Fluxuri și refluxuri în aer și învelișurile solide ale Pământului

Curge și reflux se întâmplă de asemenea în aerul şi învelişurile solide ale Pământului. Cu greu observăm aceste fenomene în straturile inferioare ale atmosferei. Pentru comparație, subliniem că fluxurile și refluxurile nu sunt observate pe fundul oceanelor. Această împrejurare se explică prin faptul că, în principal, straturile superioare ale învelișului de apă sunt implicate în procesele de maree. Fluxul și refluxul mareelor ​​din învelișul aerului pot fi detectate doar prin observarea pe termen foarte lung a modificărilor presiunii atmosferice. În ceea ce privește scoarța terestră, fiecare parte a acesteia, datorită acțiunii mareelor ​​a Lunii, se ridică de două ori în timpul zilei și coboară de două ori cu aproximativ câțiva decimetri. Cu alte cuvinte, fluctuațiile învelișului solid al planetei noastre sunt de aproximativ trei ori mai mici ca magnitudine decât fluctuațiile nivelului de suprafață al oceanelor. Astfel, planeta noastră pare că respiră tot timpul, respiră adânc și expiră, iar învelișul ei exterior, ca pieptul unui mare erou-minune, fie se ridică, fie coboară puțin. Aceste procese care au loc în învelișul solid al Pământului pot fi detectate doar cu ajutorul instrumentelor folosite pentru înregistrarea cutremurelor. Trebuie remarcat faptul că fluxurile și refluxurile au loc pe alte corpuri ale lumiiși au un impact enorm asupra dezvoltării lor. Dacă Luna ar fi nemișcată în raport cu Pământul, atunci în absența altor factori care să influențeze întârzierea valului, două maree mari și două maree joase ar avea loc la fiecare 6 ore în orice loc de pe glob la fiecare 6 ore. Dar, din moment ce Luna se învârte continuu în jurul Pământului și, în plus, în aceeași direcție în care planeta noastră se rotește în jurul axei sale, există o oarecare întârziere: Pământul reușește să se întoarcă spre Lună cu fiecare parte nu în 24 de ore, ci în aproximativ 24 de ore. 24 de ore și 50 de minute. Prin urmare, în fiecare zonă, refluxul sau fluxul mareei nu durează exact 6 ore, ci aproximativ 6 ore și 12,5 minute.

Marea alternantă

În plus, trebuie remarcat faptul că corectitudinea alternarea mareelor este încălcat în funcție de natura locației continentelor de pe planeta noastră și de frecarea continuă a apei pe suprafața Pământului. Aceste nereguli în alternanță ajung uneori la câteva ore. Astfel, cea mai „înaltă” apă nu are loc în momentul culminării Lunii, așa cum ar trebui să fie conform teoriei, ci cu câteva ore mai târziu decât trecerea Lunii prin meridian; această întârziere se numește ceasul aplicat portului și ajunge uneori la 12 ore. Anterior, se credea că fluxul și refluxul mareelor ​​erau legate de curenții marini. Acum toată lumea știe că acestea sunt fenomene de alt ordin. O maree este un tip de mișcare a valurilor, similară cu cea cauzată de vânt. Când se apropie un val de marea, un obiect plutitor oscilează, ca și în cazul unui val care iese din vânt - înainte și înapoi, în jos și în sus, dar nu este purtat de el, ca un curent. Perioada unui val mare este de aproximativ 12 ore și 25 de minute, iar după această perioadă de timp obiectul revine de obicei la poziția inițială. Forța care provoacă mareele este de multe ori mai mică decât forța gravitației. În timp ce forța gravitației este invers proporțională cu pătratul distanței dintre corpurile care atrag, forța care provoacă mareele este de aproximativ este invers proporțională cu cubul acestei distanțe, și deloc pătratul său.

Nivelul suprafeței oceanelor și mărilor se modifică periodic, aproximativ de două ori pe zi. Aceste fluctuații se numesc flux și reflux. În timpul valului ridicat, nivelul oceanului crește treptat și atinge cea mai înaltă poziție. La valul joase, nivelul scade treptat la cel mai scăzut nivel. La maree mare, apa curge spre maluri, la reflux - departe de maluri.

Fluxul și refluxul mareelor ​​sunt în picioare. Ele se formează datorită influenței corpurilor cosmice precum Soarele. Conform legilor interacțiunii corpurilor cosmice, planeta noastră și Luna se atrag reciproc. Gravitația lunară este atât de puternică încât suprafața oceanului pare să se îndoaie spre ea. Luna se mișcă în jurul Pământului și un val de maree „curge” în spatele lui peste ocean. Când un val ajunge la țărm, acesta este valul. Va trece puțin timp, apa va urma Luna și se va îndepărta de țărm - aceasta este valul joase. Conform acelorași legi cosmice universale, fluxurile și refluxurile se formează și din atracția Soarelui. Cu toate acestea, forța de maree a Soarelui, datorită distanței sale, este semnificativ mai mică decât cea lunară, iar dacă nu ar exista Lună, mareele pe Pământ ar fi de 2,17 ori mai mici. Explicația forțelor mareelor ​​a fost dată pentru prima dată de Newton.

Mareele diferă unele de altele ca durată și magnitudine. Cel mai adesea, există două maree înaltă și două maree joase în timpul zilei. Pe arcurile și coastele Americii de Est și Centrală există o maree înaltă și una joasă pe zi.

Mărimea mareelor ​​este chiar mai variată decât perioada lor. Teoretic, o maree lunară este egală cu 0,53 m, solară - 0,24 m. Astfel, cea mai mare maree ar trebui să aibă o înălțime de 0,77 m. În oceanul deschis și în apropierea insulelor, valoarea mareelor ​​este destul de apropiată de cea teoretică: pe Hawaii. Insule - 1 m , pe Insula Sf. Elena - 1,1 m; pe insule - 1,7 m. Pe continente, magnitudinea mareelor ​​variază de la 1,5 la 2 m. În mările interioare, mareele sunt foarte nesemnificative: - 13 cm, - 4,8 cm. Este considerat fără maree, dar lângă Veneția mareele sunt de până la 1 m. Cele mai mari maree sunt următoarele, înregistrate în:

În Golful Fundy (), marea a atins o înălțime de 16-17 m. Aceasta este cea mai mare maree de pe întreg globul.

În nord, în Golful Penzhinskaya, înălțimea mareelor ​​a atins 12-14 m. Aceasta este cea mai mare maree de pe coasta Rusiei. Cu toate acestea, cifrele de maree de mai sus sunt mai degrabă excepția decât regula. La marea majoritate a punctelor de măsurare a nivelului mareelor, acestea sunt mici și rareori depășesc 2 m.

Importanța mareelor ​​este foarte mare pentru navigația maritimă și construcția de porturi. Fiecare val transportă o cantitate imensă de energie.

Flux și reflux

MareeȘi reflux- fluctuații verticale periodice ale nivelului oceanului sau mării, rezultate din modificările pozițiilor Lunii și Soarelui față de Pământ, cuplate cu efectele rotației Pământului și caracteristicile unui relief dat și care se manifestă periodic orizontală deplasarea maselor de apă. Mareele provoacă modificări ale înălțimii nivelului mării, precum și curenți periodici cunoscuți sub numele de curenți de maree, ceea ce face ca predicția mareelor ​​să fie importantă pentru navigația de coastă.

Intensitatea acestor fenomene depinde de mulți factori, dar cel mai important dintre aceștia este gradul de conectare a corpurilor de apă cu oceanul mondial. Cu cât corpul de apă este mai închis, cu atât gradul de manifestare a fenomenelor de maree este mai mic.

Ciclul mareelor ​​repetat anual rămâne neschimbat datorită compensării precise a forțelor de atracție dintre Soare și centrul de masă al perechii planetare și a forțelor de inerție aplicate acestui centru.

Pe măsură ce poziția Lunii și a Soarelui în raport cu Pământul se modifică periodic, se modifică și intensitatea fenomenelor de maree rezultate.

Marea joasă la Saint-Malo

Poveste

Marea joasă a jucat un rol semnificativ în furnizarea de fructe de mare a populațiilor de coastă, permițând colectarea alimentelor comestibile de pe fundul mării expus.

Terminologie

Low Water (Bretania, Franța)

Nivelul maxim de suprafață al apei la maree înaltă se numește plin de apă, iar minimul în timpul valului scăzut este apă scăzută. În ocean, unde fundul este plat și pământul este departe, apă plină apare ca două „umflături” ale suprafeței apei: una dintre ele este situată pe partea Lunii, iar cealaltă se află la capătul opus al globului. Pot exista și alte două umflături mai mici pe partea îndreptată către Soare și opusă acestuia. O explicație a acestui efect o găsiți mai jos, în secțiune fizica mareelor.

Deoarece Luna și Soarele se mișcă în raport cu Pământul, cocoașele de apă se mișcă și ele cu ele, formându-se valuri de mareeȘi curenții de maree. În mare deschisă, curenții de maree au un caracter rotațional, iar în apropierea coastei și în golfurile și strâmtorii înguste sunt reciproc.

Dacă întregul Pământ ar fi acoperit cu apă, am experimenta două maree înalte și joase în fiecare zi. Dar, deoarece propagarea nestingherită a razelor de razboi este îngreunată de zonele terestre: insule și continente, precum și din cauza acțiunii forței Coriolis asupra apei în mișcare, în loc de două valuri de marea există multe valuri mici care încet (în majoritatea cazurilor cu o perioada de 12 ore 25,2 minute) rulează în jurul unui punct numit amfidromic, în care amplitudinea mareelor ​​este zero. Componenta dominantă a mareei (marea lunară M2) formează aproximativ o duzină de puncte amfidromice pe suprafața Oceanului Mondial cu valul mișcându-se în sensul acelor de ceasornic și aproximativ același număr în sens invers acelor de ceasornic (vezi harta). Toate acestea fac imposibilă prezicerea timpului mareelor ​​doar pe baza pozițiilor Lunii și Soarelui în raport cu Pământul. În schimb, ei folosesc un „anuar de maree” - un ghid de referință pentru calcularea orei de apariție a mareelor ​​și a înălțimii acestora în diferite puncte ale globului. Se folosesc și tabele de maree, cu date despre momentele și înălțimile apelor joase și mari, calculate cu un an înainte pentru principalele porturi de maree.

Componenta mareei M2

Dacă conectăm puncte de pe hartă cu aceleași faze de maree, obținem așa-numitul linii cotidale, divergând radial de punctul amfidromic. În mod obișnuit, liniile cotidale caracterizează poziția crestei valului pentru fiecare oră. De fapt, liniile cotidale reflectă viteza de propagare a unui val mare în 1 oră. Se numesc hărțile care arată linii de amplitudini și faze egale ale undelor de maree carduri cotidale.

Înălțimea mareei- diferența dintre cel mai înalt nivel al apei la maree înaltă (ape înaltă) și cel mai scăzut nivel al acesteia la reflux (apă joasă). Înălțimea mareei nu este o valoare constantă, dar media sa este dată când se caracterizează fiecare secțiune a coastei.

În funcție de poziția relativă a Lunii și a Soarelui, undele mici și mari se pot întări reciproc. Nume speciale au fost dezvoltate istoric pentru astfel de maree:

• Marea în cuadratura- cea mai joasă maree, când forțele de maree ale Lunii și Soarelui acționează în unghi drept una față de alta (această poziție a luminilor se numește cuadratura).
• Maree puternică- marea cea mai mare, când forțele de maree ale Lunii și Soarelui acționează pe aceeași direcție (această poziție a luminilor se numește sizigie).

Cu cât marea este mai mică sau mai mare, cu atât refluxul este mai mic sau mai mare.

Cele mai mari maree din lume

Poate fi observat în Golful Fundy (15,6-18 m), care este situat pe coasta de est a Canadei între New Brunswick și Nova Scoția.

Pe continentul european, cele mai mari maree (până la 13,5 m) se observă în Bretania, lângă orașul Saint-Malo. Aici marea este concentrată de coasta peninsulelor Cornwall (Anglia) și Cotentin (Franța).

Fizica mareelor

Formulare modernă

În raport cu planeta Pământ, cauza mareelor ​​este prezența planetei în câmpul gravitațional creat de Soare și Lună. Deoarece efectele pe care le creează sunt independente, impactul acestor corpuri cerești asupra Pământului poate fi luat în considerare separat. În acest caz, pentru fiecare pereche de corpuri putem presupune că fiecare dintre ele se învârte în jurul unui centru de greutate comun. Pentru perechea Pământ-Soare, acest centru este situat adânc în Soare, la o distanță de 451 km de centrul său. Pentru perechea Pământ-Lună, este situată adânc în Pământ, la o distanță de 2/3 din raza sa.

Fiecare dintre aceste corpuri experimentează forțe de maree, a căror sursă este forța gravitației și forțele interne care asigură integritatea corpului ceresc, în rolul cărora se află forța propriei sale atracție, denumită în continuare autogravitație. Apariția forțelor mareelor ​​poate fi văzută cel mai clar în sistemul Pământ-Soare.

Forța de maree este rezultatul interacțiunii concurente a forței gravitaționale, îndreptată spre centrul de greutate și care descrește invers proporțional cu pătratul distanței față de acesta, și forța centrifugă fictivă de inerție cauzată de rotația corpului ceresc. în jurul acestui centru. Aceste forțe, fiind opuse ca direcție, coincid ca mărime doar în centrul de masă al fiecăruia dintre corpurile cerești. Datorită acțiunii forțelor interne, Pământul se rotește în jurul centrului Soarelui în ansamblu cu o viteză unghiulară constantă pentru fiecare element al masei sale constitutive. Prin urmare, pe măsură ce acest element de masă se îndepărtează de centrul de greutate, forța centrifugă care acționează asupra acestuia crește proporțional cu pătratul distanței. O distribuție mai detaliată a forțelor de maree în proiecția lor pe un plan perpendicular pe planul ecliptic este prezentată în Fig. 1.

Fig. 1 Diagrama distribuției forțelor mareelor ​​în proiecție pe un plan perpendicular pe ecliptică. Corpul gravitator este fie la dreapta, fie la stânga.

Reproducerea modificărilor de formă a corpurilor expuse acestora, realizate ca urmare a acțiunii forțelor de maree, poate fi realizată, în conformitate cu paradigma newtoniană, numai dacă aceste forțe sunt complet compensate de alte forțe, care pot include forța gravitației universale.

Fig. 2 Deformarea învelișului de apă al Pământului ca o consecință a echilibrului forței mareelor, forței autogravitaționale și forței de reacție a apei la forța de compresie

Ca urmare a adunării acestor forțe, forțele de maree apar simetric pe ambele părți ale globului, îndreptate în direcții diferite față de acesta. Forța mareelor ​​îndreptată spre Soare este de natură gravitațională, în timp ce forța îndreptată spre Soare este o consecință a forței fictive de inerție.

Aceste forțe sunt extrem de slabe și nu pot fi comparate cu forțele de autogravitație (accelerația pe care o creează este de 10 milioane de ori mai mică decât accelerația gravitației). Totuși, ele provoacă o deplasare a particulelor de apă din Oceanul Mondial (rezistența la forfecare în apă la viteze mici este practic nulă, în timp ce la compresiune este extrem de mare), până când tangenta la suprafața apei devine perpendiculară pe forta rezultata.

Ca urmare, pe suprafața oceanelor lumii apare un val, ocupând o poziție constantă în sistemele de corpuri care se gravitează reciproc, dar care circulă de-a lungul suprafeței oceanului împreună cu mișcarea zilnică a fundului și țărmurilor sale. Astfel (ignorând curenții oceanici), fiecare particulă de apă suferă o mișcare oscilativă în sus și în jos de două ori în timpul zilei.

Mișcarea orizontală a apei se observă numai în apropierea coastei, ca urmare a creșterii nivelului acesteia. Cu cât fundul mării este mai puțin adânc, cu atât viteza de mișcare este mai mare.

Potențialul mareelor

(conceptul de acad. Shuleikina)

Neglijând dimensiunea, structura și forma Lunii, notăm forța gravitațională specifică a corpului de testare situat pe Pământ. Fie vectorul rază îndreptat de la corpul de testare către Lună și fie lungimea acestui vector. În acest caz, forța de atracție a acestui corp de către Lună va fi egală cu

unde este constanta gravitațională selenometrică. Să plasăm corpul testului în punctul . Forța de atracție a unui corp de testare plasat în centrul de masă al Pământului va fi egală cu

Aici, și se referă la vectorul rază care conectează centrele de masă ale Pământului și ale Lunii și valorile lor absolute. Vom numi forța de maree diferența dintre aceste două forțe gravitaționale

În formulele (1) și (2), Luna este considerată o minge cu o distribuție de masă sferică simetrică. Funcția de forță de atracție a unui corp de testare de către Lună nu este diferită de funcția de forță de atracție a unei mingi și este egală cu A doua forță se aplică centrului de masă al Pământului și este o valoare strict constantă. Pentru a obține funcția forță pentru această forță, introducem un sistem de coordonate de timp. Să desenăm axa din centrul Pământului și să o direcționăm către Lună. Direcțiile celorlalte două axe vor fi lăsate arbitrare. Atunci funcția de forță a forței va fi egală cu . Potențialul mareelor va fi egală cu diferența dintre aceste două funcții de forță. O notăm , obținem Constanta este determinată din condiția de normalizare, conform căreia potențialul de maree în centrul Pământului este egal cu zero. În centrul Pământului, rezultă că. În consecință, obținem formula finală pentru potențialul mareelor ​​în forma (4)

Deoarece

Pentru valori mici ale , , ultima expresie poate fi reprezentată în forma următoare

Înlocuind (5) în (4), obținem

Deformarea suprafeței planetei sub influența mareelor

Influența perturbatoare a potențialului mareelor ​​deformează suprafața nivelată a planetei. Să evaluăm acest impact, presupunând că Pământul este o minge cu o distribuție de masă simetrică sferic. Potențialul gravitațional neperturbat al Pământului la suprafață va fi egal cu . Pentru punct. , situat la o distanţă de centrul sferei, potenţialul gravitaţional al Pământului este egal cu . Reducând cu constanta gravitațională, obținem . Aici variabilele sunt și . Să notăm raportul dintre masele corpului gravitator și masa planetei printr-o literă grecească și să rezolvăm expresia rezultată pentru:

Întrucât cu același grad de precizie obținem

Având în vedere micimea raportului, ultimele expresii pot fi scrise astfel

Am obținut astfel ecuația unui elipsoid biaxial, a cărui axă de rotație coincide cu axa, adică cu linia dreaptă care leagă corpul gravitator de centrul Pământului. Semiaxele acestui elipsoid sunt evident egale

La final, oferim o mică ilustrare numerică a acestui efect. Să calculăm cocoașa de maree pe Pământ cauzată de atracția Lunii. Raza Pământului este egală cu km, distanța dintre centrele Pământului și Lunii, ținând cont de instabilitatea orbitei lunii, este de km, raportul dintre masa Pământului și masa Lunii este de 81:1. Evident, la înlocuirea în formulă, obținem o valoare aproximativ egală cu 36 cm.

Vezi si

Note

Literatură

• Frisch S. A. și Timoreva A. V. Curs de fizică generală, Manual pentru facultățile de fizică-matematică și fizică-tehnică ale universităților de stat, Volumul I. M.: GITTL, 1957
• Shchuleykin V.V. Fizica mării. M.: Editura „Știință”, Departamentul de Științe ale Pământului al Academiei de Științe a URSS 1967
• Voight S.S. Ce sunt mareele? Colegiul editorial al literaturii științifice populare al Academiei de Științe a URSS

Legături

• WXTide32 este un program gratuit pentru tabelul mareelor