To, čo sa nazýva príliv a odliv. Záhada oceánskych prílivov

Študent skupiny N-30

Tsvetkov E.N.

Skontrolované:

Petrova I.F.

Moskva, 2003

Hlavná časť…………………………………………………….
Definícia …………………………………………………………………
Podstata fenoménu ………………………………………………………………
Zmeniť sa časom………………………………………………………
Distribúcia a rozsah prejavu ………………………
Mýty a legendy ………………………………………………….
História štúdia ………………………………………………………
Environmentálne dôsledky …………………………………………
Vplyv na hospodársku činnosť …………………
Vplyv človeka na tento proces ………………………….
Možnosť predpovedania a riadenia ……………….
Bibliografia………………………………………………..

Definícia.

Prílivy a odlivy, periodické kolísanie hladiny vody (stúpanie a pokles) vo vodných plochách na Zemi, ktoré sú spôsobené gravitačnou príťažlivosťou Mesiaca a Slnka pôsobiace na rotujúcu Zem. Všetky veľké vodné plochy, vrátane oceánov, morí a jazier, podliehajú do tej či onej miery prílivu a odlivu, hoci v jazerách sú malé.

Najvyššia hladina vody pozorovaná za deň alebo pol dňa počas prílivu sa nazýva vysoká voda, najnižšia hladina počas odlivu sa nazýva nízka voda a okamih dosiahnutia týchto značiek maximálnej hladiny sa nazýva stav (alebo štádium) vysokej hladiny. príliv alebo odliv, resp. Priemerná hladina mora je podmienená hodnota, nad ktorou sú značky hladiny umiestnené počas prílivu a pod ktorou počas odlivu. Je to výsledok spriemerovania veľkej série naliehavých pozorovaní. Priemerný príliv (alebo odliv) je priemerná hodnota vypočítaná z veľkej série údajov o vysokých alebo nízkych hladinách vody. Obe tieto stredné úrovne sú viazané na miestnu nožnú tyč.

Vertikálne kolísanie hladiny vody počas prílivu a odlivu je spojené s horizontálnymi pohybmi vodných hmôt vo vzťahu k brehu. Tieto procesy komplikuje príval vetra, odtok rieky a ďalšie faktory. Horizontálne pohyby vodných hmôt v pobrežnej zóne sa nazývajú prílivové (alebo prílivové) prúdy, zatiaľ čo vertikálne výkyvy hladiny vody sa nazývajú prílivy a odlivy. Všetky javy spojené s prílivmi a odlivmi sa vyznačujú periodicitou. Prílivové prúdy periodicky menia smer, zatiaľ čo oceánske prúdy, pohybujúce sa nepretržite a jednosmerne, sú určené všeobecnou cirkuláciou atmosféry a pokrývajú veľké oblasti otvoreného oceánu.

Počas prechodových intervalov z prílivu do odlivu a naopak je ťažké určiť trend prílivového prúdu. V tomto čase (ktorý sa nie vždy zhoduje s prílivom alebo odlivom) sa hovorí, že voda „stagnuje“.

Prílivy a odlivy sa cyklicky striedajú v súlade s meniacimi sa astronomickými, hydrologickými a meteorologickými podmienkami. Postupnosť prílivových fáz je určená dvomi maximami a dvomi minimami v dennom cykle.

15. október 2012

Britský fotograf Michael Marten vytvoril sériu originálnych fotografií zachytávajúcich pobrežie Británie z rovnakých uhlov, no v rôznych časoch. Jeden výstrel pri prílive a jeden pri odlive.

Ukázalo sa to dosť nezvyčajne a pozitívne recenzie na projekt doslova prinútili autora, aby začal knihu vydávať. Kniha s názvom „Sea Change“ vyšla v auguste tohto roku a vyšla v dvoch jazykoch. Michaelovi Martenovi trvalo približne osem rokov, kým vytvoril svoju pôsobivú sériu fotografií. Čas medzi vysokou a nízkou hladinou vody je v priemere o niečo viac ako šesť hodín. Michael sa preto musí na každom mieste zdržiavať dlhšie, než je len čas niekoľkých cvaknutí spúšte. Autor už dlho živil myšlienku vytvorenia série takýchto diel. Hľadal, ako realizovať zmeny v prírode na filme, bez vplyvu človeka. A našiel som ho náhodou, v jednej z pobrežných škótskych dediniek, kde som strávil celý deň a vystihol čas prílivu a odlivu.

Periodické kolísanie hladiny vody (stúpanie a pokles) vo vodných oblastiach na Zemi sa nazýva príliv a odliv.

Vertikálne kolísanie hladiny vody počas prílivu a odlivu je spojené s horizontálnymi pohybmi vodných hmôt vo vzťahu k brehu. Tieto procesy komplikuje príval vetra, odtok rieky a ďalšie faktory. Horizontálne pohyby vodných hmôt v pobrežnej zóne sa nazývajú prílivové (alebo prílivové) prúdy, zatiaľ čo vertikálne výkyvy hladiny vody sa nazývajú odlivy a odlivy. Všetky javy spojené s prílivmi a odlivmi sa vyznačujú periodicitou. Prílivové prúdy periodicky menia smer na opačný, naproti tomu oceánske prúdy, pohybujúce sa nepretržite a jednosmerne, sú spôsobené všeobecnou cirkuláciou atmosféry a pokrývajú veľké oblasti otvoreného oceánu.

Hoci Slnko zohráva významnú úlohu v prílivových procesoch, rozhodujúcim faktorom pri ich vývoji je gravitačná sila Mesiaca. Mieru vplyvu slapových síl na každú časticu vody, bez ohľadu na jej umiestnenie na zemskom povrchu, určuje Newtonov zákon univerzálnej gravitácie.

Tento zákon hovorí, že dve hmotné častice sa navzájom priťahujú silou priamo úmernou súčinu hmotností oboch častíc a nepriamo úmernou druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi. Rozumie sa, že čím väčšia je hmotnosť telies, tým väčšia sila vzájomnej príťažlivosti medzi nimi vzniká (pri rovnakej hustote menšie teleso vytvorí menšiu príťažlivosť ako väčšie).

Zákon tiež znamená, že čím väčšia je vzdialenosť medzi dvoma telesami, tým menšia je príťažlivosť medzi nimi. Keďže táto sila je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi dvoma telesami, faktor vzdialenosti hrá oveľa väčšiu úlohu pri určovaní veľkosti prílivovej sily ako hmotnosti telies.

Gravitačná príťažlivosť Zeme, ktorá pôsobí na Mesiac a udržuje ho na obežnej dráhe v blízkosti Zeme, je opačná k sile príťažlivosti Zeme Mesiacom, ktorý má tendenciu posúvať Zem smerom k Mesiacu a „dvíha“ všetky umiestnené objekty. na Zemi v smere Mesiaca.

Bod na zemskom povrchu nachádzajúci sa priamo pod Mesiacom je len 6 400 km od stredu Zeme a v priemere 386 063 km od stredu Mesiaca. Okrem toho je hmotnosť Zeme 81,3-krát väčšia ako hmotnosť Mesiaca. V tomto bode zemského povrchu je teda gravitácia Zeme pôsobiaca na akýkoľvek objekt približne 300-tisíckrát väčšia ako gravitácia Mesiaca.

Je bežnou myšlienkou, že voda na Zemi priamo pod Mesiacom stúpa v smere k Mesiacu, čo spôsobuje, že voda odteká z iných miest na zemskom povrchu, ale keďže gravitácia Mesiaca je taká malá v porovnaní s gravitáciou Zeme, nebolo by možné stačiť zdvihnúť toľko vody.obrovská váha.
Avšak oceány, moria a veľké jazerá na Zemi, keďže ide o veľké tekuté telesá, sa môžu voľne pohybovať pod vplyvom bočných posuvných síl a akákoľvek nepatrná tendencia horizontálneho pohybu ich uvádza do pohybu. Všetky vody, ktoré nie sú priamo pod Mesiacom, sú vystavené pôsobeniu zložky gravitačnej sily Mesiaca smerujúcej tangenciálne (tangenciálne) k zemskému povrchu, ako aj jej zložky smerujúcej von, a podliehajú horizontálnemu posunu vzhľadom na pevnú látku. zemská kôra.

V dôsledku toho voda prúdi z priľahlých oblastí zemského povrchu smerom k miestu, ktoré sa nachádza pod Mesiacom. Výsledná akumulácia vody v bode pod Mesiacom tam vytvára príliv. Samotná prílivová vlna na otvorenom oceáne má výšku len 30-60 cm, no výrazne sa zväčšuje pri približovaní sa k brehom kontinentov alebo ostrovov.
V dôsledku pohybu vody zo susedných oblastí smerom k bodu pod Mesiacom dochádza k zodpovedajúcim odlivom vody v dvoch ďalších bodoch, ktoré sú od neho vzdialené vo vzdialenosti rovnajúcej sa štvrtine obvodu Zeme. Je zaujímavé, že pokles hladiny mora v týchto dvoch bodoch je sprevádzaný nárastom hladiny mora nielen na strane Zeme privrátenej k Mesiacu, ale aj na opačnej strane.

Túto skutočnosť vysvetľuje aj Newtonov zákon. Dva alebo viac objektov, ktoré sa nachádzajú v rôznych vzdialenostiach od toho istého zdroja gravitácie, a preto sú vystavené zrýchleniu gravitácie rôznej veľkosti, sa navzájom pohybujú, pretože objekt, ktorý je najbližšie k ťažisku, je k nemu najviac priťahovaný.

Voda v sublunárnom bode zažíva silnejší ťah k Mesiacu ako Zem pod ním, ale Zem má zase silnejší ťah k Mesiacu ako voda na opačnej strane planéty. Vzniká tak prílivová vlna, ktorá sa na strane Zeme privrátenej k Mesiacu nazýva priama a na opačnej strane - reverzná. Prvý z nich je len o 5 % vyšší ako druhý.

V dôsledku rotácie Mesiaca na jeho obežnej dráhe okolo Zeme medzi dvoma po sebe nasledujúcimi prílivmi alebo dvoma odlivmi v danom mieste prejde približne 12 hodín a 25 minút. Interval medzi vrcholmi po sebe nasledujúcich prílivov a odlivov je cca. 6 hodín 12 minút Obdobie 24 hodín 50 minút medzi dvoma po sebe nasledujúcimi prílivmi a odlivom sa nazýva prílivový (alebo lunárny) deň.

Nerovnosti prílivu a odlivu. Prílivové procesy sú veľmi zložité a na ich pochopenie je potrebné vziať do úvahy veľa faktorov. V každom prípade budú určené hlavné vlastnosti:
1) štádium vývoja prílivu a odlivu vzhľadom na prechod Mesiaca;
2) prílivová amplitúda a
3) typ prílivových výkyvov alebo tvar krivky vodnej hladiny.
Početné variácie v smere a veľkosti prílivových síl spôsobujú rozdiely vo veľkosti ranného a večerného prílivu a odlivu v danom prístave, ako aj medzi tým istým prílivom a odlivom v rôznych prístavoch. Tieto rozdiely sa nazývajú nerovnosti prílivu a odlivu.

Semi-denný efekt. Zvyčajne sa v priebehu dňa v dôsledku hlavnej slapovej sily - rotácie Zeme okolo svojej osi - vytvoria dva úplné slapové cykly.

Pri pohľade zo severného pólu ekliptiky je zrejmé, že Mesiac rotuje okolo Zeme rovnakým smerom, akým sa Zem otáča okolo svojej osi – proti smeru hodinových ručičiek. S každou ďalšou otáčkou daný bod na zemskom povrchu opäť zaujme polohu priamo pod Mesiacom o niečo neskôr ako počas predchádzajúcej otáčky. Z tohto dôvodu sa príliv a odliv oneskoruje každý deň približne o 50 minút. Táto hodnota sa nazýva lunárne oneskorenie.

Polmesačná nerovnosť. Tento hlavný typ variácie sa vyznačuje periodicitou približne 143/4 dní, čo súvisí s rotáciou Mesiaca okolo Zeme a jeho prechodom cez po sebe nasledujúce fázy, najmä syzygie (novy a splny), t.j. okamihy, keď sa Slnko, Zem a Mesiac nachádzajú na rovnakej priamke.

Doteraz sme sa dotkli len slapového vplyvu Mesiaca. Gravitačné pole Slnka ovplyvňuje aj príliv a odliv, hoci hmotnosť Slnka je oveľa väčšia ako hmotnosť Mesiaca, vzdialenosť od Zeme k Slnku je taká väčšia ako vzdialenosť k Mesiacu, že prílivová sila Slnka je menej ako polovica Mesiaca.

Keď sú však Slnko a Mesiac na rovnakej priamke, buď na tej istej strane Zeme alebo na opačných stranách (počas novu alebo splnu), ich gravitačné sily sa sčítajú a pôsobia pozdĺž tej istej osi a slnečný príliv sa prekrýva s mesačným prílivom.

Rovnako príťažlivosť Slnka zvyšuje odliv spôsobený vplyvom Mesiaca. V dôsledku toho sa príliv a odliv stávajú vyššími a prílivmi nižšími, ako keby boli spôsobené iba gravitáciou Mesiaca. Takéto prílivy sa nazývajú jarné prílivy.

Keď sú vektory gravitačnej sily Slnka a Mesiaca navzájom kolmé (počas kvadratúry, t. j. keď je Mesiac v prvej alebo poslednej štvrti), ich slapové sily sú protichodné, pretože príliv spôsobený príťažlivosťou Slnka je superponovaný na odliv spôsobený Mesiacom.

Za takýchto podmienok nie sú prílivy také vysoké a prílivy nie sú také nízke, ako keby boli spôsobené iba gravitačnou silou Mesiaca. Takéto prechodné odlivy a prietoky sa nazývajú kvadratúra.

Rozsah vysokých a nízkych vodných značiek je v tomto prípade znížený približne trikrát v porovnaní s jarným prílivom.

Lunárna paralaktická nerovnosť. Obdobie kolísania výšky prílivu a odlivu, ku ktorému dochádza v dôsledku lunárnej paralaxy, je 271/2 dňa. Dôvodom tejto nerovnosti je zmena vzdialenosti Mesiaca od Zeme počas rotácie Zeme. V dôsledku eliptického tvaru lunárnej obežnej dráhy je slapová sila Mesiaca v perigeu o 40 % vyššia ako v apogeu.

Denná nerovnosť. Doba tejto nerovnosti je 24 hodín 50 minút. Príčinami jej vzniku je rotácia Zeme okolo svojej osi a zmena deklinácie Mesiaca. Keď je Mesiac blízko nebeského rovníka, dva prílivy v daný deň (rovnako ako dva odlivy) sa mierne líšia a výšky ranných a večerných vysokých a nízkych vôd sú veľmi blízko. Keď sa však severná alebo južná deklinácia Mesiaca zväčšuje, ranné a večerné prílivy rovnakého typu sa líšia výškou, a keď Mesiac dosiahne najväčšiu severnú alebo južnú deklináciu, je tento rozdiel najväčší.

Známe sú aj tropické prílivy, nazývané preto, že Mesiac je takmer nad severnými alebo južnými trópmi.

Denná nerovnosť výrazne neovplyvňuje výšky dvoch po sebe nasledujúcich odlivov v Atlantickom oceáne a dokonca aj jej vplyv na výšku prílivu a odlivu je malý v porovnaní s celkovou amplitúdou výkyvov. V Tichom oceáne je však denná variabilita pri odlive trikrát väčšia ako pri prílive.

Polročná nerovnosť. Jeho príčinou je obeh Zeme okolo Slnka a tomu zodpovedajúca zmena deklinácie Slnka. Dvakrát do roka na niekoľko dní počas rovnodenností je Slnko blízko nebeského rovníka, t.j. jeho deklinácia je blízka 0. Mesiac sa tiež nachádza v blízkosti nebeského rovníka približne jeden deň každého pol mesiaca. Počas rovnodenností sú teda obdobia, kedy sú deklinácie Slnka aj Mesiaca približne rovné 0. Celkový slapový efekt príťažlivosti týchto dvoch telies je v takýchto momentoch najvýraznejší v oblastiach nachádzajúcich sa v blízkosti zemského rovníka. Ak je zároveň Mesiac vo fáze novu alebo splnu, tzv. rovnodenné jarné prílivy.

Nerovnosť slnečnej paralaxy. Obdobie prejavu tejto nerovnosti je jeden rok. Jeho príčinou je zmena vzdialenosti od Zeme k Slnku pri orbitálnom pohybe Zeme. Raz za každú otáčku okolo Zeme je Mesiac v najkratšej vzdialenosti od nej v perigeu. Raz ročne, okolo 2. januára, sa Zem pohybujúc na svojej dráhe dostane aj do bodu najbližšieho priblíženia k Slnku (perihélium). Keď sa tieto dva momenty najbližšieho priblíženia zhodujú a spôsobujú najväčšiu čistú prílivovú silu, možno očakávať vyššie úrovne prílivu a nižšie úrovne prílivu a odlivu. Podobne, ak sa prechod afélia zhoduje s apogeom, vyskytujú sa nižšie prílivy a plytšie prílivy.

Najväčšie prílivové amplitúdy. Najvyšší príliv na svete vytvárajú silné prúdy v zálive Minas v zálive Fundy. Prílivové výkyvy sa tu vyznačujú normálnym priebehom s polodenným obdobím. Hladina vody pri prílive často stúpne o viac ako 12 m za šesť hodín a potom v priebehu nasledujúcich šiestich hodín o rovnakú hodnotu klesne. Keď v ten istý deň nastane efekt jarného prílivu, poloha Mesiaca v perigeu a maximálna deklinácia Mesiaca, hladina prílivu môže dosiahnuť 15 m. Táto mimoriadne veľká amplitúda prílivových výkyvov je čiastočne spôsobená lievikovitým tvar zálivu Fundy, kde sa hĺbka zmenšuje a brehy sa približujú k vrchu zálivu. Príčiny prílivu a odlivu, ktoré sú predmetom neustáleho štúdia po mnoho storočí, patria k problémom, ktoré viedli k vzniku mnohých kontroverzné teórie aj v relatívne nedávnej dobe

Charles Darwin v roku 1911 napísal: „Nie je potrebné hľadať starovekú literatúru kvôli groteskným teóriám o prílivoch a odlivoch. Námorníkom sa však darí merať ich výšku a využívať príliv a odliv bez toho, aby mali predstavu o skutočných príčinách ich výskytu.

Myslím si, že sa nemusíme príliš obávať príčin prílivu a odlivu. Na základe dlhodobých pozorovaní sa pre ktorýkoľvek bod v zemských vodách vypočítajú špeciálne tabuľky, ktoré označujú časy vysokej a nízkej vody pre každý deň. Cestu plánujem napríklad do Egypta, ktorý je známy svojimi plytkými lagúnami, no snažte sa dopredu naplánovať tak, aby plná voda nastala v prvej polovici dňa, čo vám umožní naplno jazdiť väčšinu denné hodiny.
Ďalšou otázkou súvisiacou s prílivom a odlivom, ktorá je pre kiterov zaujímavá, je vzťah medzi vetrom a kolísaním hladiny vody.

Ľudová povera hovorí, že pri prílive vietor zosilnie, no pri odlive kysne.
Vplyv vetra na prílivové javy je pochopiteľnejší. Vietor od mora tlačí vodu k pobrežiu, výška prílivu sa nadnormálne zvyšuje a pri odlive aj hladina prekračuje priemer. Naopak, keď vietor fúka z pevniny, voda sa od pobrežia odháňa a hladina mora klesá.

Druhý mechanizmus funguje tak, že sa zvyšuje atmosférický tlak na obrovskej ploche vody; hladina vody klesá s pribúdajúcou hmotnosťou atmosféry. Keď sa atmosférický tlak zvýši o 25 mm Hg. Čl., hladina klesne približne o 33 cm Zóna vysokého tlaku alebo tlaková výš sa zvyčajne nazýva dobré počasie, ale nie pre kiterov. V strede tlakovej výše je pokoj. Pokles atmosférického tlaku spôsobuje zodpovedajúce zvýšenie hladiny vody. V dôsledku toho prudký pokles atmosférického tlaku v kombinácii s vetrom so silou hurikánu môže spôsobiť výrazné zvýšenie hladiny vody. Takéto vlny, hoci sa nazývajú prílivové, v skutočnosti nesúvisia s vplyvom slapových síl a nemajú periodicitu charakteristickú pre prílivové javy.

Je však celkom možné, že odliv môže ovplyvniť aj vietor, napríklad pokles hladiny vody v pobrežných lagúnach vedie k väčšiemu otepľovaniu vody a v dôsledku toho k zníženiu teplotného rozdielu medzi studeným morom a vyhrievaná pôda, ktorá oslabuje efekt vánku.

Autor fotografie: Michael Marten

Hladina vodnej hladiny v moriach a oceánoch našej planéty sa periodicky mení a kolíše v určitých intervaloch. Tieto periodické oscilácie sú morské prílivy.

Obrázok morského prílivu a odlivu

Na vizualizáciu obraz morských odlivov a tokov, predstavte si, že stojíte na zvažujúcom sa brehu oceánu, v nejakej zátoke, 200–300 metrov od vody. Na piesku je veľa rôznych predmetov – stará kotva, o niečo bližšie veľká kopa bieleho kameňa. Teraz neďaleko leží železný trup malého člna spadnutého na bok. Spodok jeho trupu v prove je vážne poškodený. Je zrejmé, že raz táto loď, ktorá bola neďaleko od brehu, narazila na kotvu. K tejto nehode došlo s najväčšou pravdepodobnosťou počas odlivu a loď zrejme na tomto mieste ležala dlhé roky, pretože takmer celý jej trup bol pokrytý hnedou hrdzou. Máte sklon považovať neopatrného kapitána za vinníka lodnej nehody. Kotva bola zrejme ostrá zbraň, ktorú zasiahla loď, ktorá spadla na bok. Hľadáte túto kotvu a nemôžete ju nájsť. Kam mohol ísť? Potom si všimnete, že voda sa už blíži k hromade bielych kameňov a potom si uvedomíte, že kotvu, ktorú ste videli, už dávno zaplavila prílivová vlna. Voda „stúpa“ na pobrežie, stále stúpa nahor. Teraz sa ukázalo, že hromada bielych kameňov je takmer celá ukrytá pod vodou.

Fenomény morského prílivu a odlivu

Fenomény morského prílivu a odlivuľudia boli dlho spájaní s pohybom Mesiaca, ale toto spojenie zostalo záhadou až do brilantného matematika Isaac Newton nevysvetlil na základe gravitačného zákona, ktorý objavil. Príčinou týchto javov je vplyv gravitácie Mesiaca na vodný obal Zeme. Stále slávny Galileo Galilei spojil príliv a odliv s rotáciou Zeme a videl v tom jeden z najpodloženejších a najpravdivejších dôkazov platnosti učenia Mikuláša Koperníka (podrobnejšie:). Parížska akadémia vied v roku 1738 vyhlásila cenu pre toho, kto poskytne najpodloženejšiu prezentáciu teórie prílivu a odlivu. Ocenenie bolo následne prevzaté Euler, Maclaurin, D. Bernoulli a Cavalieri. Prví traja si za základ svojej práce zobrali Newtonov gravitačný zákon a jezuita Cavalieri vysvetlil príliv a odliv na základe Descartovej hypotézy o víroch. K najvýznamnejším dielam v tejto oblasti však patrí Newton a Laplace a celý nasledujúci výskum je založený na zisteniach týchto veľkých vedcov.

Ako vysvetliť fenomén prílivu a odlivu

Ako najjasnejšie vysvetliť fenomén prílivu a odlivu. Ak pre jednoduchosť predpokladáme, že zemský povrch je celý pokrytý vodou a na zemeguľu sa pozrieme z jedného z jej pólov, potom si obraz morských odlivov a odlivov môžeme predstaviť nasledovne.

Lunárna príťažlivosť

Tá časť povrchu našej planéty, ktorá je obrátená k Mesiacu, je k nemu najbližšie; v dôsledku toho je vystavený väčšej sile mesačná gravitácia, ako napríklad centrálna časť našej planéty, a preto je k Mesiacu pritiahnutý viac ako zvyšok Zeme. Z tohto dôvodu sa na strane privrátenej k Mesiacu vytvára prílivový hrb. Zároveň sa na opačnej strane Zeme, ktorá najmenej podlieha gravitácii Mesiaca, objavuje rovnaký prílivový hrb. Zem má teda podobu postavy trochu pretiahnutej pozdĺž priamky spájajúcej stredy našej planéty a Mesiaca. Na dvoch protiľahlých stranách Zeme, ktoré sa nachádzajú na rovnakej priamke, ktorá prechádza stredmi Zeme a Mesiaca, sa tak vytvárajú dva veľké hrbole, dva obrovské vodné opuchy. Zároveň sa na ďalších dvoch stranách našej planéty, ktoré sa nachádzajú pod uhlom deväťdesiatich stupňov od vyššie uvedených bodov maximálneho prílivu, vyskytujú najväčšie odlivy. Voda tu klesá viac ako kdekoľvek inde na povrchu zemegule. Čiara spájajúca tieto body pri odlive sa o niečo skracuje a vytvára tak dojem zväčšenia predĺženia Zeme v smere bodov maximálneho prílivu. Vďaka lunárnej gravitácii si tieto body maximálneho prílivu neustále udržiavajú svoju polohu voči Mesiacu, no keďže sa Zem otáča okolo svojej osi, počas dňa sa zdá, že sa pohybujú po celom povrchu zemegule. Preto v každej oblasti sú počas dňa dva prílivy a dva odlivy.

Slnečné odlivy a toky

Slnko, podobne ako Mesiac, vytvára odlivy a prúdy silou svojej gravitácie. Ale nachádza sa v oveľa väčšej vzdialenosti od našej planéty v porovnaní s Mesiacom a slnečné prílivy, ktoré sa vyskytujú na Zemi, sú takmer dva a pol krát menšie ako tie mesačné. Preto slnečné prílivy, nie sú pozorované oddelene, ale uvažuje sa len o ich vplyve na veľkosť mesačného prílivu a odlivu. Napríklad, Najvyšší morský príliv sa vyskytuje počas splnu a nového mesiaca, keďže v tomto čase sú Zem, Mesiac a Slnko na rovnakej priamke a naše denné svetlo svojou príťažlivosťou zvyšuje príťažlivosť Mesiaca. Naopak, keď Mesiac pozorujeme v prvej alebo poslednej štvrti (fáze), existujú najnižší morský príliv. Vysvetľuje to skutočnosť, že v tomto prípade sa mesačný príliv zhoduje s slnečný odliv. Účinok lunárnej gravitácie je znížený veľkosťou gravitácie Slnka.

Slapové trenie

« Slapové trenie“, ktoré existujú na našej planéte, zase ovplyvňuje obežnú dráhu Mesiaca, pretože prílivová vlna spôsobená lunárnou gravitáciou má opačný účinok na Mesiac a vytvára tendenciu zrýchľovať jeho pohyb. V dôsledku toho sa Mesiac postupne vzďaľuje od Zeme, zvyšuje sa jeho doba revolúcie a s najväčšou pravdepodobnosťou trochu zaostáva v pohybe.

Veľkosť morského prílivu a odlivu

Okrem relatívnej polohy Slnka, Zeme a Mesiaca v priestore, na veľkosť morského prílivu a odlivu V každej jednotlivej oblasti ovplyvňuje tvar morského dna a povaha pobrežia. Je tiež známe, že v uzavretých moriach, akými sú Aralské, Kaspické, Azovské a Čierne more, sa takmer vôbec nepozorujú odlivy a odlivy. Je ťažké ich odhaliť v otvorených oceánoch; tu príliv a odliv dosahujú sotva jeden meter, hladina stúpa veľmi málo. Ale v niektorých zátokách sú prílivy takej kolosálnej veľkosti, že voda stúpa do výšky viac ako desať metrov a miestami zaplavuje kolosálne priestory.

Odlivy a prílivy vo vzduchu a pevné škrupiny Zeme

Prílivy a odlivy tiež stať vo vzduchu a pevných obaloch Zeme. V spodných vrstvách atmosféry si tieto javy takmer nevšimneme. Pre porovnanie poukazujeme na to, že na dne oceánov nie sú pozorované prílivy a odlivy. Táto okolnosť sa vysvetľuje skutočnosťou, že na prílivových procesoch sa podieľajú hlavne horné vrstvy vodného plášťa. Odliv a odliv a odliv vo vzduchovej obálke možno zistiť len veľmi dlhodobým pozorovaním zmien atmosférického tlaku. Pokiaľ ide o zemskú kôru, každá jej časť v dôsledku slapovej činnosti Mesiaca dvakrát počas dňa stúpa a dvakrát klesá asi o niekoľko decimetrov. Inými slovami, kolísanie pevného obalu našej planéty je približne trikrát menšie ako kolísanie povrchovej hladiny oceánov. Zdá sa teda, že naša planéta neustále dýcha, zhlboka sa nadýchne a vydýchne a jej vonkajšia schránka, ako hruď veľkého zázračného hrdinu, buď trochu stúpa alebo klesá. Tieto procesy vyskytujúce sa v pevnom obale Zeme možno zistiť iba pomocou prístrojov používaných na zaznamenávanie zemetrasení. Treba poznamenať, že prílivy a odlivy sa vyskytujú na iných svetových telesách a majú obrovský vplyv na ich rozvoj. Ak by bol Mesiac vo vzťahu k Zemi nehybný, potom by pri absencii iných faktorov ovplyvňujúcich oneskorenie prílivovej vlny nastali dva prílivy a dva odlivy každých 6 hodín na akomkoľvek mieste na zemeguli každých 6 hodín. Ale keďže Mesiac neustále obieha okolo Zeme a navyše v tom istom smere, akým sa naša planéta otáča okolo svojej osi, dochádza k určitému oneskoreniu: Zem sa stihne otočiť k Mesiacu s každou časťou nie za 24 hodín, ale približne za 24 hodín a 50 minút. Preto v každej oblasti netrvá príliv alebo odliv presne 6 hodín, ale približne 6 hodín a 12,5 minúty.

Striedavý príliv a odliv

Okrem toho je potrebné poznamenať, že správnosť striedavý príliv a odliv sa porušuje v závislosti od charakteru polohy kontinentov na našej planéte a nepretržitého trenia vody o povrch Zeme. Tieto nepravidelnosti v striedaní niekedy dosahujú niekoľko hodín. „Najvyššia“ voda sa teda nevyskytuje v momente kulminácie Mesiaca, ako by to malo byť podľa teórie, ale niekoľko hodín po prechode Mesiaca poludníkom; toto oneskorenie sa nazýva hodiny aplikované na port a niekedy dosahuje 12 hodín. Predtým sa všeobecne verilo, že príliv a odliv morských prílivov súvisí s morskými prúdmi. Teraz už každý vie, že ide o javy iného poriadku. Príliv a odliv je typ pohybu vĺn, podobný pohybu spôsobenému vetrom. Keď sa priblíži prílivová vlna, plávajúci objekt kmitá, ako pri vlne vychádzajúcej z vetra - dopredu a dozadu, dole a hore, ale nie je unášaný ako prúd. Doba prílivovej vlny je asi 12 hodín a 25 minút a po tejto dobe sa objekt zvyčajne vráti do svojej pôvodnej polohy. Sila, ktorá spôsobuje príliv a odliv, je mnohonásobne menšia ako sila gravitácie. Zatiaľ čo sila gravitácie je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi priťahujúcimi sa telesami, sila spôsobujúca príliv a odliv je približne je nepriamo úmerná tretej mocnine tejto vzdialenosti, a už vôbec nie jeho námestie.

Hladina oceánov a morí sa pravidelne mení, približne dvakrát denne. Tieto výkyvy sa nazývajú príliv a odliv. Počas prílivu hladina oceánu postupne stúpa a dosahuje najvyššiu polohu. Pri odlive hladina postupne klesá na najnižšiu úroveň. Pri prílive voda tečie smerom k brehom, pri odlive - preč od brehov.

Príliv a odliv stoja. Vznikajú vplyvom kozmických telies ako je Slnko. Podľa zákonov interakcie kozmických telies sa naša planéta a Mesiac navzájom priťahujú. Lunárna gravitácia je taká silná, že sa zdá, že povrch oceánu sa k nej ohýba. Mesiac sa pohybuje okolo Zeme a za ním cez oceán „beží“ prílivová vlna. Keď vlna dosiahne breh, to je príliv. Uplynie trochu času, voda bude nasledovať Mesiac a vzdialiť sa od pobrežia - to je odliv. Podľa rovnakých univerzálnych vesmírnych zákonov sa odlivy a odlivy vytvárajú aj z príťažlivosti Slnka. Slapová sila Slnka je však vzhľadom na jeho vzdialenosť podstatne menšia ako mesačná a ak by Mesiac nebol, príliv a odliv na Zemi by bol 2,17-krát menší. Vysvetlenie slapových síl ako prvý podal Newton.

Prílivy a odlivy sa navzájom líšia trvaním a veľkosťou. Najčastejšie sú počas dňa dva prílivy a dva odlivy. Na oblúkoch a pobreží východnej a strednej Ameriky je jeden príliv a jeden odliv za deň.

Veľkosť prílivu a odlivu je ešte rôznorodejšia ako ich obdobie. Teoreticky sa jeden mesačný príliv rovná 0,53 m, slnečný - 0,24 m. Najväčší príliv by teda mal mať výšku 0,77 m. Na otvorenom oceáne a v blízkosti ostrovov je hodnota prílivu a odlivu dosť blízka teoretickej: na Havaji Ostrovy - 1 m , na ostrove Svätá Helena - 1,1 m; na ostrovoch - 1,7 m.Na kontinentoch sa veľkosť prílivu a odlivu pohybuje od 1,5 do 2 m.Vo vnútrozemských moriach je príliv a odliv veľmi nevýznamný: - 13 cm, - 4,8 cm.Považuje sa za bezprílivový, ale v blízkosti Benátok príliv a odliv je do 1 m. Najväčšie prílivy sú nasledovné, zaznamenané v:

V zálive Fundy () dosiahol príliv výšku 16-17 m. Ide o najvyšší príliv na celej zemeguli.

Na severe, v zálive Penzhinskaya, výška prílivu dosiahla 12-14 m Toto je najvyšší príliv pri pobreží Ruska. Vyššie uvedené údaje o prílive a odlive sú však skôr výnimkou ako pravidlom. Vo veľkej väčšine bodov merania hladiny prílivu a odlivu sú malé a zriedka presahujú 2 m.

Význam prílivu a odlivu je veľmi veľký pre námornú plavbu a výstavbu prístavov. Každá prílivová vlna nesie obrovské množstvo energie.

Odliv a príliv

Príliv a odliv A odliv- periodické vertikálne kolísanie hladiny oceánu alebo morí, vyplývajúce zo zmien polôh Mesiaca a Slnka vzhľadom na Zem, spojené s účinkami rotácie Zeme a vlastnosťami daného reliéfu a prejavujúce sa periodicky horizontálne premiestňovanie vodných hmôt. Príliv a odliv spôsobuje zmeny výšky hladiny mora, ako aj periodické prúdy známe ako prílivové prúdy, vďaka čomu je predpoveď prílivu dôležitá pre pobrežnú navigáciu.

Intenzita týchto javov závisí od mnohých faktorov, ale najdôležitejším z nich je stupeň prepojenia vodných útvarov so svetovým oceánom. Čím uzavretejšia je vodná plocha, tým menší je stupeň prejavu prílivových javov.

Každoročne sa opakujúci slapový cyklus zostáva nezmenený v dôsledku presnej kompenzácie príťažlivých síl medzi Slnkom a ťažiskom planetárnej dvojice a zotrvačných síl pôsobiacich na toto centrum.

Keďže sa poloha Mesiaca a Slnka voči Zemi periodicky mení, mení sa aj intenzita výsledných slapových javov.

Odliv v Saint-Malo

Príbeh

Odlivy zohrávali významnú úlohu v zásobovaní pobrežných populácií morskými plodmi, čo umožnilo zber jedlých potravín z odkrytého morského dna.

Terminológia

Nízka voda (Bretónsko, Francúzsko)

Maximálna hladina hladiny vody pri prílive je tzv plný vody, a minimum počas odlivu je nízka voda. V oceáne, kde je dno ploché a pevnina je ďaleko, plná voda sa javí ako dva „vzduchy“ vodnej hladiny: jeden z nich sa nachádza na strane Mesiaca a druhý je na opačnom konci zemegule. Na strane smerujúcej k Slnku a oproti nemu môžu byť aj ďalšie dva menšie opuchy. Vysvetlenie tohto efektu nájdete nižšie v časti fyzika prílivu a odlivu.

Keďže sa Mesiac a Slnko pohybujú vzhľadom na Zem, spolu s nimi sa pohybujú aj vodné hrbole prílivové vlny A prílivové prúdy. Na otvorenom mori majú prílivové prúdy rotačný charakter a pri pobreží a v úzkych zálivoch a úžinách sú vratné.

Ak by bola celá Zem pokrytá vodou, každý deň by sme zažili dva pravidelné prílivy a odlivy. Ale keďže neobmedzenému šíreniu prílivových vĺn bránia pevninské oblasti: ostrovy a kontinenty a tiež v dôsledku pôsobenia Coriolisovej sily na pohybujúcu sa vodu, namiesto dvoch prílivových vĺn existuje veľa malých vĺn, ktoré pomaly (vo väčšine prípadov s doba 12 hodín 25,2 minúty ) beh okolo bodu tzv amfidromický, v ktorom je prílivová amplitúda nulová. Dominantná zložka prílivu (mesačný príliv M2) tvorí asi tucet amfidromických bodov na povrchu Svetového oceánu s vlnou pohybujúcou sa v smere hodinových ručičiek a približne rovnakým počtom proti smeru hodinových ručičiek (pozri mapu). To všetko znemožňuje predpovedať čas prílivu a odlivu iba na základe polohy Mesiaca a Slnka vzhľadom na Zem. Namiesto toho používajú „ročenku prílivu a odlivu“ – referenčnú príručku na výpočet času nástupu prílivu a odlivu a ich výšky na rôznych miestach zemegule. Používajú sa aj tabuľky prílivu a odlivu s údajmi o momentoch a výškach nízkych a vysokých vôd, vypočítaných rok vopred pre hlavné prílivové prístavy.

Zložka prílivu a odlivu M2

Ak spojíme body na mape s rovnakými fázami prílivu a odlivu, dostaneme tzv kotidálne línie, radiálne sa rozbiehajúce od amfidromického bodu. Kotidálne čiary typicky charakterizujú polohu hrebeňa prílivovej vlny pre každú hodinu. Kotidálne čiary v skutočnosti odrážajú rýchlosť šírenia prílivovej vlny za 1 hodinu. Nazývajú sa mapy, ktoré zobrazujú čiary rovnakých amplitúd a fáz prílivových vĺn cotidal karty.

Výška prílivu- rozdiel medzi najvyššou hladinou vody pri prílive (vysoká voda) a jej najnižšou hladinou pri odlive (nízka hladina). Výška prílivu nie je konštantná hodnota, ale pri charakterizácii každého úseku pobrežia sa uvádza jej priemer.

V závislosti od vzájomnej polohy Mesiaca a Slnka sa môžu malé a veľké prílivové vlny navzájom posilňovať. Pre tieto prílivy boli historicky vyvinuté špeciálne názvy:

Kvadratúrny príliv- najnižší príliv, kedy slapové sily Mesiaca a Slnka na seba pôsobia v pravom uhle (táto poloha svietidiel sa nazýva kvadratúra).
Jarný príliv- najvyšší príliv, keď slapové sily Mesiaca a Slnka pôsobia rovnakým smerom (táto poloha svietidiel sa nazýva syzygy).

Čím nižší alebo vyšší príliv, tým nižší alebo vyšší odliv.

Najvyšší príliv na svete

Možno pozorovať v zálive Fundy (15,6-18 m), ktorý sa nachádza na východnom pobreží Kanady medzi Novým Brunswickom a Novým Škótskom.

Na európskom kontinente je najvyšší príliv (až 13,5 m) pozorovaný v Bretónsku pri meste Saint-Malo. Tu sa prílivová vlna sústreďuje na pobrežie polostrovov Cornwall (Anglicko) a Cotentin (Francúzsko).

Fyzika prílivu a odlivu

Moderná formulácia

Vo vzťahu k planéte Zem je príčinou prílivu a odlivu prítomnosť planéty v gravitačnom poli vytvorenom Slnkom a Mesiacom. Keďže účinky, ktoré vytvárajú, sú nezávislé, vplyv týchto nebeských telies na Zem možno posudzovať samostatne. V tomto prípade pre každý pár telies môžeme predpokladať, že každé z nich sa točí okolo spoločného ťažiska. Pre dvojicu Zem-Slnko sa toto centrum nachádza hlboko v Slnku vo vzdialenosti 451 km od jeho stredu. Pre dvojicu Zem-Mesiac sa nachádza hlboko v Zemi vo vzdialenosti 2/3 jej polomeru.

Každé z týchto telies zažíva slapové sily, ktorých zdrojom je sila gravitácie a vnútorné sily zabezpečujúce celistvosť nebeského telesa, v úlohe ktorých je sila vlastnej príťažlivosti, ďalej nazývaná samotiaž. Vznik slapových síl možno najzreteľnejšie vidieť v systéme Zem-Slnko.

Slapová sila je výsledkom konkurenčnej interakcie gravitačnej sily smerujúcej k ťažisku a zmenšujúcej sa nepriamo úmerne so štvorcom vzdialenosti od nej a fiktívnej odstredivej sily zotrvačnosti spôsobenej rotáciou nebeského telesa. okolo tohto centra. Tieto sily, ktoré sú opačného smeru, sa zhodujú vo veľkosti iba v ťažisku každého z nebeských telies. Vďaka pôsobeniu vnútorných síl sa Zem otáča okolo stredu Slnka ako celok konštantnou uhlovou rýchlosťou pre každý prvok jej hmoty. Preto, keď sa tento prvok hmoty vzďaľuje od ťažiska, odstredivá sila, ktorá naň pôsobí, rastie úmerne so štvorcom vzdialenosti. Podrobnejšie rozloženie slapových síl v ich priemete do roviny kolmej na rovinu ekliptiky je na obr.1.

Obr. 1 Schéma rozloženia slapových síl v projekcii do roviny kolmej na ekliptiku. Gravitačné teleso je buď vpravo alebo vľavo.

Reprodukciu zmien v tvare telies, ktoré sú im vystavené, dosiahnuté pôsobením slapových síl, možno v súlade s newtonovskou paradigmou dosiahnuť len vtedy, ak sú tieto sily úplne kompenzované inými silami, medzi ktoré môže patriť napr. sila univerzálnej gravitácie.

Obr. 2 Deformácia vodného obalu Zeme ako dôsledok rovnováhy slapovej sily, samogravitačnej sily a sily reakcie vody na tlakovú silu Obr.

V dôsledku sčítania týchto síl vznikajú prílivové sily symetricky na oboch stranách zemegule, nasmerované v rôznych smeroch od nej. Slapová sila smerujúca k Slnku je gravitačnej povahy, zatiaľ čo sila smerujúca od Slnka je dôsledkom fiktívnej sily zotrvačnosti.

Tieto sily sú extrémne slabé a nedajú sa porovnávať so silami vlastnej gravitácie (zrýchlenie, ktoré vytvárajú, je 10 miliónov krát menšie ako gravitačné zrýchlenie). Spôsobujú však posun vodných častíc Svetového oceánu (odolnosť voči šmyku vo vode pri nízkych rýchlostiach je prakticky nulová, zatiaľ čo proti stlačeniu extrémne vysoká), až sa dotyčnica k hladine vody stane kolmou na výsledná sila.

V dôsledku toho sa na hladine svetových oceánov objavuje vlna, ktorá v sústavách vzájomne sa gravitujúcich telies zaujíma stálu polohu, no prebieha po hladine oceánu spolu s každodenným pohybom jeho dna a brehov. Teda (ignorujúc morské prúdy) každá častica vody podstúpi dvakrát počas dňa oscilačný pohyb hore a dole.

Horizontálny pohyb vody sa pozoruje iba v blízkosti pobrežia v dôsledku zvýšenia jej hladiny. Čím je morské dno plytšie, tým väčšia je rýchlosť pohybu.

Prílivový potenciál

(koncepcia akad. Shuleikina)

Pri zanedbaní veľkosti, štruktúry a tvaru Mesiaca zapíšeme špecifickú gravitačnú silu testovacieho telesa umiestneného na Zemi. Nech je vektor polomeru nasmerovaný z testovacieho telesa smerom k Mesiacu a nech je dĺžka tohto vektora. V tomto prípade bude sila príťažlivosti tohto telesa Mesiacom rovná

kde je selenometrická gravitačná konštanta. Umiestnime testovacie telo do bodu . Príťažlivá sila testovacieho telesa umiestneného v ťažisku Zeme bude rovná

Tu a odkazuje na polomerový vektor spájajúci ťažisko Zeme a Mesiaca a ich absolútne hodnoty. Rozdiel medzi týmito dvoma gravitačnými silami nazveme prílivovou silou

Vo vzorcoch (1) a (2) sa Mesiac považuje za guľu so sféricky symetrickým rozložením hmotnosti. Silová funkcia príťažlivosti skúšobného telesa Mesiacom sa nelíši od silovej funkcie príťažlivosti gule a rovná sa Druhá sila pôsobí na ťažisko Zeme a má striktne konštantnú hodnotu. Na získanie silovej funkcie pre túto silu zavedieme časový súradnicový systém. Nakreslíme os zo stredu Zeme a nasmerujeme ju k Mesiacu. Smery ďalších dvoch osí budú ponechané ľubovoľne. Potom bude silová funkcia sily rovná . Prílivový potenciál sa bude rovnať rozdielu týchto dvoch silových funkcií. Označíme ju , získame Konštantu určíme z normalizačnej podmienky, podľa ktorej sa slapový potenciál v strede Zeme rovná nule. V strede Zeme z toho vyplýva. Následne získame konečný vzorec pre prílivový potenciál v tvare (4)

Pretože

Pre malé hodnoty , , môže byť posledný výraz reprezentovaný v nasledujúcom tvare

Dosadením (5) do (4) dostaneme

Deformácia povrchu planéty pod vplyvom prílivu a odlivu

Rušivý vplyv slapového potenciálu deformuje zarovnaný povrch planéty. Vyhodnoťme tento dopad za predpokladu, že Zem je guľa so sféricky symetrickým rozložením hmoty. Nerušený gravitačný potenciál Zeme na povrchu bude rovný . Pre bod. , ktorý sa nachádza vo vzdialenosti od stredu gule, sa gravitačný potenciál Zeme rovná . Znížením o gravitačnú konštantu dostaneme . Tu sú premenné a . Označme pomer hmotností gravitujúceho telesa k hmotnosti planéty gréckym písmenom a vyriešme výsledný výraz pre:

Keďže s rovnakým stupňom presnosti získame

Vzhľadom na malý pomer možno posledné výrazy zapísať nasledovne

Získali sme tak rovnicu dvojosového elipsoidu, ktorého os rotácie sa zhoduje s osou, teda s priamkou spájajúcou gravitačné teleso so stredom Zeme. Poloosi tohto elipsoidu sú samozrejme rovnaké

Na záver uvádzame malú číselnú ilustráciu tohto efektu. Vypočítajme prílivový hrb na Zemi spôsobený príťažlivosťou Mesiaca. Polomer Zeme sa rovná km, vzdialenosť stredov Zeme a Mesiaca pri zohľadnení nestability lunárnej dráhy je km, pomer hmotnosti Zeme k hmotnosti Mesiaca je 81:1. Je zrejmé, že pri dosadzovaní do vzorca dostaneme hodnotu približne rovnajúcu sa 36 cm.

pozri tiež

Poznámky

Literatúra

Frisch S. A. a Timoreva A. V. Kurz všeobecnej fyziky, Učebnica pre fyzikálno-matematické a fyzikálno-technické fakulty štátnych vysokých škôl, zväzok I. M.: GITTL, 1957
Shchuleykin V.V. Fyzika mora. M.: Vydavateľstvo "Veda", Oddelenie vied o Zemi Akadémie vied ZSSR 1967
Voight S.S.Čo sú prílivy a odlivy? Redakčná rada populárno-vedeckej literatúry Akadémie vied ZSSR

Odkazy

WXTide32 je freeware program tabuľky prílivu a odlivu

Portál pre školákov. Vlastná príprava