Давайте отвлечемся от глобальных проблем существования человечества и попробуем разгадать "простенькую" тайну. Тайну океанических приливов и отливов.
"Какая же это тайна? - скажет любой, вмеру образованный, человек. - Ведь любой школьник знает, что приливы и отливы на Земле - результат гравитационного воздействия Луны."
В интеренте (Википедия - статья "Прилив и отлив ") написано что,...
________________________________________ _____________________________
Прили́в и отли́в - периодические вертикальные колебания уровня океана или моря, являющиеся результатом изменения положений Луны и Солнца относительно Земли совместно с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа и проявляющиеся в периодическом горизонтальном смещении водных масс. Приливы и отливы вызывают изменения в высоте уровня моря, а также периодические течения, известные как прили́вные течения, делающие предсказание приливов важным для прибрежной навигации.

и далее там же....
________________________________________ ______________________________
Хотя для земного шара величина силы тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем силы тяготения Луны, прили́вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не от величины гравитационного поля, а от степени его неоднородности. При увеличении расстояния от источника поля неоднородность уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, оказываются слабее.
________________________________________ ______________________________

И сколько бы Вы не искали в интернете, везде будет написано приблизительно то же самое.
В той же статье представлены, также, расчеты, с применением сложных математических формул, некоего приливообразующего потенциала и величины приливного горба.
Я не стал разбираться в закоулках математической галиматьи, в очередной раз убедившись, что математика в руках идиота подобна гранате в руках обезьяны, т.е. с её помощью можно "доказать" какую угодно идиотскую фанатазию, было бы желание.
Итак, современные горе-ученые хотя и засовывают в определение приливов и отливов Солнце, но тем не менее, сославшись на некую неоднородность гравитационного поля, считают, что главная роль в создании приливов-отливов (далее ПО) принадлежит Луне.
К чести (хотя и довольно сомнительной чести) современной ученой братии надо сказать, что гипотезу про лунные ПО создали не они, а некий Хосе́ де Ако́ста - "... испанский историк, географ и натуралист, член ордена иезуитов, католический миссионер...". А современные ученые всего-навсего повторяют, как попугаи, не ими сочиненную собачью чушь.
Впрочем, и Хосе де Акоста нельзя винить за его наивные изыски на ниве физики. Ведь создал он свою гипотезу о лунных ПО аж в 1590г., т.е. примерно за сто лет до открытия Исааком Ньютоном законов механики и Закона Всемирного тяготения.
Поскольку мы с Вами живем в 21-ом веке и все вышеперечисленные законы товарища Ньютона знаем и поскольку мы не современные горе-ученые-попугаи, попробуем все-таки придумать что-то более разумное и имеющее отношение к науке, чем вышеприведенные цитаты из Википедии.

Итак, мы знаем что явление ПО случается регулярно два раза в сутки. Это факт. Следовательно ПО это явление, которое как бы разделяет Землю на две части.
Тот факт, что ПО абсолютно синхронны вращению Земли вокруг своей оси, доказывает то, что явление ПО обусловлено этим вращением.
Можно предположить, что на Землю действуют некие силы, которые:
- во-первых, разделяют Землю надвое;
- во-вторых, растягивают Землю по форме эллипсоида, вследствие чего образуется превышение одной части земной поверхности над другой;
- в-третьих, действие на Землю этих сил имеет некое более или менее стабильное и определенным образом ориентированное в космосе направление, не зависящее от Земли, вследствие чего комбинация влияния этих сил и вращения Земли вокруг своей оси создает приливную волну.
А теперь давайте подумаем: что же это за силы, удовлетворяющие вышеперечисленным условиям?
Где источник этих сил?
Может ли быть таким источником Луна?
Конечно же НЕТ!
Луна не удовлетворяет второму условию. Бред про неравномерность гравитационного поля забудем как страшный сон.
А может ли быть таким источником Солнце?
Конечно же ДА!
Солнце может создать силы растягивающие Землю в эллипсоид и эти силы ориентированы в направлении на Солнце.
Что же это за силы?
Что бы ответить на этот вопрос проведем мысленный эксперимент. Представим себе пружинку. К одному концу этой пружинки привязана веревочка. Теперь, если мы будем с большой скоростью, держа за веревочку, вращать пружинку, то что случится с пружинкой?
Правильно! Пружинка станет растягиваться. А происходит это потому, что на пружинку действуют две силы: центростремительная, тянущая за веревочку пружинку к центру вращения и центробежная, пытающаяся увлечь пружинку в мировое пространство по направлению от центра вращения.
Дальше аналогию разъяснять не буду, поскольку предполагается, что читатели данной статьи знакомы с физикой курса средней школы.
Так вот, подобно пружине в вышеприведенном мысленном опыте, Земля вращается вокруг Солнца и на неё, как и на пружину в аналогии, действуют центростремительная и центробежная силы, растягивающие Землю в эллипсоид. Земной эллипсоид вытянут по направлению к Солнцу, а относительно поверхности Земли он движется со скоростью равной скорости вращения Земли относительно своей оси. Простейший расчет позволяет узнать, что высота этого эллипса приблизительно равна пяти километрам. Это значит, что в направлении максимального действия сил каждая точка земной поверхности, причем не только вода океанов, но и суша, поднимается на пять километров. Наиболее чутко на это воздействие откликается конечно же вода, что и приводит к явлению ПО. Земна кора, в том числе и та её часть, что является дном океанов, под действием явления ПО, подвергается деформации. Под влиянием приливно-отливных сил земная кора, два раза в сутки, вначале шесть часов изгибается в одну сторону, а затем шесть часов в другую. В свзи с этим, существует довольно большая вероятность, что комбинация сил, приводящих к ПО становится также спусковым механизмом для землетрясений.
Но вернемся к ПО. Движение эллипса вдоль поверхности земли приводит к тому, что все точки земной поверхности вначале поднимаются, а потом опускаются. Для простоты представьте себе блюдце (тарелку, тазик) наполненное, но не до краев, водой. Блюдце - это океан, а края блюдца, непокрытые водой - берега океана. Явление ПО наклоняет блюдце из стороны в сторону. Вода накатывает вначале на один берег, а затем на другой.
Причем, точки над которыми Солнце находится в зените, а это примерно 12 часов дня - это одна из четырех мертвых точек (другие три м.т. - это 6 часов утра и вечера и 12 ночи). В этот момент прилив меняется на отлив или наоборот и океан, у побережья, спокоен. Период же, когда на побережье наступает прилив или отлив - это время, когда Луна очень часто оказывается в зените. Солнце же в это время обычно оказывается ближе к горизонту, либо находится за горизонтом. По-этому, людям, мозг которых не обременен знанием законов физики (Хосе де Акоста), либо знающим законы физики, но безмозглым (вроде современных горе-ученых), легче связать явление ПО с Луной.
Логика их рассуждений примерно следующая: вот видите - прилив (отлив) и на небе Луна, а Солнца нет, а когда на небе Солнце, то океан спокоен, значит Солнце не создает ПО. Стало быть причиной ПО является Луна. Дурачкам невдомек, что когда небесное тело, вызывающее ПО, Солнце, находится в зените, как раз и не должно быть ни прилива ни отлива.

Есть еще одна важная особенность, усложняющая понимание природы ПО.
Обратимся к опыту с блюдцем. Если мы наклоним блюдце в одну сторону, то на одном его берегу будет прилив, на другом - отлив. Это значит следующее - разные побережья океанов, западное и восточное будут испытывать явление ПО прямо противоположным образом.
Возьмем для примера Атлантический океан. Вначале проанализируем поведение его восточного, африканского, побережья.
Шесть часов утра (местного времени). С востока, т.е. с африканского континента на берег начинает накатываться эллипс. Мы себе представляем блюдце наклоняющееся с востока на запад. Восточное побережье блюдца (побережье Африки) начинает освобождаться от воды, т.е. начинается отлив.
Таким образом, на атлантическом побережье Африки с 6 до 12 часов утра и, соответсвенно, с 6 до 12 часов вечера наблюдается ОТЛИВ.
Теперь посмотрим что происходит, в аналогичных условиях, на западном, американском, побережье Атлантики.
Шесть часов утра (местного времени). С востока, т.е. с просторов Атлантического океана на берег начинает накатываться эллипс. Мы себе представляем блюдце наклоняющееся с востока на запад. Западное побережье блюдца (побережье Америки) начинает покрываться водой, т.е. начинается прилив.
Таким образом, на атлантическом побережье Америки с 6 до 12 часов утра и, соответственно, с 6 до 12 часов вечера наблюдается ПРИЛИВ.
Мы не сильно погрешим против истины если скажем, что на атлантическом побережье Африки два раза в сутки случается отлив, а на атлантическом побережье Америки - прилив.

Переходим к следующей тайне ПО.
Мне всегда было непонятно: почему явление ПО сильнее всего проявляется на побережьях океанов, гораздо меньше на побережьях крупных морей, таких как Средиземное, и очень незначительно, почти незаметно, на побережьях малых морей, таких как Черное?
Исходя из лунной гипотезы ПО объяснить этот факт невозможно. Действительно, если приливной горб на поверхности воды возникает из-за неоднородности гравитационного поля, то почему в океанах этот горб возникает, а в мелких морях нет? Что мешает? Над морями что, гравитация другая, не такая, как над океанами?
Достаточно задаться такими вопросами, как сразу станет понятно, что лунная гипотеза ПО - в чистом виде бред спятившего лунатика.
А теперь попробуем разъяснить ситуацию исходя из правильного понимания явления ПО.
Что такое Атлантический океан по сравнению со Средиземным морем или с Черным? А это просто "блюдце" гораздо больших размеров. Если мы наклоним на один и тот же угол блюдце маленькое, побольше и очень большое, то берега какого блюдца будут затоплены больше всего?
Правильно! Больше всего будут затоплены берега очень большого блюдца. Если кто-то сомневается, может взять разные блюдца и поэкспериментировать.
Или можно нарисовать на бумаге прямоугольный треугольник. Причем один из двух острых углов сделайте гораздо меньше другого. У вас получится треугольник с очень длинной гипотенузой, одним длинным катетом и одним коротким. Длинный катет - это поверхность водоема до начала ПО, гипотенуза - это поверхность водоема во время ПО, а маленький катет - это высота ПО. Теперь, если Вы продлите гипотенузу и длинный катет, а потом удлинненные части соедините, то увидите, что высота ПО увеличилась. Стало быть, чем больше размеры водоема, тем мощнее ПО, при всех прочих равных условиях.
Безусловно, что на высоту ПО влияет не только рамер водоема, но и на какой широте он находится. Чем дальше от экватора, тем явление ПО проявляется слабее.
И наконец, поскольку земной шар наклонен к плоскости солнечной эклиптики, то на величину ПО влияет, так же, время года.
Естественно я перечислил лишь те факторы, влияющие на ПО, которые обусловлены вращением Земли вокруг своей оси и движением её вокруг Солнца.

Прилив и отлив

Прили́в и отли́в - периодические вертикальные колебания уровня океана или моря , являющиеся результатом изменения положений Луны и Солнца относительно Земли вкупе с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа и проявляющееся в периодическом горизонтальном смещении водных масс. Приливы и отливы вызывают изменения в высоте уровня моря, а также периодические течения, известные как прили́вные течения, делающие предсказание приливов важным для прибрежной навигации .

Интенсивность этих явлений зависит от многих факторов, однако наиболее важным из них является степень связи водоёмов с мировым океаном . Чем более замкнут водоём, тем меньше степень проявления приливо-отливных явлений.

Ежегодно повторяющийся приливо-отливной цикл остаётся неизменным вследствие точной компенсации сил притяжения между Солнцем и центром масс планетной пары и силами инерции, приложенными к этому центру.

Поскольку положение Луны и Солнца по отношению к Земле периодически меняется, меняется и интенсивность результирующих приливо-отливных явлений.

Отлив у Сен-Мало

История

Отливы играли заметную роль в снабжении прибрежного населения морепродуктами, позволяя собирать на обнажившемся морском дне годную для еды пищу.

Терминология

Малая вода (Бретань, Франция)

Максимальный уровень поверхности воды во время прилива называется полной водой , а минимальный во время отлива - малой водой . В океане, где дно ровное, а суша далеко, полная вода проявляется как два «вздутия» водной поверхности: одно из них находится со стороны Луны, а другое - в противоположном конце земного шара. Также могут присутствовать ещё два меньших по размеру вздутия со стороны, направленной к Солнцу, и противоположной ему. Объяснение этому эффекту можно найти ниже, в разделе физика прилива .

Так как Луна и Солнце перемещаются относительно Земли, вместе с ними перемещаются и водные горбы, образуя прили́вные волны и прили́вные течения . В открытом море приливные течения имеют вращательный характер, а вблизи берегов и в узких заливах и проливах - возвратно-поступательный.

Если бы вся Земля была покрыта водой, мы бы наблюдали два регулярных прилива и отлива ежедневно. Но так как беспрепятственному распространению приливных волн мешают участки суши: острова и континенты , а также из-за действия силы Кориолиса на движущуюся воду, вместо двух приливных волн наблюдается множество маленьких волн, которые медленно (в большинстве случаев с периодом 12 ч 25,2 мин) обегают вокруг точки, называющейся амфидромической , в которой амплитуда прилива равна нулю. Доминирующая компонента прилива (лунный прилив М2) образует на поверхности Мирового океана около десятка амфидромических точек с движением волны по часовой стрелке и примерно столько же - против часовой (см. карту). Всё это делает невозможным предсказание времени прилива только на основе положений Луны и Солнца относительно Земли. Вместо этого используют «ежегодник приливов» - справочное пособие для вычисления времени наступления приливов и их высоты в различных пунктах земного шара. Также используются таблицы приливов, с данными о моментах и высотах малых и полных вод, вычисленными на год вперёд для основных прили́вных по́ртов .

Составляющая прилива M2

Если соединить на карте точки с одинаковыми фазами прилива, мы получим так называемые котидальные линии , радиально расходящиеся из амфидромической точки. Обычно котидальные линии характеризуют положение гребня приливной волны для каждого часа. Фактически котидальные линии отражают скорость распространения приливной волны за 1 час. Карты, на которых представлены линии равных амплитуд и фаз приливных волн, называются котидальными картами .

Высота прилива - разница между высшим уровнем воды при приливе (полная вода) и низшим её уровнем при отливе (малая вода). Высота прилива - величина непостоянная, однако средний её показатель приводится при характеристике каждого участка побережья.

В зависимости от взаимного расположения Луны и Солнца малая и большая приливные волны могут усиливать друг друга. Для таких приливов исторически сложились специальные названия:

  • Квадратурный прилив - наименьший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу (такое положение светил называется квадратурой).
  • Сизигийный прилив - наибольший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления (такое положение светил называется сизигией).

Чем меньше или больше прилив, тем меньше или, соответственно, больше отлив.

Самые высокие приливы в мире

Можно наблюдать в бухте Фанди (15,6-18 м), которая находится на восточном побережье Канады между Нью-Брансуиком и Новой Шотландией.

На Европейском континенте самые высокие приливы (до 13,5 м) наблюдаются в Бретани у города Сен-Мало . Здесь приливная волна фокусируется береговой чертой полуостровов Корнуолл (Англия) и Котантен (Франция).

Физика прилива

Современная формулировка

Применительно к планете Земля причиной приливов является нахождение планеты в гравитационном поле, создаваемом Солнцем и Луной. Поскольку создаваемые ими эффекты независимы, то воздействие этих небесных тел на Землю можно рассматривать по отдельности. В таком случае для каждой пары тел можно считать, что каждое из них обращается вокруг общего центра гравитации. Для пары Земля - Солнце этот центр находится в глубине Солнца на расстоянии 451 км от его центра. Для пары Земля-Луна он находится в глубине Земли на расстоянии 2/3 её радиуса.

Каждое из этих тел испытывает действие приливных сил, источником которых являются сила гравитации и внутренние силы, обеспечивающие целостность небесного тела, в роли которых выступает сила собственного притяжения, далее называемая самогравитацией. Наиболее наглядно возникновение приливных сил прослеживается на примере системы Земля - Солнце.

Приливная сила представляет собой результат конкурирующего взаимодействия силы тяготения, направленной к центру гравитации и убывающей обратно пропорционально квадрату расстояния от него, и фиктивной центробежной силы инерции, обусловленной обращением небесного тела вокруг этого центра. Эти силы, будучи противоположными по направлению, совпадают по величине только в центре масс каждого из небесных тел. Благодаря действию внутренних сил Земля обращается вокруг центра Солнца как целое с постоянной угловой скоростью для каждого элемента составляющей её массы. Поэтому по мере удаления этого элемента массы от центра гравитации действующая на него центробежная сила растёт пропорционально квадрату расстояния. Более детальное распределение приливных сил в их проекции на плоскость, перпендикулярную плоскости эклиптики , приведены на рис.1.

Рис.1 Схема распределения приливных сил в проекции на плоскость, перпендикулярную Эклиптике. Тяготеющее тело либо справа, либо слева.

Достигаемое в результате действия приливных сил воспроизводство изменений формы подвергаемого их действию тел может, в соответствие с ньютонианской парадигмой, быть достигнуто лишь в том случае, если эти силы полностью скомпенсированы иными силами, в число которых может входить и сила Всемирного тяготения.

Рис.2 Деформация водной оболочки Земли как следствие баланса приливной силы, силы самогравитации и силы реакции воды на усилие сжатия

В результате сложения этих сил и возникают симметрично по обе стороны земного шара приливные силы, направленные в разные стороны от него. Приливная сила, направленная к Солнцу, имеет гравитационную природу, а направленная от Солнца есть следствие фиктивной силы инерции.

Эти силы крайне слабы и не идут ни в какое сравнение с силами самогравитации (создаваемое ими ускорение в 10 миллионов раз меньше ускорения свободного падения ). Однако они вызывают сдвиг частиц воды Мирового океана (сопротивление сдвигу в воде при малых скоростях движения практически равно нулю, в то время как сжатию - чрезвычайно велико), до тех пор, пока касательная к поверхности воды не станет перпендикулярной результирующей силе.

В итоге на поверхности мирового океана возникает волна, занимающая постоянное положение в системах взаимно тяготеющих тел, но бегущая по поверхности океана совместно с суточным движением его дна и берегов. Таким образом (в пренебрежении океаническими течениями) каждая частица воды дважды совершает в течение суток колебательное движение вверх-вниз.

Горизонтальное движение воды наблюдается лишь у берегов как следствие подъёма её уровня. Скорость движения тем больше, чем более полого расположено морское дно.

Приливообразующий потенциал

(концепция акад. Шулейкина )

Пренебрегая размером, строением и формой Луны, запишем удельную силу притяжения пробного тела, находящегося на Земле. Пусть - радиус-вектор, направленный от пробного тела в сторону Луны, - длина этого вектора. В этом случае сила притяжения этого тела Луной будет равна

где - селенометрическая гравитационная постоянная. Пробное тело поместим в точку . Сила притяжения пробного тела, помещённого в центр масс Земли будет равна

Здесь под и понимаются радиус-вектор, соединяющий центры масс Земли и Луны, и их абсолютные величины. Приливной силой мы будем называть разность этих двух сил тяготения

В формулах (1) и (2) Луна считается шаром со сферически-симметричным распределением масс. Силовая функция притяжения пробного тела Луной ничем не отличается от силовой функции притяжения шара и равна Вторая сила приложена к центру масс Земли и является строго постоянной величиной. Для получения силовой функции для этой силы мы введём временную систему координат. Ось проведём из центра Земли и направим в сторону Луны. Направления двух других осей оставим произвольными. Тогда силовая функция силы будет равна . Приливообразующий потенциал будет равен разности этих двух силовых функций. Обозначим его , получим Постоянную определим из условия нормировки, согласно которому приливообразующий потенциал в центре Земли равен нулю. В центре Земли , Отсюда следует, что . Следовательно, мы получаем окончательную формулу приливообразующего потенциала в виде (4)

Поскольку

При малых величинах , , последнее выражение можно представить в следующем виде

Подставив (5) в (4), получим

Деформация поверхности планеты под действием приливов и отливов

Возмущающее воздействие приливного потенциала деформирует уровненную поверхность планеты. Оценим это воздействие, считая, что Земля представляет собой шар со сферически-симметричным распределением массы. Невозмущённый гравитационный потенциал Земли на поверхности будет равен . Для точки . , находящейся на расстоянии от центра сферы, гравитационный потенциал Земли равен . Сократив на гравитационную постоянную, получим . Здесь переменными величинами являются и . Обозначим отношение масс гравитирующего тела к массе планеты греческой буквой и решим полученное выражение относительно :

Так как с той же степенью точности получим

Учитывая малость отношения последние выражения можно записать так

Мы получили, таким образом, уравнение двухосного эллипсоида, у которого ось вращения совпадает с осью , т.е с прямой, соединяющей тяготеющее тело с центром Земли. Полуоси этого эллипсоида, очевидно, равны

Приведём в конце небольшую численную иллюстрацию данного эффекта. Вычислим приливной «горб» на Земле, вызванный притяжением Луны. Радиус Земли равен км, расстояние между центрами Земли и Луны с учётом нестабильности лунной орбиты км, отношение массы Земли к массе Луны равно 81:1. Очевидно, что при подстановке в формулу мы получим величину, примерно равную 36 см.

См. также

Примечания

Литература

  • Фриш С. А. и Тиморева А. В. Курс общей физики, Учебник для физико-математических и физико-технических факультетов государственных университетов,Том I. М.: ГИТТЛ,1957
  • Щулейкин В. В. Физика моря. М.:Изд-во «Наука»,Отделение наук о Земле АН СССР 1967
  • Войт С. С. Что такое приливы. Редколлегия научно-популярной литературы Ан СССР

Ссылки

  • WXTide32 - свободно распространяемая программа для составления таблиц приливов

Содержание статьи

ПРИЛИВЫ И ОТЛИВЫ, периодические колебания уровня воды (подъемы и спады) в акваториях на Земле, которые обусловлены гравитационным притяжением Луны и Солнца, действующим на вращающуюся Землю. Все крупные акватории, включая океаны , моря и озера , в той или иной степени подвержены приливам и отливам, хотя на озерах они невелики.

Реверсивный водопад

(меняющий направление на противоположное) – это еще одно явление, связанное с приливами на реках. Типичный пример – водопад на р.Сент-Джон (пров. Нью-Брансуик, Канада). Здесь по узкому ущелью вода во время прилива проникает в котловину, расположенную выше уровня малой воды, однако несколько ниже уровня полной воды в этой же теснине. Таким образом, возникает преграда, перетекая через которую вода образует водопад. Во время отлива сток воды устремляется вниз по течению через суженный проход и, преодолевая подводный уступ, образует обычный водопад. Во время прилива проникшая в ущелье крутая волна обрушивается водопадом в вышележащую котловину. Попятное течение продолжается до тех пор, пока уровни воды по обе стороны порога не сравняются и не начнется отлив. Затем опять восстанавливается водопад, обращенный вниз по течению. Средний перепад уровня воды в ущелье составляет ок. 2,7 м, однако при самых высоких приливах высота прямого водопада может превысить 4,8 м, а реверсивного – 3,7 м.

Наибольшие амплитуды приливов.

Самый высокий в мире прилив формируется в условиях сильного течения в бухте Минас в заливе Фанди. Приливные колебания здесь характеризуются нормальным ходом с полусуточным периодом. Уровень воды во время прилива часто поднимается за шесть часов более чем на 12 м, а затем в течение последующих шести часов понижается на ту же величину. Когда воздействие сизигийного прилива, положение Луны в перигее и максимальное склонение Луны приходятся на одни сутки, уровень прилива может достигать 15 м. Такая исключительно большая амплитуда приливо-отливных колебаний отчасти обусловлена воронкообразной формой залива Фанди, где глубины уменьшаются, а берега сближаются по направлению к вершине залива.

Ветер и погода.

Ветер оказывает существенное влияние на приливо-отливные явления. Ветер с моря нагоняет воду в сторону берега, высота прилива увеличивается сверх обычной, и при отливе уровень воды тоже превосходит средний. Напротив, при ветре, дующем с суши, вода сгоняется от берега, и уровень моря понижается.

За счет повышения атмосферного давления над обширной акваторией происходит понижение уровня воды, так как добавляется наложенный вес атмосферы. Когда атмосферное давление возрастает на 25 мм рт. ст., уровень воды понижается приблизительно на 33 см. Понижение атмосферного давления вызывает соответствующее повышение уровня воды. Следовательно, резкое падение атмосферного давления в сочетании с ветром ураганной силы способно вызвать заметный подъем уровня воды. Подобные волны, хотя и называются приливными, на самом деле не связаны с воздействием приливообразующих сил и не обладают периодичностью, характерной для приливо-отливных явлений. Формирование упомянутых волн может быть сопряжено либо с ветрами ураганной силы, либо с подводными землетрясениями (в последнем случае они называются сейсмическими морскими волнами, или цунами).

Использование энергии приливов.

Разработаны четыре метода использования энергии приливов, но наиболее практичным из них является создание системы приливных бассейнов. При этом колебания уровня воды, связанные с приливо-отливными явлениями, используются в системе шлюзов так, что постоянно поддерживается перепад уровней, позволяющий получать энергию. Мощность приливных электростанций непосредственно зависит от площади бассейнов-ловушек и потенциального перепада уровней. Последний фактор, в свою очередь, является функцией амплитуды приливо-отливных колебаний. Достижимый перепад уровней, безусловно, наиболее важен для производства электроэнергии, хотя стоимость сооружений зависит от площади бассейнов. В настоящее время крупные приливные электростанции действуют в России на Кольском п-ове и в Приморье, во Франции в эстуарии р.Ранс, в Китае близ Шанхая, а также в других районах земного шара.

Таблица: Сведения о приливах в некоторых портах мира
СВЕДЕНИЯ О ПРИЛИВАХ В НЕКОТОРЫХ ПОРТАХ МИРА
Порт Интервал между приливами Средняя высота прилива, м Высота сизигийного прилива, м
ч мин
м. Моррис-Джесеп, Гренландия, Дания 10 49 0,12 0,18
Рейкьявик, Исландия 4 50 2,77 3,66
р. Коксоак, Гудзонов пролив, Канада 8 56 7,65 10,19
Сент-Джонс, Ньюфаундленд, Канада 7 12 0,76 1,04
Барнтко, залив Фанди, Канада 0 09 12,02 13,51
Портленд, шт. Мэн, США 11 10 2,71 3,11
Бостон, шт. Массачусетс, США 11 16 2,90 3,35
Нью-Йорк, шт. Нью-Йорк, США 8 15 1,34 1,62
Балтимор, шт. Мэриленд, США 6 29 0,33 0,40
Майами-Бич, шт. Флорида, США 7 37 0,76 0,91
Галвестон, шт. Техас, США 5 07 0,30 0,43*
о. Марака, Бразилия 6 00 6,98 9,15
Рио-де-Жанейро, Бразилия 2 23 0,76 1,07
Каллао, Перу 5 36 0,55 0,73
Бальбоа, Панама 3 05 3,84 5,00
Сан-Франциско, шт. Калифорния, США 11 40 1,19 1,74*
Сиэтл, шт.Вашингтон, США 4 29 2,32 3,45*
Нанаймо, пров.Британская Колумбия, Канада 5 00 ... 3,42*
Ситка, шт.Аляска, США 0 07 2,35 3,02*
Санрайз, залив Кука, шт. Аляска, США 6 15 9,24 10,16
Гонолулу, шт. Гавайи, США 3 41 0,37 0,58*
Папеэте, о. Таити, Французская Полинезия ... ... 0,24 0,33
Дарвин, Австралия 5 00 4,39 6,19
Мельбурн, Австралия 2 10 0,52 0,58
Рангун, Мьянма 4 26 3,90 4,97
Занзибар, Танзания 3 28 2,47 3,63
Кейптаун, ЮАР 2 55 0,98 1,31
Гибралтар, влад. Великобритании 1 27 0,70 0,94
Гранвиль,Франция 5 45 8,69 12,26
Лит, Великобритания 2 08 3,72 4,91
Лондон, Великобритания 1 18 5,67 6,56
Дувр, Великобритания 11 06 4,42 5,67
Эйвонмут, Великобритания 6 39 9,48 12,32
Рамси, о. Мэн, Великобритания 10 55 5,25 7,17
Осло, Норвегия 5 26 0,30 0,33
Гамбург, Германия 4 40 2,23 2,38
* Суточная амплитуда прилива.

Литература:

Шулейкин В.В. Физика моря. М., 1968
Гарвей Дж. Атмосфера и океан. М., 1982
Дрейк Ч., Имбри Дж., Кнаус Дж., Турекиан К. Океан сам по себе и для нас. М., 1982



Наша планета постоянно находится в гравитационном поле, которое создают Луна и Солнце. Это выступает причиной уникального явления, выраженного в приливах и отливах на Земле. Попробуем разобраться, влияют ли эти процессы на окружающую среду и жизнедеятельность человека.

Механизм явления «приливы и отливы»


Характер образования приливов и отливов уже достаточно изучен. На протяжении многих лет ученые исследовали причины и результаты данного явления.

Подобные колебания уровня земных вод можно показать в следующей системе:

  • Постепенно поднимается уровень воды, достигая своей наивысшей точки. Такое явление называют полной водой.
  • Через определенный промежуток времени вода начинает спадать. Этому процессу ученые дали определение «отлив».
  • На протяжении примерно шести часов вода продолжает уходить до минимальной своей точки. Такое изменение получило название в виде термина «малая вода».
Таким образом, на весь процесс приходится около 12,5 часов. Подобное природное явление происходит дважды в сутки, поэтому его можно назвать цикличным. Интервал по вертикали между точками чередующихся волн полного и малого образования называется амплитудой прилива.

Можно заметить некоторую закономерность, если наблюдать процесс прилива в одном и том же месте на протяжении месяца. Результаты анализа интересны: ежедневно малая и полная вода меняет свое месторасположения. При таком природном факторе, как образование новой луны и полнолуние, уровни изучаемых объектов отдаляются друг от друга.

Следовательно, это делает дважды в месяц амплитуду прилива наиболее максимальной. Также периодично происходит и возникновение наименьшей амплитуды, когда после характерного влияния Луны уровни малых и полных вод постепенно сближаются друг к другу.

Причины возникновения приливов и отливов на Земле

Существует два фактора, которые влияют на формирование приливов и отливов. Следует внимательно рассмотреть оба объекта, которые воздействуют на изменение водного пространства Земли.

Воздействие лунной энергии на приливы и отливы


Хоть и неоспоримо влияние Солнца на причину возникновения приливов и отливов, но все же наибольшее значение в этом вопросе принадлежит воздействию лунной активности. Для того чтобы почувствовать существенное воздействие гравитации спутника на нашу планету, необходимо проследить за разницей притяжения Луны в разных областях Земли.

Результаты эксперимента покажут, что отличие в их параметрах довольно невелико. Все дело в том, что самая близкая к Луне точка земной поверхности подвержена внешнему влиянию буквально на 6% больше, чем наиболее удаленная. Можно с уверенностью сказать, что это размежевание сил раздвигает Землю по направлению траектории Луна-Земля.

С учетом того, что наша планета постоянно оборачивается вокруг своей оси в течение суток, дважды происходит прохождение двойной приливной волны по периметру создавшегося растяжения. Это сопровождается созданием так называемых двойных «долин», высота которых, в принципе, не превышает отметки 2 метров в Мировом океане.

На территории земной суши такие колебания максимально достигают 40-43 сантиметров, что в большинстве случаев остается незамеченным жителями нашей планеты.

Все это приводит к тому, что мы не чувствуем силу приливов и отливов ни на суше, ни в водной стихии. Можно наблюдать подобное явление на узкой полоске береговой линии, потому что воды океана или моря по инерции набирают порой внушительную высоту.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что с Луной приливы и отливы связаны наиболее всего. Это делает исследования в этой области наиболее интересными и актуальными.

Влияние деятельности Солнца на приливы и отливы


Значительная отдаленность главной звезды Солнечной системы от нашей планеты сказывается на том, что ее гравитационное воздействие менее заметно. Как источник энергии Солнце, безусловно, намного массивнее, чем Луна, но все же дает о себе знать внушительное расстоянии между двумя небесными объектами. Амплитуда солнечных приливов практически вдвое меньше, чем у приливно-отливных процессов спутника Земли.

Известным фактом является то, что во время полнолуния и роста Луны все три небесных тела - Земля, Луна и Солнце - располагаются на одной прямой. Это приводит к складыванию лунных и солнечных приливов.

В период направления с нашей планеты на ее спутник и главную звезду Солнечной системы, которое отличается друг от друга на 90 градусов, происходит некоторое влияние Солнца на изучаемый процесс. Наблюдается повышение уровня отлива и понижение уровня прилива земных вод.

Все свидетельствует о том, что солнечная активность также влияет на энергию приливов и отливов на поверхности нашей планеты.

Основные разновидности приливов и отливов


Можно классифицировать подобное понятие по продолжительности цикла приливов-отливов. Размежевание будет зафиксировано с помощью следующих пунктов:
  1. Полусуточные изменения поверхности водного пространства . Такие преобразования заключаются в двух полных и таком же количестве неполных вод. Параметры чередующихся амплитуд практически равны между собой и выглядят в виде кривой синусоидального типа. Более всего локализируются они в водах Баренцева моря, на обширной линии прибрежной полосы Белого моря и на территории практически всего Атлантического океана.
  2. Суточные колебания уровня воды . Процесс их заключается в одной полной и неполной воде за период, исчисляемый в пределах суток. Наблюдается подобное явление в районе Тихого океана, и его образование встречается крайне редко. В период прохождения спутника Земли через экваториальную зону возможен эффект стояния воды. Если Луна склоняется с наименьшим показателем, возникают малые приливы экваториального характера. При наиболее высоких цифрах происходит процесс образования тропических приливов, сопровождающихся наибольшей мощностью поступления воды.
  3. Приливы смешанного типа . Это понятие включает в себя наличие полусуточных и суточных приливов неправильной конфигурации. Полусуточные изменения уровня земной водной оболочки, которые имеют неправильную конфигурацию, по многих признакам похожи на полусуточные приливы. В измененных суточных приливах можно наблюдать тенденцию к суточным колебаниям, зависящим от градуса склонения Луны. Наиболее подвержены приливам смешанного типа воды Тихого океана.
  4. Аномальные приливы . Эти подъемы и спады воды не подходят под описание некоторых признаков из перечисленных пунктов. Данная аномалия связана с понятием «мелководье», что меняет цикл подъема и спада уровня воды. Влияние этого процесса особенно сказывается в устьях рек, где приливы меньше по времени, чем отливы. Наблюдать подобный катаклизм можно в некоторых участках Ла-Манша и в течениях Белого моря.
Есть еще виды приливов и отливов, которые не попадают под указанные характеристики, но встречаются они крайне редко. Исследования в данной области продолжаются, потому что возникает множество вопросов, требующих расшифровки специалистов.

График приливов и отливов на Земле


Существует так называемая таблица приливов и отливов. Необходима она для людей, которые зависят по роду своей деятельности от изменения земного уровня воды. Чтобы иметь точную информацию по данному явлению, нужно обратить внимание на:
  • Обозначение территории, где важно знать данные о приливах и отливах. Стоит помнить, что даже близко расположенные объекты будут иметь разную характеристику интересующего явления.
  • Нахождение необходимой информации с помощью интернет-ресурсов. Для более точных сведений можно посетить порт изучаемого региона.
  • Конкретизацию времени необходимости точных данных. Этот аспект зависит от того, нужна ли информация на определенный день или график исследования - более гибкий.
  • Работу с таблицей в режиме возникших потребностей. В ней будут отображаться все сведения о приливах и отливах.
Новичку, которому понадобилась расшифровка такого явления, очень поможет график приливов и отливов. Для работы с подобной таблицей помогут такие рекомендации:
  1. Колонки в верхней части таблицы свидетельствуют о днях и датах предполагаемого явления. Этот пункт позволит выяснить точку определения временных рамок изучаемого.
  2. Под линией временного учета находятся цифры, размещенные в два ряда. В формате суток здесь помещается расшифровка фаз восхода Луны и Солнца.
  3. Ниже находится график волнообразной формы. Эти показатели фиксируют пики (приливы) и впадины (отливы) вод изучаемой территории.
  4. После расчета амплитуды волн располагаются данные захода небесных тел, которые влияют на изменения водной оболочки Земли. Данный аспект позволит наблюдать активность Луны и Солнца.
  5. По обеим сторонам таблицы можно увидеть цифры с плюсовыми и минусовыми показателями. Этот анализ важен для определения уровня поднятия или спада воды, исчисляемый в метрах.

Все эти показатели не могут гарантировать стопроцентную информацию, потому что природа сама диктует нам параметры, по которым происходят ее структурные изменения.

Влияние приливов и отливов на окружающую среду и человека

Существует множество факторов влияния приливов и отливов на жизнедеятельность человека и окружающую его среду. Среди них есть открытия феноменального характера, требующие тщательного изучения.

Волны-убийцы: гипотезы и последствия явления


Подобное явление вызывает множество споров среди людей, которые доверяют только безоговорочным фактам. Дело в том, что блуждающие волны не вписываются ни в одну систему возникновения этого феномена.

Изучение данного объекта стало возможным с помощью спутников радарного формата. Эти конструкции позволили зафиксировать за период пары недель десяток волн сверхбольшой амплитуды. Размер такого подъема водной глыбы составляет порядка 25 метров, что свидетельствует о грандиозности изучаемого явления.

Волны-убийцы напрямую влияют на жизнедеятельность человека, потому что за последние десятилетия подобные аномалии унесли в океанические пучины громадные суда типа супертанкеров и контейнеровозов. Природа образования данного ошеломляющего парадокса неизвестна: гигантские волны формируются мгновенно и также быстро исчезают.

Существует множество гипотез относительно причины образования такого каприза природы, но возникновение водоворотов (одиночных волн вследствие столкновения двух солитонов) возможно при вмешательстве активности Солнца и Луны. Данный вопрос до сих пор становится поводом для дискуссий среди ученых, специализирующихся на данной тематике.

Влияние приливов и отливов на организмы, населяющие Землю


Приливы и отливы в океане и море особенно влияют на морских обитателей. Наибольшее давление это явление оказывает на жителей прибрежных вод. Благодаря данному изменению уровня земной воды развиваются организмы, ведущие оседлый образ жизни.

К ним можно отнести моллюсков, которые отлично приспособились к колебаниям жидкой оболочки Земли. Устрицы при наибольших приливах начинают активно размножаться, что свидетельствует о том, что они благоприятно реагируют на подобные изменения в структуре водной стихии.

Но не все организмы так благоприятно реагируют на внешние изменения. Многие разновидности живых существ страдают от периодических колебаний уровня воды.

Хоть природа берет свое и координирует изменения в общем балансе планеты, но биологические субстанции приспосабливаются к тем условиям, которые преподносит им деятельность Луны и Солнца.

Воздействие приливов и отливов на жизнедеятельность человека


На общее состояние человека данное явление влияет больше, чем фазы Луны, к которым организм людей может быть невосприимчив. Однако наиболее приливы и отливы влияют на производственную деятельность обитателей нашей планеты. Влиять на структуру и энергию приливов и отливов моря, а также океанической сферы нереально, потому что их природа зависит от гравитации Солнца и Луны.

В основном, данный циклический феномен приносит только разрушения и неприятности. Современные технологии позволяют этот негативный фактор направить в позитивное русло.

Примером таких инновационных решений могут послужить бассейны по типу ловушек таких колебаний водного баланса. Должны они быть построены с учетом того, чтобы проект был рентабельным и практичным.

Для этого необходимо создавать подобные бассейны довольно значительного размера и объема. Электростанции по удержанию эффекта приливной силы водных ресурсов Земли - дело новое, но довольно перспективное.

Смотрите видео о приливах и отливах:


Изучение понятия приливов и отливов на Земле, влияние их на жизненный цикл планеты, тайна возникновения волн-убийц - все это остается главными вопросами для ученых, специализирующихся в данной области. Решение этих аспектов интересно и простым обывателям, интересующимся проблемами влияния на планету Земля инородных факторов.

Уровень поверхности океанов и морей периодически, приблизительно два раза в течение суток, изменяется. Эти колебания называются приливами и отливами. Во время прилива уровень океана постепенно повышается и достигает наивысшего положения. При отливе уровень постепенно падает до наинизшего. При приливе вода течет к берегам, при отливе - от берегов.

Приливы и отливы - это стоячие . Они образуются вследствие влияния таких космических тел, как и Солнце. По законам взаимодействия космических тел наша планета и Луна взаимно притягивают друг друга. Лунное притяжение столь велико, что поверхность океана как бы выгибается ему навстречу. Луна движется вокруг Земли, и за ней «бежит» по океану приливная волна. Дойдет волна до берега - вот и прилив. Пройдет немного времени, вода вслед за Луной отойдет от берега - вот и отлив. По тем же всеобщим космическим законам приливы и отливы образуются и от притяжения Солнца. Однако приливообразующая сила Солнца в связи с его удаленностью значительно меньше лунной, и если бы не было Луны, то приливы на Земле были бы в 2,17 раз меньше. Объяснение приливообразующих сил впервые было дано Ньютоном.

Приливы отличаются друг от друга продолжительностью и величиной. Чаще всего в течение суток происходит два прилива и два отлива. На дугах и побережьях Восточной и Центральной Америки наблюдается один прилив и один отлив в течение суток.

Величина приливов еще более разнообразна, чем их период. Теоретически один лунный прилив равен 0,53 м, солнечный - 0,24 м. Таким образом, самый большой прилив должен иметь высоту 0,77 м. В открытом океане и у островов величина прилива довольно близка к теоретической: на Гавайских островах - 1 м, на острове Святой Елены - 1,1 м; на островах - 1,7 м. У материков величина приливов колеблется от 1,5 до 2 м. Во внутренних морях приливы очень незначительны: - 13 см, - 4,8 см. считается бесприливным, но около Венеции приливы бывают до 1 м. Наиболее крупными можно отметить следующие приливы, зарегистрированные в :

В в заливе Фанди () прилив достиг высоты 16-17 м. Это самый большой показатель прилива на всем земном шаре.

На севере в Пенжинской губе высота прилива достигла 12-14 м. Это самый большой прилив у берегов России. Однако приведенные выше показатели приливов являются скорее исключением, чем правилом. В преобладающем большинстве пунктов измерений уровня приливов они невелики и редко превышают 2 м.

Значение приливов очень велико для морского судоходства, устройства портов. Каждая приливная волна несет огромный запас энергии.