Причина приливов и отливов, Откуда берутся волны, приливы и отливы? | Блог Ecosoft
Викисклад Викиновости. Тотчас после малой воды — наибольшего отлива, уровень океана начинает повышаться, вода заливает берег, сначала медленно, затем все быстрее и быстрее; после среднего положения уровня быстрота поднятия уменьшается. Мы в соцсетях. Цунами и приливные волны солитоны передают энергию по принципу домино, не перемещая воду относительно поверхности Земли. Частицы, ближайшие к Луне, стремятся к ней больше, чем центр Земли, а частицы удаленные как бы отстают от центра в этом стремлении, и таким образом получаются две выпуклости или волны, одна обращенная к Луне, другая — в противоположную сторону.
Вместо длинных вычислений В. Томсон и здесь употребляет специальный прибор tide predictor. Нить, один конец которой укреплен неподвижно, проходит через ряд блоков; каждому из них придается гармоническое движение; периоды этих движений соответствуют периодам отдельных приливных волн. Нить суммирует все эти движения, и карандаш, прикрепленный к ее свободному концу, чертит на движущемся листе бумаги составную кривую П. Кривую на целый год можно получить в полчаса.
Подобный инструмент функционирует в Индии; на нем 20 блоков, соответствующих двадцати главным волнам. В таблицах, издаваемых адмиралтействами разных стран, даются прикладные часы и размеры П. Ветер, перемены барометрического давления, дожди, таяние снегов очень сильно влияют на высоту и характер П. Влияние этих факторов носит название метеорологических П.
Результаты наблюдений. Свободному распространению волн П. В Тихом океане они сохраняют в среднем это направление, в Индийском распространяются с юго-востока на северо-запад, в Атлантическом с юга на север. Последний факт был доказан еще Юэллом. По его предложению в течение июня г. На основании этих и других наблюдений Лёббок и Юэлл нанесли на карту изорахии Homopleroten, cotidal lines — линии, соединяющие места, где П.
Изорахии, построенные Юэллом для всего земного шара, довольно гипотетичны. Вполне надежны только изорахии европейских морей и северной части Атлантического океана. Изорахии проводятся через каждый час и цифры, стоящие при них, указывают Гринвичское обыкновенно время П. Чтобы получить отсюда прикладной час, нужно вычесть западную долготу места от Гринвича.
В морях приливная волна — следствие океанской; направление ее зависит от проливов, через которые она вкатывается, а скорость распространения уменьшается вместе с глубиной. Чем меньше глубина моря, тем теснее расположены изорахии. В следующей таблице прикладных часов видно распространение приливной волны по северо-западным берегам Европы:. В устьях рек П. В Северном Немецком море распространяются три системы волн: одна из Ла-Манша по южному берегу, другая, обогнув Шотландию, по английскому берегу с севера на юг, третья тоже с севера по норвежскому берегу.
Их интерференция производит весьма сложные П. На островах Св. Елены, Вознесенья, Сандвичевых они не достигают метра. На Канарских, Ново-Гебридских — от 1 до 2 м. Напротив, около берегов континентов П. Они достигают громадной высоты в закрытых бухтах.
Почти таких же размеров в заливах S. В Южно-Китайском море встречаются П. Из европейских выдаются в бухте С. Еще невозможно дать полное объяснение всем аномалиям П. В некоторых местах, например в Гавре, полная вода длится чрезвычайно долго что очень выгодно для морской практики и замечаются даже два или три момента наибольшего П. Отношение между лунными и солнечными П. Теоретическая его величина 2,2; Лаплас вывел для французских портов 3,0; между тем, для Фернандины Флорида это отношение 6,0; для Cat Island Мексиканский залив 1,8.
Около Courtown Ирландия , а также на островах Таити совершенно нет лунных П. Суточные П. Большие суточные П. В Freemantle Западная Австралия суточные П. Около Тонкина происходит только один П. По всему Атлантическому побережью Европы возраст П. Во многих американских портах он равен нулю.
В Тулоне наибольшие П. Для объяснения П. Североатлантического океана Феррель предполагал существование между берегами Европы и Америки стоячей волны с одним узлом см. Волны и с периодом в 6 h 12 m.
Интерференцией подобных же стоячих волн Феррель объяснял неправильности в Мексиканском заливе и у Таити. Берген, исходя из формулы для скорости волн, удачно объяснил существованием последовательных глубин — бразильской, вест-индской, североамериканской — быстрое распространение волны по берегам Америки, а также дальнейшие детали атлантических приливных волн.
Он показал, что эти волны — результат интерференции двух систем, из которых главная распространяется с юга на север. Мнение Юэлла, что атлантические П. Во внутренних морях, как Балтийское, Черное, П. Колебания уровня с коротким периодом от 20 до 40 мин, так называемый seiches в Женевском озере объясняются стоячими волнами, образовавшимися вследствие ударов ветра. Подобные же явления замечены в озерах Боденском, Веттер и других.
Значительные и сложные П. Чрезвычайно большое суточное неравенство замечено у Николаевска-на-Амуре и Петропавловска. Краткосрочные наблюдения в Белом море дали для юго-западных его заливов прикладной час 5 h , а размер сизигийных П. Более изучены незначительные П. Балтийского моря. В Кронштадте ведутся отсчеты футштока с г. Первый лимниграф был установлен в Ганге, затем в Либаве, Петербурге и в прошлом году в Кронштадте. В Ганге еще заметна каждая приливная волна.
В Кронштадте космические П. Поплавок лимниграфа главной физической обсерватории в Петербурге опущен во дворе ее в колодец, который сообщается горизонтальной трубой с каналом, огибающим Масляный Буян. Обработаны данные за первые два года действия лимниграфа — Прикладной час для Петербурга 3 h 30 m , лунный прилив 3 стм, солнечный 2 стм, отсюда сизигийный 5 стм и квадратурный 1 стм. Кроме того, оказалось весьма значительное суточное неравенство.
В настоящее время главным гидрографическим управлением установлен в Петербурге второй лимниграф. В Черном море заметны метеорологические П. Приливные течения. В открытом океане такое течение не более метра в минуту, т. Около берега приливные течения имеют часто значительные скорости — несколько узлов в час; знание их очень важно в морском деле.
Так как явление П. Волны , то в открытом море наибольшее течение соответствует полной и малой воде, а направление его меняется при среднем уровне воды, т. Около берегов эллипс волнообразного движения сжат и наклонен в зависимости от уклона дна, вследствие чего высшая и низшая точки его приходятся ближе к точкам перемены горизонтального движения; наконец, у самого берега течение меняется в моменты полного П.
Из наблюдений, сделанных в Port-en-Bessin, следует, что в метрах от берега перемена течения наступает на час позже, чем в гавани, т. Течение все еще направлено к берегу, когда вода уже значительно упала; точно так же вода стремится еще прочь от берега, между тем как уровень ее уже давно повышается.
Приливные течения особенно сильны в проливах и при встрече двух систем волн. Весьма сложные и быстрые около С. Сильные течения, называемые англичанами race , образуются около мысов; известен такой race вблизи Портланда.
Если смотреть по распространению волны, то на левом берегу направление течения меняется по движению часовой стрелки, на правом обратно.
Посреди Темзы, около Лондонского моста London Bridge , приливное течение вверх по реке продолжается еще, когда вода уже упала на 2 фута.
Подобные же явления замечаются в устьях Эльбы и других рек. Это послужило основанием ложному мнению, что П. Иногда приливные течения образуют водоворот, например в Мессинском проливе Сцилла и Харибда , в Лофотенских островах Мальстрём.
Известны приливные течения в лагунах Венеции. Ввиду важности для морской практики приливных течений часто на картах отмечаются они, а не величины самих П. Вообще скорость приливного течения и размеры П. На реке Амазонке и ее притоках прилив чувствуется в км от берега океана; вследствие медленного распространения волны на этом протяжении умещается до шести последовательных П.
В реках часто замечается изменение формы волны. Чтобы получить второе приближение, нужно обратиться к дифференциальным уравнениям движения жидкости в узком канале см.
Период ее в два раза короче, а амплитуда растет с удалением от устья. Следующие приближения дают новые волны с еще более короткими периодами. Эти волны видоизменяют основную, прибыль воды происходит гораздо быстрее, чем убыль; иначе говоря, промежуток от отлива до П. По наблюдениям в Жиронде Гаронна вода прибывает и убывает:. С таким же периодом приливные выступы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей с востока на запад. Поскольку таких выступов два, над каждым пунктом в океане дважды в сутки с интервалом около 12 ч 25 мин проходит приливная волна.
В открытом океане вода поднимается при прохождении приливной волны незначительно примерно на 1 м и менее , что остается практически незаметным для мореплавателей. Но у берегов даже такой подъем уровня воды заметен. В бухтах и узких заливах уровень воды поднимается во время приливов гораздо выше, так как берег препятствует движению приливной волны, и вода накапливается здесь в течение всего времени между отливом и приливом.
Самый большой прилив около 18 м наблюдается в одной из бухт на побережье Канады. В России наибольшие приливы около 13 м происходят в Гижигинской и Пенжинской губах Охотского моря.
Во внутренних морях, например в Балтийском и Черном, приливы и отливы почти незаметны, поскольку в эти моря не успевают проникнуть за время от отлива до прилива массы воды, перемещающиеся вместе с океанской приливной волной. Правда, в каждом закрытом море или даже озере возникают самостоятельные приливные волны, но они несут с собой относительно небольшие массы воды. Высота приливов в Черном море достигает лишь 10 см. В одной и той же местности высота прилива непостоянна, так как расстояние от Луны до Земли и наибольшая высота Луны над горизонтом с течением времени не остаются неизменными, а это приводит к изменению величины приливообразующих сил.
В частности, изменение расстояния от Луны до Земли в течение месяца от тыс. Заметное приливное действие оказывает также и Солнце. Подсчитано, что в среднем приливные силы Солнца меньше приливные сил Луны в 2,2 раза. Во время новолуния и полнолуния приливные силы Солнца и Луны действуют в одном направлении, и получаются наиболее высокие приливы.
В году Пьер-Симон Лаплас в своей книге «Небесная механика» именно Лаплас ввёл этот термин выдвинул совершенно другую математическую теорию приливов, хотя и основанную на ньютоновской механике. Несмотря на то, что теория Лапласа разработана в упрощающем предположении, что океан покрывает ровным слоем всю Землю, эта теория получила результаты, очень близкие к результатам наблюдений и измерений. В дальнейшем другие авторы уточняли теорию приливов, учитывая наличие материков, форму океанского дна, течения, ветры и так далее.
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. 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.
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.
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:. В России самые высокие приливы случаются в Пенжинской губе Охотского моря — до 12,9 м.
Это точка самых высоких приливов на всём Тихом океане.
Применительно к планете Земля приливной эффект является причиной смещения гравитационного поля Земли в сторону массы Луны. Шулейкина [6]. Пренебрегая размером, строением и формой Луны, запишем удельную силу притяжения пробного тела, находящегося на Земле.
В этом случае сила притяжения этого тела Луной будет равна. Сила притяжения пробного тела, помещённого в центр масс Земли будет равна. Приливной силой мы будем называть разность этих двух сил тяготения. В формулах 1 и 2 Луна считается шаром со сферически-симметричным распределением масс. Для получения силовой функции для этой силы мы введём временную систему координат. Направления двух других осей оставим произвольными. Приливообразующий потенциал будет равен разности этих двух силовых функций.
