вівторок, 2 травня 2017 р.

Припливи та відпливи

Припливні сили


Затока Фанді, Канада


 Гравітаційні сили наших найближчих «космічних сусідів» — Місяця і Сонця — притягуючи води Світового океану, спричиняючи періодичні коливання рівня води. Зміни рівня води відбуваються кожні 6 годин і називаються припливами та відпливами. Вони залежать не лише від взаємного розміщення Землі, Місяця і Сонця, а й від географічної широти місцини, глибини моря, форми берегової лінії. У деяких місцях висота припливів сягає 18 м, наприклад, у затоці Фанді в Атлантичному океані, тоді як у відкритому океані висота припливів не перевищує 0,5 м.

Припливні сили Місяця

Припливно-відпливні хвилі – це довгі хвилі, зумовлені силою тяжіння Місяця і Сонця. Висота припливних хвиль у відкритому океані не перевищує 50 см, проте з наближенням до берега вони зазнають значної трансформації і їхня висота може перевищувати 10 м, передусім на звужених ділянках берегової зони чи естуаріях.

Утворюючись під дією сили гравітації Сонця і Місяця, припливи і відпливи, тим не менш не зводяться до простого відображення гравітаційної рівноваги. Якби було так, то високі припливи, викликані Сонцем, завжди відмічалися б в місцеві сонячні південь і північ; подібна картина спостерігалася б також для місячних припливів і відпливів. Крім того, при русі Землі навколо своєї осі гребінь припливу переміщувався б з сходу на захід приблизно на 10° довготи на годину. 

Знаючи припливні сили, можна вирахувати амплітуду такой хвилі статичного припливу. Максимальна висота складає 55 см для місячного припливу і 25 см — для сонячного. Об`єднання місячного і сонячного статистичних припливів дало б максимальну висоту 80 см в повний і новий місяці, коли Місяць знаходиться на одній лінії з Землею і Сонцем. Дійсні амплітуди припливів змінюються у великих межах, і інколи висота припливу зростає в напрямку із заходу на схід, тобто в протилежному напрямку від напряму руху Землі. Це пояснюється тим, що хоча припливні сили породжують припливну хвилю відповідного періоду, її шлях і амплітуда визначаються формою океанічного басейну. Зазвичай припливи і відпливи класифікують як поступальні і ротаційні. Напівдобовий місячний приплив в Атлантичному океані являє собою поступальну хвилю в Південній Атлантиці і ротаційну хвилю в Північній Атлантиці.

Різноманітність висот різних припливних хвиль частково пояснюються резонансним періодом басейну. Повсюду, де резонансний період знаходиться близьким до 12-годинному періоду напівдобового припливу, спостерігаються дуже велькі амплітуди. Тут може бути корисною аналогія з колискою. У колиски є звичайний період коливання, який визначається довжиною мотузки і зальшається майже незмінним при різному розмаху колиски. Щоб розколихати, колиску потрібно штовхати саме з цим періодом. Коли колиска буде в русі, для його підтримання потрібні лише незначні зусилля. Ви знаходите резонансний період інтуїтивно, і якщо вам зав`язати очі, то не сприймаючи більше періода коливання колиски, ви почнете діяти навпопад і вряд чи зможете розколихати її високо. Тепер уявіть, що колиску штовхає припливна сила, коли період “штовхання” заданий наперед. Дуже високі припливи в цьому випадку можуть виникнути, тільки якщо басейн має природній період коливання, близький до періоду викликаного припливною силою. В усіх інших випадках амплітуда припливу буде меншою.

Легко показати, що для виникнення резонансного припливу на екваторі планети, повністю покритої океаном, необхіно, щоб його глибина дорівнювала 22 км.

Максимальний рівень поверхні води під час припливу називається повною водою, а мінімальний під час відливу - малою водою. В океані, де дно рівне, а суша далеко, повна вода проявляється як два "здуття" водної поверхні: одне з них знаходиться з боку Місяця, а інше - в протилежному кінці земної кулі. Також можуть бути присутні ще два менших за розміром здуття з боку, спрямованої до Сонця, і протилежною йому.

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

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

Якщо з'єднати на карті точки з однаковими фазами припливу, ми отримаємо так звані котідальні лінії, котрі радіально розходяться з амфідромічної точки. Зазвичай котідальні лінії характеризують положення гребеня припливної хвилі для кожної години. Фактично котідальні лінії відображають швидкість поширення припливної хвилі за 1 годину. Карти, на яких представлені лінії рівних амплітуд і фаз приливних хвиль, називаються котідальними картами.
Висота припливу – це різниця між вищим рівнем води при припливі (повна вода) і нижчим її рівнем при відпливі (мала вода). Висота припливу - величина непостійна, проте середній її показник наводиться при характеристиці кожної ділянки узбережжя.
Залежно від взаємного розташування Місяця і Сонця мала і велика приливні хвилі можуть підсилювати один одного. Для таких припливів історично склалися спеціальні назви:
Квадратурний приплив - найменший приплив, коли приливообразующих сили Місяця і Сонця діють під прямим кутом один до одного (таке положення світил називається квадратурою).
Сизигійний приплив - найбільший приплив, коли приливоутворюючі сили Місяця і Сонця діють вздовж одного напрямку (таке положення світил називається сизигією).
Найвищі припливи в світі можна спостерігати в бухті Фанді, яка знаходиться на східному узбережжі Канади між Нью-Брансвік і Новою Шотландією. На Європейському континенті найвищі припливи (до 13.5 м) спостерігаються в Бретанії у міста Сен-Мало.


Приплив...









Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...