Jelentés az apály-apályról. A Hold hatása az apály-apályra

Két éve nyaraltam az Indiai-óceán partján, Ceylon csodálatos szigetén. A kis szállodám mindössze 50 méterre volt az óceántól. Minden nap a saját szememmel figyeltem az óceán minden erőteljes mozgását és viharos életét. Egyik kora reggel a parton álltam, néztem a hullámokat, és azon gondolkodtam, mi ad erőt az óceán ilyen erőteljes rezgésének, napi apályainak és áramlásainak.

Mi ad hatalmat az apálynak

A gravitáció minden tárgy mozgására egyformán hat. De ha a gravitáció árapályt okoz az óceánokban, és a víz okozza a vizet Afrikában, akkor miért nincsenek apályok a tavakban? Hmm, mi van, ha azt feltételezzük, hogy minden, amit tudunk, rossz. A tudományos világból sok intelligens ember magyarázza ezt így. A Föld gravitációja az A pontban gyengébb, mint a B pontban. A Föld gravitációjának nettó hatása kifeszíti az óceánt. Utána az ellenkező oldalon megduzzad.

Igen, a tények valóban valósak, és különbség van a Hold gravitációs erejében az A és B pontokban.

A félreértés a dudorok magyarázatában rejlik. Talán nem jelennek meg a vonzásbeli különbségek miatt. De az okok kevésbé nyilvánvalóak, és összezavarodnak. Sokkal inkább a vízoszlop különböző helyein kialakuló kumulatív nyomásról van szó. A Hold pedig bolygóléptékű hidraulikus szivattyúvá változtatja a Földet, és a víz megduzzad, a középpont felé nyomva magát. Ezért a legkisebb ütés is elegendő a hullámmozgás megkezdéséhez.

Egy kicsit többet az árapályról

De szeretném megérteni, miért nincsenek egy másik vízfelhalmozásban:

• az emberi szervezetben (80%-ban vízből áll);
• töltött fürdőben;
• tavakban;
• csésze kávéban stb.

Valószínűleg az óceánnál alacsonyabb nyomás és a rossz hidraulika miatt. Az óceántól eltérően ezek mind kis vízfelhalmozódások. A tó, a csésze és a többi területe nem elegendő ahhoz, hogy a minimális nyomás megváltoztatja a vízszintet, és hullámokat hozzon létre.

A nagy tavak nyomást gyakorolhatnak a mini árapályra. De mivel a szél és a fröccsenés nagy hullámzást okoz, egyszerűen nem vesszük észre őket. Az árapály mindenhol kialakul, csak nagyon mikroszkopikus méretűek.

Az óceánok és tengerek felszíni szintje időszakosan, körülbelül naponta kétszer változik. Ezeket az ingadozásokat apálynak és áramlásnak nevezzük. Apály idején az óceán szintje fokozatosan emelkedik, és eléri legmagasabb pozícióját. Apálykor a szint fokozatosan a legalacsonyabb szintre süllyed. Dagálykor a víz a partok felé folyik, apálykor - a partoktól távol.

Az apály-apály áll. A kozmikus testek, például a Nap hatására keletkeznek. A kozmikus testek kölcsönhatásának törvényei szerint bolygónk és a Hold kölcsönösen vonzzák egymást. A Hold gravitációja olyan erős, hogy az óceán felszíne feléje hajlik. A Hold körbejárja a Földet, és egy árapály „fut” mögötte az óceánon. Amikor egy hullám eléri a partot, az a dagály. Eltelik egy kis idő, a víz követi a Holdat, és eltávolodik a parttól – ez az apály. Ugyanezen egyetemes kozmikus törvények szerint a Nap vonzásából apályok és áramlások is kialakulnak. A Nap árapály-ereje azonban a távolságából adódóan lényegesen kisebb, mint a Holdé, és ha nem lenne Hold, akkor a Földön 2,17-szer kisebbek lennének az árapályok. Az árapály-erők magyarázatát először Newton adta meg.

Az árapály időtartama és nagysága különbözik egymástól. Leggyakrabban két dagály és két apály van a nap folyamán. Kelet- és Közép-Amerika ívein és partjain naponta egy dagály és egy apály van.

Az árapály nagysága még az időszakuknál is változatosabb. Elméletileg egy holdapály 0,53 m, a napenergia 0,24 m. Így a legnagyobb dagály magassága 0,77 m. A nyílt óceánon és a szigetek közelében az árapály értéke meglehetősen közel áll az elméletihez: a Hawaii-on Szigetek - 1 m , a St. Helena-szigeten - 1,1 m; a szigeteken - 1,7 m. A kontinenseken az árapály nagysága 1,5-2 m. A beltengereken az árapály nagyon jelentéktelen: - 13 cm, - 4,8 cm. Árapálymentesnek számít, de Velence közelében az árapály legfeljebb 1 m. A legnagyobb dagályok a következők:

A Fundy-öbölben () a dagály elérte a 16-17 m magasságot, ez a legmagasabb dagály az egész világon.

Északon, a Penzsinszkaja-öbölben a dagály magassága elérte a 12-14 métert, ez a legmagasabb dagály Oroszország partjainál. A fenti dagályadatok azonban inkább kivételek, mint szabály. Az árapályszint mérési pontjainak túlnyomó többségén kicsik és ritkán haladják meg a 2 m-t.

Az árapály jelentősége nagyon nagy a tengeri hajózás és a kikötők építése szempontjából. Minden árapály hullám hatalmas mennyiségű energiát hordoz.

Van a víz emelkedése és zuhanása. Ez a tengeri apályok és apályok jelensége. A megfigyelők már az ókorban észrevették, hogy a dagály valamivel a Hold csúcspontja után következik be a megfigyelés helyén. Ráadásul az árapályok az újhold és a telihold napján a legerősebbek, amikor a Hold és a Nap középpontja megközelítőleg ugyanazon az egyenes vonalon helyezkedik el.

Ezt figyelembe véve I. Newton az árapályt a Hold és a Nap gravitációjának hatására magyarázta, mégpedig azzal, hogy a Föld különböző részeit eltérő módon vonzza a Hold.

A Föld sokkal gyorsabban forog a tengelye körül, mint a Hold a Föld körül. Ennek eredményeként az árapálypúp (a Föld és a Hold egymáshoz viszonyított helyzete a 38. ábrán látható) elmozdul, árapály hullám fut végig a Földön, és árapály-áramok keletkeznek. Ahogy a hullám közeledik a parthoz, a hullám magassága a fenék emelkedésével nő. A beltengereken a szökőár magassága mindössze néhány centiméter, a nyílt óceánon azonban eléri az egy métert is. A kedvező fekvésű szűk öblökben az árapály magassága többszörösére nő.

A víz súrlódása a fenékkel, valamint a Föld szilárd héjának deformációja hőfelszabadulást okoz, ami a Föld-Hold rendszerből származó energia disszipációjához vezet. Mivel a dagálypúp keleten van, a maximum dagály a Hold csúcspontja után következik be, a púp vonzása hatására a Hold felgyorsul és a Föld forgása lelassul. A Hold fokozatosan távolodik a Földtől. A geológiai adatok valóban azt mutatják, hogy a jura időszakban (190-130 millió évvel ezelőtt) az árapály sokkal magasabb volt, a nappalok pedig rövidebbek voltak. Meg kell jegyezni, hogy amikor a Hold távolsága 2-szeresére csökken, az árapály magassága 8-szorosára nő. Jelenleg a nap száma évente 0,00017 másodperccel növekszik. Tehát körülbelül 1,5 milliárd év múlva hosszuk 40 modern napra nő. Egy hónap ugyanennyi lesz. Ennek eredményeként a Föld és a Hold mindig ugyanazzal az oldallal néz szembe egymással. Ezt követően a Hold fokozatosan közeledni kezd a Föld felé és további 2-3 milliárd év múlva az árapály erők széttépik (persze, ha addig még létezik a Naprendszer).

A Hold hatása az árapályra

Nézzük Newton nyomán részletesebben a Hold vonzása okozta dagályokat, mivel a Nap befolyása lényegesen (2,2-szer) kisebb.

Írjunk le kifejezéseket a Hold vonzásából adódó gyorsulásokra a Föld különböző pontjaira, figyelembe véve, hogy a tér egy adott pontjában minden testre ezek a gyorsulások azonosak. A rendszer tömegközéppontjához tartozó inerciális referenciarendszerben a gyorsulási értékek a következők lesznek:

A A = -GM/(R-r)2, a B = GM/(R+r)2, a O = -GM/R2,

Ahol a A, egy O, a B— a Hold vonzása okozta gyorsulások pontokban A, O, B(37. ábra); M— a Hold tömege; r— a Föld sugara; R- a Föld és a Hold középpontjai közötti távolság (a számításokhoz 60-nak tekinthető r); G- gravitációs állandó.

De a Földön élünk, és minden megfigyelést a Föld középpontjához, és nem a Föld tömegközéppontjához - a Holdhoz - társított referenciarendszerben hajtunk végre. Ehhez a rendszerhez ki kell vonni a Föld középpontjának gyorsulását az összes gyorsulásból. Akkor

A’ A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2, a' B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .

Végezzük el a zárójelben lévő műveleteket, és vegyük ezt figyelembe r kevés ahhoz képest Rösszegekben és különbségekben pedig elhanyagolható. Akkor

A’ A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .

Gyorsulás a’AÉs a’B azonos nagyságrendű, ellentétes irányú, mindegyik a Föld középpontjából irányul. Úgy hívják árapály-gyorsulások. A pontokon CÉs D az árapálygyorsulások kisebbek, és a Föld közepe felé irányulnak.

Árapály-gyorsulások olyan gyorsulások, amelyek egy testhez tartozó referenciakeretben keletkeznek, amiatt, hogy ennek a testnek a véges méretei miatt a test különböző részeit eltérően vonzza a zavaró test. A pontokon AÉs B a nehézségi gyorsulás kisebbnek bizonyul, mint a pontokban CÉs D(37. ábra). Következésképpen ahhoz, hogy ezeken a pontokon azonos mélységben a nyomás azonos legyen (mint az egymással érintkező edényekben), a víznek fel kell emelkednie, úgynevezett árapálypúpot képezve. A számítások azt mutatják, hogy a nyílt óceánban a víz vagy az árapály emelkedése körülbelül 40 cm, a part menti vizekben sokkal nagyobb, és a rekord körülbelül 18 m. Newton elmélete ezt nem tudja megmagyarázni.

Számos külső tenger partján érdekes kép látható: halászhálók vannak kifeszítve a part mentén, nem messze a víztől. Ráadásul ezeket a hálókat nem szárításra, hanem halfogásra szerelték fel. Ha a parton maradsz és a tengert nézed, minden kiderül. Most kezd emelkedni a víz, és ahol néhány órája még homokpad volt, ott fröcsögnek a hullámok. Amikor a víz levonult, megjelentek a hálók, amelyekben összegabalyodott halak pikkelyekkel szikráztak. A halászok megkerülték a hálókat, és eltávolították a fogást. Anyag az oldalról

Egy szemtanú így írja le a dagály kezdetét: „Elértük a tengert” – mesélte egy útitárs. Tanácstalanul néztem körül. Előttem valóban egy part volt: hullámok nyoma, egy fóka félig eltemetett teteme, ritka uszadékfadarabok, kagylótöredékek. Aztán volt egy lapos terület... és nem volt tenger. De körülbelül három óra elteltével a horizont mozdulatlan vonala lélegezni kezdett, és izgatott lett. És most a tenger hullámzása szikrázni kezdett mögötte. A dagály ellenőrizhetetlenül gördült előre a szürke felületen. A hullámok egymást megelőzve a partra futottak. Egymás után süllyedtek el a távoli sziklák – körös-körül csak víz látszik. Sós spray-t dob ​​az arcomba. Holt síkság helyett a víz kiterjedése él és lélegzik előttem.”

Amikor egy árapály behatol a tölcsér alakú öbölbe, az öböl partjai mintha összenyomnák azt, aminek következtében az árapály magassága többszörösére nő. Így az Észak-Amerika keleti partjainál található Fundy-öbölben az árapály magassága eléri a 18 métert.Európában a legmagasabb árapály (akár 13,5 méter) Bretagne-ban, Saint-Malo városa közelében fordul elő.

Nagyon gyakran szökőár lép be a torkolatokba

Folytassuk a beszélgetést az égitestekre ható erőkről és az ezek okozta hatásokról. Ma az árapályról és a nem gravitációs zavarokról fogok beszélni.

Mit jelent ez – „nem gravitációs zavarok”? A perturbációkat általában egy nagy, fő erő kis korrekciójának nevezik. Vagyis néhány erőről fogunk beszélni, amelyeknek egy tárgyra gyakorolt ​​hatása sokkal kisebb, mint a gravitációs

Milyen más erők léteznek a természetben a gravitáción kívül? Hagyjuk az erős és gyenge nukleáris kölcsönhatásokat, ezek lokális jellegűek (extrém kis távolságra hatnak). De az elektromágnesesség, mint tudjuk, sokkal erősebb, mint a gravitáció, és ugyanolyan messzire terjed – a végtelenségig. De mivel az ellentétes előjelű elektromos töltések általában kiegyensúlyozottak, és a gravitációs „töltés” ​​(amelynek szerepe a tömeg) mindig azonos előjelű, akkor kellően nagy tömegeknél természetesen a gravitáció kerül előtérbe. A valóságban tehát az égitestek elektromágneses tér hatására bekövetkező mozgásának zavarairól lesz szó. Nincs több lehetőség, bár van még sötét energia, de erről majd később, amikor a kozmológiáról beszélünk.

Amint azt kifejtettem, Newton egyszerű gravitációs törvénye F = G∙M∙m/R A ² nagyon kényelmesen használható a csillagászatban, mivel a legtöbb test közel gömb alakú, és kellően távol van egymástól, így a számítás során helyettesíthetők pontokkal - a teljes tömegüket tartalmazó pontobjektumokkal. De egy véges méretű, a szomszédos testek távolságával összemérhető test különböző részein eltérő erőhatásokat tapasztal, mert ezek a részek a gravitáció forrásaitól eltérően helyezkednek el, és ezt figyelembe kell venni.

A vonzalom összetör és szétszakad

Az árapály-hatás megérezéséhez végezzünk el egy fizikusok körében népszerű gondolatkísérletet: képzeljük el magunkat egy szabadon zuhanó liftben. Levágjuk a kabint tartó kötelet és zuhanni kezdünk. Mielőtt elesnénk, megnézhetjük, mi történik körülöttünk. Szabad miséket akasztunk fel, és megfigyeljük, hogyan viselkednek. Eleinte szinkronban esnek, és azt mondjuk, hogy ez súlytalanság, mert ebben a kabinban minden tárgy és maga is megközelítőleg ugyanolyan gyorsulást érez a szabadesésben.

De idővel az anyagi pontjaink elkezdik megváltoztatni konfigurációjukat. Miért? Mivel az alsó kezdetben kicsit közelebb volt a vonzásközépponthoz, mint a felső, így az alsó erősebben vonzódva kezd túlszárnyalni a felsőt. Az oldalpontok pedig mindig ugyanabban a távolságban maradnak a súlyponttól, de ahogy közelednek, elkezdenek közeledni egymáshoz, mert az egyenlő nagyságú gyorsulások nem párhuzamosak. Ennek eredményeként a nem összekapcsolt objektumok rendszere deformálódik. Ezt nevezik árapály-hatásnak.

Egy olyan megfigyelő szemszögéből, aki szemcséket szór szét maga körül, és figyeli, hogyan mozognak az egyes szemcsék, miközben az egész rendszer egy hatalmas tárgyra esik, bevezethető egy ilyen fogalom, mint az árapály-erők mezője. Határozzuk meg ezeket az erőket minden ponton az adott pont gravitációs gyorsulása és a megfigyelő vagy a tömegközéppont gyorsulása közötti vektorkülönbségként, és ha csak a tágulás első tagját vesszük a Taylor-sorból a relatív távolságra, szimmetrikus képet fogunk kapni: a legközelebbi szemcsék megelőzik a megfigyelőt, a távolabbiak lemaradnak tőle, i.e. a rendszer a gravitációs objektum felé irányuló tengely mentén megnyúlik, és arra merőleges irányban a részecskék a megfigyelő felé nyomódnak.

Szerinted mi fog történni, ha egy bolygót fekete lyukba húznak? Azok, akik nem hallgattak csillagászati ​​előadásokat, általában azt gondolják, hogy a fekete lyuk csak a magával szemben lévő felszínről szakítja le az anyagot. Nem tudják, hogy a szabadon zuhanó test másik oldalán is csaknem ugyanolyan erős hatás lép fel. Azok. két szöges ellentétes irányba van szakadva, egyben sem.

A világűr veszélyei

Hogy megmutassuk, mennyire fontos figyelembe venni az árapály-hatást, vegyük a Nemzetközi Űrállomást. Mint minden földi műhold, szabadon esik a gravitációs mezőbe (ha a motorok nincsenek bekapcsolva). A körülötte lévő árapály-erők mezője pedig egy egészen kézzelfogható dolog, így az űrhajósnak, amikor az állomáson kívül dolgozik, hozzá kell kötnie magát, és általában két kábellel - hátha nem tudhatja mi történhet. És ha olyan körülmények között találja magát, hogy az árapály erők elrángatják az állomás közepétől, akkor könnyen elveszítheti a kapcsolatot vele. Ez gyakran előfordul az eszközökkel, mert nem lehet mindegyiket összekapcsolni. Ha valami kiesik egy űrhajós kezéből, akkor ez az objektum a távolba kerül, és a Föld független műholdjává válik.

Az ISS munkaterve egy személyes jetpack világűrben végzett teszteket tartalmaz. És amikor a motorja meghibásodik, az árapály-erők elviszik az űrhajóst, és elveszítjük. Az eltűntek neve titkosított.

Ez persze vicc: ilyen eset szerencsére még nem történt. De ez nagyon is megtörténhet! És talán egyszer ez is megtörténik.

Bolygó-óceán

Térjünk vissza a Földre. Számunkra ez a legérdekesebb tárgy, és a rá ható árapály-erők érezhetően érezhetőek. Mely égitestekből cselekszenek? A fő a Hold, mert közel van. A következő legnagyobb becsapódás a Nap, mert hatalmas. A többi bolygónak is van némi befolyása a Földre, de ez alig észrevehető.

A Földet érő külső gravitációs hatások elemzéséhez általában folyékony héjjal borított szilárd golyóként ábrázolják. Ez egy jó modell, mivel bolygónknak valójában van egy mobil héja óceán és légkör formájában, és minden más elég szilárd. Bár a földkéreg és a belső rétegek merevsége korlátozott, és enyhén érzékenyek az árapály befolyására, rugalmas alakváltozásuk figyelmen kívül hagyható az óceánra gyakorolt ​​hatás kiszámításakor.

Ha a Föld tömegközéppontjába árapály-erővektorokat rajzolunk, a következő képet kapjuk: az árapály-erők mezője a Föld-Hold tengely mentén húzza az óceánt, és egy rá merőleges síkban a Föld középpontjához nyomja. . Így a bolygó (legalábbis a mozgó héja) hajlamos ellipszoid alakot ölteni. Ilyenkor két dudor jelenik meg (ezeket dagálypúpnak nevezik) a földgömb ellentétes oldalán: az egyik a Hold felé néz, a másik a Holdtól távolabb, és a közöttük lévő sávban egy megfelelő „dudor” jelenik meg (pontosabban , ott az óceán felszíne kisebb görbületű).

Egy érdekesebb dolog történik a résben - ahol az árapály-erővektor megpróbálja elmozdítani a folyékony héjat a föld felszínén. És ez természetes: ha egy helyen meg akarja emelni a tengert, másik helyen leengedni, akkor onnan ide kell mozgatnia a vizet. Közöttük pedig az árapály-erők a „holdalatti pont” és az „antihold pont” felé hajtják a vizet.

Az árapály-hatás számszerűsítése nagyon egyszerű. A Föld gravitációja igyekszik gömb alakúvá tenni az óceánt, a hold- és napbefolyás árapályos része pedig a tengelye mentén próbálja kifeszíteni. Ha magára hagynánk a Földet és szabadon zuhanhatnánk a Holdra, akkor a kidudorodás magassága elérné a fél métert, i.e. Az óceán mindössze 50 cm-rel emelkedik átlagos szintje fölé. Ha egy hajón a nyílt tengeren vagy óceánon vitorlázik, a fél méter nem észrevehető. Ezt statikus árapálynak nevezik.

Szinte minden vizsgán találkozom olyan diákkal, aki magabiztosan állítja, hogy az árapály a Földnek csak az egyik oldalán – a Hold felé fordulva – fordul elő. Általában ezt mondja egy lány. De előfordul, bár ritkábban, hogy a fiatal férfiak tévednek ebben a kérdésben. Ugyanakkor általában a lányok mélyebb csillagászati ​​ismeretekkel rendelkeznek. Érdekes lenne kideríteni ennek a „dagály-nem” aszimmetriának az okát.

De ahhoz, hogy félméteres dudort hozzon létre a hold alatti ponton, itt nagy mennyiségű vizet kell desztillálnia. De a Föld felszíne nem marad mozdulatlan, gyorsan forog a Hold és a Nap irányához képest, és egy nap alatt teljes körforgást tesz (és a Hold lassan mozog a pályán - egy fordulat a Föld körül majdnem egy hónap). Ezért az árapálypúp folyamatosan végigfut az óceán felszínén, így a Föld szilárd felszíne naponta kétszer az apálypúp alatt, kétszer pedig az óceánszint zuhanása alatt van. Becsüljünk: 40 ezer kilométer (a Föld egyenlítőjének hossza) naponta, ez 463 méter másodpercenként. Ez azt jelenti, hogy ez a félméteres hullám, mint egy minicunami, szuperszonikus sebességgel éri a kontinensek keleti partjait az egyenlítői régióban. A mi szélességi köreinken a sebesség eléri a 250-300 m/s-ot - szintén elég sok: bár a hullám nem túl magas, a tehetetlenség miatt remek hatást tud kelteni.

A Földre gyakorolt ​​hatás szempontjából a második objektum a Nap. 400-szor távolabb van tőlünk, mint a Hold, de 27 milliószor nagyobb tömegű. Ezért a Hold és a Nap hatásai nagyságrendjükben összehasonlíthatóak, bár a Hold még mindig kicsit erősebben hat: a Nap gravitációs árapály-hatása körülbelül fele olyan gyengébb, mint a Holdé. Néha hatásuk kombinálódik: ez újholdkor történik, amikor a Hold elhalad a Nap hátterében, és teliholdkor, amikor a Hold a Nappal ellenkező oldalon van. Ezeken a napokon - amikor a Föld, a Hold és a Nap felsorakozik, és ez kéthetente történik - a teljes árapályhatás másfélszer nagyobb, mint egyedül a Holdé. Egy hét múlva pedig a Hold áthalad keringésének negyedén, és a Nappal négyzetben találja magát (a rajtuk lévő irányok derékszög), majd hatásuk gyengíti egymást. Átlagosan az árapály magassága a nyílt tengeren negyed méter és 75 centiméter között változik.

A tengerészek régóta ismerik az árapályt. Mit csinál a kapitány, ha a hajó zátonyra fut? Ha olvasott tengeri kalandregényeket, akkor tudja, hogy azonnal megnézi, milyen fázisban van a Hold, és várja a következő teliholdat vagy újholdat. Ekkor a maximális dagály képes felemelni a hajót és újra lebegni.

A part menti problémák és jellemzők

Az árapály különösen fontos a kikötői dolgozók és a tengerészek számára, akik a hajójukat a kikötőbe vagy onnan behozzák. A sekély víz problémája általában a part közelében merül fel, és annak megakadályozására, hogy zavarja a hajók mozgását, víz alatti csatornákat - mesterséges hajóutakat - ásnak az öbölbe való belépéshez. Mélységüknél figyelembe kell venni a maximális apály magasságát.

Ha megnézzük az árapály magasságát egy adott időpontban, és egyenlő magasságú vízvonalakat rajzolunk a térképre, akkor koncentrikus köröket kapunk, amelyek középpontjai két ponton (holdalatti és holdellenes), amelyekben az árapály maximális. . Ha a Hold keringési síkja egybeesne a Föld egyenlítőjének síkjával, akkor ezek a pontok mindig az Egyenlítő mentén mozognának, és naponta teljes kört tennének (pontosabban 24ʰ 50ᵐ 28ˢ-ben). A Hold azonban nem ebben a síkban mozog, hanem az ekliptikai sík közelében, amelyhez képest az Egyenlítő 23,5 fokkal dől. Ezért a holdalatti pont is „sétál” a szélességi fokon. Így ugyanabban a kikötőben (azaz ugyanazon a szélességen) a 12,5 óránként ismétlődő maximális dagály magassága napközben változik a Holdnak a Föld egyenlítőjéhez viszonyított tájolásától függően.

Ez az „apróság” fontos az árapály-elmélet szempontjából. Nézzük még egyszer: a Föld forog a tengelye körül, és a holdpálya síkja felé dől. Ezért minden tengeri kikötő „körbefut” a Föld sarka körül a nap folyamán, egyszer a legmagasabb dagály tartományába esve, majd 12,5 óra elteltével ismét a dagály tartományába, de kevésbé magasan. Azok. két árapály a nap folyamán nem egyenlő magasságú. Az egyik mindig nagyobb, mint a másik, mert a holdpálya síkja nem esik a Föld egyenlítőjének síkjába.

A part menti lakosok számára az árapály-hatás létfontosságú. Például Franciaországban van olyan, amelyet a szoros fenekén fektetett aszfaltút köt össze a szárazfölddel. Sok ember él a szigeten, de nem használhatják ezt az utat, amíg a tenger szintje magas. Ezen az úton naponta csak kétszer lehet közlekedni. Az emberek felhajtanak és megvárják az apályt, amikor a vízszint csökken, és az út megközelíthetővé válik. Az emberek a tengerparti munkába és onnan utaznak egy speciális dagálytáblázat segítségével, amelyet minden parti településre közzétesznek. Ha ezt a jelenséget nem vesszük figyelembe, a víz eláraszthatja a gyalogost útközben. A turisták egyszerűen odajönnek és körbejárnak, hogy megnézzék a tenger fenekét, amikor nincs víz. A helyi lakosok pedig alulról gyűjtenek valamit, néha még élelemnek is, pl. lényegében ez a hatás táplálja az embereket.

Az óceánból az árapály-apálynak köszönhetően jött ki az élet. Az apály következtében néhány part menti állat a homokon találta magát, és kénytelen volt megtanulni közvetlenül a légkörből lélegezni az oxigént. Ha nem lenne Hold, akkor lehet, hogy nem jön ki ilyen aktívan az élet az óceánból, mert ott minden szempontból jó - termosztatikus környezet, súlytalanság. De ha hirtelen a parton találta magát, valahogy túl kellett élnie.

A part, különösen ha sík, apálykor erősen ki van téve. És egy ideig az emberek elveszítik a vízi jármű használatának lehetőségét, tehetetlenül hevernek a parton, mint a bálnák. De van ebben valami hasznos is, mert az apály időszakát ki lehet használni a hajók javítására, főleg egyes öblökben: a hajók elmentek, aztán elment a víz, és ilyenkor lehet javítani.

Ott van például Kanada keleti partján a Fundy-öböl, amely állítólag a világ legmagasabb árapályával rendelkezik: a vízszintesés elérheti a 16 métert is, ami a Földön a tengeri árapály rekordjának számít. A tengerészek alkalmazkodtak ehhez a tulajdonsághoz: dagály idején a partra hozzák a hajót, megerősítik, majd ha elmegy a víz, a hajó lóg, a fenekét lehet tömíteni.

Az emberek már régóta elkezdték figyelemmel kísérni és rendszeresen rögzíteni a dagály pillanatait és jellemzőit, hogy megtanulják megjósolni ezt a jelenséget. Hamar feltalálták dagálymérő- olyan eszköz, amelyben az úszó a tengerszinttől függően fel-le mozog, és a leolvasások automatikusan grafikon formájában papírra kerülnek. A mérési eszközök egyébként alig változtak az első megfigyelések óta napjainkig.

A matematikusok nagyszámú hidrográf-rekord alapján próbálják megalkotni az árapály elméletét. Ha hosszú távú rekordja van egy periodikus folyamatról, akkor elemi felharmonikusokra - különböző amplitúdójú, több periódusú szinuszokra - bonthatja. Ezután a harmonikusok paramétereinek meghatározása után a teljes görbét kiterjeszti a jövőre, és ennek alapján készítsen árapály-táblázatokat. Manapság a Föld minden kikötőjéhez közzétesznek ilyen táblázatokat, és minden kikötőbe belépő kapitány vesz magának egy asztalt, és megnézi, mikor lesz elegendő vízszint a hajója számára.

A prediktív számításokhoz kapcsolódó leghíresebb történet a második világháború idején játszódik: 1944-ben szövetségeseink - a britek és az amerikaiak - második frontot akartak nyitni a náci Németország ellen, ehhez a francia tengerparton kellett partra szállni. Franciaország északi partvidéke ebből a szempontból nagyon kellemetlen: a part meredek, 25-30 méter magas, az óceánfenék pedig meglehetősen sekély, így a hajók csak a legnagyobb dagály idején tudják megközelíteni a partot. Ha zátonyra futnának, egyszerűen ágyúból lőnének rájuk. Ennek elkerülésére egy speciális mechanikus (elektronikus még nem volt) számítógépet készítettek. Tengerszinti idősorok Fourier-analízisét végezte el saját sebességükön forgó dobok segítségével, amelyeken egy fémkábel haladt át, amely összegezte a Fourier-sor összes tagját, és egy, a kábelhez csatlakoztatott toll ábrázolta az árapály magasságának grafikonját. idő. Ez egy szigorúan titkos munka volt, amely nagymértékben előremozdította az árapály elméletét, mert megfelelő pontossággal meg lehetett jósolni a legmagasabb dagály pillanatát, aminek köszönhetően nehéz katonai szállítóhajók úsztak át a La Manche csatornán, és csapatokat szálltak partra. A matematikusok és a geofizikusok így mentették meg sok ember életét.

Egyes matematikusok bolygóléptékben próbálják általánosítani az adatokat, megpróbálnak egységes elméletet alkotni az árapályról, de a különböző helyeken készült rekordok összehasonlítása nehézkes, mivel a Föld olyan szabálytalan. Csak nulla közelítésben van az, hogy egyetlen óceán borítja a bolygó teljes felszínét, de a valóságban vannak kontinensek és több gyengén összekapcsolt óceán, és minden óceánnak megvan a saját természetes oszcillációs frekvenciája.

A Hold és a Nap hatása alatti tengerszint-ingadozásokról szóló korábbi viták nyílt óceáni terekre vonatkoztak, ahol az árapály-gyorsulás partról a másikra igen eltérő. És a helyi víztestekben – például tavakban – érezhető hatást kelthet az árapály?

Úgy tűnik, nem szabadna, mert a tó minden pontján az árapálygyorsulás megközelítőleg azonos, a különbség kicsi. Például Európa közepén található a Genfi-tó, amely csak körülbelül 70 km hosszú, és semmilyen módon nem kapcsolódik az óceánokhoz, de az emberek már régóta észrevették, hogy jelentős napi ingadozások vannak a vízben. Miért keletkeznek?

Igen, az árapályerő rendkívül kicsi. De a lényeg, hogy rendszeres legyen, pl. időszakosan működik. Minden fizikus ismeri azt a hatást, amely időszakonkénti erőhatás esetén a rezgések megnövekedett amplitúdóját okozza. Például veszel egy tál levest a kávézóból és... Ez azt jelenti, hogy lépéseinek gyakorisága rezonanciában van a lemezben lévő folyadék természetes rezgésével. Ezt észlelve élesen megváltoztatjuk a séta tempóját - és a leves „megnyugszik”. Minden víztestnek megvan a maga alaprezonanciafrekvenciája. És minél nagyobb a tartály mérete, annál alacsonyabb a benne lévő folyadék természetes rezgésének gyakorisága. Így a Genfi-tó saját rezonanciafrekvenciája az árapály frekvenciájának többszörösének bizonyult, és egy kis árapály befolyás „lazítja” a Genfi-tavat, így a partján a szint jelentősen megváltozik. Ezeket a zárt víztestekben fellépő hosszú periódusú állóhullámokat ún seiches.

Árapály energia

Napjainkban az egyik alternatív energiaforrást próbálják összekapcsolni az árapály-hatással. Mint mondtam, az árapály fő hatása nem az, hogy a víz emelkedik és süllyed. A fő hatás az árapály, amely egy nap alatt az egész bolygót megmozgatja.

Sekély helyeken ez a hatás nagyon fontos. Új-Zéland térségében a kapitányok még azt sem kockáztatják, hogy átvezetik a hajókat egyes szorosokon. A vitorlások soha nem tudtak átjutni ott, és még a modern hajók is nehezen tudnak átjutni oda, mert sekély a fenék, és óriási az árapály-áramlás.

De mivel a víz folyik, ez a mozgási energia felhasználható. És már épültek erőművek is, amelyekben az árapály-áramok hatására a turbinák oda-vissza forognak. Eléggé funkcionálisak. Az első árapály-erőmű (TPP) Franciaországban készült, még mindig a világ legnagyobbja, 240 MW teljesítményével. Egy vízi erőműhöz képest persze nem olyan nagyszerű, de a legközelebbi vidéki területeket szolgálja ki.

Minél közelebb van a pólushoz, annál kisebb az árapály sebessége, ezért Oroszországban nincsenek olyan partok, amelyeken nagyon erős árapályok lennének. Általánosságban elmondható, hogy kevés kivezetéssel rendelkezünk a tengerhez, és a Jeges-tenger partja nem különösebben kifizetődő az árapály-energia felhasználására, azért is, mert az árapály keletről nyugatra hajtja a vizet. De még mindig vannak PES-nek megfelelő helyek, például a Kislaya Bay.

Az a helyzet, hogy az öblökben a dagály mindig nagyobb hatást kelt: a hullám felszalad, berohan az öbölbe, és szűkül, szűkül - és az amplitúdó nő. Hasonló folyamat megy végbe, mintha egy ostor megrepedt volna: eleinte a hosszú hullám lassan halad végig az ostoron, de aztán a mozgásban résztvevő ostorrész tömege csökken, így a sebesség nő (impulzus mv megmarad!) és a keskeny végén eléri a szuperszonikust, aminek hatására kattanást hallunk.

A kísérleti, kis teljesítményű Kislogubskaya hőerőmű létrehozásával az energetikai mérnökök megpróbálták megérteni, hogy a körkörös szélességi körökön lévő dagályok milyen hatékonyan használhatók fel elektromos áram előállítására. Ennek nincs sok gazdasági értelme. Most azonban van egy projekt egy nagyon erős orosz hőerőműre (Mezenskaya) – 8 gigawattra. E kolosszális erő eléréséhez el kell zárni egy nagy öblöt, amely egy gáttal választja el a Fehér-tengert a Barents-tengertől. Igaz, erősen kétséges, hogy ez mindaddig megvalósul, amíg van olajunk és gázunk.

Az árapály múltja és jövője

Egyébként honnan származik az árapály-energia? A turbina forog, áram keletkezik, és melyik tárgy veszít energiát?

Mivel az árapály-energia forrása a Föld forgása, ha abból merítünk, az azt jelenti, hogy a forgásnak le kell lassulnia. Úgy tűnik, hogy a Földnek belső energiaforrásai vannak (a mélységből származó hő geokémiai folyamatokból és a radioaktív elemek bomlásából származik), és van valami, ami kompenzálja a kinetikus energia elvesztését. Ez igaz, de az átlagosan szinte minden irányban egyenletesen terjedő energiaáramlás aligha tudja számottevően befolyásolni a szögimpulzust és megváltoztatni a forgást.

Ha a Föld nem forogna, az árapály-púpok pontosan a Hold irányába mutatnának, és az ellenkező irányba. De ahogy forog, a Föld teste előreviszi őket a forgás irányába - és az árapálycsúcs és a Hold alatti pont állandó, 3-4 fokos eltérése keletkezik. Mihez vezet ez? A Holdhoz közelebb eső púp erősebben vonzódik hozzá. Ez a gravitációs erő hajlamos lelassítani a Föld forgását. A szemközti púp pedig távolabb van a Holdtól, megpróbálja felgyorsítani a forgást, de gyengébb vonzza, így az eredő erőnyomaték fékező hatással van a Föld forgására.

Tehát bolygónk folyamatosan csökkenti a forgási sebességét (bár nem egészen rendszeresen, ugrásszerűen, ami az óceánokban és a légkörben zajló tömegátadás sajátosságaiból adódik). Milyen hatással vannak a Föld dagályai a Holdra? A közeli árapály-dudor magával húzza a Holdat, míg a távoli éppen ellenkezőleg, lassítja. Az első erő nagyobb, ennek eredményeként a Hold felgyorsul. Emlékezz most az előző előadásból, mi történik egy műholddal, amelyet mozgás közben erőszakkal előre húznak? Ahogy az energiája növekszik, eltávolodik a bolygótól, és szögsebessége csökken, mivel a pálya sugara nő. Egyébként a Hold Föld körüli forgási idejének növekedését már Newton idejében észlelték.

Ha számokban beszélünk, a Hold évente körülbelül 3,5 cm-t távolodik el tőlünk, és a Föld napjának hossza százévenként egy századmásodperccel növekszik. Hülyeségnek tűnik, de ne feledje, hogy a Föld több milliárd éve létezik. Könnyű kiszámítani, hogy a dinoszauruszok idejében körülbelül 18 óra volt egy nap (természetesen a jelenlegi órák).

Ahogy a Hold távolodik, az árapály-erők csökkennek. De mindig távolodott, és ha a múltba nézünk, látni fogjuk, hogy mielőtt a Hold közelebb volt a Földhöz, ami azt jelenti, hogy az árapály magasabb volt. Érthető például, hogy az archean korszakban, 3 milliárd évvel ezelőtt, az árapály kilométer magas volt.

Árapály-jelenségek más bolygókon

Természetesen ugyanezek a jelenségek más, műholdakkal rendelkező bolygók rendszerében is előfordulnak. A Jupiter például egy nagyon masszív bolygó, nagyszámú műholddal. Négy legnagyobb műholdját (ezeket Galileinak hívják, mert Galilei fedezte fel) meglehetősen jelentős hatással van a Jupiterre. Közülük a legközelebbi, az Io teljes egészében vulkánokkal borított, amelyek között több mint ötven aktív vulkán található, és 250-300 km-rel felfelé bocsátanak ki „extra” anyagot. Ez a felfedezés egészen váratlan volt: ilyen erős vulkánok nincsenek a Földön, de itt van egy Hold méretű kis test, aminek már régen ki kellett volna hűlnie, ám ehelyett minden irányba tör a hőség. Hol van ennek az energiának a forrása?

Az Io vulkáni tevékenysége nem mindenkit ért meglepetésként: hat hónappal azelőtt, hogy az első szonda megközelítette volna a Jupitert, két amerikai geofizikus publikált egy tanulmányt, amelyben kiszámították a Jupiter árapály-befolyását erre a holdra. Olyan nagynak bizonyult, hogy deformálódhat a műhold teste. A deformáció során pedig mindig hő szabadul fel. Ha kiveszünk egy darab hideg gyurmát és elkezdjük a kezünkben gyúrni, többszöri összenyomás után puhává és rugalmassá válik. Ez nem azért történik, mert a kéz felmelegítette a hőjével (ugyanez történik, ha hideg satuban összenyomod), hanem azért, mert az alakváltozás mechanikai energiát vitt bele, ami hőenergiává alakult át.

De miért változik meg a műhold alakja a Jupiterből érkező árapály hatására? Úgy tűnik, hogy egy körpályán mozogva és szinkronban forogva, mint a Holdunk, egykor ellipszoid lett - és nincs ok az alak későbbi torzulására? Vannak azonban más műholdak is az Io közelében; mindegyik hatására az (Io) pályája kissé előre-hátra eltolódik: vagy megközelíti a Jupitert, vagy távolodik. Ez azt jelenti, hogy az árapály hatás gyengül vagy erősödik, és a test alakja folyamatosan változik. Egyébként a Föld szilárd testében lévő árapályokról még nem beszéltem: persze ezek is léteznek, nem olyan magasak, deciméteres nagyságrendben. Ha hat órát ül a helyén, akkor az árapálynak köszönhetően körülbelül húsz centimétert fog „sétálni” a Föld középpontjához képest. Ez a rezgés természetesen az ember számára észrevehetetlen, de a geofizikai műszerek regisztrálják.

A szilárd földdel ellentétben az Io felszíne sok kilométeres amplitúdóval ingadozik minden keringési periódus alatt. A deformációs energia nagy része hőként disszipálódik és felmelegíti a felszínt. A meteoritkráterek egyébként nem látszanak rajta, mert a vulkánok folyamatosan friss anyaggal bombázzák az egész felszínt. Amint kialakul egy becsapódási kráter, száz évvel később a szomszédos vulkánok kitöréseinek termékei borítják. Folyamatosan és nagyon erőteljesen dolgoznak, és ehhez járulnak a bolygó kéregében lévő repedések, amelyeken keresztül a mélyből különböző ásványok, főleg kén olvadéka folyik át. Magas hőmérsékleten elsötétül, így a kráterből kifolyó patak feketének tűnik. A vulkán könnyű pereme pedig a kihűlt anyag, amely a vulkán köré esik. Bolygónkon a vulkánból kilökődő anyagot a levegő általában lelassítja, és a szellőzőnyíláshoz közel esik, kúpot képezve, az Io-n viszont nincs légkör, és ballisztikus pályán repül minden irányban messzire. Talán ez egy példa a Naprendszer legerősebb árapály-hatására.

A Jupiter második műholdja, az Európa mind a mi Antarktiszunkra hasonlít, összefüggő jégkéreg borítja, helyenként megrepedt, mert azt is folyamatosan deformálja valami. Mivel ez a műhold távolabb van a Jupitertől, az árapály-hatás itt nem olyan erős, de így is elég észrevehető. A jeges kéreg alatt folyékony óceán terül el: a fényképeken szökőkutak látszanak kitörni néhány megnyílt repedésből. Az árapály-erők hatására az óceán tombol, és jégmezők lebegnek és ütköznek a felszínén, hasonlóan a Jeges-tengerhez és az Antarktisz partjaihoz. Az Európa óceáni folyadékának mért elektromos vezetőképessége azt jelzi, hogy sós vízről van szó. Miért ne lehetne ott élet? Csábító lenne leengedni egy készüléket az egyik repedésbe, és megnézni, ki lakik ott.

Valójában nem minden bolygó találkozik a végével. Például az Enceladus, a Szaturnusz holdja is jeges kéreggel és óceánnal rendelkezik alatta. A számítások azonban azt mutatják, hogy az árapály-energia nem elegendő a szubglaciális óceán folyékony állapotának fenntartásához. Természetesen az árapályon kívül minden égitestnek más energiaforrása is van - például bomló radioaktív elemek (urán, tórium, kálium), de a kis bolygókon ezeknek aligha lehet jelentős szerepük. Ez azt jelenti, hogy van valami, amit még nem értünk.

Az árapály-hatás rendkívül fontos a csillagok számára. Miért – erről bővebben a következő előadásban.

2012. október 15

Michael Marten brit fotós eredeti fényképsorozatot készített, amely ugyanazokból a szögekből, de különböző időpontokban örökítette meg Nagy-Britannia partjait. Egy lövés dagálykor és egy apálykor.

Elég szokatlannak bizonyult, és a projekt pozitív értékelései szó szerint arra kényszerítették a szerzőt, hogy megkezdje a könyv kiadását. A "Sea Change" című könyv idén augusztusban jelent meg, és két nyelven is megjelent. Michael Martennek körülbelül nyolc évbe telt, mire megalkotta lenyűgöző fotósorozatát. A magas és az alacsony vízállás közötti idő átlagosan alig több mint hat óra. Ezért Michaelnek minden helyen tovább kell ácsorognia, mint néhány zárkattintás idejére. A szerző már régóta táplálta az ötletet, hogy ilyen alkotásokból sorozatot készítsen. Azt kereste, hogyan valósítsa meg a természet változásait filmen, emberi befolyás nélkül. És véletlenül találtam rá az egyik tengerparti skót faluban, ahol egész napot töltöttem, és elkaptam a dagály és apály idejét.

A Föld vízterületein a vízszint időszakos ingadozásait (emelkedését és süllyedését) árapálynak nevezzük.

A dagály idején egy nap vagy fél nap alatt megfigyelt legmagasabb vízállást magasvíznek, az apály alatti legalacsonyabb szintet alacsony víznek nevezzük, és e maximum jelzések elérésének pillanatát a dagály állásának (vagy szakaszának) nevezzük. dagály vagy apály, ill. Az átlagos tengerszint egy feltételes érték, amely felett a szintjelek dagály idején, alatta pedig apály idején helyezkednek el. Ez a sürgős megfigyelések nagy sorozatának átlagolásának eredménye.

A vízszint függőleges ingadozása dagály és apály idején a víztömegek parthoz viszonyított vízszintes mozgásához kapcsolódik. Ezeket a folyamatokat bonyolítja a széllökés, a folyók lefolyása és egyéb tényezők. A víztömegek vízszintes mozgását a tengerparti zónában árapály- (vagy árapály-) áramlatoknak, míg a vízszintek függőleges ingadozásait apálynak és apálynak nevezzük. Az apályokhoz és áramlásokhoz kapcsolódó összes jelenséget periodicitás jellemzi. Az árapály-áramok időszakosan az ellenkező irányt változtatják, ezzel szemben a folyamatosan és egyirányúan mozgó óceáni áramlatokat a légkör általános keringése okozza, és a nyílt óceán nagy területeit fedik le.

A dagály és apály ciklikusan váltakozik a változó csillagászati, hidrológiai és meteorológiai viszonyoknak megfelelően. Az árapály-fázisok sorrendjét a napi ciklus két maximuma és két minimuma határozza meg.

Bár a Nap jelentős szerepet játszik az árapály folyamatokban, fejlődésükben a döntő tényező a Hold gravitációs vonzása. Az árapály-erők hatásának mértékét az egyes vízrészecskékre, függetlenül a földfelszínen elfoglalt helyüktől, Newton egyetemes gravitációs törvénye határozza meg.

Ez a törvény kimondja, hogy két anyagrészecske olyan erővel vonzza egymást, amely egyenesen arányos mindkét részecske tömegének szorzatával, és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. Magától értetődik, hogy minél nagyobb a testek tömege, annál nagyobb a kölcsönös vonzás ereje közöttük (azonos sűrűség mellett egy kisebb test kisebb vonzerőt hoz létre, mint egy nagyobb).

A törvény azt is jelenti, hogy minél nagyobb a távolság két test között, annál kisebb a vonzalom közöttük. Mivel ez az erő fordítottan arányos két test távolságának négyzetével, a távolságtényező sokkal nagyobb szerepet játszik az árapályerő nagyságának meghatározásában, mint a testek tömege.

A Föld gravitációs vonzása, amely a Holdra hat és a Föld-közeli pályán tartja, ellentétes a Hold vonzási erejével, amely a Földet a Hold felé mozgatja, és „felemeli” az összes elhelyezkedő objektumot. a Földön a Hold irányában.

A Föld felszínének közvetlenül a Hold alatt elhelyezkedő pontja mindössze 6400 km-re van a Föld középpontjától és átlagosan 386.063 km-re a Hold középpontjától. Ráadásul a Föld tömege 81,3-szorosa a Hold tömegének. Így a Föld felszínének ezen a pontján a Föld bármely tárgyra ható gravitációja körülbelül 300 ezerszer nagyobb, mint a Hold gravitációja.

Elterjedt elképzelés, hogy a Földön közvetlenül a Hold alatt a víz a Hold irányába emelkedik, amitől a víz elfolyik a Föld felszínének más helyeiről, de mivel a Hold gravitációja olyan kicsi a Földéhez képest, nem elég legyen annyi vizet felemelni.hatalmas súly.
A Föld óceánjai, tengerei és nagy tavai azonban, mivel nagy folyékony testek, szabadon mozoghatnak az oldalirányú eltolódási erők hatására, és minden enyhe vízszintes mozgási hajlam mozgásba hozza őket. Minden víz, amely nem közvetlenül a Hold alatt van, ki van téve a Hold gravitációs erejének a földfelszínre tangenciálisan (tangenciálisan) irányított összetevőjének, valamint annak kifelé irányuló komponensének hatásának, és vízszintes elmozdulásnak van kitéve a szilárd testhez képest. földkéreg.

Ennek eredményeként a víz a Föld felszínének szomszédos területeiről a Hold alatt elhelyezkedő helyre áramlik. Az így létrejövő víz felhalmozódása a Hold alatt egy dagályt képez ott. Maga az árapály a nyílt óceánban mindössze 30-60 cm magas, de a kontinensek vagy szigetek partjaihoz közeledve jelentősen megnövekszik.
A víznek a szomszédos területekről a Hold alatti pontja felé történő mozgása miatt a megfelelő vízapályok a Föld kerületének negyedével megegyező távolságra lévő két másik ponton is előfordulnak. Érdekes megjegyezni, hogy ezen a két ponton a tengerszint csökkenése nemcsak a Föld Hold felőli oldalán, hanem az ellenkező oldalon is a tengerszint emelkedésével jár.

Ezt a tényt Newton törvénye is megmagyarázza. Két vagy több objektum, amelyek ugyanattól a gravitációs forrástól különböző távolságra helyezkednek el, és ezért különböző nagyságú gravitációs gyorsulásnak vannak kitéve, egymáshoz képest mozog, mivel a tömegközépponthoz legközelebb eső objektum vonzódik hozzá a legerősebben.

A Hold alatti pontban lévő víz erősebben húzódik a Hold felé, mint az alatta lévő Föld, de a Földet viszont erősebben vonzza a Hold felé, mint a bolygó másik oldalán lévő víz. Így dagályhullám keletkezik, amelyet a Föld Hold felé néző oldalán közvetlennek, az ellenkező oldalon pedig fordítottnak neveznek. Az első közülük csak 5%-kal magasabb, mint a második.

A Holdnak a Föld körüli pályáján keringő forgása miatt egy adott helyen körülbelül 12 óra 25 perc telik el két egymást követő dagály vagy két apály között. Az egymást követő dagály és apály csúcspontjai között kb. 6 óra 12 perc A két egymást követő dagály közötti 24 óra 50 perces időszakot apály- (vagy hold-) napnak nevezzük.

Árapály-egyenlőtlenségek. Az árapály-folyamatok nagyon összetettek, és sok tényezőt figyelembe kell venni ezek megértéséhez. Mindenesetre a fő jellemzőket meghatározzák:
1) az árapály fejlődési foka a Hold áthaladásához képest;
2) dagály amplitúdója és
3) az árapály-ingadozás típusa vagy a vízszintgörbe alakja.
Az árapály-erők irányának és nagyságának számos eltérése okoz különbséget a reggeli és az esti árapály nagyságában egy adott kikötőben, valamint a különböző kikötőkben ugyanazon apályok között. Ezeket a különbségeket árapály-egyenlőtlenségeknek nevezzük.

Félnapos hatás. Általában egy napon belül a fő árapályerő - a Föld tengelye körüli forgása - következtében két teljes árapály-ciklus jön létre.

Az ekliptika északi sarkáról nézve nyilvánvaló, hogy a Hold ugyanabban az irányban forog a Föld körül, mint ahogyan a Föld forog a tengelye körül – az óramutató járásával ellentétes irányba. Minden következő fordulattal a Föld felszínén egy adott pont ismét közvetlenül a Hold alatt foglal helyet, valamivel később, mint az előző forradalom során. Emiatt az apály és az apály minden nap körülbelül 50 perccel késik. Ezt az értéket holdkésleltetésnek nevezzük.

Fél hónap egyenlőtlenség. Ezt a fő változástípust a körülbelül 143/4 napos periodicitás jellemzi, amely a Holdnak a Föld körüli forgásával és az egymást követő fázisokon, különösen a szizigiákon (újholdak és teliholdak) való áthaladásával függ össze, pl. pillanatok, amikor a Nap, a Föld és a Hold egy egyenes vonalon helyezkednek el.

Eddig csak a Hold árapály-befolyását érintettük. A Nap gravitációs tere is befolyásolja az árapályt, bár a Nap tömege sokkal nagyobb, mint a Hold tömege, a Föld és a Nap távolsága annyival nagyobb, mint a Hold távolsága, hogy az árapályerő a Napé kevesebb, mint fele a Holdénak.

Ha azonban a Nap és a Hold ugyanazon az egyenes vonalon van, akár a Föld ugyanazon az oldalán, akár ellentétes oldalon (újhold vagy telihold idején), gravitációs ereik összeadódnak, ugyanazon tengely mentén hatnak, és nap-apály átfedésben van a holdi árral.

Hasonlóképpen, a Nap vonzása növeli a Hold hatása által okozott apályt. Ennek eredményeként az árapályok magasabbak, az árapályok pedig alacsonyabbak lesznek, mintha csak a Hold gravitációja okozná őket. Az ilyen dagályokat tavaszi árapálynak nevezik.

Ha a Nap és a Hold gravitációs erővektorai egymásra merőlegesek (kvadratúrák során, azaz amikor a Hold az első vagy az utolsó negyedben van), akkor az árapály erejük ellentétes, mivel a Nap vonzása által okozott dagály ráhelyeződik a a Hold okozta apály.

Ilyen körülmények között az árapály nem olyan magas, és az árapály sem olyan alacsony, mintha csak a Hold gravitációs erejének köszönhető volna. Az ilyen közbenső apályokat és áramlásokat kvadratúrának nevezzük.

A magas és alacsony vízállás tartománya ebben az esetben körülbelül háromszorosára csökken a tavaszi árapályhoz képest.

Holdparallaktikus egyenlőtlenség. Az árapály-magasság ingadozási periódusa, amely a holdparallaxis miatt következik be, 271/2 nap. Ennek az egyenlőtlenségnek az az oka, hogy a Holdnak a Földtől való távolsága az utóbbi forgása során megváltozik. A holdpálya elliptikus alakja miatt a Hold árapály ereje a perigeusban 40%-kal nagyobb, mint az apogeusban.

Napi egyenlőtlenség. Ennek az egyenlőtlenségnek a periódusa 24 óra 50 perc. Előfordulásának oka a Föld tengelye körüli forgása és a Hold deklinációjának megváltozása. Amikor a Hold az égi egyenlítő közelében van, az adott napon a két dagály (valamint a két apály) kismértékben eltér, a reggeli és esti magas- és apályvíz magassága pedig nagyon közel van egymáshoz. A Hold északi vagy déli deklinációjának növekedésével azonban az azonos típusú reggeli és esti dagályok magassága különbözik, és amikor a Hold eléri a legnagyobb északi vagy déli deklinációt, akkor ez a különbség a legnagyobb.

A trópusi árapály is ismert, mert a Hold majdnem az északi vagy déli trópusok felett van.

A napi egyenlőtlenség nem befolyásolja szignifikánsan két egymást követő apály magasságát az Atlanti-óceánon, sőt az árapály magasságára gyakorolt ​​hatása is csekély az ingadozások általános amplitúdójához képest. A Csendes-óceánon azonban a napi ingadozás háromszor nagyobb apályszint esetén, mint dagályszinten.

Féléves egyenlőtlenség. Ennek oka a Föld Nap körüli forgása és ennek megfelelő változás a Nap deklinációjában. Évente kétszer több napon át a napéjegyenlőség idején a Nap az égi egyenlítő közelében van, i.e. deklinációja megközelíti a 0-t. A Hold is az égi egyenlítő közelében található, körülbelül félhavonta egy napig. Így a napéjegyenlőség idején vannak időszakok, amikor mind a Nap, mind a Hold deklinációja megközelítőleg egyenlő 0-val. E két test vonzásának teljes árapály-hatása ilyen pillanatokban leginkább a földi egyenlítőhöz közeli területeken észlelhető. Ha egyidejűleg a Hold újhold vagy telihold fázisban van, akkor az ún. napéjegyenlőségi tavaszi dagály.

Szoláris parallaxis egyenlőtlenség. Ennek az egyenlőtlenségnek a megnyilvánulási ideje egy év. Ennek oka a Föld és a Nap távolságának változása a Föld keringési mozgása során. A Hold minden egyes Föld körüli forradalmára a perigeusban van a legrövidebb távolságra tőle. Évente egyszer, január 2-a körül a pályáján mozgó Föld is eléri a Nap legközelebbi megközelítésének pontját (perihélium). Amikor a legközelebbi megközelítés két pillanata egybeesik, ami a legnagyobb nettó árapályerőt okozza, magasabb árapályszintre és alacsonyabb árapályszintre lehet számítani. Hasonlóképpen, ha az aphelion áthaladása egybeesik az apogeummal, alacsonyabb dagály és sekélyebb dagály fordul elő.

Legnagyobb árapály-amplitúdók. A világ legmagasabb dagályát a Fundy-öbölben található Minas-öbölben az erős áramlatok okozzák. Az árapály-ingadozásokat itt normális lefolyás jellemzi, félnapos periódussal. A víz szintje dagálykor hat óra alatt gyakran több mint 12 méterrel emelkedik, majd a következő hat órában ugyanennyit csökken. Amikor a tavaszi dagály hatása, a Hold perigeus helyzete és a Hold maximális deklinációja ugyanazon a napon jelentkezik, a dagály szintje elérheti a 15 m-t. Az árapály-ingadozások e kivételesen nagy amplitúdója részben a tölcsér alakúnak köszönhető A Fundy-öböl alakja, ahol a mélységek csökkennek, a partok az öböl teteje felé közelednek egymáshoz.Az árapályok okai, amelyeket évszázadok óta folyamatosan vizsgálnak, azok közé a problémák közé tartoznak, amelyek sok problémát okoztak ellentmondásos elméletek még a viszonylag közelmúltban is

Charles Darwin 1911-ben ezt írta: „Nem kell az ókori irodalmat keresni az árapály groteszk elméletei miatt.” A tengerészeknek azonban sikerül megmérniük magasságukat és kihasználniuk az árapály előnyeit anélkül, hogy fogalmuk lenne előfordulásuk valódi okairól.

Úgy gondolom, hogy nem kell túl sokat foglalkoznunk az árapályok okaival. A hosszú távú megfigyelések alapján a föld vizeinek bármely pontjára speciális táblázatokat számítanak ki, amelyek az egyes napok magas és alacsony vízállását jelzik. Utazásomat például Egyiptomba tervezem, amely a sekély lagúnáiról híres, de próbálja meg előre megtervezni, hogy a teljes víz a nap első felében történjen, ami lehetővé teszi, hogy a legtöbbet teljesen meglovagolja. a nappali órákat.
Az árapályokkal kapcsolatos másik, a sárkányhajósok számára érdekes kérdés a szél és a vízszint ingadozása közötti kapcsolat.

Egy népi babona szerint dagálykor felerősödik a szél, de apálykor megsavanyodik.
A szél befolyása az árapály jelenségekre érthetőbb. A tenger felől érkező szél a part felé löki a vizet, a dagály magassága a normál fölé nő, apálykor a vízállás is meghaladja az átlagot. Ellenkezőleg, amikor a szél a szárazföldről fúj, a víz elszorul a parttól, és a tenger szintje csökken.

A második mechanizmus a légköri nyomás növelésével működik egy hatalmas vízterületen; a vízszint csökken, ha hozzáadjuk a légkör egymásra helyezett súlyát. Amikor a légköri nyomás 25 Hgmm-rel nő. Art., a vízszint megközelítőleg 33 cm-t csökken.A magasnyomású zónát vagy anticiklont általában jó időnek nevezik, de nem a sárkányrepülőknek. Az anticiklon közepén nyugalom van. A légköri nyomás csökkenése a vízszint ennek megfelelő emelkedését okozza. Következésképpen a légköri nyomás éles csökkenése hurrikán erejű széllel kombinálva a vízszint észrevehető emelkedését okozhatja. Az ilyen hullámokat, bár árapálynak nevezik, valójában nem kapcsolódnak az árapály-erők hatásához, és nem rendelkeznek az árapály-jelenségekre jellemző periodikussággal.

De nagyon is lehetséges, hogy az apály is befolyásolhatja a szelet, például a part menti lagúnák vízszintjének csökkenése a víz nagyobb felmelegedéséhez vezet, és ennek eredményeként csökken a hideg tenger és a hideg tenger és a víz közötti hőmérséklet-különbség. a fűtött föld, ami gyengíti a szellő hatását.

Fotó: Michael Marten