Толқындардың көтерілуі мен ағыны туралы есеп беру. Айдың толқындардың көтерілуіне және ағынына әсері

Екі жыл бұрын мен Үнді мұхитының жағалауында тамаша Цейлон аралында демалыста болдым. Менің шағын қонақ үйім мұхиттан небәрі 50 метр қашықтықта болды. Мен күн сайын мұхиттың барлық қуатты қозғалысы мен дүбірлі өмірін өз көзіммен бақылап отырдым. Бір күні таңертең мен жағада тұрып, толқындарға қарап, мұхиттың осындай күшті тербелісіне, оның күнделікті толқындары мен ағындарына не күш беретінін ойладым.

Ағынға не қуат береді

Ауырлық күші барлық заттардың қозғалысына бірдей әсер етеді. Бірақ егер гравитация мұхиттарда толқындарды тудырса, ал Африкада су суды тудырса, неге көлдерде толқындар болмайды? Хмм, біз білетіндердің бәрі қате деп есептесек ше? Ғылым әлеміндегі көптеген зиялы адамдар мұны осылай түсіндіреді. А нүктесіндегі Жердің тартылыс күші В нүктесіне қарағанда әлсіз. Жердің тартылыс күшінің таза әсері мұхитты созады. Осыдан кейін ол қарама-қарсы жақтарда ісінеді.

Иә, шын мәнінде фактілер нақты және Айдың А және В нүктелеріндегі тартылыс күшінде айырмашылық бар.

Түсінбеушілік бөртпелерді түсіндіруде жатыр. Мүмкін олар тартымдылықтың айырмашылығына байланысты пайда болмайды. Бірақ себептері онша айқын емес және олар шатастырады. Бұл су бағанындағы әртүрлі жерлерде жинақталған қысым туралы көбірек. Ал Ай Жерді планетарлық масштабта гидравликалық сорғыға айналдырады, ал су өзін орталыққа қарай басып, ісінеді. Сондықтан толқын қозғалысының басталуы үшін ең кішкентай соққының өзі жеткілікті.

Толқындар туралы аздап

Бірақ мен олардың неге басқа су жинақталмағанын түсінгім келеді:

• адам ағзасында (ол 80% судан тұрады);
• толтырылған ваннада;
• көлдерде;
• кофе шыныаяқтарында және т.б.

Мүмкін, мұхитқа қарағанда төмен қысым және нашар гидравлика. Мұхиттан айырмашылығы, мұның бәрі судың шағын жинақтары. Көлдің, шыныаяқтың және қалған бөлігінің ауданы су деңгейін өзгертуге, толқындар тудыратын ең аз қысымға жеткіліксіз.

Үлкен көлдер шағын толқындар үшін қысым жасай алады. Бірақ жел мен шашырау үлкен толқындар тудыратындықтан, біз оларды байқамаймыз. Толқындар барлық жерде пайда болады, олар өте микроскопиялық.

Мұхиттар мен теңіздердің беткі деңгейі мезгіл-мезгіл өзгереді, шамамен күніне екі рет. Бұл тербелістерді құлдырау және ағын деп атайды. Толқынның жоғарылауы кезінде мұхит деңгейі бірте-бірте көтеріліп, өзінің ең жоғары деңгейіне жетеді. Төмен толқында деңгей біртіндеп ең төменгі деңгейге дейін төмендейді. Толқынның жоғарылауында су жағаға қарай ағады, төмен толқында - жағадан алыстайды.

Толқыны мен ағыны тұр. Олар Күн сияқты ғарыштық денелердің әсерінен пайда болады. Ғарыштық денелердің өзара әрекеттесу заңдары бойынша біздің планета мен Ай бір-бірін тартады. Айдың тартылыс күші соншалық, мұхит беті оған қарай иіліп кеткендей. Ай Жердің айналасында қозғалады, ал оның артында мұхит арқылы толқындар «жүгіреді». Толқын жағаға жеткенде, бұл толқын. Біраз уақыт өтеді, су Айды қуып, жағадан алыстайды - бұл төмен толқын. Дәл сол әмбебап ғарыштық заңдарға сәйкес, Күннің тартылуынан көтерілулер мен ағындар да пайда болады. Дегенмен, Күннің толқындық күші, оның қашықтығына байланысты, Айдан айтарлықтай аз, ал егер Ай болмаса, Жердегі толқындар 2,17 есе аз болар еді. Толқындық күштердің түсіндірмесін алғаш рет Ньютон берген.

Толқындар бір-бірінен ұзақтығы мен мөлшері бойынша ерекшеленеді. Көбінесе күндіз екі жоғары және екі төмен су толқыны болады. Шығыс және Орталық Американың доғалары мен жағалауларында тәулігіне бір жоғары және бір төмен су толқыны болады.

Толқындардың шамасы олардың кезеңінен де әртүрлі. Теориялық тұрғыдан бір ай толқыны 0,53 м, күн - 0,24 м тең. Осылайша, ең үлкен толқынның биіктігі 0,77 м болуы керек.Ашық мұхитта және аралдар маңында толқынның мәні теорияға өте жақын: Гавайиде Аралдар - 1 м , Әулие Елена аралында - 1,1 м; аралдарда - 1,7 м.Материктерде толқындардың шамасы 1,5-тен 2 м-ге дейін ауытқиды.Ішкі теңіздерде толқындар өте мардымсыз: - 13 см, - 4,8 см.Толқынсыз деп саналады, бірақ Венеция маңында. толқындар 1 м-ге дейін.Ең үлкен толқындар келесіде тіркелген:

Фанди шығанағында () толқын 16-17 м биіктікке жетті.Бұл бүкіл жер шарындағы ең биік толқын.

Солтүстікте, Пенжинская шығанағында толқынның биіктігі 12-14 м-ге жетті.Бұл Ресей жағалауындағы ең биік толқын. Дегенмен, жоғарыда аталған толқындар ережеден гөрі ерекшелік болып табылады. Толқын деңгейін өлшеу нүктелерінің басым көпшілігінде олар кішкентай және сирек 2 м-ден асады.

Толқындардың маңызы теңізде навигация және порттарды салу үшін өте үлкен. Әрбір толқын толқыны үлкен энергияны алып жүреді.

Судың көтерілуі мен төмендеуі бар. Бұл теңіздің құйылуы мен ағуы құбылысы. Ежелгі уақытта бақылаушылар толқынның Айдың бақылау орнында шарықтау шегінен кейін біраз уақыттан кейін келетінін байқады. Сонымен қатар, толқындар Ай мен Күннің орталықтары шамамен бір түзу сызықта орналасқан жаңа және толық ай күндерінде күшті болады.

Осыны ескере отырып, И.Ньютон толқындарды Ай мен Күннің тартылыс күшінің әрекетімен, дәлірек айтсақ, Жердің әртүрлі бөліктері Айдың әртүрлі жолмен тартылуымен түсіндірді.

Жер өз осінің айналасында Айға қарағанда әлдеқайда жылдам айналады. Осының нәтижесінде толқындық дөңес (Жер мен Айдың салыстырмалы орналасуы 38-суретте көрсетілген) қозғалады, жер бетінде толқын толқыны өтеді және толқындық ағындар пайда болады. Толқын жағаға жақындаған сайын түбі көтерілген сайын толқын биіктігі артады. Ішкі теңіздерде толқынның биіктігі небәрі бірнеше сантиметр болса, ашық мұхитта ол шамамен бір метрге жетеді. Қолайлы орналасқан тар шығанақтарда толқынның биіктігі бірнеше есе артады.

Судың түбіне үйкелісі, сондай-ақ Жердің қатты қабығының деформациясы жылу бөлінуімен бірге жүреді, бұл Жер-Ай жүйесінен энергияның таралуына әкеледі. Толқынның өркеші шығысқа қарай болғандықтан, максималды толқын Айдың шарықтау шегінен кейін болады, өркештің тартылуы Айдың жылдамдауына және Жердің айналуының баяулауына әкеледі. Ай Жерден бірте-бірте алыстап барады. Шынында да, геологиялық деректер юра дәуірінде (190-130 млн. жыл бұрын) толқындардың әлдеқайда жоғары болғанын және күндердің қысқа болғанын көрсетеді. Айта кету керек, Айға дейінгі қашықтық 2 есе азайған кезде толқынның биіктігі 8 есе артады. Қазіргі уақытта күн жылына 0,00017 с артып келеді. Осылайша, шамамен 1,5 миллиард жылдан кейін олардың ұзақтығы қазіргі 40 күнге дейін артады. Бір айдың ұзақтығы бірдей болады. Нәтижесінде Жер мен Ай әрқашан бір жағымен бір-біріне қарама-қарсы тұрады. Осыдан кейін Ай Жерге бірте-бірте жақындай бастайды және тағы 2-3 миллиард жылдан кейін оны толқындық күштер бөлшектейді (егер, әрине, сол уақытқа дейін Күн жүйесі әлі де болса).

Айдың толқынға әсері

Ньютоннан кейін Айдың тартылуынан туындаған толқындарды толығырақ қарастырайық, өйткені Күннің әсері айтарлықтай (2,2 есе) аз.

Кеңістіктің берілген нүктесіндегі барлық денелер үшін бұл үдеулердің бірдей болатынын ескере отырып, Жердің әртүрлі нүктелері үшін Айдың тартылуынан туындаған үдеулердің өрнектерін жазайық. Жүйенің масса центрімен байланысты инерциялық анықтамалық жүйеде үдеу мәндері болады:

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

Қайда а А, а О, а В— нүктелерде Айдың тартылуынан туындаған үдеулер А, О, Б(Cурет 37); М— Айдың массасы; r— Жердің радиусы; Р- Жер мен Айдың орталықтары арасындағы қашықтық (есептеу үшін оны 60-қа тең алуға болады) r); Г— гравитациялық тұрақты.

Бірақ біз Жерде өмір сүріп жатырмыз және барлық бақылауларды Жердің массасының орталығы - Аймен емес, Жердің орталығымен байланыстырылған анықтамалық жүйеде жүргіземіз. Бұл жүйеге өту үшін барлық үдеулерден Жер центрінің үдеуін алып тастау керек. Содан кейін

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

Жақшадағы әрекеттерді орындап, соны ескерейік rсалыстырғанда аз Рал сомалар мен айырмашылықтарда оны елемеу мүмкін. Содан кейін

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

Жеделдету а’АЖәне а’Бшамасы бойынша бірдей, бағыты бойынша қарама-қарсы, әрқайсысы Жердің орталығынан бағытталған. Олар шақырылады толқындық жеделдетулер. Нүктелерде CЖәне Dтолқындық үдеулердің мөлшері кішірек және Жердің орталығына бағытталған.

Толқынды жеделдетулерБұл дененің шекті өлшемдеріне байланысты оның әр түрлі бөліктері алаңдататын дененің әртүрлі тартылуына байланысты денемен байланысты санақ жүйесінде пайда болатын үдеулер. Нүктелерде АЖәне Бгравитацияның үдеуі нүктелерге қарағанда аз болып шығады CЖәне D(Cурет 37). Демек, осы нүктелердегі бірдей тереңдіктегі қысым бірдей болуы үшін (байланыстағы ыдыстардағыдай) су көтерілуі керек, бұл толқындық дөңес деп аталады. Есептеулер көрсеткендей, ашық мұхиттағы судың көтерілуі немесе толқыны шамамен 40 см құрайды.Жағалаудағы суларда ол әлдеқайда көп, ал рекорд шамамен 18 м.Ньютон теориясы мұны түсіндіре алмайды.

Көптеген сыртқы теңіздердің жағалауларында қызықты суретті көруге болады: балық аулау торлары судан алыс емес жаға бойымен созылған. Оның үстіне бұл торлар кептіру үшін емес, балық аулау үшін орнатылды. Жағада қалып, теңізді тамашаласаңыз, бәрі анық болады. Енді су көтеріле бастады, бірнеше сағат бұрын құм жағасы болған жерде толқындар шашырап жатыр. Су тартылған кезде торлар пайда болды, оларда шатастырылған балықтар қабыршақпен жарқырайды. Балықшылар ауларды айналып өтіп, балықтарын алып тастады. Сайттан алынған материал

Бір куәгер толқынның басталуын былай сипаттайды: «Біз теңізге жеттік», - деді маған бір саяхатшы. Мен аң-таң болып жан-жағыма қарадым. Менің алдымда шынымен жаға болды: толқындардың ізі, итбалықтың жартылай көмілген өлексесі, сирек кездесетін ағаш кесектері, раковиналардың сынықтары. Содан кейін жазық кеңістік болды ... және теңіз жоқ. Бірақ үш сағаттай уақыт өткенде қозғалыссыз көкжиек сызығы тыныс алып, қобалжыды. Енді оның артында теңіз толқыны жарқырай бастады. Толқын сұр беттің бойымен бақыланбай алға жылжыды. Бірін-бірі басып озған толқындар жағаға шықты. Алыстағы тастар бірінен соң бірі батып кетті – айнала тек су ғана көрінеді. Ол менің бетіме тұзды спрей лақтырады. Көз алдымда өлі жазықтың орнына судың кеңдігі өмір сүріп, тыныс алуда».

Шұңқыр тәріздес планы бар шығанаққа толқу толқыны кіргенде, шығанақтың жағалауы оны қысып, толқынның биіктігін бірнеше есеге арттыратын сияқты. Осылайша, Солтүстік Американың шығыс жағалауындағы Фанди шығанағында толқынның биіктігі 18 м-ге жетеді.Еуропада ең жоғары толқындар (13,5 метрге дейін) Сент-Мало қаласына жақын Бретаниде орын алады.

Көбінесе толқындар сағаларға енеді

Аспан денелеріне әсер ететін күштер және осыдан болатын әсерлер туралы әңгімені жалғастырайық. Бүгін мен толқындар мен гравитациялық емес бұзылулар туралы айтатын боламын.

Бұл нені білдіреді – «гравитациялық емес бұзылулар»? Тербелістерді әдетте үлкен, негізгі күшке шағын түзетулер деп атайды. Яғни, біз кейбір күштер туралы сөйлесетін боламыз, олардың объектіге әсері гравитациялық күштерге қарағанда әлдеқайда аз.

Табиғатта ауырлықтан басқа қандай күштер бар? Күшті және әлсіз ядролық әрекеттесулерді қалдырайық, олар жергілікті сипатта (өте қысқа қашықтықта әрекет етеді). Бірақ электромагнетизм, біз білетіндей, гравитациядан әлдеқайда күшті және соншалықты - шексіз созылады. Бірақ қарама-қарсы таңбалардың электр зарядтары әдетте теңдестірілген болғандықтан және гравитациялық «заряд» (оның рөлі масса ойнайды) әрқашан бірдей таңбада болғандықтан, жеткілікті үлкен массалармен, әрине, ауырлық бірінші орынға шығады. Сонымен, шын мәнінде біз электромагниттік өрістің әсерінен аспан денелерінің қозғалысындағы бұзылулар туралы айтатын боламыз. Қараңғы энергия әлі де болса да, артық опциялар жоқ, бірақ біз бұл туралы кейінірек, космология туралы айтқан кезде айтатын боламыз.

Мен Ньютонның қарапайым тартылыс заңын түсіндірдім Ф = Г∙М∙м/Р² астрономияда қолдану өте ыңғайлы, өйткені денелердің көпшілігі сфералық пішінге жақын және бір-бірінен жеткілікті қашықтықта орналасқан, сондықтан оларды есептеу кезінде олардың барлық массасы бар нүктелермен - нүктелік объектілермен ауыстыруға болады. Бірақ көрші денелер арасындағы қашықтықпен салыстырылатын шекті өлшемді дене, соған қарамастан оның әртүрлі бөліктерінде әртүрлі күш әсерлерін бастан кешіреді, өйткені бұл бөліктер тартылыс көздерінен басқаша орналасқан және мұны ескеру қажет.

Аттракцион жаншып, жыртылады

Толқынның әсерін сезіну үшін физиктер арасында танымал ой экспериментін жасайық: өзімізді еркін құлап жатқан лифтте елестетіңіз. Біз кабинаны ұстап тұрған арқанды кесіп тастап, құлай бастаймыз. Біз құлағанға дейін айналамызда не болып жатқанын бақылай аламыз. Біз еркін массаны іліп, олардың қалай әрекет ететінін байқаймыз. Бастапқыда олар синхронды түрде құлайды, және біз бұл салмақсыздық деп айтамыз, өйткені бұл кабинадағы барлық заттар және оның өзі еркін құлаудың шамамен бірдей үдеуін сезінеді.

Бірақ уақыт өте келе біздің материалдық нүктелер конфигурациясын өзгерте бастайды. Неліктен? Төменгі бөлігі жоғарыға қарағанда тартымдылық орталығына сәл жақын болғандықтан, төменгісі күштірек тартылып, жоғарғыдан асып кете бастайды. Ал бүйірлік нүктелер әрқашан ауырлық центрінен бірдей қашықтықта қалады, бірақ оған жақындаған сайын олар бір-біріне жақындай бастайды, өйткені шамасы бірдей үдеулер параллель емес. Нәтижесінде байланыссыз объектілер жүйесі деформацияланады. Бұл толқындық әсер деп аталады.

Бүкіл жүйе массивтік нысанға құлап жатқанда, айналасында дәндерді шашыратып, жеке дәндердің қалай қозғалатынын бақылайтын бақылаушының көзқарасы бойынша толқындық күштер өрісі сияқты ұғымды енгізуге болады. Әрбір нүктедегі бұл күштерді осы нүктедегі гравитациялық үдеу мен бақылаушының немесе массалар центрінің үдеуі арасындағы векторлық айырма ретінде анықтайық, ал егер салыстырмалы қашықтық үшін Тейлор қатарындағы кеңеюдің бірінші мүшесін ғана алсақ, біз симметриялы суретті аламыз: ең жақын дәндер бақылаушыдан алда болады, алыстағылар одан кейін қалады, яғни. жүйе тартылыс объектісіне бағытталған ось бойымен созылады, ал оған перпендикуляр бағыттар бойынша бөлшектер бақылаушыға қарай басылады.

Планетаны қара тесікке түсіргенде не болады деп ойлайсыз? Астрономия бойынша лекцияларды тыңдамағандар, әдетте, қара тесік затты тек өзіне қараған бетінен жұлып алады деп ойлайды. Олар еркін құлаған дененің екінші жағында бірдей дерлік күшті әсер болатынын білмейді. Анау. ол бірде емес, екі диаметральді қарама-қарсы бағытта жыртылады.

Ғарыштағы қауіптер

Толқын әсерін есепке алудың қаншалықты маңызды екенін көрсету үшін Халықаралық ғарыш станциясын алайық. Ол, барлық Жер серіктері сияқты, гравитациялық өріске еркін түседі (қозғалтқыштар қосылмаған болса). Ал оның айналасындағы толқындық күштердің өрісі өте нақты нәрсе, сондықтан ғарышкер станцияның сыртында жұмыс істегенде, оған өзін байлауы керек және, әдетте, екі кабельмен - қалай болғанда да, сіз ешқашан білмейсіз. не болуы мүмкін. Ал егер ол толқындық күштер оны станцияның ортасынан алыстататын жағдайларда өзін байланбағанын көрсе, ол онымен байланысын оңай жоғалтады. Бұл көбінесе құралдармен болады, өйткені олардың барлығын байланыстыру мүмкін емес. Егер ғарышкердің қолынан бірдеңе түсіп кетсе, онда бұл нысан алысқа кетіп, Жердің тәуелсіз серігіне айналады.

ХҒС жұмыс жоспарына жеке реактивті топтаманың ғарыш кеңістігіндегі сынақтары кіреді. Оның қозғалтқышы істен шыққан кезде, толқындық күштер астронавтты алып кетеді, біз оны жоғалтып аламыз. Хабар-ошарсыз кеткендердің есімдері жіктелді.

Бұл, әрине, әзіл: бақытымызға орай, мұндай оқиға әлі болған жоқ. Бірақ бұл өте жақсы болуы мүмкін! Және бір күні солай болатын шығар.

Планета-мұхит

Жерге оралайық. Бұл біз үшін ең қызықты нысан және оған әсер ететін толқындық күштер айтарлықтай сезіледі. Олар қандай аспан денелерінен әрекет етеді? Ең бастысы - Ай, өйткені ол жақын. Келесі ең үлкен әсер - Күн, өйткені ол массивті. Басқа планеталардың да Жерге әсері бар, бірақ ол байқалмайды.

Жердегі сыртқы гравитациялық әсерлерді талдау үшін оны әдетте сұйық қабықпен жабылған қатты шар түрінде бейнелейді. Бұл жақсы модель, өйткені біздің планетада мұхит пен атмосфера түріндегі жылжымалы қабық бар, ал қалғанының бәрі өте қатты. Жер қыртысы мен ішкі қабаттарының қаттылығы шектеулі және толқындық әсерге аздап сезімтал болғанымен, мұхитқа әсерін есептегенде олардың серпімді деформациясын ескермеуге болады.

Жердің массалар жүйесінің центрінде толқындық күш векторларын салсақ, келесі суретті аламыз: толқындық күштер өрісі мұхитты Жер-Ай осі бойымен тартады, ал оған перпендикуляр жазықтықта оны Жердің центріне қысады. . Осылайша, планета (кем дегенде оның қозғалатын қабығы) эллипсоид пішінін алуға бейім. Бұл жағдайда жер шарының қарама-қарсы жағында екі дөңес пайда болады (оларды толқындық өркештер деп атайды): біреуі Айға, екіншісі Айға қарайды, ал олардың арасындағы жолақта сәйкес «дөңес» пайда болады (дәлірек айтқанда , ондағы мұхит бетінің қисықтығы аз).

Ашық жерде неғұрлым қызықты нәрсе орын алады - онда толқындық күш векторы сұйық қабықты жер беті бойымен жылжытуға тырысады. Және бұл табиғи нәрсе: егер сіз теңізді бір жерде көтеріп, басқа жерде түсіргіңіз келсе, онда суды ол жерден осы жаққа жылжыту керек. Олардың арасында толқындық күштер суды «ай астындағы нүктеге» және «айға қарсы нүктеге» апарады.

Толқындық әсердің мөлшерін анықтау өте қарапайым. Жердің тартылыс күші мұхитты сфералық етуге тырысады, ал ай мен күн әсерінің толқындық бөлігі оны өз осі бойынша созуға тырысады. Егер біз Жерді жалғыз қалдырсақ және оның Айға еркін түсуіне мүмкіндік берсек, дөңес биіктігі жарты метрге жетеді, яғни. Мұхит өзінің орташа деңгейінен 50 см ғана көтеріледі. Ашық теңізде немесе мұхитта кемеде жүзіп жүрсеңіз, жарты метр байқалмайды. Бұл статикалық толқын деп аталады.

Әр емтиханда мен толқын Жердің тек бір жағында – Айға қараған жағында болады деп сенімді түрде айтатын студентті кездестіремін. Әдетте, қыз бала осылай дейді. Бірақ бұл мәселеде жас жігіттердің қателесетіні жиі кездеседі. Сонымен қатар, жалпы қыздар астрономияны тереңірек біледі. Бұл «толқындық-гендерлік» асимметрияның себебін білу қызықты болар еді.

Бірақ ай астындағы нүктеде жарты метрлік дөңес жасау үшін мұнда көп мөлшерде суды тазарту керек. Бірақ Жердің беті қозғалыссыз қалмайды, ол Ай мен Күннің бағытына қатысты тез айналады, бір тәулікте толық төңкеріс жасайды (ал Ай орбитада баяу қозғалады - Жерді шамамен бір айналымда бір рет айналдырады). ай). Сондықтан, толқындық дөңес мұхит бетімен үздіксіз өтеді, осылайша Жердің қатты беті күніне 2 рет толқындық төбе астында және мұхит деңгейінің 2 рет құлдырау астында болады. Есептеп көрейік: тәулігіне 40 мың шақырым (жер экваторының ұзындығы), яғни секундына 463 метр. Бұл жарты метрлік толқын шағын цунами сияқты экватор аймағындағы материктердің шығыс жағалауларына дыбыстан жоғары жылдамдықпен соғады деген сөз. Біздің ендіктерде жылдамдық 250-300 м/с жетеді - бұл өте көп: толқын өте жоғары болмаса да, инерцияның арқасында ол керемет әсер ете алады.

Жерге әсер ету жағынан екінші нысан – Күн. Ол бізден Айдан 400 есе алыс, бірақ массасы 27 миллион есе артық. Демек, Ай мен Күннің әсерлері шамасы бойынша салыстыруға болады, дегенмен Ай әлі де біршама күштірек әрекет етеді: Күннен келетін гравитациялық толқынның әсері Айға қарағанда шамамен екі есе әлсіз. Кейде олардың әсері біріктіріледі: бұл жаңа айда, Ай Күннің фонында өткенде және толық айда, Ай Күнге қарама-қарсы жағында болған кезде болады. Бұл күндерде - Жер, Ай және Күн бір сапқа тұрғанда және бұл екі апта сайын орын алады - жалпы толқындық әсер Айдың өзінен бір жарым есе көп. Ал бір аптадан кейін Ай өз орбитасының төрттен бір бөлігін айналып өтіп, Күнмен төртбұрышта болады (олардағы бағыттар арасындағы тік бұрыш), содан кейін олардың әсері бір-бірін әлсіретеді. Орташа алғанда, ашық теңіздегі толқындардың биіктігі ширек метрден 75 сантиметрге дейін өзгереді.

Теңізшілер толқындарды бұрыннан біледі. Кеме суға түскенде капитан не істейді? Егер сіз теңіздегі шытырман оқиғалы романдарды оқыған болсаңыз, онда сіз оның Айдың қай фазада екенін бірден қарап, келесі толық айды немесе жаңа айды күтетінін білесіз. Сонда максималды толқын кемені көтеріп, оны қайта суға түсіре алады.

Жағалау проблемалары мен ерекшеліктері

Толқындар порт жұмысшылары үшін және кемелерін портқа немесе порттан шығарғалы жатқан теңізшілер үшін өте маңызды. Әдетте, таяз су мәселесі жағалауға жақын жерде туындайды және оның кемелердің қозғалысына кедергі келтірмеу үшін шығанаққа кіру үшін су асты арналары - жасанды фарвалар қазылады. Олардың тереңдігі максималды төмен толқынның биіктігін ескеруі керек.

Егер біз белгілі бір уақытта толқындардың биіктігіне қарап, картада судың бірдей биіктіктегі сызықтарын сызатын болсақ, біз екі нүктеде (ай асты және айға қарсы) орталықтары бар концентрлік шеңберлерді аламыз, онда толқын максималды болады. . Егер Айдың орбиталық жазықтығы Жер экваторының жазықтығымен сәйкес келсе, онда бұл нүктелер әрқашан экватор бойымен қозғалып, тәулігіне толық айналым жасайды (дәлірек айтқанда, 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Дегенмен, Ай бұл жазықтықта қозғалмайды, эклиптика жазықтығына жақын, оған қатысты экватор 23,5 градусқа көлбеу. Сондықтан ай асты нүктесі ендік бойымен «жүреді». Осылайша, бір портта (яғни, сол ендікте) 12,5 сағат сайын қайталанатын максималды толқынның биіктігі күн ішінде Айдың Жер экваторына қатысты бағытына байланысты өзгереді.

Бұл «ұсақ-түйек» толқындар теориясы үшін маңызды. Тағы да қарастырайық: Жер өз осін айналады, ал Ай орбитасының жазықтығы оған қарай еңкейген. Сондықтан әрбір теңіз порты күндізгі уақытта Жер полюсінің айналасында «жүреді», бір рет ең жоғары толқын аймағына түседі, ал 12,5 сағаттан кейін - қайтадан толқын аймағына түседі, бірақ азырақ. Анау. күндізгі екі толқын биіктігі бойынша тең емес. Біреуі әрқашан екіншісінен үлкен, өйткені Ай орбитасының жазықтығы жер экваторының жазықтығында жатпайды.

Жағалау тұрғындары үшін толқынның әсері өте маңызды. Мысалы, Францияда бұғаздың түбімен төселген асфальт жол арқылы материкпен байланыстыратын біреуі бар. Аралда көптеген адамдар тұрады, бірақ олар теңіз деңгейі жоғары болған кезде бұл жолды пайдалана алмайды. Бұл жолмен күніне екі рет қана жүруге болады. Адамдар көлікпен көтеріліп, су деңгейі төмендеп, жол қолжетімді болған кезде судың төмен түсуін күтеді. Адамдар жағалаудағы әр елді мекен үшін жарияланған арнайы толқын кестесін пайдаланып, жұмысқа және кері қайтып келеді. Бұл құбылыс ескерілмесе, жол бойында жаяу жүргіншіні су басып кетуі мүмкін. Туристер сол жерге келіп, су жоқ кезде теңіз түбін көру үшін айнала серуендейді. Ал жергілікті тұрғындар төменнен бірдеңе жинайды, кейде тіпті тамақ үшін де, т.б. мәні бойынша, бұл әсер адамдарды тамақтандырады.

Тіршілік мұхиттан ағып жатқан толқынның арқасында шықты. Төмен толқынның нәтижесінде жағалаудағы кейбір жануарлар құмға түсіп, атмосферадан тікелей оттегімен тыныс алуды үйренуге мәжбүр болды. Егер Ай болмаса, өмір мұхиттан соншалықты белсенді шықпас еді, өйткені ол барлық жағынан жақсы - термостатикалық орта, салмақсыздық. Бірақ егер сіз кенеттен жағада өзіңізді тапсаңыз, қандай да бір жолмен аман қалуыңыз керек еді.

Жағалау, әсіресе жазық болса, төмен толқында қатты әсер етеді. Ал адамдар біраз уақытқа дейін жағада кит сияқты дәрменсіз жатып, су көлігін пайдалану мүмкіндігінен айырылады. Бірақ бұл жерде пайдалы нәрсе бар, өйткені төмен толқындар кезеңі кемелерді жөндеу үшін пайдаланылуы мүмкін, әсіресе кейбір шығанақтарда: кемелер жүзіп кетті, содан кейін су кетті және оларды осы уақытта жөндеуге болады.

Мысалы, Канаданың шығыс жағалауында дүние жүзіндегі ең жоғары толқындар бар делінетін Фанди шығанағы бар: су деңгейінің төмендеуі 16 метрге жетуі мүмкін, бұл Жердегі теңіз толқыны бойынша рекордтық көрсеткіш болып саналады. Теңізшілер бұл қасиетке бейімделген: жоғары толқын кезінде олар кемені жағаға шығарады, оны нығайтады, ал су кеткенде кеме ілініп қалады, ал түбін құйып алуға болады.

Адамдар бұл құбылысты болжауды үйрену үшін жоғары толқындардың сәттері мен сипаттамаларын бұрыннан бақылап, жүйелі түрде тіркей бастады. Көп ұзамай ойлап тапты толқын өлшегіш- қалтқы теңіз деңгейіне байланысты жоғары-төмен қозғалатын және көрсеткіштері автоматты түрде график түрінде қағазға түсірілетін құрылғы. Айтпақшы, өлшеу құралдары алғашқы бақылаулардан бүгінгі күнге дейін өзгерген жоқ.

Көптеген гидрографиялық жазбаларға сүйене отырып, математиктер толқындар теориясын жасауға тырысуда. Егер сізде периодтық процестің ұзақ мерзімді жазбасы болса, оны элементар гармоникаларға - бірнеше кезеңдері бар әртүрлі амплитудалық синусоидтарға ыдыратуға болады. Содан кейін гармониканың параметрлерін анықтап, жалпы қисық сызығын болашаққа кеңейтіңіз және осы негізде толқындар кестелерін жасаңыз. Қазіргі уақытта мұндай кестелер Жердегі әрбір порт үшін жарияланады және портқа кірмекші кез келген капитан оған үстел алып, оның кемесіне су деңгейі қашан жететінін көреді.

Болжамдық есептеулерге қатысты ең әйгілі оқиға Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде болды: 1944 жылы біздің одақтастарымыз - британдықтар мен американдықтар - фашистік Германияға қарсы екінші майдан ашпақ болды, бұл үшін француз жағалауына қонуға тура келді. Францияның солтүстік жағалауы осыған байланысты өте жағымсыз: жағалауы тік, биіктігі 25-30 метр, ал мұхит түбі біршама таяз, сондықтан кемелер жағалауға максималды толқын кезінде ғана жақындай алады. Егер олар жағаға шықса, оларды зеңбіректерден оқ жаудырар еді. Бұған жол бермеу үшін арнайы механикалық (электрондылары әлі болған жоқ) компьютер жасалды. Ол өз жылдамдығымен айналатын барабандарды пайдаланып теңіз деңгейіндегі уақыт қатарын Фурье талдауын жасады, ол арқылы Фурье сериясының барлық шарттарын қорытындылайтын металл кабель өтті және кабельге қосылған қауырсын толқын биіктігінің графигін құрады. уақыт. Бұл толқындар теориясын айтарлықтай дамытқан өте құпия жұмыс болды, өйткені ең жоғары толқынның сәтін жеткілікті дәлдікпен болжау мүмкін болды, соның арқасында ауыр әскери көлік кемелері Ла-Манш арқылы жүзіп, әскерлерді жағаға түсірді. Осылай математиктер мен геофизиктер қаншама адамның өмірін сақтап қалды.

Кейбір математиктер толқындардың біртұтас теориясын жасауға тырысып, деректерді планетарлық масштабта жалпылауға тырысады, бірақ әртүрлі жерлерде жасалған жазбаларды салыстыру қиын, өйткені Жер өте тұрақты емес. Нөлдік жуықтауда ғана бір мұхит планетаның бүкіл бетін қамтиды, бірақ шын мәнінде континенттер мен бірнеше әлсіз байланысқан мұхиттар бар және әрбір мұхиттың табиғи тербелістерінің өзіндік жиілігі болады.

Ай мен Күннің әсерінен теңіз деңгейінің ауытқуы туралы алдыңғы талқылаулар толқындардың жеделдеуі бір жағалаудан екіншісіне айтарлықтай өзгеретін ашық мұхит кеңістігіне қатысты болды. Ал жергілікті су қоймаларында - мысалы, көлдерде - толқын айтарлықтай әсер ете алады ма?

Бұлай болмауы керек сияқты, өйткені көлдің барлық нүктелерінде толқынның жылдамдауы шамамен бірдей, айырмашылық аз. Мысалы, Еуропаның орталығында Женева көлі бар, оның ұзындығы небәрі 70 км және мұхиттармен ешқандай байланысы жоқ, бірақ адамдар ондағы судың күнделікті айтарлықтай ауытқуы бар екенін бұрыннан байқаған. Неліктен олар пайда болады?

Иә, толқынның күші өте аз. Бірақ ең бастысы - бұл тұрақты, яғни. мерзімді түрде жұмыс істейді. Барлық физиктер күш мезгіл-мезгіл әсер еткенде, кейде тербеліс амплитудасының жоғарылауына әкелетін әсерді біледі. Мысалы, асханадан бір тостаған сорпа алып,... Бұл сіздің қадамдарыңыздың жиілігі пластинадағы сұйықтықтың табиғи тербелістеріне сәйкес келетінін білдіреді. Мұны байқап, біз жаяу жүру қарқынын күрт өзгертеміз - және сорпа «тыныштанады». Әрбір су айдынының өзінің негізгі резонанстық жиілігі бар. Ал резервуардың көлемі неғұрлым үлкен болса, ондағы сұйықтықтың табиғи тербеліс жиілігі соғұрлым төмен болады. Сонымен, Женева көлінің өзіндік резонанстық жиілігі толқындардың жиілігіне еселенген болып шықты, ал аздаған толқындық әсер Женева көлін «босайды», сондықтан оның жағалауындағы деңгей айтарлықтай өзгереді. Жабық су қоймаларында пайда болатын ұзақ мерзімді толқындар деп аталады seiches.

Толқындық энергия

Қазіргі уақытта олар баламалы энергия көздерінің бірін толқындық әсермен байланыстыруға тырысуда. Жоғарыда айтқанымдай, толқындардың негізгі әсері судың көтеріліп, төмен түсуінде емес. Негізгі әсер суды бір тәулікте бүкіл планетаны айналып өтетін толқын ағыны болып табылады.

Таяз жерлерде бұл әсер өте маңызды. Жаңа Зеландия аймағында капитандар кейбір бұғаздар арқылы кемелерді басқаруға қауіп төндірмейді. Ол жерден желкенді қайықтар ешқашан өте алмаған, тіпті қазіргі кемелер де ол жерден өтуге қиынға соғады, өйткені түбі таяз және толқын ағындары орасан зор жылдамдыққа ие.

Бірақ су ағып жатқандықтан, бұл кинетикалық энергияны пайдалануға болады. Ал турбиналары толқын ағындарынан алға-артқа айналатын электр станциялары салынды. Олар айтарлықтай функционалды. Бірінші толқындық электр станциясы (ЖЭС) Францияда жасалған, ол әлі күнге дейін әлемдегі ең үлкен, қуаты 240 МВт. Су электр стансасымен салыстырғанда, бұл, әрине, соншалықты жақсы емес, бірақ ол ең жақын ауылдық жерлерге қызмет етеді.

Полюске неғұрлым жақын болса, толқындардың жылдамдығы соғұрлым төмен болады, сондықтан Ресейде өте күшті толқындар болатын жағалаулар жоқ. Жалпы, бізде теңізге шығатын жолдар аз, ал Солтүстік Мұзды мұхиттың жағалауы толқын энергиясын пайдалану үшін аса тиімді емес, өйткені толқын суды шығыстан батысқа қарай жылжытады. Бірақ әлі де PES үшін қолайлы орындар бар, мысалы, Кислая шығанағы.

Шындығында, шығанақтарда толқын әрқашан үлкен әсер етеді: толқын көтеріледі, шығанаққа түседі және ол тарылады, тарылады - және амплитудасы артады. Ұқсас процесс қамшы жарылғандай болады: алдымен ұзын толқын қамшы бойымен баяу жүреді, бірақ кейін қамшының қозғалысқа қатысатын бөлігінің массасы азаяды, сондықтан жылдамдық артады (импульс mvсақталады!) және тар ұшында дыбыстан жоғарыға жетеді, нәтижесінде біз шерткен дыбысты естиміз.

Төмен қуатты тәжірибелік Кислогубская ЖЭС құру арқылы энергетиктер айналмалы ендіктердегі толқындарды электр энергиясын өндіру үшін қаншалықты тиімді пайдалануға болатындығын түсінуге тырысты. Мұның экономикалық мағынасы жоқ. Дегенмен, қазір өте қуатты ресейлік ЖЭС (Мезенская) жобасы бар – 8 гигаватт. Бұл орасан зор күшке жету үшін Ақ теңізді Баренц теңізінен бөгетпен бөліп тұратын үлкен шығанақты бөгеу керек. Рас, мұнай мен газ барда мұның жүзеге асатыны күмәнді.

Толқындардың өткені мен болашағы

Айтпақшы, толқын энергиясы қайдан келеді? Турбина айналады, электр энергиясы өндіріледі және қандай объект энергияны жоғалтады?

Толқын энергиясының көзі Жердің айналуы болғандықтан, одан тартсақ, бұл айналу баяулауы керек дегенді білдіреді. Жердің ішкі энергия көздері (тереңдіктегі жылу геохимиялық процестерден және радиоактивті элементтердің ыдырауынан келеді) және кинетикалық энергияның жоғалуын өтейтін нәрсе бар сияқты. Бұл дұрыс, бірақ барлық бағыттарда біркелкі таралатын энергия ағыны бұрыштық импульске айтарлықтай әсер ете алмайды және айналуды өзгерте алмайды.

Егер Жер айналмаса, толқындар дәл Айдың бағытына және қарама-қарсы бағытқа бағыттар еді. Бірақ, айналу кезінде Жердің денесі оларды айналу бағыты бойынша алға апарады - және толқындық шыңның және ай асты нүктесінің 3-4 градусқа тұрақты дивергенциясы пайда болады. Бұл не әкеледі? Айға жақын тұрған өркеш оны көбірек тартады. Бұл тартылыс күші Жердің айналуын бәсеңдетуге бейім. Ал қарама-қарсы дөңес Айдан алыс, ол айналуды тездетуге тырысады, бірақ әлсізірек тартылады, сондықтан пайда болған күш моменті Жердің айналуына тежегіш әсер етеді.

Сонымен, біздің планетамыз айналу жылдамдығын үнемі төмендетеді (бірақ жүйелі түрде емес, секірулерде, бұл мұхиттар мен атмосферадағы масса алмасу ерекшеліктеріне байланысты). Жердің толқындары Айға қандай әсер етеді? Жақын толқын Айды өзімен бірге тартады, ал алыстағы, керісінше, оны баяулатады. Бірінші күш үлкенірек, нәтижесінде Ай жылдамдайды. Енді алдыңғы лекциядан есіңізде болсын, қозғалыста күшпен алға тартылған спутникпен не болады? Оның энергиясы артқан сайын ол планетадан алыстайды және оның бұрыштық жылдамдығы азаяды, өйткені орбитаның радиусы артады. Айтпақшы, Айдың Жерді айналу кезеңінің ұлғаюы Ньютон кезінде байқалды.

Санмен айтар болсақ, Ай бізден жылына шамамен 3,5 см алыстайды, ал Жер күнінің ұзақтығы әр жүз жыл сайын секундтың жүзден бір бөлігіне артады. Бұл бос сөз сияқты, бірақ Жер миллиардтаған жылдар бойы бар екенін есте сақтаңыз. Динозаврлар заманында күніне шамамен 18 сағат болғанын есептеу оңай (әрине қазіргі сағаттар).

Ай алыстаған сайын толқындық күштер азаяды. Бірақ ол әрқашан алыстап отырды, ал егер өткенге үңілсек, Ай Жерге жақындағанға дейін, яғни толқындар жоғары болғанын көреміз. Сіз, мысалы, архей дәуірінде, 3 миллиард жыл бұрын толқындардың биіктігі километрге жеткенін бағалай аласыз.

Басқа планеталардағы толқындық құбылыстар

Әрине, дәл осындай құбылыстар спутниктері бар басқа планеталардың жүйелерінде де кездеседі. Мысалы, Юпитер - көптеген серіктері бар өте массивті планета. Оның төрт ең үлкен спутнигі (оларды Галилей деп атайды, өйткені оларды Галилео ашқан) Юпитердің айтарлықтай әсер еткен. Олардың ең жақыны Ио толығымен жанартаулармен жабылған, олардың ішінде елуден астам белсенділері бар және олар 250-300 км жоғары «артық» заттарды шығарады. Бұл жаңалық өте күтпеген жағдай болды: Жер бетінде мұндай қуатты жанартаулар жоқ, бірақ бұл жерде Айдың көлеміндей кішкентай дене бар, ол әлдеқашан суыған болуы керек еді, бірақ оның орнына жан-жақты қызып жатыр. Бұл энергияның көзі қайда?

Ионың жанартауының белсенділігі барлығын таң қалдырған жоқ: бірінші зонд Юпитерге жақындағанға дейін алты ай бұрын екі американдық геофизиктер Юпитердің бұл айға толқындық әсерін есептеген жұмысты жариялады. Оның үлкен болғаны сонша, ол спутниктің денесін деформациялай алады. Ал деформация кезінде әрқашан жылу бөлінеді. Біз суық пластилиннің бір бөлігін алып, оны қолымызға илей бастасақ, бірнеше қысылғаннан кейін ол жұмсақ және икемді болады. Бұл қол оны өз қызуымен қыздырғандықтан емес (оны салқын күйде қыссаңыз, дәл солай болады), бірақ деформация механикалық энергияны енгізгендіктен, ол жылу энергиясына айналады.

Бірақ неліктен жер бетінде Юпитерден келетін толқындардың әсерінен спутниктің пішіні өзгереді? Біздің Ай сияқты айналмалы орбитада қозғалып, синхронды түрде айнала отырып, ол бір кездері эллипсоидқа айналған сияқты - және пішіннің кейінгі бұрмалануына ешқандай себеп жоқ па? Дегенмен, Io жанында басқа да жерсеріктері бар; олардың барлығы оның (Io) орбитасының сәл алға-артқа ығысуын тудырады: ол Юпитерге жақындайды немесе алыстайды. Бұл толқындық әсердің әлсірейтінін немесе күшейетінін және дене пішінінің үнемі өзгеретінін білдіреді. Айтпақшы, мен Жердің қатты денесіндегі толқындар туралы әлі айтқан жоқпын: әрине, олар да бар, олар дециметрлік тәртіпте соншалықты жоғары емес. Егер сіз өзіңіздің орныңызда алты сағат отырсаңыз, онда толқындардың арқасында сіз Жердің орталығына қатысты жиырма сантиметрдей «жүресіз». Бұл діріл, әрине, адамдар үшін сезілмейді, бірақ геофизикалық аспаптар оны тіркейді.

Қатты жерден айырмашылығы, Io беті әрбір орбиталық кезеңде көптеген километр амплитудамен ауытқиды. Деформация энергиясының көп мөлшері жылу ретінде бөлініп, жер асты қабатын қыздырады. Айтпақшы, онда метеорит кратерлері көрінбейді, өйткені жанартаулар бүкіл жер бетін жаңа піскен заттармен үнемі бомбалайды. Соққы кратері пайда болғаннан кейін жүз жылдан кейін ол көрші жанартаулардың атқылау өнімдерімен жабылады. Олар үздіксіз және өте күшті жұмыс істейді және бұған планетаның қыртысындағы жарықтар қосылады, олар арқылы әртүрлі минералдардың, негізінен күкірттің балқымасы тереңдіктен ағып кетеді. Жоғары температурада ол қараңғыланады, сондықтан кратерден ағын қара болып көрінеді. Ал жанартаудың жеңіл шеңбері - жанартаудың айналасына түсетін салқындатылған зат. Біздің планетамызда жанартаудан шығарылған зат әдетте ауамен баяулайды және вентиляторға жақын түсіп, конусты құрайды, бірақ Io-да атмосфера жоқ және ол барлық бағыттар бойынша алыс баллистикалық траектория бойынша ұшады. Бұл күн жүйесіндегі ең күшті толқын әсерінің мысалы болуы мүмкін.

Юпитердің екінші серігі Еуропаның бәрі біздің Антарктидаға ұқсайды, ол үздіксіз мұз қыртысымен жабылған, кей жерлерде жарылған, өйткені оны да бір нәрсе үнемі деформациялайды. Бұл спутник Юпитерден әлдеқайда алыс болғандықтан, бұл жердегі толқын әсері соншалықты күшті емес, бірақ әлі де айтарлықтай байқалады. Бұл мұзды жер қыртысының астында сұйық мұхит бар: фотосуреттерде ашылған жарықтардың кейбірінен фонтандар ағып жатқаны көрінеді. Толқындық күштердің әсерінен мұхит қызып, мұзды өрістер бізде Солтүстік Мұзды мұхиттағы және Антарктида жағалауындағыдай оның бетінде қалқып, соқтығысады. Еуропаның мұхит сұйықтығының өлшенген электр өткізгіштігі оның тұзды су екенін көрсетеді. Неге ол жерде өмір болмауы керек? Құрылғыны жарықшақтардың біріне түсіріп, онда кім тұратынын көру қызықты болар еді.

Шындығында, барлық планеталар бір-біріне сәйкес келмейді. Мысалы, Сатурнның серігі Энцеладтың да мұзды жер қыртысы мен астында мұхит бар. Бірақ есептеулер су асты мұхитын сұйық күйде ұстау үшін толқындық энергия жеткіліксіз екенін көрсетеді. Әрине, толқындардан басқа, кез келген аспан денесінде басқа энергия көздері бар - мысалы, ыдырайтын радиоактивті элементтер (уран, торий, калий), бірақ шағын планеталарда олар айтарлықтай рөл атқара алмайды. Бұл біз әлі түсінбейтін нәрсе бар дегенді білдіреді.

Толқынның әсері жұлдыздар үшін өте маңызды. Неліктен - бұл туралы келесі дәрісте толығырақ.

2012 жылдың 15 қазаны

Британдық фотограф Майкл Мартен Ұлыбритания жағалауын бірдей бұрыштардан, бірақ әртүрлі уақытта түсіретін түпнұсқа фотосуреттер сериясын жасады. Біреуі жоғары толқында, екіншісі төмен толқында.

Бұл өте ерекше болды және жобаның оң пікірлері авторды кітапты шығаруды бастауға мәжбүр етті. «Теңіздің өзгеруі» деп аталатын кітап осы жылдың тамыз айында басылып, екі тілде жарық көрді. Майкл Мартенге өзінің әсерлі фотосуреттер сериясын жасау үшін шамамен сегіз жыл қажет болды. Жоғары және төмен су арасындағы уақыт орташа есеппен алты сағаттан асады. Сондықтан Майкл әр жерде ысырманы бірнеше рет басу уақытынан гөрі ұзағырақ тұруы керек. Автор мұндай шығармалар сериясын жасау идеясын көптен бері ойлап жүрген болатын. Табиғаттағы өзгерістерді адамның ықпалынсыз фильмнен қалай жүзеге асыруға болатынын іздеді. Мен оны кездейсоқ, теңіз жағалауындағы Шотландия ауылдарының бірінде таптым, онда мен күні бойы өткізіп, судың жоғары және төмен толқынын ұстадым.

Жер бетіндегі акваториялардағы су деңгейінің мерзімдік ауытқуы (көтерілуі және төмендеуі) толқындар деп аталады.

Толқын кезінде бір тәулікте немесе жарты тәулікте байқалатын судың ең жоғары деңгейі жоғары су деп аталады, төмен толқын кезіндегі ең төменгі деңгей төмен су деп аталады, ал осы ең жоғары деңгей белгілеріне жету сәті жоғары көтерілу (немесе сатысы) деп аталады. сәйкесінше толқын немесе төмен толқын. Теңіздің орташа деңгейі – шартты шама, одан жоғары толқындар кезінде деңгей белгілері, ал одан төмен су толқындары кезінде орналасады. Бұл шұғыл бақылаулардың үлкен сериясын орташалаудың нәтижесі.

Жоғары және төмен толқындар кезінде су деңгейінің тік ауытқуы су массаларының жағалауға қатысты көлденең қозғалысымен байланысты. Бұл процестер желдің көтерілуімен, өзен ағынымен және басқа факторлармен қиындайды. Жағалау белдеуіндегі су массаларының горизонталь қозғалыстары толқындық (немесе толқындық) ағыстар деп аталады, ал су деңгейінің вертикальді ауытқуы құлдырау және ағындар деп аталады. Жылдамдықпен және ағынмен байланысты барлық құбылыстар кезеңділікпен сипатталады. Толқынды ағыстар мезгіл-мезгіл бағытын керісінше өзгертеді, керісінше үздіксіз және бір бағытты қозғалатын мұхит ағындары атмосфераның жалпы айналымынан туындайды және ашық мұхиттың үлкен аумақтарын қамтиды.

Астрономиялық, гидрологиялық және метеорологиялық жағдайларға сәйкес жоғары және төмен толқындар циклдік кезектесіп отырады. Толқындық фазалардың реттілігі тәуліктік циклдегі екі максимум және екі минимуммен анықталады.

Күн толқындық процестерде маңызды рөл атқарса да, олардың дамуындағы шешуші фактор Айдың тартылыс күші болып табылады. Судың әрбір бөлігіне толқындық күштердің әсер ету дәрежесі оның жер бетіндегі орналасуына қарамастан Ньютонның бүкіләлемдік тартылыс заңымен анықталады.

Бұл заң екі материалдық бөлшек бір-бірін екі бөлшектің массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың арасындағы қашықтықтың квадратына кері пропорционал күшпен тартатынын айтады. Денелердің массасы неғұрлым көп болса, олардың арасында пайда болатын өзара тартылыс күші соғұрлым көп екендігі түсініледі (бірдей тығыздықта кіші дене үлкенірекке қарағанда аз тартылыс жасайды).

Заң сонымен қатар екі дененің ара қашықтығы неғұрлым көп болса, олардың арасындағы тартылыс соғұрлым аз дегенді білдіреді. Бұл күш екі дененің арақашықтығының квадратына кері пропорционал болғандықтан, қашықтық факторы денелердің массасына қарағанда толқындық күштің шамасын анықтауда әлдеқайда үлкен рөл атқарады.

Айға әсер ететін және оны Жерге жақын орбитада ұстайтын Жердің гравитациялық тартылысы Жерді Айға қарай жылжытуға және орналасқан барлық объектілерді «көтеруге» бейім Айдың Жерді тарту күшіне қарама-қарсы. Жерде Айдың бағыты бойынша.

Айдың тікелей астында орналасқан жер бетіндегі нүкте Жердің орталығынан небәрі 6400 км және Айдың ортасынан орта есеппен 386 063 км қашықтықта орналасқан. Сонымен қатар, Жердің массасы Айдың массасынан 81,3 есе көп. Осылайша, жер бетінің осы нүктесінде кез келген затқа әсер ететін Жердің тартылыс күші Айдың тартылыс күшінен шамамен 300 мың есе артық.

Айдың астындағы жердегі су Айдың бағытымен көтеріліп, судың жер бетіндегі басқа жерлерден ағып кетуіне әкелетіні кең таралған идея, бірақ Айдың тартылыс күші Жермен салыстырғанда өте аз болғандықтан, олай емес еді. сонша суды көтеруге жеткілікті.
Алайда, жер бетіндегі мұхиттар, теңіздер және ірі көлдер ірі сұйық денелер болғандықтан, бүйірлік ығысу күштерінің әсерінен еркін қозғалады және көлденең қозғалудың кез келген азғантай бейімділігі оларды қозғалысқа келтіреді. Айдың астында тікелей емес барлық сулар жер бетіне тангенциалды (тангенциалды) бағытталған Айдың тартылыс күшінің құрамдас бөлігінің, сондай-ақ оның сыртқа бағытталған құрамдас бөлігінің әсеріне ұшырайды және қатты денеге қатысты көлденең ығысуға ұшырайды. жер қыртысы.

Нәтижесінде су жер бетінің іргелес аудандарынан Айдың астында орналасқан жерге қарай ағады. Нәтижесінде Айдың астындағы нүктеде судың жиналуы сол жерде толқынды құрайды. Ашық мұхиттағы толқынның өзі небәрі 30-60 см биіктікке ие, бірақ материктердің немесе аралдардың жағалауларына жақындаған кезде ол айтарлықтай артады.
Көрші аудандардан Ай астындағы нүктеге қарай судың қозғалысына байланысты судың сәйкес көтерілулері одан Жер шеңберінің төрттен біріне тең қашықтықтағы екі басқа нүктеде пайда болады. Бір қызығы, бұл екі нүктеде теңіз деңгейінің төмендеуі Жердің Айға қараған жағында ғана емес, сонымен қатар оған қарама-қарсы жағында да теңіз деңгейінің көтерілуімен бірге жүреді.

Бұл факт Ньютон заңымен де түсіндіріледі. Бір ауырлық көзінен әртүрлі қашықтықта орналасқан екі немесе одан да көп объектілер ауырлық центріне ең жақын объект оған ең күшті тартылатындықтан, әртүрлі шамадағы ауырлық күшінің үдеуіне ұшырайды, бір-біріне қатысты қозғалады.

Ай асты нүктесіндегі су оның астындағы Жерге қарағанда Айға қарай күштірек тартылады, бірақ Жер өз кезегінде планетаның қарама-қарсы жағындағы суға қарағанда Айға қарай күштірек тартылады. Осылайша, толқу толқыны пайда болады, ол Жердің Айға қараған жағында тікелей, ал қарама-қарсы жағында - кері деп аталады. Олардың біріншісі екіншісінен 5 пайызға ғана жоғары.

Айдың Жер айналасындағы орбита бойынша айналуына байланысты белгілі бір жерде екі дәйекті жоғары толқындар немесе екі төмен толқындар арасында шамамен 12 сағат 25 минут өтеді. Кезекті жоғары және төмен толқындардың шарықтау шегі арасындағы аралық шамамен. 6 сағат 12 минут Екі дәйекті толқындар арасындағы 24 сағат 50 минуттық кезең толқындық (немесе айлық) күн деп аталады.

Толқындық теңсіздіктер. Толқындық процестер өте күрделі және оларды түсіну үшін көптеген факторларды ескеру қажет. Кез келген жағдайда негізгі ерекшеліктер анықталады:
1) Айдың өтуіне қатысты толқынның даму кезеңі;
2) толқын амплитудасы және
3) толқындық ауытқулардың түрі немесе су деңгейінің қисық сызығының пішіні.
Толқындық күштердің бағыты мен шамасының көптеген өзгерістері берілген порттағы таңертеңгі және кешкі толқындардың, сондай-ақ әртүрлі порттардағы бірдей толқындардың арасындағы айырмашылықтарды тудырады. Бұл айырмашылықтар толқындық теңсіздіктер деп аталады.

Жартылай тәуліктік әсер. Әдетте бір тәулік ішінде негізгі толқындық күшке – Жердің өз осінен айналуына байланысты – екі толық толқындық цикл қалыптасады.

Эклиптиканың солтүстік полюсінен қараған кезде, Айдың Жерді айналып өтетіні, Жер өз осін айналып өтетін бағытта – сағат тіліне қарсы бағытта айналатыны анық. Әрбір келесі айналымда жер бетіндегі белгілі бір нүкте қайтадан Айдың астындағы позицияны алдыңғы айналымға қарағанда біршама кешірек алады. Осы себепті, толқындардың түсуі де, ағыны да күн сайын шамамен 50 минутқа кешіктіріледі. Бұл мән айдың кешігуі деп аталады.

Жарты айлық теңсіздік. Вариацияның бұл негізгі түрі шамамен 143/4 күндік кезеңділікпен сипатталады, ол Айдың Жер айналасында айналуымен және оның дәйекті фазалардан өтуімен байланысты, атап айтқанда сизигиялар (жаңа айлар және толық айлар), яғни. Күн, Жер және Ай бір түзуде орналасқан сәттер.

Әзірге біз тек Айдың толқындық әсерін қозғадық. Күннің гравитациялық өрісі толқындарға да әсер етеді, алайда Күннің массасы Айдың массасынан әлдеқайда көп болғанымен, Жерден Күнге дейінгі қашықтық Айға дейінгі қашықтықтан соншалықты үлкен, сондықтан толқындық күш Күннің көлемі Айдың жартысынан аз.

Алайда, Күн мен Ай бір түзу сызықта, не Жердің бір жағында, не қарама-қарсы жағында болғанда (жаңа ай немесе толық ай кезінде) олардың тартылыс күштері қосылып, бір ось бойымен әрекет етеді және күн толқыны ай толқынымен қабаттасады.

Сол сияқты, Күннің тартылуы Айдың әсерінен туындаған құлдырауды арттырады. Нәтижесінде толқындар тек Айдың тартылыс күшінен туындағанға қарағанда жоғары, ал толқындар төмендейді. Мұндай толқындар көктемгі толқындар деп аталады.

Күн мен Айдың гравитациялық күш векторлары өзара перпендикуляр болған кезде (квадратуралар кезінде, яғни Ай бірінші немесе соңғы ширекте болғанда), олардың толқындық күштері қарсы тұрады, өйткені Күннің тартылуынан туындаған толқын толқынның үстіне қойылады. Айдың әсерінен болатын құлдырау.

Мұндай жағдайларда толқындар соншалықты жоғары емес және толқындар Айдың тартылыс күшіне ғана байланысты болғандай төмен болмайды. Мұндай аралық ағындар квадратура деп аталады.

Бұл жағдайда жоғары және төмен су белгілерінің диапазоны көктемгі толқынмен салыстырғанда шамамен үш есеге азаяды.

Айдың паралактикалық теңсіздігі. Айдың параллаксының әсерінен болатын толқын биіктігінің ауытқу кезеңі 271/2 тәулік. Бұл теңсіздіктің себебі Айдың Жерден айналуы кезіндегі қашықтықтың өзгеруі. Ай орбитасының эллиптикалық пішініне байланысты перигейдегі Айдың толқындық күші апогейге қарағанда 40% жоғары.

Күнделікті теңсіздік. Бұл теңсіздіктің периоды 24 сағат 50 минут. Оның пайда болу себептері – Жердің өз осінен айналуы және Айдың қисаюының өзгеруі. Ай аспан экваторына жақын болғанда, белгілі бір күндегі екі жоғары толқындар (сондай-ақ екі төмен толқындар) аздап ерекшеленеді, ал таңертеңгі және кешкі жоғары және төмен сулардың биіктіктері өте жақын болады. Дегенмен, Айдың солтүстік немесе оңтүстік еңкеюі ұлғайған сайын, бір типтегі таңертеңгі және кешкі толқындар биіктігі бойынша ерекшеленеді, ал Ай өзінің ең үлкен солтүстік немесе оңтүстік еңкеюіне жеткенде, бұл айырмашылық ең үлкен болады.

Тропикалық толқындар да белгілі, өйткені Ай солтүстік немесе оңтүстік тропиктердің үстінде орналасқан.

Тәуліктік теңсіздік Атлант мұхитындағы екі дәйекті төмен толқындардың биіктігіне айтарлықтай әсер етпейді, тіпті оның толқындардың биіктігіне әсері тербелістердің жалпы амплитудасымен салыстырғанда аз. Дегенмен, Тынық мұхитында күндізгі өзгергіштік толқынның төменгі деңгейінде жоғары толқын деңгейіне қарағанда үш есе көп.

Жартыжылдық теңсіздік. Оның себебі – Жердің Күнді айналуы және сәйкесінше Күннің еңісін өзгерту. Жылына екі рет күн мен түннің теңелу кезінде бірнеше күн бойы Күн аспан экваторына жақын, яғни. Оның еңісі 0-ге жақын. Ай да жарты ай сайын шамамен бір тәулік бойы аспан экваторына жақын орналасқан. Сонымен, күн мен түннің теңелуі кезінде Күннің де, Айдың да қисаюлары шамамен 0-ге тең болатын кезеңдер болады. Мұндай сәттерде бұл екі дененің тартылуының жалпы толқындық әсері жер экваторына жақын орналасқан аудандарда көбірек байқалады. Егер бір мезгілде Ай жаңа ай немесе толық ай фазасында болса, деп аталады. көктемгі теңелу толқындары.

Күн параллакс теңсіздігі. Бұл теңсіздіктің көріну мерзімі бір жыл. Оның себебі - Жердің орбиталық қозғалысы кезінде Жерден Күнге дейінгі қашықтықтың өзгеруі. Жердің айналасындағы әрбір айналымда бір рет Ай перигейде одан ең қысқа қашықтықта болады. Жылына бір рет, шамамен 2 қаңтарда, Жер өз орбитасында қозғала отырып, Күнге ең жақын жақындау нүктесіне (перигелий) жетеді. Ең жақын жақындаудың осы екі сәті сәйкес келгенде, ең үлкен таза толқындық күшті тудыратын болса, толқын деңгейінің жоғарылауы және толқын деңгейінің төмендеуі күтілуі мүмкін. Сол сияқты, егер афелионның өтуі апогеймен сәйкес келсе, төменгі толқындар мен таяз толқындар пайда болады.

Ең үлкен толқын амплитудалары. Дүние жүзіндегі ең биік толқын Фанди шығанағындағы Минас шығанағындағы күшті ағыстардан туындайды. Мұндағы толқындық ауытқулар жартылай тәуліктік кезеңмен қалыпты ағыммен сипатталады. Толқын кезінде су деңгейі алты сағат ішінде жиі 12 м-ден астам көтеріледі, содан кейін келесі алты сағат ішінде бірдей мөлшерде төмендейді. Көктемгі толқынның әсері, Айдың перигейдегі позициясы және Айдың максималды ауытқуы бір күнде болған кезде, толқын деңгейі 15 м жетуі мүмкін.Бұл толқындық ауытқулардың ерекше үлкен амплитудасы ішінара шұңқыр тәрізді. тереңдігі азайып, жағалары шығанақтың басына қарай бір-біріне жақындай түсетін Фонды шығанағының пішіні.Көптеген ғасырлар бойы үздіксіз зерттеу нысаны болып келген толқындардың себептері көптеген мәселелердің бірі болып табылады. тіпті салыстырмалы түрде жақын уақыттарда даулы теориялар

Чарльз Дарвин 1911 жылы былай деп жазды: «Тоғысудың гротесктік теориялары үшін ежелгі әдебиетті іздеудің қажеті жоқ». Дегенмен, теңізшілер өздерінің биіктігін өлшей алады және олардың пайда болуының нақты себептерін білмей-ақ толқындардың артықшылығын пайдаланады.

Менің ойымша, толқындардың себептері туралы тым көп уайымдаудың қажеті жоқ. Ұзақ мерзімді бақылаулар негізінде жер суларының кез келген нүктесі үшін арнайы кестелер есептеледі, онда әр күн үшін судың жоғары және төмен уақыттары көрсетіледі. Мен, мысалы, таяз лагуналарымен әйгілі Египетке сапарымды жоспарлап отырмын, бірақ күннің бірінші жартысында толық су болатындай етіп алдын ала жоспарлауға тырысыңыз, бұл сізге көп бөлігін толығымен айдауға мүмкіндік береді. күндізгі сағаттар.
Китерлерді қызықтыратын толқындарға қатысты тағы бір сұрақ - жел мен су деңгейінің ауытқуы арасындағы байланыс.

Халықтық наным-сенімдер жоғары толқында жел күшейеді, ал төмен толқында қышқыл болады дейді.
Толқындық құбылыстарға желдің әсері түсінікті. Теңізден соққан жел суды жағаға қарай итермелейді, толқынның биіктігі нормадан жоғарылайды, ал төмен толқында су деңгейі де орташа деңгейден асып түседі. Керісінше, құрлықтан жел соққанда, су жағалаудан алыстап, теңіз деңгейі төмендейді.

Екінші механизм судың кең аумағында атмосфералық қысымды жоғарылату арқылы жұмыс істейді; атмосфераның үстеме салмағы қосылған сайын су деңгейі төмендейді. Атмосфералық қысым 25 мм сын.бағ. жоғарылағанда. Арт., су деңгейі шамамен 33 см төмендейді Жоғары қысымды аймақ немесе антициклон әдетте жақсы ауа-райы деп аталады, бірақ китерлер үшін емес. Антициклонның ортасында тыныштық орнады. Атмосфералық қысымның төмендеуі су деңгейінің сәйкес өсуін тудырады. Демек, атмосфералық қысымның күрт төмендеуі дауылдық желдермен бірге су деңгейінің айтарлықтай көтерілуіне әкелуі мүмкін. Мұндай толқындар толқын деп аталса да, шын мәнінде толқындық күштердің әсерімен байланысты емес және толқындық құбылыстарға тән кезеңділікке ие емес.

Бірақ төмен толқындар желге де әсер етуі мүмкін, мысалы, жағалаудағы лагуналардағы су деңгейінің төмендеуі судың көбірек жылынуына әкеледі және нәтижесінде салқын теңіз бен теңіз арасындағы температура айырмашылығының төмендеуіне әкеледі. желдің әсерін әлсірететін жылытылатын жер.

Майкл Мартеннің суреті