Raport despre fluxul și refluxul mareelor. Influența lunii asupra fluxului și refluxului mareelor

Acum doi ani am fost în vacanță pe coasta Oceanului Indian, pe minunata insulă Ceylon. Micul meu hotel era la doar 50 de metri de ocean. În fiecare zi am observat cu ochii mei toată mișcarea puternică și viața turbulentă a oceanului. Într-o dimineață devreme am stat pe țărm, privind valurile și gândindu-mă la ceea ce dă putere unei vibrații atât de puternice a oceanului, fluxurile și refluxurile lui zilnice.

Ceea ce dă putere fluxului și refluxului

Gravitația afectează în mod egal mișcarea tuturor obiectelor. Dar dacă gravitația provoacă maree în oceane, iar apa provoacă apă în Africa, atunci de ce nu există maree în lacuri? Hmm, ce se întâmplă dacă presupunem că tot ceea ce știm este greșit. Mulți oameni inteligenți din lumea științifică explică acest lucru. Gravitația Pământului în punctul A este mai slabă decât în punctul B. Efectul net al gravitației Pământului întinde oceanul. După care se umflă pe părți opuse.

Da, într-adevăr faptele sunt reale și există o diferență în forța gravitațională a Lunii în punctele A și B.

Neînțelegerea constă în explicația umflăturilor. Poate că nu apar din cauza diferențelor de atracție. Dar motivele sunt mai puțin evidente și devin confuze. Este mai mult despre presiunea cumulativă în diferite locuri din coloana de apă. Iar Luna transformă Pământul într-o pompă hidraulică la scară planetară, iar apa se umflă, presându-se spre centru. Prin urmare, chiar și cel mai mic impact este suficient pentru ca mișcarea valurilor să înceapă.

Mai multe despre maree

Dar aș dori să înțeleg de ce nu se află într-o altă acumulare de apă:

în corpul uman (este format din 80% apă);
într-o baie umplută;
în lacuri;
în căni de cafea etc.

Cel mai probabil din cauza presiunii mai mici decât în ocean și a sistemului hidraulic slab. Spre deosebire de ocean, toate acestea sunt mici acumulări de apă. Zona lacului, cupei și restul nu este suficientă pentru ca presiunea minimă asupra acestuia să modifice nivelul apei, creând valuri.

Lacurile mari pot crea presiune pentru mini maree. Dar, deoarece vânturile și stropii creează ondulații mari, pur și simplu nu le observăm. Mareele se formează peste tot, sunt doar foarte microscopice.

Nivelul suprafeței oceanelor și mărilor se modifică periodic, aproximativ de două ori pe zi. Aceste fluctuații se numesc flux și reflux. În timpul valului ridicat, nivelul oceanului crește treptat și atinge cea mai înaltă poziție. La valul joase nivelul scade treptat la cel mai scăzut nivel. La maree mare, apa curge spre maluri, la reflux - departe de maluri.

Fluxul și refluxul mareelor sunt în picioare. Ele se formează datorită influenței corpurilor cosmice precum Soarele. Conform legilor interacțiunii corpurilor cosmice, planeta noastră și Luna se atrag reciproc. Gravitația lunară este atât de puternică încât suprafața oceanului pare să se îndoaie spre ea. Luna se mișcă în jurul Pământului și un val de maree „curge” în spatele lui peste ocean. Când un val ajunge la țărm, acesta este valul. Va trece puțin timp, apa va urma Luna și se va îndepărta de țărm - aceasta este valul joase. Conform acelorași legi cosmice universale, fluxurile și refluxurile se formează și din atracția Soarelui. Cu toate acestea, forța de maree a Soarelui, datorită distanței sale, este semnificativ mai mică decât cea lunară, iar dacă nu ar exista Lună, mareele pe Pământ ar fi de 2,17 ori mai mici. Explicația forțelor mareelor a fost dată pentru prima dată de Newton.

Mareele diferă unele de altele ca durată și magnitudine. Cel mai adesea, există două maree înaltă și două maree joase în timpul zilei. Pe arcurile și coastele Americii de Est și Centrală există o maree înaltă și una joasă pe zi.

Mărimea mareelor este chiar mai variată decât perioada lor. Teoretic, o maree lunară este egală cu 0,53 m, solară - 0,24 m. Astfel, cea mai mare maree ar trebui să aibă o înălțime de 0,77 m. În oceanul deschis și în apropierea insulelor, valoarea mareelor este destul de apropiată de cea teoretică: pe Hawaii. Insule - 1 m , pe Insula Sf. Elena - 1,1 m; pe insule - 1,7 m. Pe continente, magnitudinea mareelor variază de la 1,5 la 2 m. În mările interioare, mareele sunt foarte nesemnificative: - 13 cm, - 4,8 cm. Este considerat fără maree, dar lângă Veneția mareele sunt de până la 1 m. Cele mai mari maree sunt următoarele, înregistrate în:

În Golful Fundy (), marea a atins o înălțime de 16-17 m. Aceasta este cea mai mare maree de pe întreg globul.

În nord, în Golful Penzhinskaya, înălțimea mareelor a atins 12-14 m. Aceasta este cea mai mare maree de pe coasta Rusiei. Cu toate acestea, cifrele de maree de mai sus sunt mai degrabă excepția decât regula. La marea majoritate a punctelor de măsurare a nivelului mareelor, acestea sunt mici și rareori depășesc 2 m.

Importanța mareelor este foarte mare pentru navigația maritimă și construcția de porturi. Fiecare val transportă o cantitate imensă de energie.

Există o creștere și o scădere a apei. Acesta este fenomenul fluxurilor și refluxului mării. Deja în antichitate, observatorii au observat că marea vine la ceva timp după culminarea Lunii la locul de observație. Mai mult, mareele sunt cele mai puternice în zilele cu lună nouă și cu lună plină, când centrele Lunii și Soarelui sunt situate aproximativ pe aceeași linie dreaptă.

Ținând cont de acest lucru, I. Newton a explicat mareele prin acțiunea gravitației de la Lună și Soare, și anume prin faptul că diferite părți ale Pământului sunt atrase de Lună în moduri diferite.

Pământul se rotește în jurul axei sale mult mai repede decât se rotește Luna în jurul Pământului. Ca rezultat, cocoașa de maree (poziția relativă a Pământului și a Lunii este prezentată în Figura 38) se mișcă, un val de maree străbate Pământul și apar curenți de maree. Pe măsură ce valul se apropie de țărm, înălțimea valului crește pe măsură ce fundul se ridică. În mările interioare, înălțimea unui val de maree este de doar câțiva centimetri, dar în oceanul deschis ajunge la aproximativ un metru. În golfurile înguste situate favorabil, înălțimea mareei crește de câteva ori mai mult.

Frecarea apei cu fundul, precum și deformarea învelișului solid al Pământului, sunt însoțite de eliberarea de căldură, ceea ce duce la disiparea energiei din sistemul Pământ-Lună. Deoarece cocoașa de maree se află la est, marea maximă are loc după punctul culminant al Lunii, atracția cocoașului face ca Luna să accelereze și să încetinească rotația Pământului. Luna se îndepărtează treptat de Pământ. Într-adevăr, datele geologice arată că în perioada jurasică (acum 190-130 de milioane de ani) mareele erau mult mai mari, iar zilele erau mai scurte. Trebuie remarcat faptul că atunci când distanța până la Lună scade de 2 ori, înălțimea mareei crește de 8 ori. În prezent, ziua crește cu 0,00017 s pe an. Deci, în aproximativ 1,5 miliarde de ani, lungimea lor va crește la 40 de zile moderne. O lună va avea aceeași lungime. Drept urmare, Pământul și Luna se vor înfrunta întotdeauna cu aceeași parte. După aceasta, Luna va începe să se apropie treptat de Pământ și în alte 2-3 miliarde de ani va fi sfâșiată de forțele mareelor (dacă, desigur, până atunci sistemul solar mai există).

Influența Lunii asupra mareelor

Să luăm în considerare, după Newton, mai detaliat mareele cauzate de atracția Lunii, întrucât influența Soarelui este semnificativ (de 2,2 ori) mai mică.

Să notăm expresii pentru accelerațiile cauzate de atracția Lunii pentru diferite puncte ale Pământului, ținând cont de faptul că pentru toate corpurile dintr-un punct dat din spațiu aceste accelerații sunt aceleași. În sistemul de referință inerțial asociat cu centrul de masă al sistemului, valorile accelerației vor fi:

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

Unde un A, un O, un B— accelerații cauzate de atracția Lunii în puncte A, O, B(Fig. 37); M— masa Lunii; r— raza Pământului; R- distanta dintre centrele Pamantului si Luna (pentru calcule se poate lua egala cu 60 r); G- constantă gravitațională.

Dar trăim pe Pământ și efectuăm toate observațiile într-un sistem de referință asociat cu centrul Pământului, și nu cu centrul de masă al Pământului - Luna. Pentru a merge la acest sistem, este necesar să scădem accelerația centrului Pământului din toate accelerațiile. Apoi

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

Să efectuăm acțiunile din paranteze și să ținem cont de asta r putin in comparatie cu R iar în sume şi diferenţe poate fi neglijat. Apoi

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

Accelerare A’AȘi A’B identice ca mărime, opuse ca direcție, fiecare îndreptată din centrul Pământului. Sunt chemați accelerații ale mareelor. La puncte CȘi D accelerațiile mareelor sunt mai mici ca magnitudine și sunt direcționate spre centrul Pământului.

Accelerațiile mareelor sunt accelerații care apar într-un cadru de referință asociat unui corp datorită faptului că, datorită dimensiunilor finite ale acestui corp, diferitele sale părți sunt atrase diferit de corpul perturbator. La puncte AȘi B accelerația gravitației se dovedește a fi mai mică decât în puncte CȘi D(Fig. 37). În consecință, pentru ca presiunea la aceeași adâncime să fie aceeași (ca și la vasele comunicante) în aceste puncte, apa trebuie să se ridice, formând o așa-numită cocoașă de maree. Calculele arată că ridicarea apei sau a mareei în oceanul deschis este de aproximativ 40 cm. În apele de coastă este mult mai mare, iar înregistrarea este de aproximativ 18 m. Teoria lui Newton nu poate explica acest lucru.

Pe coastele multor mări exterioare puteți vedea o imagine interesantă: plasele de pescuit sunt întinse de-a lungul țărmului, nu departe de apă. Mai mult, aceste plase nu au fost instalate pentru uscare, ci pentru prinderea peștilor. Dacă stai pe mal și privești marea, totul va deveni limpede. Acum apa începe să crească, iar acolo unde a fost un banc de nisip în urmă cu doar câteva ore, valurile se stropesc. Când apa s-a retras, au apărut plase, în care peștii încâlciți scânteiau de solzi. Pescarii au ocolit plasele si au scos capturile. Material de pe site

Așa descrie un martor ocular începutul valului: „Am ajuns la mare”, mi-a spus un coleg de călătorie. M-am uitat în jur uluită. În fața mea era într-adevăr un țărm: o dâră de valuri, carcasa pe jumătate îngropată a unei foci, bucăți rare de lemn de plutire, fragmente de scoici. Și apoi era o întindere plată... și nicio mare. Dar după vreo trei ore, linia nemișcată a orizontului a început să respire și s-a agitat. Iar acum, în spatele ei, sclipirea mării a început să scânteie. Valul se rostogoli necontrolat înainte de-a lungul suprafeței cenușii. Depășindu-se unul pe altul, valurile au fugit pe țărm. Una după alta, stâncile îndepărtate s-au scufundat - și numai apa este vizibilă de jur împrejur. Îmi aruncă spray sărat în față. În loc de o câmpie moartă, întinderea de apă trăiește și respiră în fața mea.”

Când un val de maree intră în golf, care are un plan în formă de pâlnie, malurile golfului par să-l comprimă, determinând înălțimea mareei să crească de mai multe ori. Astfel, în Golful Fundy din largul coastei de est a Americii de Nord, înălțimea mareelor ajunge la 18 m. În Europa, cele mai mari maree (până la 13,5 metri) au loc în Bretania, lângă orașul Saint-Malo.

Foarte des un val de marea pătrunde în estuare

Să continuăm conversația despre forțele care acționează asupra corpurilor cerești și efectele cauzate de aceasta. Astăzi voi vorbi despre maree și perturbații non-gravitaționale.

Ce înseamnă aceasta – „tulburări non-gravitaționale”? Perturbațiile sunt de obicei numite mici corecții la o forță mare, principală. Adică, vom vorbi despre unele forțe a căror influență asupra unui obiect este mult mai mică decât cele gravitaționale.

Ce alte forțe există în natură în afară de gravitație? Să lăsăm deoparte interacțiunile nucleare puternice și slabe; ele sunt de natură locală (acționează la distanțe extrem de scurte). Dar electromagnetismul, după cum știm, este mult mai puternic decât gravitația și se extinde la fel de departe - la infinit. Dar, deoarece sarcinile electrice de semne opuse sunt de obicei echilibrate, iar „sarcina” gravitațională (al cărei rol este jucat de masă) este întotdeauna de același semn, atunci cu mase suficient de mari, desigur, gravitația iese în prim-plan. Deci, în realitate, vom vorbi despre perturbări în mișcarea corpurilor cerești sub influența unui câmp electromagnetic. Nu mai există opțiuni, deși mai există energie întunecată, dar despre asta vom vorbi mai târziu, când vom vorbi despre cosmologie.

După cum am explicat pe , legea simplă a gravitației a lui Newton F = G∙M∙m/R² este foarte convenabil de utilizat în astronomie, deoarece majoritatea corpurilor au o formă apropiată de sferică și sunt suficient de îndepărtate unul de celălalt, astfel încât atunci când se calculează, ele pot fi înlocuite cu puncte - obiecte punctuale care conțin întreaga lor masă. Dar un corp de dimensiune finită, comparabilă cu distanța dintre corpurile învecinate, experimentează totuși influențe de forță diferite în diferitele sale părți, deoarece aceste părți sunt situate diferit de sursele de gravitație și acest lucru trebuie luat în considerare.

Atracția se zdrobește și se sfâșie

Pentru a simți efectul de maree, să facem un experiment de gândire popular printre fizicieni: să ne imaginăm într-un lift care căde liber. Tăiem frânghia care ține cabina și începem să cădem. Înainte să cădem, putem urmări ce se întâmplă în jurul nostru. Atârnăm masele libere și observăm cum se comportă. La început cad sincron, iar noi spunem că aceasta este imponderabilitate, deoarece toate obiectele din această cabină și ea însăși simt aproximativ aceeași accelerație de cădere liberă.

Dar, în timp, punctele noastre materiale vor începe să-și schimbe configurația. De ce? Pentru că cel de jos la început era puțin mai aproape de centrul de atracție decât cel de sus, așa că cel de jos, fiind atras mai puternic, începe să depășească cel de sus. Și punctele laterale rămân întotdeauna la aceeași distanță de centrul de greutate, dar pe măsură ce se apropie de el încep să se apropie unul de celălalt, deoarece accelerațiile de mărime egală nu sunt paralele. Ca urmare, sistemul de obiecte neconectate este deformat. Acesta se numește efect de maree.

Din punctul de vedere al unui observator care a împrăștiat boabe în jurul său și urmărește cum se mișcă boabele individuale în timp ce întregul sistem cade pe un obiect masiv, se poate introduce un astfel de concept ca un câmp de forțe de maree. Să definim aceste forțe în fiecare punct ca diferența vectorială dintre accelerația gravitațională în acest punct și accelerația observatorului sau a centrului de masă și dacă luăm doar primul termen al expansiunii din seria Taylor pentru distanța relativă, vom obține o imagine simetrică: boabele cele mai apropiate vor fi înaintea observatorului, cele îndepărtate vor rămâne în urma lui, adică. sistemul se va întinde de-a lungul axei îndreptate către obiectul gravitant, iar pe direcții perpendiculare pe acesta particulele vor fi presate spre observator.

Ce crezi că se va întâmpla când o planetă va fi atrasă într-o gaură neagră? Cei care nu au ascultat prelegeri despre astronomie cred de obicei că o gaură neagră va rupe materia doar de pe suprafața care se confruntă cu ea însăși. Ei nu știu că un efect aproape la fel de puternic are loc pe cealaltă parte a unui corp în cădere liberă. Acestea. este ruptă în două direcții diametral opuse, deloc într-una singură.

Pericolele spațiului cosmic

Pentru a arăta cât de important este să luăm în considerare efectul de maree, să luăm Stația Spațială Internațională. Ea, ca toți sateliții Pământului, cade liber într-un câmp gravitațional (dacă motoarele nu sunt pornite). Și câmpul forțelor mareelor din jurul său este un lucru destul de tangibil, așa că astronautul, când lucrează în exteriorul stației, trebuie să se lege de el și, de regulă, cu două cabluri - pentru orice eventualitate, nu se știe niciodată ce s-ar putea întâmpla. Și dacă se trezește nelegat în acele condiții în care forțele mareelor îl trage departe de centrul stației, poate pierde ușor contactul cu ea. Acest lucru se întâmplă adesea cu instrumentele, deoarece nu le puteți conecta pe toate. Dacă ceva cade din mâinile unui astronaut, atunci acest obiect merge în depărtare și devine un satelit independent al Pământului.

Planul de lucru pentru ISS include teste în spațiul cosmic al unui jetpack personal. Și când motorul i se defectează, forțele de maree îl duc pe astronautul și îl pierdem. Numele celor dispăruți sunt clasificate.

Aceasta este, desigur, o glumă: din fericire, un astfel de incident nu s-a întâmplat încă. Dar asta se poate întâmpla foarte bine! Și poate într-o zi se va întâmpla.

Planeta-ocean

Să ne întoarcem pe Pământ. Acesta este cel mai interesant obiect pentru noi, iar forțele de maree care acționează asupra lui se simt destul de vizibil. Din ce corpuri cerești acționează ele? Principala este Luna, pentru că este aproape. Următorul impact cel mai mare este Soarele, deoarece este masiv. Celelalte planete au și ele o oarecare influență asupra Pământului, dar abia se observă.

Pentru a analiza influențele gravitaționale externe asupra Pământului, acesta este de obicei reprezentat ca o minge solidă acoperită cu o înveliș lichid. Acesta este un model bun, deoarece planeta noastră are de fapt o înveliș mobilă sub formă de ocean și atmosferă, iar orice altceva este destul de solid. Deși scoarța terestră și straturile interioare au o rigiditate limitată și sunt ușor susceptibile la influența mareelor, deformarea lor elastică poate fi neglijată atunci când se calculează efectul asupra oceanului.

Dacă desenăm vectori de forță de maree în sistemul centrului de masă al Pământului, obținem următoarea imagine: câmpul de forțe de maree trage oceanul de-a lungul axei Pământ-Lună și, într-un plan perpendicular pe acesta, îl apasă pe centrul Pământului. . Astfel, planeta (cel puțin învelișul său în mișcare) tinde să ia forma unui elipsoid. În acest caz, apar două umflături (se numesc cocoașe de maree) pe părțile opuse ale globului: unul este îndreptat spre Lună, celălalt cu fața în depărtare de Lună, iar în fâșia dintre ele apare o „bombă” corespunzătoare (mai precis , suprafața oceanului de acolo are o curbură mai mică).

Un lucru mai interesant se întâmplă în gol - unde vectorul forței mareelor încearcă să miște învelișul lichid de-a lungul suprafeței pământului. Și acest lucru este firesc: dacă doriți să ridicați marea într-un loc și să o coborâți în alt loc, atunci trebuie să mutați apa de acolo până aici. Și între ele, forțele mareelor conduc apa către „punctul sublunar” și către „punctul anti-lunar”.

Cuantificarea efectului de maree este foarte simplă. Gravitația Pământului încearcă să facă oceanul sferic, iar partea de maree a influenței lunare și solare încearcă să-l întindă de-a lungul axei sale. Dacă am lăsa Pământul în pace și l-am lăsa să cadă liber pe Lună, înălțimea umflăturii ar ajunge la aproximativ jumătate de metru, adică. Oceanul se ridică cu doar 50 cm deasupra nivelului său mediu. Dacă navigați pe o navă pe mare sau ocean, jumătate de metru nu se observă. Aceasta se numește maree statică.

Aproape la fiecare examen dau peste un student care susține cu încredere că marea are loc doar pe o parte a Pământului - cea care se confruntă cu Lună. De regulă, asta spune o fată. Dar se întâmplă, deși mai rar, ca tinerii să se înșele în această chestiune. În același timp, în general, fetele au cunoștințe mai profunde de astronomie. Ar fi interesant să aflăm motivul acestei asimetrii „tidal-gen”.

Dar pentru a crea o umflătură de jumătate de metru în punctul sublunar, trebuie să distilați o cantitate mare de apă aici. Dar suprafața Pământului nu rămâne nemișcată, se rotește rapid în raport cu direcția Lunii și a Soarelui, făcând o revoluție completă într-o zi (iar Luna se mișcă încet pe orbită - o revoluție în jurul Pământului în aproape o zi). lună). Prin urmare, cocoașa de maree se desfășoară în mod constant de-a lungul suprafeței oceanului, astfel încât suprafața solidă a Pământului se află sub cocoașa de maree de 2 ori pe zi și de 2 ori sub scăderea mareei a nivelului oceanului. Să estimăm: 40 de mii de kilometri (lungimea ecuatorului Pământului) pe zi, adică 463 de metri pe secundă. Aceasta înseamnă că acest val de jumătate de metru, ca un mini-tsunami, lovește coastele de est ale continentelor din regiunea ecuatorului cu viteză supersonică. La latitudinile noastre, viteza ajunge la 250-300 m/s - de asemenea destul de mult: desi valul nu este foarte mare, datorita inertiei poate crea un efect mare.

Al doilea obiect în ceea ce privește influența asupra Pământului este Soarele. Este de 400 de ori mai departe de noi decât Luna, dar de 27 de milioane de ori mai masivă. Prin urmare, efectele de la Lună și de la Soare sunt comparabile ca mărime, deși Luna acționează încă puțin mai puternic: efectul de maree gravitațional de la Soare este aproximativ la jumătate mai slab decât de la Lună. Uneori influența lor este combinată: acest lucru se întâmplă pe o lună nouă, când Luna trece pe fundalul Soarelui, și pe o lună plină, când Luna se află pe partea opusă față de Soare. În aceste zile - când Pământul, Luna și Soarele se aliniază, iar acest lucru se întâmplă la fiecare două săptămâni - efectul total de maree este de o ori și jumătate mai mare decât numai pe Lună. Și după o săptămână, Luna trece un sfert din orbită și se găsește în cuadratură cu Soarele (un unghi drept între direcțiile de pe ele), iar apoi influența lor se slăbește reciproc. În medie, înălțimea mareelor în larg variază de la un sfert de metru până la 75 de centimetri.

Marinarii cunosc mareele de mult timp. Ce face căpitanul când nava eșuează? Dacă ai citit romane de aventuri pe mare, atunci știi că el se uită imediat la ce fază se află Luna și așteaptă următoarea lună plină sau lună nouă. Apoi, marea maximă poate ridica nava și o poate relua.

Probleme și caracteristici de coastă

Mareele sunt deosebit de importante pentru lucrătorii portuari și pentru marinarii care sunt pe cale să-și aducă nava în sau din port. De regulă, problema apelor de mică adâncime apare în apropierea coastei și pentru a preveni interferarea cu mișcarea navelor, canale subacvatice - canale artificiale - sunt săpate pentru a intra în golf. Adâncimea lor ar trebui să țină cont de înălțimea valului maxim de joasă.

Dacă ne uităm la înălțimea mareelor la un moment dat și trasăm linii de înălțimi egale de apă pe hartă, vom obține cercuri concentrice cu centre în două puncte (sublunar și anti-lunar), în care marea este maximă. . Dacă planul orbital al Lunii coincide cu planul ecuatorului Pământului, atunci aceste puncte s-ar mișca întotdeauna de-a lungul ecuatorului și ar face o revoluție completă pe zi (mai precis, în 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Luna însă nu se mișcă în acest plan, ci în apropierea planului ecliptic, în raport cu care ecuatorul este înclinat cu 23,5 grade. Prin urmare, punctul sublunar „plimbă” de-a lungul latitudinii. Astfel, în același port (adică, la aceeași latitudine), înălțimea mareei maxime, care se repetă la fiecare 12,5 ore, se modifică în timpul zilei în funcție de orientarea Lunii față de ecuatorul Pământului.

Acest „fleeac” este important pentru teoria mareelor. Să ne uităm din nou: Pământul se rotește în jurul axei sale, iar planul orbitei lunare este înclinat spre el. Prin urmare, fiecare port maritim „aleargă” în jurul polului Pământului în timpul zilei, o dată căzând în regiunea celei mai înalte maree, iar după 12,5 ore - din nou în regiunea mareei, dar mai puțin înaltă. Acestea. două maree în timpul zilei nu sunt echivalente ca înălțime. Unul este întotdeauna mai mare decât celălalt, deoarece planul orbitei lunare nu se află în planul ecuatorului Pământului.

Pentru locuitorii de pe coastă, efectul mareelor este vital. De exemplu, în Franța există unul care este legat de continent printr-un drum asfaltat așezat de-a lungul fundului strâmtorii. Există mulți oameni care trăiesc pe insulă, dar nu pot folosi acest drum cât timp nivelul mării este ridicat. Acest drum poate fi parcurs doar de două ori pe zi. Oamenii conduc în sus și așteaptă valul scăzut, când nivelul apei scade și drumul devine accesibil. Oamenii călătoresc la și de la locul de muncă de pe coastă folosind un tabel special de maree care este publicat pentru fiecare așezare de coastă. Dacă acest fenomen nu este luat în considerare, apa poate copleși un pieton pe parcurs. Turiștii vin pur și simplu acolo și se plimbă pentru a privi fundul mării când nu există apă. Și locuitorii locali adună ceva de jos, uneori chiar pentru mâncare, de exemplu. în esență, acest efect hrănește oamenii.

Viața a ieșit din ocean datorită fluxului și refluxului mareelor. Ca urmare a valului scăzut, unele animale de coastă s-au trezit pe nisip și au fost nevoite să învețe să respire oxigen direct din atmosferă. Dacă nu ar exista Lună, atunci viața s-ar putea să nu fi ieșit atât de activ din ocean, pentru că acolo este bine din toate punctele de vedere - un mediu termostatic, imponderabilitate. Dar dacă te-ai trezit brusc pe mal, trebuia să supraviețuiești cumva.

Coasta, mai ales dacă este plată, este foarte expusă la reflux. Și de ceva timp oamenii pierd ocazia de a-și folosi ambarcațiunile, zacând neputincioși ca balenele pe țărm. Dar este ceva util în asta, pentru că perioada de maree joasă poate fi folosită pentru repararea navelor, mai ales în unele golfuri: navele au navigat, apoi apa a dispărut și pot fi reparate în acest moment.

De exemplu, există Golful Fundy de pe coasta de est a Canadei, despre care se spune că are cele mai mari maree din lume: scăderea nivelului apei poate ajunge la 16 metri, ceea ce este considerat un record pentru o maree pe Pământ. Marinarii s-au adaptat acestei proprietăți: în timpul valului ridicat aduc nava la țărm, o întăresc, iar atunci când apa dispare, nava atârnă, iar fundul poate fi calafat.

Oamenii au început de mult să monitorizeze și să înregistreze în mod regulat momentele și caracteristicile mareelor înalte pentru a învăța cum să prezică acest fenomen. In scurt timp inventat mareometru- un dispozitiv in care un plutitor se misca in sus si in jos in functie de nivelul marii, iar citirile sunt trasate automat pe hartie sub forma unui grafic. Apropo, mijloacele de măsurare s-au schimbat cu greu de la primele observații până în zilele noastre.

Pe baza unui număr mare de înregistrări hidrografice, matematicienii încearcă să creeze o teorie a mareelor. Dacă aveți o înregistrare pe termen lung a unui proces periodic, îl puteți descompune în armonici elementare - sinusoide de diferite amplitudini cu perioade multiple. Și apoi, după ce ai determinat parametrii armonicilor, extindeți curba totală în viitor și faceți tabele de maree pe această bază. Acum astfel de tabele sunt publicate pentru fiecare port de pe Pământ, iar orice căpitan care urmează să intre într-un port ia o masă pentru el și se uită când va fi suficient nivel de apă pentru nava lui.

Cea mai faimoasă poveste legată de calculele predictive a avut loc în timpul celui de-al Doilea Război Mondial: în 1944, aliații noștri - britanicii și americanii - urmau să deschidă un al doilea front împotriva Germaniei naziste, pentru aceasta a fost necesară aterizarea pe coasta franceză. Coasta de nord a Franței este foarte neplăcută în acest sens: coasta este abruptă, cu o înălțime de 25-30 de metri, iar fundul oceanului este destul de puțin adânc, astfel încât navele se pot apropia de coastă doar în perioadele de maree maximă. Dacă eșau, ar fi pur și simplu împușcați din tunuri. Pentru a evita acest lucru, a fost creat un computer mecanic special (încă nu existau electronice). Ea a efectuat o analiză Fourier a seriilor temporale de la nivelul mării folosind tamburi care se roteau cu propria viteză, prin care trecea un cablu metalic, care rezuma toți termenii seriei Fourier, iar o pană conectată la cablu a trasat un grafic al înălțimii mareei în funcție de timp. Aceasta a fost o lucrare super-secretă care a avansat foarte mult teoria mareelor, deoarece a fost posibil să se prezică cu suficientă precizie momentul celei mai mari maree, datorită căruia navele militare grele de transport au traversat înot Canalul Mânecii și au debarcat trupele la țărm. Astfel, matematicienii și geofizicienii au salvat viețile multor oameni.

Unii matematicieni încearcă să generalizeze datele la scară planetară, încercând să creeze o teorie unificată a mareelor, dar compararea înregistrărilor făcute în diferite locuri este dificilă deoarece Pământul este atât de neregulat. Doar în aproximarea zero, un singur ocean acoperă întreaga suprafață a planetei, dar în realitate există continente și mai multe oceane slab conectate, iar fiecare ocean are propria frecvență de oscilații naturale.

Discuțiile anterioare despre fluctuațiile nivelului mării sub influența Lunii și a Soarelui au vizat spațiile oceanice deschise, unde accelerația mareelor variază foarte mult de la o coastă la alta. Și în corpurile de apă locale - de exemplu, lacuri - poate marea să creeze un efect vizibil?

S-ar părea că nu ar trebui, deoarece în toate punctele lacului accelerația mareelor este aproximativ aceeași, diferența este mică. De exemplu, în centrul Europei se află lacul Geneva, are doar aproximativ 70 de km lungime și nu are nicio legătură cu oceanele, dar oamenii au observat de mult că acolo există fluctuații zilnice semnificative ale apei. De ce apar ele?

Da, forța mareelor este extrem de mică. Dar principalul lucru este că este obișnuit, adică. operează periodic. Toți fizicienii știu efectul că, atunci când o forță este aplicată periodic, provoacă uneori o amplitudine crescută a oscilațiilor. De exemplu, iei un castron cu supă de la cantină și... Aceasta înseamnă că frecvența pașilor tăi este în rezonanță cu vibrațiile naturale ale lichidului din placă. Observând acest lucru, schimbăm brusc ritmul de mers - iar supa „se calmează”. Fiecare corp de apă are propria frecvență de rezonanță de bază. Și cu cât dimensiunea rezervorului este mai mare, cu atât frecvența vibrațiilor naturale ale lichidului din acesta este mai mică. Deci, frecvența de rezonanță a Lacului Geneva s-a dovedit a fi un multiplu al frecvenței mareelor, iar o mică influență a mareelor „slăbește” Lacul Geneva, astfel încât nivelul de pe țărmurile sale se schimbă destul de vizibil. Aceste unde staționare de lungă perioadă care apar în corpurile închise de apă sunt numite seiches.

Energia valurilor

În zilele noastre, ei încearcă să conecteze una dintre sursele alternative de energie cu efectul de maree. După cum am spus, principalul efect al mareelor nu este că apa crește și scade. Efectul principal este un curent de maree care mișcă apa în jurul întregii planete într-o zi.

În locurile puțin adânci, acest efect este foarte important. În zona Noii Zeelande, căpitanii nici măcar nu riscă să ghideze navele prin unele strâmtori. Barcile cu pânze nu au reușit niciodată să treacă prin acolo și chiar și navele moderne au dificultăți să treacă prin acolo, deoarece fundul este puțin adânc, iar curenții de maree au o viteză enormă.

Dar, deoarece apa curge, această energie cinetică poate fi folosită. Și deja au fost construite centrale electrice, în care turbinele se rotesc înainte și înapoi din cauza curenților de maree. Sunt destul de funcționale. Prima centrală maremotrică (TPP) a fost realizată în Franța, este încă cea mai mare din lume, cu o capacitate de 240 MW. În comparație cu o centrală hidroelectrică, nu este atât de grozav, desigur, dar deservește cele mai apropiate zone rurale.

Cu cât este mai aproape de pol, cu atât viteza mareei este mai mică, prin urmare în Rusia nu există coaste care ar avea maree foarte puternice. În general, avem puține ieșiri către mare, iar coasta Oceanului Arctic nu este deosebit de profitabilă pentru utilizarea energiei mareelor, și pentru că marea conduce apa de la est la vest. Dar există încă locuri potrivite pentru PES, de exemplu, Golful Kislaya.

Cert este că în golfuri marea creează întotdeauna un efect mai mare: valul se întinde în sus, se repezi în golf și se îngustează, se îngustează - și amplitudinea crește. Un proces similar are loc ca și cum ar fi crăpat un bici: la început valul lung se deplasează lent de-a lungul biciului, dar apoi masa părții biciului implicată în mișcare scade, astfel încât viteza crește (impulsul mv se păstrează!) și ajunge supersonic la capătul îngust, în urma căruia auzim un clic.

Prin crearea TPP-ului experimental Kislogubskaya de putere redusă, inginerii energetici au încercat să înțeleagă cât de eficient pot fi folosite mareele la latitudini circumpolare pentru a produce electricitate. Nu prea are sens economic. Cu toate acestea, acum există un proiect pentru un TPP rusesc foarte puternic (Mezenskaya) – pentru 8 gigawați. Pentru a atinge această putere colosală, este necesar să blocați un golf mare, care separă Marea Albă de Marea Barents cu un baraj. Adevărat, este foarte îndoielnic că acest lucru se va face atâta timp cât avem petrol și gaze.

Trecutul și viitorul mareelor

Apropo, de unde vine energia mareelor? Turbina se rotește, se generează electricitate și ce obiect pierde energie?

Deoarece sursa energiei mareelor este rotația Pământului, dacă tragem din el, înseamnă că rotația trebuie să încetinească. S-ar părea că Pământul are surse interne de energie (căldura din adâncime provine din procese geochimice și dezintegrarea elementelor radioactive), și există ceva care să compenseze pierderea de energie cinetică. Acest lucru este adevărat, dar fluxul de energie, răspândindu-se în medie aproape uniform în toate direcțiile, poate afecta cu greu momentul unghiular și modifica rotația.

Dacă Pământul nu s-ar roti, cocoașele de maree ar indica exact în direcția Lunii și în direcția opusă. Dar, pe măsură ce se rotește, corpul Pământului le poartă înainte în direcția de rotație - și apare o divergență constantă a vârfului mareei și a punctului sublunar de 3-4 grade. La ce duce asta? Cocoașa care este mai aproape de Lună este atrasă mai puternic de aceasta. Această forță gravitațională tinde să încetinească rotația Pământului. Iar cocoașa opusă este mai departe de Lună, încearcă să accelereze rotația, dar este atrasă mai slab, astfel încât momentul de forță rezultat are un efect de frânare asupra rotației Pământului.

Deci, planeta noastră își scade constant viteza de rotație (deși nu destul de regulat, în salturi, ceea ce se datorează particularităților transferului de masă în oceane și atmosferă). Ce efect au mareele Pământului asupra Lunii? Bombonul apropiat de maree trage Luna împreună cu ea, în timp ce cel îndepărtat, dimpotrivă, o încetinește. Prima forță este mai mare, drept urmare Luna accelerează. Acum amintiți-vă din prelegerea anterioară, ce se întâmplă cu un satelit care este tras cu forța înainte în mișcare? Pe măsură ce energia sa crește, se îndepărtează de planetă și viteza sa unghiulară scade deoarece raza orbitală crește. Apropo, o creștere a perioadei de revoluție a Lunii în jurul Pământului a fost observată în timpul lui Newton.

Vorbind în cifre, Luna se îndepărtează de noi cu aproximativ 3,5 cm pe an, iar lungimea zilei Pământului crește cu o sutime de secundă la fiecare sută de ani. Pare o prostie, dar amintiți-vă că Pământul există de miliarde de ani. Este ușor de calculat că pe vremea dinozaurilor existau aproximativ 18 ore într-o zi (orele curente, desigur).

Pe măsură ce Luna se îndepărtează, forțele mareelor devin mai mici. Dar se îndepărta mereu și, dacă ne uităm în trecut, vom vedea că, înainte ca Luna să fie mai aproape de Pământ, ceea ce înseamnă că mareele erau mai mari. Puteți aprecia, de exemplu, că în epoca arheică, acum 3 miliarde de ani, mareele erau înalte de kilometri.

Fenomene de maree pe alte planete

Desigur, aceleași fenomene apar și în sistemele altor planete cu sateliți. Jupiter, de exemplu, este o planetă foarte masivă, cu un număr mare de sateliți. Cei patru sateliți cei mai mari ai săi (se numesc Galileeni pentru că Galileo i-a descoperit) sunt influențați destul de semnificativ de Jupiter. Cea mai apropiată dintre ele, Io, este acoperită în întregime de vulcani, printre care sunt peste cincizeci de vulcani activi, și emit materie „în plus” cu 250-300 km în sus. Această descoperire a fost destul de neașteptată: nu există vulcani atât de puternici pe Pământ, dar iată un corp mic de dimensiunea Lunii, care ar fi trebuit să se răcească cu mult timp în urmă, dar în schimb izbucnește cu căldură în toate direcțiile. Unde este sursa acestei energii?

Activitatea vulcanică a lui Io nu a fost o surpriză pentru toată lumea: cu șase luni înainte ca prima sondă să se apropie de Jupiter, doi geofizicieni americani au publicat o lucrare în care au calculat influența mareelor a lui Jupiter asupra acestei luni. S-a dovedit a fi atât de mare încât ar putea deforma corpul satelitului. Și în timpul deformării, căldura este întotdeauna eliberată. Când luăm o bucată de plastilină rece și începem să o frământăm în mâini, după mai multe compresii devine moale și flexibilă. Acest lucru se întâmplă nu pentru că mâna l-a încălzit cu căldura ei (același lucru se va întâmpla dacă îl striviți într-un menghin rece), ci pentru că deformarea a pus energie mecanică în ea, care a fost transformată în energie termică.

Dar de ce naiba se schimbă forma satelitului sub influența mareelor de pe Jupiter? S-ar părea că, mișcându-se pe o orbită circulară și rotindu-se sincron, ca Luna noastră, a devenit odată un elipsoid - și nu există niciun motiv pentru distorsiunile ulterioare ale formei? Există însă și alți sateliți lângă Io; toate fac ca orbita sa (Io) să se deplaseze ușor înainte și înapoi: fie se apropie de Jupiter, fie se îndepărtează. Aceasta înseamnă că influența mareelor fie slăbește, fie se intensifică, iar forma corpului se schimbă tot timpul. Apropo, încă nu am vorbit despre maree în corpul solid al Pământului: desigur, există și ele, nu sunt atât de înalte, de ordinul unui decimetru. Dacă stai în locul tău timp de șase ore, atunci, datorită mareelor, vei „mergi” aproximativ douăzeci de centimetri față de centrul Pământului. Această vibrație este imperceptibilă pentru oameni, desigur, dar instrumentele geofizice o înregistrează.

Spre deosebire de pământul solid, suprafața lui Io fluctuează cu o amplitudine de mulți kilometri în timpul fiecărei perioade orbitale. O cantitate mare de energie de deformare este disipată sub formă de căldură și încălzește subsolul. Apropo, cratere de meteoriți nu sunt vizibile pe el, deoarece vulcanii bombardează în mod constant întreaga suprafață cu materie proaspătă. De îndată ce se formează un crater de impact, o sută de ani mai târziu este acoperit cu produse ale erupțiilor vulcanilor învecinați. Ele lucrează continuu și foarte puternic, iar la aceasta se adaugă fracturi în scoarța planetei, prin care din adâncuri curge o topitură a diferitelor minerale, în principal sulf. La temperaturi ridicate se întunecă, astfel încât fluxul din crater pare negru. Și marginea ușoară a vulcanului este substanța răcită care cade în jurul vulcanului. Pe planeta noastră, materia ejectată dintr-un vulcan este de obicei decelerata de aer și cade aproape de orificiu de ventilație, formând un con, dar pe Io nu există atmosferă și zboară pe o traiectorie balistică departe, în toate direcțiile. Poate că acesta este un exemplu al celui mai puternic efect de maree din sistemul solar.

Cel de-al doilea satelit al lui Jupiter, Europa, seamănă cu Antarctica noastră, este acoperit cu o crustă de gheață continuă, crăpată pe alocuri, pentru că și ceva o deformează constant. Deoarece acest satelit este mai departe de Jupiter, efectul de maree aici nu este atât de puternic, dar încă destul de vizibil. Sub această crustă înghețată se află un ocean lichid: fotografiile arată fântâni care țâșnesc din unele dintre crăpăturile care s-au deschis. Sub influența forțelor mareelor, oceanul se dezlănțuie, iar câmpurile de gheață plutesc și se ciocnesc pe suprafața lui, la fel ca în Oceanul Arctic și în largul coastei Antarcticii. Conductivitatea electrică măsurată a fluidului oceanic al Europei indică faptul că este apă sărată. De ce nu ar trebui să existe viață acolo? Ar fi tentant să cobori un dispozitiv într-una dintre crăpături și să vezi cine locuiește acolo.

De fapt, nu toate planetele se întâlnesc. De exemplu, Enceladus, o lună a lui Saturn, are, de asemenea, o crustă de gheață și un ocean dedesubt. Dar calculele arată că energia mareelor nu este suficientă pentru a menține oceanul subglaciar în stare lichidă. Desigur, pe lângă maree, orice corp ceresc are și alte surse de energie - de exemplu, elementele radioactive în descompunere (uraniu, toriu, potasiu), dar pe planetele mici cu greu pot juca un rol semnificativ. Aceasta înseamnă că există ceva ce încă nu înțelegem.

Efectul mareelor este extrem de important pentru stele. De ce - mai multe despre asta în prelegerea următoare.

15 octombrie 2012

Fotograful britanic Michael Marten a creat o serie de fotografii originale surprinzând coasta Marii Britanii din aceleași unghiuri, dar în momente diferite. O lovitură la maree înaltă și una la reflux.

Sa dovedit a fi destul de neobișnuit, iar recenziile pozitive ale proiectului l-au forțat literalmente pe autor să înceapă publicarea cărții. Cartea, numită „Sea Change”, a fost publicată în august anul acesta și a fost lansată în două limbi. Michael Marten i-a luat aproximativ opt ani pentru a-și crea seria impresionantă de fotografii. Timpul dintre apa mare și scăzută este în medie de puțin peste șase ore. Prin urmare, Michael trebuie să zăbovească în fiecare loc mai mult decât doar timpul de câteva clicuri de declanșare. Autorul a cultivat ideea de a crea o serie de astfel de lucrări de mult timp. Căuta cum să realizeze schimbările naturii pe film, fără influența umană. Și am găsit-o întâmplător, într-unul din satele scoțiene de pe coastă, unde am petrecut toată ziua și am prins timpul mareei și joaselor.

Fluctuațiile periodice ale nivelului apei (creșteri și scăderi) în zonele de apă de pe Pământ se numesc maree.

Cel mai înalt nivel al apei observat într-o zi sau o jumătate de zi în timpul mareei înalte se numește ape înalte, cel mai scăzut nivel în timpul refluxului se numește ape joase, iar momentul atingerii acestor repere de nivel maxim se numește staționarea (sau treapta) de maree înaltă. maree sau, respectiv, joasă. Nivelul mediu al mării este o valoare condiționată, deasupra căreia se află reperele de nivel în timpul mareelor înalte și sub care în timpul mareelor joase. Acesta este rezultatul unei serii medii mari de observații urgente.

Fluctuațiile verticale ale nivelului apei în timpul mareelor înalte și joase sunt asociate cu mișcările orizontale ale maselor de apă în raport cu țărm. Aceste procese sunt complicate de valul vântului, scurgerea râului și alți factori. Mișcările orizontale ale maselor de apă din zona de coastă se numesc curenți de maree (sau de maree), în timp ce fluctuațiile verticale ale nivelului apei sunt numite fluxuri și reflux. Toate fenomenele asociate fluxurilor și refluxurilor sunt caracterizate de periodicitate. Curenții de maree își schimbă periodic direcția inversă, în contrast, curenții oceanici, care se deplasează continuu și unidirecțional, sunt cauzați de circulația generală a atmosferei și acoperă suprafețe mari ale oceanului deschis.

Mareele înalte și joase alternează ciclic în funcție de condițiile astronomice, hidrologice și meteorologice în schimbare. Secvența fazelor de maree este determinată de două maxime și două minime în ciclul zilnic.

Deși Soarele joacă un rol semnificativ în procesele mareelor, factorul decisiv în dezvoltarea lor este atracția gravitațională a Lunii. Gradul de influență a forțelor de maree asupra fiecărei particule de apă, indiferent de locația acesteia pe suprafața pământului, este determinat de legea gravitației universale a lui Newton.

Această lege prevede că două particule materiale se atrag reciproc cu o forță direct proporțională cu produsul maselor ambelor particule și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Se înțelege că cu cât masa corpurilor este mai mare, cu atât este mai mare forța de atracție reciprocă care apare între ele (cu aceeași densitate, un corp mai mic va crea mai puțină atracție decât unul mai mare).

Legea mai înseamnă că, cu cât distanța dintre două corpuri este mai mare, cu atât atracția dintre ele este mai mică. Deoarece această forță este invers proporțională cu pătratul distanței dintre două corpuri, factorul distanță joacă un rol mult mai mare în determinarea mărimii forței mareelor decât masele corpurilor.

Atracția gravitațională a Pământului, acționând asupra Lunii și menținând-o pe orbită apropiată de Pământ, este opusă forței de atracție a Pământului de către Lună, care tinde să miște Pământul spre Lună și „ridică” toate obiectele localizate. pe Pământ în direcția Lunii.

Punctul de pe suprafața pământului situat direct sub Lună se află la doar 6.400 km de centrul Pământului și în medie la 386.063 km de centrul Lunii. În plus, masa Pământului este de 81,3 ori masa Lunii. Astfel, în acest punct de pe suprafața pământului, gravitația Pământului care acționează asupra oricărui obiect este de aproximativ 300 de mii de ori mai mare decât gravitația Lunii.

Este o idee comună că apa de pe Pământ direct sub Lună se ridică în direcția Lunii, determinând apa să curgă departe de alte locuri de pe suprafața Pământului, dar, deoarece gravitația Lunii este atât de mică în comparație cu cea a Pământului, nu ar fi fi suficient pentru a ridica atâta apă.greutate uriașă.
Cu toate acestea, oceanele, mările și lacurile mari de pe Pământ, fiind corpuri lichide mari, sunt libere să se miște sub influența forțelor de deplasare laterală, iar orice ușoară tendință de deplasare pe orizontală le pune în mișcare. Toate apele care nu se află direct sub Lună sunt supuse acțiunii componentei forței gravitaționale a Lunii direcționată tangențial (tangențial) la suprafața pământului, precum și a componentei acesteia îndreptată spre exterior și sunt supuse deplasării orizontale în raport cu solidul. Scoarta terestra.

Ca urmare, apa curge din zonele adiacente ale suprafeței pământului către un loc situat sub Lună. Acumularea rezultată de apă într-un punct de sub Lună formează acolo o maree. Valul în sine în oceanul deschis are o înălțime de doar 30-60 cm, dar crește semnificativ atunci când se apropie de țărmurile continentelor sau insulelor.
Datorită mișcării apei din zonele învecinate către un punct de sub Lună, refluxuri corespunzătoare de apă au loc în alte două puncte îndepărtate de aceasta, la o distanță egală cu un sfert din circumferința Pământului. Este interesant de observat că scăderea nivelului mării în aceste două puncte este însoțită de o creștere a nivelului mării nu numai pe partea Pământului îndreptată spre Lună, ci și pe partea opusă.

Acest fapt este explicat și prin legea lui Newton. Două sau mai multe obiecte situate la distanțe diferite de aceeași sursă de gravitație și, prin urmare, supuse accelerării gravitației de mărimi diferite, se mișcă unul față de celălalt, deoarece obiectul cel mai apropiat de centrul de greutate este cel mai puternic atras de acesta.

Apa din punctul sublunar experimentează o atracție mai puternică către Lună decât Pământul de sub ea, dar Pământul, la rândul său, are o atracție mai puternică către Lună decât apa de pe partea opusă a planetei. Astfel, apare un val mare, care pe partea Pământului îndreptată spre Lună se numește directă, iar pe partea opusă - invers. Prima dintre ele este cu doar 5% mai mare decât a doua.

Datorită rotației Lunii pe orbita ei în jurul Pământului, între două maree mari succesive sau două maree joase trec aproximativ 12 ore și 25 de minute într-un loc dat. Intervalul dintre punctele culminante ale mareelor înalte și joase succesive este de cca. 6 ore 12 minute Perioada de 24 de ore și 50 de minute dintre două maree succesive se numește zi de maree (sau lunară).

Inegalități de maree. Procesele mareelor sunt foarte complexe și trebuie luați în considerare mulți factori pentru a le înțelege. În orice caz, principalele caracteristici vor fi determinate:
1) stadiul de dezvoltare a mareei în raport cu trecerea Lunii;
2) amplitudinea mareelor și
3) tipul de fluctuații ale mareelor sau forma curbei nivelului apei.
Numeroase variații ale direcției și mărimii forțelor de maree dau naștere la diferențe de mărime a mareelor de dimineață și de seară într-un anumit port, precum și între aceleași maree în diferite porturi. Aceste diferențe se numesc inegalități de maree.

Efect semi-diurn. De obicei, în decurs de o zi, datorită forței principale de maree - rotația Pământului în jurul axei sale - se formează două cicluri de maree complete.

Când este privită de la Polul Nord al eclipticii, este evident că Luna se rotește în jurul Pământului în aceeași direcție în care Pământul se rotește în jurul axei sale - în sens invers acelor de ceasornic. Cu fiecare revoluție ulterioară, un punct dat de pe suprafața pământului ia din nou o poziție direct sub Lună ceva mai târziu decât în timpul revoluției anterioare. Din acest motiv, atât fluxul, cât și refluxul mareelor sunt întârziate cu aproximativ 50 de minute în fiecare zi. Această valoare se numește întârziere lunară.

Inegalitatea la jumătate de lună. Acest tip principal de variație se caracterizează printr-o periodicitate de aproximativ 143/4 zile, care este asociată cu rotația Lunii în jurul Pământului și trecerea acesteia prin faze succesive, în special syzygies (luni noi și luni pline), adică. momente în care Soarele, Pământul și Luna sunt situate pe aceeași linie dreaptă.

Până acum am atins doar influența mareelor a Lunii. Câmpul gravitațional al Soarelui afectează și mareele, totuși, deși masa Soarelui este mult mai mare decât masa Lunii, distanța de la Pământ la Soare este atât de mai mare decât distanța până la Lună încât forța mareelor a Soarelui este mai puțin de jumătate din cea a Lunii.

Cu toate acestea, atunci când Soarele și Luna sunt pe aceeași linie dreaptă, fie pe aceeași parte a Pământului, fie pe părți opuse (în timpul lunii noi sau lunii pline), forțele lor gravitaționale se adună, acționând de-a lungul aceleiași axe și mareea solară se suprapune cu mareea lunară.

La fel, atracția Soarelui crește refluxul cauzat de influența Lunii. Ca urmare, mareele devin mai ridicate, iar mareele mai scăzute decât dacă ar fi cauzate doar de gravitația Lunii. Astfel de maree se numesc maree de primăvară.

Atunci când vectorii forței gravitaționale ai Soarelui și ai Lunii sunt reciproc perpendiculari (în cuadratură, adică atunci când Luna se află în primul sau ultimul trimestru), forțele lor de maree se opun, deoarece marea cauzată de atracția Soarelui este suprapusă reflux cauzat de Lună.

În astfel de condiții, mareele nu sunt la fel de înalte și mareele nu sunt la fel de scăzute ca și cum ar fi datorate doar forței gravitaționale a Lunii. Astfel de refluxuri și fluxuri intermediare se numesc cuadratura.

Gama de puncte de apă înaltă și scăzută în acest caz este redusă de aproximativ trei ori în comparație cu marea de primăvară.

Inegalitatea paralactică lunară. Perioada de fluctuații ale înălțimii mareelor, care apare din cauza paralaxei lunare, este de 271/2 zile. Motivul acestei inegalități este modificarea distanței Lunii față de Pământ în timpul rotației acestuia din urmă. Datorită formei eliptice a orbitei lunare, forța de maree a Lunii la perigeu este cu 40% mai mare decât la apogeu.

Inegalitatea zilnică. Perioada acestei inegalități este de 24 de ore și 50 de minute. Motivele apariției sale sunt rotația Pământului în jurul axei sale și o schimbare a declinării Lunii. Când Luna se află în apropierea ecuatorului ceresc, cele două maree mari într-o anumită zi (precum și cele două maree joase) diferă ușor, iar înălțimile apelor înalte și joase ale dimineții și serii sunt foarte apropiate. Cu toate acestea, pe măsură ce declinația nordică sau sudică a Lunii crește, mareele de dimineață și de seară de același tip diferă în înălțime, iar atunci când Luna atinge cea mai mare declinație nordică sau sudică, această diferență este cea mai mare.

Sunt cunoscute și mareele tropicale, numite așa deoarece Luna este aproape deasupra tropicilor de nord sau de sud.

Inegalitatea diurnă nu afectează semnificativ înălțimile a două joase succesive din Oceanul Atlantic și chiar și efectul acesteia asupra înălțimii mareelor este mic în comparație cu amplitudinea globală a fluctuațiilor. Cu toate acestea, în Oceanul Pacific, variabilitatea diurnă este de trei ori mai mare la nivelul mareelor joase decât la nivelul mareelor înalte.

Inegalitatea semestrială. Cauza sa este revoluția Pământului în jurul Soarelui și modificarea corespunzătoare a declinării Soarelui. De două ori pe an timp de câteva zile în timpul echinocțiului, Soarele este aproape de ecuatorul ceresc, adică. declinația sa este apropiată de 0. Luna este, de asemenea, situată în apropierea ecuatorului ceresc timp de aproximativ o zi la fiecare jumătate de lună. Astfel, în timpul echinocțiilor, există perioade în care declinațiile atât ale Soarelui, cât și ale Lunii sunt aproximativ egale cu 0. Efectul total de maree al atracției acestor două corpuri în astfel de momente este cel mai vizibil în zonele situate în apropierea ecuatorului Pământului. Dacă în același timp Luna se află în faza de lună nouă sau lună plină, așa-numita. maree de primăvară echinocțiale.

Inegalitatea paralaxei solare. Perioada de manifestare a acestei inegalități este de un an. Cauza sa este modificarea distanței de la Pământ la Soare în timpul mișcării orbitale a Pământului. O dată pentru fiecare revoluție în jurul Pământului, Luna se află la cea mai scurtă distanță față de ea, la perigeu. O dată pe an, în jurul datei de 2 ianuarie, Pământul, mișcându-se pe orbita sa, ajunge și la punctul de cea mai apropiată apropiere de Soare (periheliu). Atunci când aceste două momente de cea mai apropiată apropiere coincid, provocând cea mai mare forță mare netă, se pot aștepta niveluri mai mari ale mareelor și niveluri mai mici ale mareelor. La fel, dacă trecerea afeliului coincide cu apogeul, apar maree mai joase și maree mai puțin adânci.

Cele mai mari amplitudini ale mareelor. Cea mai mare maree din lume este generată de curenții puternici din Golful Minas din Golful Fundy. Fluctuațiile mareelor aici se caracterizează printr-un curs normal cu o perioadă semi-diurnă. Nivelul apei la maree înaltă crește adesea cu mai mult de 12 m în șase ore, apoi scade cu aceeași cantitate în următoarele șase ore. Când efectul mareelor de primăvară, poziția Lunii la perigeu și declinarea maximă a Lunii au loc în aceeași zi, nivelul mareelor poate ajunge la 15 m. Această amplitudine excepțional de mare a fluctuațiilor mareelor se datorează parțial formei de pâlnie. forma golfului Fundy, unde adâncimile scad și țărmurile se apropie unul de celălalt spre vârful golfului Cauzele mareelor, care au făcut obiectul unui studiu constant timp de multe secole, se numără printre acele probleme care au dat naștere multor teorii controversate chiar și în vremuri relativ recente

Charles Darwin a scris în 1911: „Nu este nevoie să cauți literatură antică de dragul teoriilor grotești ale mareelor”. Cu toate acestea, marinarii reușesc să-și măsoare înălțimea și să profite de maree fără să aibă nicio idee despre cauzele reale ale apariției lor.

Cred că nu trebuie să ne îngrijorăm prea mult cu privire la cauzele mareelor. Pe baza observațiilor pe termen lung, se calculează tabele speciale pentru orice punct din apele pământului, care indică orele de apă maximă și scăzută pentru fiecare zi. Îmi plănuiesc călătoria, de exemplu, în Egipt, care este renumit pentru lagunele sale puțin adânci, dar încercați să vă planificați din timp, astfel încât apa să aibă loc în prima jumătate a zilei, ceea ce vă va permite să călăriți pe deplin majoritatea orele de zi.
O altă întrebare legată de maree care este interesantă pentru kiters este relația dintre vânt și fluctuațiile nivelului apei.

O superstiție populară afirmă că la maree înaltă vântul se intensifică, dar la maree joasă se acru.
Influența vântului asupra fenomenelor mareelor este mai de înțeles. Vântul de la mare împinge apa spre coastă, înălțimea mareei crește peste normal, iar la reflux și nivelul apei depășește media. Dimpotrivă, atunci când vântul bate de pe uscat, apa este alungată de coastă, iar nivelul mării scade.

Al doilea mecanism funcționează prin creșterea presiunii atmosferice pe o suprafață vastă de apă; nivelul apei scade pe măsură ce se adaugă greutatea suprapusă a atmosferei. Când presiunea atmosferică crește cu 25 mmHg. Art., nivelul apei scade cu aproximativ 33 cm.O zonă de înaltă presiune sau anticiclon se numește de obicei vreme bună, dar nu pentru kiters. Este calm în centrul anticiclonului. O scădere a presiunii atmosferice determină o creștere corespunzătoare a nivelului apei. În consecință, o scădere bruscă a presiunii atmosferice combinată cu vânturile puternice de uragan poate provoca o creștere vizibilă a nivelului apei. Astfel de valuri, deși numite maree, nu sunt de fapt asociate cu influența forțelor mareelor și nu au periodicitatea caracteristică fenomenelor de maree.

Dar este foarte posibil ca mareele joase să influențeze și vântul, de exemplu, o scădere a nivelului apei în lagunele de coastă duce la o încălzire mai mare a apei și, ca urmare, la o scădere a diferenței de temperatură dintre marea rece și terenul încălzit, care slăbește efectul brizei.

Fotografie de Michael Marten