Správa o prílivoch a odlivoch. Vplyv mesiaca na príliv a odliv

Pred dvoma rokmi som bol na dovolenke na pobreží Indického oceánu na nádhernom ostrove Cejlon. Môj malý hotel bol len 50 metrov od oceánu. Každý deň som na vlastné oči pozoroval všetok ten mocný pohyb a búrlivý život oceánu. V jedno skoré ráno som stál na brehu, hľadel na vlny a premýšľal, čo dáva silu takej silnej vibrácii oceánu, jeho každodenným prílivom a odlivom.

Čo dáva silu prílivu a odlivu

Gravitácia ovplyvňuje pohyb všetkých predmetov rovnako. Ale ak gravitácia spôsobuje prílivy v oceánoch a voda spôsobuje vodu v Afrike, prečo potom v jazerách nie sú žiadne prílivy? Hmm, čo ak predpokladáme, že všetko, čo vieme, je nesprávne. Mnoho inteligentných ľudí z vedeckého sveta si to vysvetľuje takto. Zemská príťažlivosť v bode A je slabšia ako v bode B. Čistý účinok zemskej príťažlivosti roztiahne oceán. Potom napučiava na opačných stranách.

Áno, fakty sú skutočné a existuje rozdiel v gravitačnej sile Mesiaca v bodoch A a B.

Nedorozumenie spočíva vo vysvetlení vydutín. Možno sa neobjavujú kvôli rozdielom v príťažlivosti. Ale dôvody sú menej zrejmé a sú zmätené. Ide skôr o kumulatívny tlak na rôznych miestach vodného stĺpca. A Mesiac premení Zem na hydraulické čerpadlo v planetárnom meradle a voda sa nafúkne a tlačí sa smerom k stredu. Preto aj ten najmenší náraz stačí na to, aby sa vlnový pohyb začal.

Trochu viac o prílivoch a odlivoch

Ale rád by som pochopil, prečo nie sú v inej akumulácii vody:

• v ľudskom tele (pozostáva z 80% vody);
• v naplnenom kúpeli;
• v jazerách;
• v šálkach kávy atď.

S najväčšou pravdepodobnosťou kvôli nižšiemu tlaku ako v oceáne a zlej hydraulike. Na rozdiel od oceánu sú to všetko malé nahromadenia vody. Oblasť jazera, pohára a zvyšku nestačí na to, aby minimálny tlak na ňu zmenil hladinu vody a vytvoril vlny.

Veľké jazerá môžu vytvárať tlak pre mini prílivy. Ale keďže vietor a špliechanie vytvárajú veľké vlnky, jednoducho si ich nevšimneme. Prílivy sa tvoria všade, sú len veľmi mikroskopické.

Hladina oceánov a morí sa pravidelne mení, približne dvakrát denne. Tieto výkyvy sa nazývajú príliv a odliv. Počas prílivu hladina oceánu postupne stúpa a dosahuje najvyššiu polohu. Pri odlive hladina postupne klesá na najnižšiu úroveň. Pri prílive voda tečie smerom k brehom, pri odlive - preč od brehov.

Príliv a odliv stoja. Vznikajú vplyvom kozmických telies ako je Slnko. Podľa zákonov interakcie kozmických telies sa naša planéta a Mesiac navzájom priťahujú. Lunárna gravitácia je taká silná, že sa zdá, že povrch oceánu sa k nej ohýba. Mesiac sa pohybuje okolo Zeme a za ním cez oceán „beží“ prílivová vlna. Keď vlna dosiahne breh, to je príliv. Uplynie trochu času, voda bude nasledovať Mesiac a vzdialiť sa od pobrežia - to je odliv. Podľa rovnakých univerzálnych vesmírnych zákonov sa odlivy a odlivy vytvárajú aj z príťažlivosti Slnka. Slapová sila Slnka je však vzhľadom na jeho vzdialenosť podstatne menšia ako mesačná a ak by Mesiac nebol, príliv a odliv na Zemi by bol 2,17-krát menší. Vysvetlenie slapových síl ako prvý podal Newton.

Prílivy a odlivy sa navzájom líšia trvaním a veľkosťou. Najčastejšie sú počas dňa dva prílivy a dva odlivy. Na oblúkoch a pobreží východnej a strednej Ameriky je jeden príliv a jeden odliv za deň.

Veľkosť prílivu a odlivu je ešte rôznorodejšia ako ich obdobie. Teoreticky sa jeden mesačný príliv rovná 0,53 m, slnečný - 0,24 m. Najväčší príliv by teda mal mať výšku 0,77 m. Na otvorenom oceáne a v blízkosti ostrovov je hodnota prílivu a odlivu dosť blízka teoretickej: na Havaji Ostrovy - 1 m , na ostrove Svätá Helena - 1,1 m; na ostrovoch - 1,7 m.Na kontinentoch sa veľkosť prílivu a odlivu pohybuje od 1,5 do 2 m.Vo vnútrozemských moriach je príliv a odliv veľmi nevýznamný: - 13 cm, - 4,8 cm.Považuje sa za bezprílivový, ale v blízkosti Benátok príliv a odliv je do 1 m. Najväčšie prílivy sú nasledovné, zaznamenané v:

V zálive Fundy () dosiahol príliv výšku 16-17 m. Ide o najvyšší príliv na celej zemeguli.

Na severe, v zálive Penzhinskaya, výška prílivu dosiahla 12-14 m Toto je najvyšší príliv pri pobreží Ruska. Vyššie uvedené údaje o prílive a odlive sú však skôr výnimkou ako pravidlom. Vo veľkej väčšine bodov merania hladiny prílivu a odlivu sú malé a zriedka presahujú 2 m.

Význam prílivu a odlivu je veľmi veľký pre námornú plavbu a výstavbu prístavov. Každá prílivová vlna nesie obrovské množstvo energie.

Existuje stúpanie a klesanie vody. Toto je fenomén morského prílivu a odlivu. Už v dávnych dobách si pozorovatelia všimli, že príliv prichádza nejaký čas po kulminácii Mesiaca na mieste pozorovania. Navyše, príliv a odliv je najsilnejší v dňoch novu a splnu, keď sa stredy Mesiaca a Slnka nachádzajú približne na rovnakej priamke.

Berúc to do úvahy, I. Newton vysvetlil príliv a odliv pôsobením gravitácie z Mesiaca a Slnka, a to tým, že rôzne časti Zeme sú Mesiacom priťahované rôznymi spôsobmi.

Zem sa otáča okolo svojej osi oveľa rýchlejšie ako Mesiac okolo Zeme. V dôsledku toho sa prílivový hrb (relatívna poloha Zeme a Mesiaca je znázornená na obrázku 38) pohybuje, cez Zem prebieha prílivová vlna a vznikajú prílivové prúdy. Keď sa vlna približuje k pobrežiu, výška vlny sa zväčšuje so stúpaním dna. Vo vnútrozemských moriach je výška prílivovej vlny len niekoľko centimetrov, no na otvorenom oceáne dosahuje okolo jedného metra. V priaznivo umiestnených úzkych zátokách sa výška prílivu niekoľkonásobne zvyšuje.

Trenie vody o dno, ako aj deformácia pevného obalu Zeme sú sprevádzané uvoľňovaním tepla, čo vedie k rozptylu energie zo systému Zem-Mesiac. Keďže prílivový hrb je na východe, maximálny príliv nastáva po vyvrcholení Mesiaca, príťažlivosť hrbu spôsobuje zrýchlenie Mesiaca a spomalenie rotácie Zeme. Mesiac sa postupne vzďaľuje od Zeme. Geologické údaje skutočne ukazujú, že v období jury (pred 190 – 130 miliónmi rokov) bol príliv oveľa vyšší a dni boli kratšie. Treba poznamenať, že keď sa vzdialenosť od Mesiaca zníži 2-krát, výška prílivu sa zvýši 8-krát. V súčasnosti sa deň zvyšuje o 0,00017 s za rok. Takže za približne 1,5 miliardy rokov sa ich dĺžka zvýši na 40 moderných dní. Mesiac bude rovnako dlhý. Výsledkom je, že Zem a Mesiac budú vždy obrátené k sebe rovnakou stranou. Potom sa Mesiac začne postupne približovať k Zemi a o ďalšie 2-3 miliardy rokov bude roztrhaný slapovými silami (ak, samozrejme, dovtedy Slnečná sústava ešte existuje).

Vplyv Mesiaca na príliv a odliv

Pozrime sa podľa Newtona podrobnejšie na príliv a odliv spôsobený príťažlivosťou Mesiaca, keďže vplyv Slnka je výrazne (2,2-krát) menší.

Zapíšme si výrazy pre zrýchlenia spôsobené príťažlivosťou Mesiaca pre rôzne body Zeme, berúc do úvahy, že pre všetky telesá v danom bode priestoru sú tieto zrýchlenia rovnaké. V inerciálnom referenčnom systéme spojenom s ťažiskom systému budú hodnoty zrýchlenia:

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

Kde A, a O, a B— zrýchlenia spôsobené príťažlivosťou Mesiaca v bodoch A, O, B(obr. 37); M— hmotnosť Mesiaca; r— polomer Zeme; R- vzdialenosť medzi stredmi Zeme a Mesiaca (pre výpočty sa môže rovnať 60 r); G- gravitačná konštanta.

Ale žijeme na Zemi a všetky pozorovania vykonávame v referenčnom systéme spojenom so stredom Zeme, a nie s ťažiskom Zeme - Mesiacom. Ak chcete prejsť do tohto systému, je potrebné odpočítať zrýchlenie stredu Zeme od všetkých zrýchlení. Potom

A'A = -GM☾/(R-r)2 + GM☾/R2, a'B = -GM☾/(R + r)2 + GM/R2.

Vykonajte akcie v zátvorkách a vezmite to do úvahy r málo v porovnaní s R a v sumách a rozdieloch to možno zanedbať. Potom

A'A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r2) / R2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R3.

Zrýchlenie a’A A a’B identickej veľkosti, opačného smeru, každá smeruje zo stredu Zeme. Volajú sa prílivové zrýchlenia. V bodoch C A D slapové zrýchlenia sú menšie a smerujú do stredu Zeme.

Slapové zrýchlenia sú zrýchlenia, ktoré vznikajú v referenčnej sústave spojenej s telesom v dôsledku skutočnosti, že v dôsledku konečných rozmerov tohto telesa sú jeho rôzne časti priťahované rušivým telesom rôzne. V bodoch A A B gravitačné zrýchlenie sa ukáže byť menšie ako v bodoch C A D(obr. 37). Následne, aby bol tlak v rovnakej hĺbke rovnaký (ako v komunikujúcich plavidlách) v týchto bodoch, voda musí stúpať a vytvárať takzvaný prílivový hrb. Výpočty ukazujú, že stúpanie vody alebo prílivu na otvorenom oceáne je asi 40 cm, v pobrežných vodách je to oveľa väčšie a rekord je asi 18 m. Newtonova teória to nedokáže vysvetliť.

Na pobreží mnohých vonkajších morí môžete vidieť zaujímavý obraz: rybárske siete sú natiahnuté pozdĺž pobrežia neďaleko od vody. Navyše tieto siete neboli inštalované na sušenie, ale na chytanie rýb. Ak zostanete na brehu a budete pozorovať more, všetko sa vyjasní. Teraz voda začína stúpať a tam, kde bola ešte pred pár hodinami piesková hrádza, špliechajú vlny. Keď voda opadla, objavili sa siete, v ktorých sa zamotané ryby trblietali šupinami. Rybári obchádzali siete a odstraňovali svoj úlovok. Materiál zo stránky

Takto opisuje začiatok prílivu očitý svedok: „Dostali sme sa k moru,“ povedal mi spolucestujúci. Zmätene som sa obzerala okolo seba. Predo mnou bol naozaj pobrežie: pás vlniek, napoly zasypaná mŕtvola tuleňa, vzácne kusy naplaveného dreva, úlomky mušlí. A potom tu bola rovná plocha... a žiadne more. Ale asi po troch hodinách začala nehybná čiara horizontu dýchať a rozčúlila sa. A teraz sa za ňou začalo trblietať morské vlnobitie. Príliv sa nekontrolovateľne valil vpred po sivej hladine. Vlny sa navzájom predbiehali a vybehli na pobrežie. Vzdialené skaly jedna za druhou klesali - a všade naokolo je vidieť len vodu. Do tváre mi hodí slaný sprej. Namiesto mŕtvej pláne predo mnou žije a dýcha rozloha vody.“

Keď sa do zálivu, ktorý má lievikovitý pôdorys, dostane prílivová vlna, brehy zálivu ju akoby stlačia, čím sa výška prílivu niekoľkonásobne zvýši. V zálive Fundy pri východnom pobreží Severnej Ameriky dosahuje výška prílivu 18 m. V Európe sa najvyššie prílivy (až 13,5 metra) vyskytujú v Bretónsku pri meste Saint-Malo.

Veľmi často sa do ústí riek dostáva prílivová vlna

Pokračujme v rozhovore o silách pôsobiacich na nebeské telesá a účinkoch tým spôsobených. Dnes budem hovoriť o prílivoch a odlivoch a negravitačných poruchách.

Čo to znamená – „negravitačné poruchy“? Poruchy sa zvyčajne nazývajú malé korekcie veľkej hlavnej sily. To znamená, že budeme hovoriť o niektorých silách, ktorých vplyv na objekt je oveľa menší ako gravitačné

Aké iné sily existujú v prírode okrem gravitácie? Ponechajme bokom silné a slabé jadrové interakcie, majú lokálny charakter (pôsobia na extrémne krátke vzdialenosti). Ale ako vieme, elektromagnetizmus je oveľa silnejší ako gravitácia a siaha rovnako ďaleko - nekonečne. Ale keďže elektrické náboje opačných znamienok sú zvyčajne vyvážené a gravitačný „náboj“ (ktorého úlohu zohráva hmotnosť) má vždy rovnaké znamienko, pri dostatočne veľkých hmotnostiach sa samozrejme dostáva do popredia gravitácia. Takže v skutočnosti budeme hovoriť o poruchách pohybu nebeských telies pod vplyvom elektromagnetického poľa. Viac možností nie je, aj keď stále existuje temná energia, ale o tom si povieme neskôr, keď sa budeme baviť o kozmológii.

Ako som vysvetlil na , Newtonov jednoduchý gravitačný zákon F = G∙M∙m/R² je veľmi vhodné použiť v astronómii, pretože väčšina telies má takmer guľový tvar a sú od seba dostatočne vzdialené, takže ich pri výpočte možno nahradiť bodmi - bodovými objektmi obsahujúcimi celú ich hmotnosť. Ale teleso konečnej veľkosti, porovnateľné so vzdialenosťou medzi susednými telesami, napriek tomu zažíva rôzne silové vplyvy vo svojich rôznych častiach, pretože tieto časti sú umiestnené inak ako zdroje gravitácie, a to treba vziať do úvahy.

Príťažlivosť drví a trhá

Aby sme pocítili slapový efekt, urobme myšlienkový experiment populárny medzi fyzikmi: predstavme si seba vo voľne padajúcom výťahu. Odrezali sme lano, ktoré držalo kabínu a začíname padať. Pred pádom môžeme sledovať, čo sa deje okolo nás. Vešiame voľné masy a pozorujeme, ako sa správajú. Najprv padajú synchrónne a hovoríme, že je to stav beztiaže, pretože všetky predmety v tejto kabíne a ona sama cítia približne rovnaké zrýchlenie voľného pádu.

Postupom času však naše hmotné body začnú meniť svoju konfiguráciu. prečo? Pretože spodná bola na začiatku o niečo bližšie k stredu príťažlivosti ako horná, tak spodná, silnejšie priťahovaná, začína prevyšovať hornú. A bočné body ostávajú vždy v rovnakej vzdialenosti od ťažiska, ale keď sa k nemu priblížia, začnú sa k sebe približovať, pretože rovnako veľké zrýchlenia nie sú rovnobežné. V dôsledku toho sa deformuje systém nespojených predmetov. Toto sa nazýva prílivový efekt.

Z pohľadu pozorovateľa, ktorý má okolo seba rozhádzané zrnká a sleduje, ako sa jednotlivé zrnká pohybujú, kým celý systém padá na masívny objekt, možno zaviesť taký pojem ako pole slapových síl. Definujme tieto sily v každom bode ako vektorový rozdiel medzi tiažovým zrýchlením v tomto bode a zrýchlením pozorovateľa alebo ťažiska, a ak vezmeme iba prvý člen expanzie v Taylorovom rade pre relatívnu vzdialenosť, dostaneme symetrický obraz: najbližšie zrnká budú pred pozorovateľom, vzdialené budú za ním zaostávať, t.j. systém sa bude naťahovať pozdĺž osi smerujúcej k gravitačnému objektu a pozdĺž smerov na ňu kolmých budú častice tlačené smerom k pozorovateľovi.

Čo si myslíte, že sa stane, keď sa planéta vtiahne do čiernej diery? Tí, ktorí nepočúvali prednášky o astronómii, si zvyčajne myslia, že čierna diera odtrhne hmotu iba z povrchu, ktorý je obrátený k sebe. Nevedia, že takmer rovnako silný efekt nastáva na druhej strane voľne padajúceho tela. Tie. trhá sa v dvoch diametrálne opačných smeroch, v jednom vôbec nie.

Nebezpečenstvo vesmíru

Aby sme ukázali, aké dôležité je brať do úvahy slapový efekt, zoberme si Medzinárodnú vesmírnu stanicu. Rovnako ako všetky satelity Zeme padá voľne v gravitačnom poli (ak nie sú zapnuté motory). A pole slapových síl okolo je celkom hmatateľná vec, takže astronaut sa pri práci na vonkajšej strane stanice musí k nemu priviazať a spravidla dvoma káblami - pre každý prípad, nikdy neviete čo sa môže stať. A ak sa ocitne nepripútaný v tých podmienkach, kde ho prílivové sily ťahajú preč od stredu stanice, môže s ňou ľahko stratiť kontakt. Toto sa často stáva pri nástrojoch, pretože ich nemôžete všetky prepojiť. Ak niečo vypadne z rúk astronauta, potom sa tento objekt dostane do diaľky a stane sa nezávislým satelitom Zeme.

Pracovný plán pre ISS zahŕňa testy osobného jetpacku vo vesmíre. A keď mu zlyhá motor, slapové sily odnesú astronauta preč a stratíme ho. Mená nezvestných sú utajované.

To je, samozrejme, vtip: k takémuto incidentu zatiaľ našťastie nedošlo. Ale toto sa veľmi dobre môže stať! A možno sa to raz stane.

Planéta-oceán

Vráťme sa na Zem. Toto je pre nás najzaujímavejší objekt a slapové sily, ktoré naň pôsobia, sú cítiť dosť citeľne. Z ktorých nebeských telies pôsobia? Hlavným je Mesiac, pretože je blízko. Ďalším najväčším dopadom je Slnko, pretože je masívne. Ostatné planéty majú tiež určitý vplyv na Zem, ale je to sotva viditeľné.

Na analýzu vonkajších gravitačných vplyvov na Zem je zvyčajne reprezentovaná ako pevná guľa pokrytá tekutým obalom. Toto je dobrý model, pretože naša planéta má v skutočnosti mobilný obal v podobe oceánu a atmosféry a všetko ostatné je celkom pevné. Hoci zemská kôra a vnútorné vrstvy majú obmedzenú tuhosť a sú mierne náchylné na vplyv prílivu a odlivu, ich elastickú deformáciu možno pri výpočte vplyvu na oceán zanedbať.

Ak nakreslíme vektory slapových síl v systéme ťažiska Zeme, dostaneme nasledujúci obrázok: pole slapových síl ťahá oceán pozdĺž osi Zem-Mesiac a v rovine kolmej na ňu ho tlačí do stredu Zeme. . Planéta (aspoň jej pohyblivý obal) má teda tendenciu nadobúdať tvar elipsoidu. V tomto prípade sa na opačných stranách zemegule objavia dve vypukliny (nazývajú sa prílivové hrbole): jedna je obrátená k Mesiacu, druhá je od Mesiaca a v páse medzi nimi sa objaví zodpovedajúca „vydutina“ (presnejšie , povrch oceánu tam má menšie zakrivenie).

Zaujímavejšia vec sa deje v medzere – kde sa vektor prílivovej sily pokúša posunúť tekutý obal po zemskom povrchu. A to je prirodzené: ak chcete zdvihnúť more na jednom mieste a znížiť ho na inom mieste, musíte odtiaľ presunúť vodu sem. A medzi nimi slapové sily poháňajú vodu do „sublunárneho bodu“ a do „antilunárneho bodu“.

Kvantifikácia prílivového efektu je veľmi jednoduchá. Zemská gravitácia sa snaží urobiť oceán sférickým a prílivová časť lunárneho a slnečného vplyvu sa ho snaží natiahnuť pozdĺž svojej osi. Ak by sme nechali Zem na pokoji a nechali ju voľne padať na Mesiac, výška vydutia by dosahovala asi pol metra, t.j. Oceán stúpa len 50 cm nad svoju priemernú hladinu. Ak sa plavíte na lodi po otvorenom mori alebo oceáne, pol metra nie je badateľný. Toto sa nazýva statický príliv.

Takmer pri každej skúške natrafím na študenta, ktorý sebavedomo tvrdí, že príliv a odliv sa vyskytuje len na jednej strane Zeme – tej, ktorá je privrátená k Mesiacu. Spravidla to hovorí dievča. Stáva sa však, aj keď menej často, že mladí muži sa v tejto veci mýlia. Zároveň vo všeobecnosti majú dievčatá z astronómie hlbšie znalosti. Bolo by zaujímavé zistiť dôvod tejto „prílivovej a rodovej“ asymetrie.

Ale aby ste v sublunárnom bode vytvorili polmetrovú vydutinu, musíte tu destilovať veľké množstvo vody. Povrch Zeme však nezostáva nehybný, rýchlo sa otáča vo vzťahu k smeru Mesiaca a Slnka, pričom za deň vykoná úplnú revolúciu (a Mesiac sa na obežnej dráhe pohybuje pomaly – jedna otočka okolo Zeme takmer za mesiac). Preto prílivový hrb neustále prebieha pozdĺž povrchu oceánu, takže pevný povrch Zeme je pod prílivovým hrbolom 2-krát za deň a 2-krát pod prílivovým poklesom hladiny oceánu. Odhadnime: 40 tisíc kilometrov (dĺžka zemského rovníka) za deň, to je 463 metrov za sekundu. To znamená, že táto polmetrová vlna ako minicunami zasiahne východné pobrežia kontinentov v oblasti rovníka nadzvukovou rýchlosťou. V našich zemepisných šírkach dosahuje rýchlosť 250 – 300 m/s – tiež pomerne veľa: vlna síce nie je veľmi vysoká, ale vďaka zotrvačnosti dokáže vytvoriť skvelý efekt.

Druhým objektom z hľadiska vplyvu na Zem je Slnko. Je od nás 400-krát ďalej ako Mesiac, no je 27 miliónov-krát hmotnejšia. Preto sú účinky z Mesiaca a zo Slnka porovnateľné čo do veľkosti, hoci Mesiac stále pôsobí o niečo silnejšie: gravitačný slapový efekt zo Slnka je asi o polovicu slabší ako z Mesiaca. Niekedy sa ich vplyv kombinuje: deje sa to pri novom mesiaci, keď Mesiac prechádza na pozadí Slnka, a pri splne, keď je Mesiac na opačnej strane ako Slnko. V týchto dňoch – keď sa Zem, Mesiac a Slnko zoradia, a to sa deje každé dva týždne – je celkový slapový efekt jeden a pol krát väčší ako zo samotného Mesiaca. A po týždni Mesiac prejde štvrtinu svojej dráhy a ocitne sa v kvadratúre so Slnkom (pravý uhol medzi smermi na nich) a potom sa ich vplyv navzájom oslabuje. V priemere sa výška prílivu a odlivu na otvorenom mori pohybuje od štvrť metra do 75 centimetrov.

Námorníci poznali príliv a odliv už dlho. Čo robí kapitán, keď loď nabehne na plytčinu? Ak ste čítali námorné dobrodružné romány, tak viete, že sa okamžite pozerá na to, v akej fáze sa Mesiac nachádza a čaká na ďalší spln alebo nov. Potom môže maximálny príliv zdvihnúť loď a vrátiť ju späť.

Problémy a vlastnosti pobrežia

Príliv a odliv je obzvlášť dôležitý pre prístavných pracovníkov a námorníkov, ktorí sa chystajú priviesť svoju loď do prístavu alebo z neho. Problém plytkej vody sa spravidla vyskytuje v blízkosti pobrežia a aby sa zabránilo tomu, aby zasahovala do pohybu lodí, na vstup do zálivu sa vykopávajú podvodné kanály - umelé plavebné dráhy. Ich hĺbka by mala zohľadňovať výšku maximálneho odlivu.

Ak sa pozrieme na výšku prílivu a odlivu v určitom časovom bode a nakreslíme na mapu čiary rovnakej výšky vody, dostaneme sústredné kruhy so stredmi v dvoch bodoch (sublunárny a anti-lunárny), v ktorých je príliv maximálny . Ak by sa rovina obežnej dráhy Mesiaca zhodovala s rovinou zemského rovníka, potom by sa tieto body vždy pohybovali pozdĺž rovníka a vykonali by plnú otáčku za deň (presnejšie v 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Mesiac sa však nepohybuje v tejto rovine, ale v blízkosti roviny ekliptiky, voči ktorej je rovník naklonený o 23,5 stupňa. Preto sublunárny bod tiež „kráča“ pozdĺž zemepisnej šírky. V tom istom prístave (t.j. v rovnakej zemepisnej šírke) sa teda výška maximálneho prílivu, ktorý sa opakuje každých 12,5 hodiny, mení počas dňa v závislosti od orientácie Mesiaca voči zemskému rovníku.

Táto „maličkosť“ je dôležitá pre teóriu prílivu a odlivu. Pozrime sa znova: Zem sa otáča okolo svojej osi a rovina lunárnej obežnej dráhy je k nej naklonená. Preto každý námorný prístav „beží“ okolo zemského pólu počas dňa, raz spadne do oblasti najvyššieho prílivu a po 12,5 hodinách - opäť do oblasti prílivu, ale menej vysoko. Tie. dva prílivy počas dňa nie sú ekvivalentné vo výške. Jedna je vždy väčšia ako druhá, pretože rovina lunárnej dráhy neleží v rovine zemského rovníka.

Pre obyvateľov pobrežia je prílivový efekt životne dôležitý. Napríklad vo Francúzsku je jedna, ktorá je spojená s pevninou asfaltovou cestou vedenou pozdĺž dna úžiny. Na ostrove žije veľa ľudí, ktorí však túto cestu nemôžu používať, kým je hladina mora vysoká. Táto cesta môže prejsť iba dvakrát denne. Ľudia jazdia hore a čakajú na odliv, keď hladina klesne a cesta sa sprístupní. Ľudia cestujú do práce a späť na pobreží pomocou špeciálnej tabuľky prílivu a odlivu, ktorá je zverejnená pre každú pobrežnú osadu. Ak sa tento jav neberie do úvahy, voda môže po ceste zavaliť chodca. Turisti tam jednoducho prídu a prechádzajú sa, aby sa pozreli na dno mora, keď tam nie je voda. A miestni obyvatelia zbierajú niečo z dna, niekedy aj za jedlo, t.j. v podstate tento efekt živí ľudí.

Život vyšiel z oceánu vďaka prílivu a odlivu. V dôsledku odlivu sa niektoré pobrežné živočíchy ocitli na piesku a boli nútené naučiť sa dýchať kyslík priamo z atmosféry. Keby tam nebol Mesiac, tak by život z oceánu možno nevychádzal tak aktívne, lebo je tam dobre vo všetkých ohľadoch – termostatické prostredie, beztiažový stav. Ale ak ste sa zrazu ocitli na brehu, museli ste to nejako prežiť.

Pobrežie, najmä ak je ploché, je pri odlive značne exponované. A na nejaký čas ľudia strácajú možnosť používať svoje plavidlo, bezmocne ležiace ako veľryby na brehu. Ale je v tom niečo užitočné, pretože obdobie odlivu sa dá využiť na opravu lodí, najmä v niektorých zátokách: lode odplávali, potom voda odišla a v tomto čase sa dajú opraviť.

Napríklad na východnom pobreží Kanady je záliv Fundy, o ktorom sa hovorí, že má najvyšší príliv na svete: pokles hladiny môže dosiahnuť 16 metrov, čo sa považuje za rekord morského prílivu na Zemi. Námorníci sa tejto vlastnosti prispôsobili: počas prílivu privedú loď k brehu, posilnia ju, a keď voda odíde, loď visí a dno môže byť utesnené.

Ľudia už dlho začali sledovať a pravidelne zaznamenávať momenty a charakteristiky prílivov, aby sa naučili predpovedať tento jav. Čoskoro vynájdené merač prílivu a odlivu- zariadenie, v ktorom sa plavák pohybuje hore a dole v závislosti od hladiny mora a údaje sa automaticky kreslia na papier vo forme grafu. Mimochodom, meracie prostriedky sa od prvých pozorovaní až do súčasnosti takmer nezmenili.

Na základe veľkého množstva hydrografických záznamov sa matematici pokúšajú vytvoriť teóriu prílivu a odlivu. Ak máte dlhodobý záznam periodického procesu, môžete ho rozložiť na elementárne harmonické - sínusoidy rôznych amplitúd s viacerými periódami. A potom, keď určíte parametre harmonických, rozšírte celkovú krivku do budúcnosti a na tomto základe vytvorte tabuľky prílivu a odlivu. Teraz sú takéto tabuľky zverejnené pre každý prístav na Zemi a každý kapitán, ktorý sa chystá vstúpiť do prístavu, si vezme stôl a pozrie sa, kedy bude dostatočná hladina vody pre jeho loď.

Najznámejší príbeh súvisiaci s prediktívnymi výpočtami sa odohral počas druhej svetovej vojny: v roku 1944 sa naši spojenci - Briti a Američania - chystali otvoriť druhý front proti nacistickému Nemecku, preto bolo potrebné pristáť na francúzskom pobreží. Severné pobrežie Francúzska je v tomto smere veľmi nepríjemné: pobrežie je strmé, vysoké 25-30 metrov a dno oceánu je dosť plytké, takže lode sa môžu k pobrežiu priblížiť len v čase maximálneho prílivu. Ak by nabehli na plytčinu, jednoducho by ich zastrelili z kanónov. Aby sa tomu zabránilo, bol vytvorený špeciálny mechanický (ešte neexistovali elektronické) počítač. Vykonala Fourierovu analýzu časových radov na hladine mora pomocou bubnov otáčajúcich sa vlastnou rýchlosťou, cez ktoré prechádzal kovový kábel, ktorý zhŕňal všetky pojmy Fourierovho radu, a pierko pripojené ku káblu vykreslilo graf závislosti výšky prílivu a odlivu. čas. Išlo o prísne tajné práce, ktoré výrazne posunuli teóriu prílivu a odlivu, pretože bolo možné s dostatočnou presnosťou predpovedať okamih najvyššieho prílivu, vďaka čomu ťažké vojenské transportné lode preplávali Lamanšský prieliv a vylodili jednotky na breh. Matematici a geofyzici takto zachránili životy mnohým ľuďom.

Niektorí matematici sa pokúšajú zovšeobecniť údaje na planetárnom meradle, snažia sa vytvoriť jednotnú teóriu prílivu a odlivu, ale porovnávať záznamy na rôznych miestach je ťažké, pretože Zem je taká nepravidelná. Iba v nulovej aproximácii jeden oceán pokrýva celý povrch planéty, ale v skutočnosti existujú kontinenty a niekoľko slabo prepojených oceánov a každý oceán má svoju vlastnú frekvenciu prirodzených oscilácií.

Predchádzajúce diskusie o kolísaní hladiny mora pod vplyvom Mesiaca a Slnka sa týkali otvorených oceánskych priestorov, kde sa zrýchlenie prílivu a odlivu výrazne líši od jedného pobrežia k druhému. A v miestnych vodných plochách – napríklad v jazerách – môže príliv a odliv vytvoriť viditeľný efekt?

Zdalo by sa, že by to tak nemalo byť, pretože na všetkých miestach jazera je zrýchlenie prílivu približne rovnaké, rozdiel je malý. Napríklad v strede Európy sa nachádza Ženevské jazero, má len asi 70 km a nijako nesúvisí s oceánmi, no ľudia si už dávno všimli, že tam dochádza k výrazným denným výkyvom vody. Prečo vznikajú?

Áno, prílivová sila je extrémne malá. Ale hlavné je, že je to pravidelné, t.j. funguje pravidelne. Všetci fyzici poznajú efekt, ktorý pri pravidelnom pôsobení sily niekedy spôsobí zvýšenú amplitúdu kmitov. Napríklad si vezmete misku polievky z jedálne a... To znamená, že frekvencia vašich krokov je v rezonancii s prirodzenými vibráciami kvapaliny v tanieri. Keď si to všimneme, prudko zmeníme tempo chôdze - a polievka sa „upokojí“. Každá vodná plocha má svoju základnú rezonančnú frekvenciu. A čím väčšia je veľkosť zásobníka, tým nižšia je frekvencia prirodzených vibrácií kvapaliny v ňom. Takže sa ukázalo, že vlastná rezonančná frekvencia Ženevského jazera je násobkom frekvencie prílivu a odlivu a malý vplyv prílivu „uvoľňuje“ Ženevské jazero, takže hladina na jeho brehoch sa značne mení. Tieto dlhodobé stojaté vlny, ktoré sa vyskytujú v uzavretých vodných plochách, sa nazývajú seiches.

Prílivová energia

V súčasnosti sa snažia spojiť jeden z alternatívnych zdrojov energie s prílivovým efektom. Ako som povedal, hlavným účinkom prílivu a odlivu nie je to, že voda stúpa a klesá. Hlavným účinkom je prílivový prúd, ktorý za deň prenesie vodu okolo celej planéty.

Na plytkých miestach je tento efekt veľmi dôležitý. V oblasti Nového Zélandu kapitáni neriskujú ani navádzanie lodí cez niektoré úžiny. Plachetnice sa tam nikdy nedokázali dostať a aj moderné lode sa tam ťažko dostanú, pretože dno je plytké a prílivové prúdy majú obrovskú rýchlosť.

Ale keďže voda tečie, táto kinetická energia sa dá využiť. A už sú postavené elektrárne, v ktorých sa turbíny otáčajú tam a späť vplyvom prílivových prúdov. Sú celkom funkčné. Prvá prílivová elektráreň (TPP) bola vyrobená vo Francúzsku, je stále najväčšia na svete, s výkonom 240 MW. V porovnaní s vodnou elektrárňou to samozrejme nie je také skvelé, ale obsluhuje najbližšie vidiecke oblasti.

Čím bližšie k pólu, tým nižšia je rýchlosť prílivovej vlny, preto v Rusku neexistujú žiadne pobrežia, ktoré by mali veľmi silné prílivy. Vo všeobecnosti máme málo odbytísk do mora a pobrežie Severného ľadového oceánu nie je obzvlášť rentabilné na využívanie energie prílivu a odlivu, aj preto, že príliv poháňa vodu z východu na západ. Stále však existujú miesta vhodné pre PES, napríklad záliv Kislaya.

Faktom je, že v zálivoch príliv vždy vytvára väčší efekt: vlna stúpa, ponáhľa sa do zálivu a zužuje sa, zužuje - a zvyšuje sa amplitúda. Dochádza k podobnému procesu ako pri prasknutí bičom: najprv sa dlhá vlna pohybuje pomaly pozdĺž biča, ale potom hmotnosť časti biča zapojenej do pohybu klesá, takže sa zvyšuje rýchlosť (impulz mv je zachovaná!) a na úzkom konci dosahuje nadzvuk, v dôsledku čoho počujeme cvaknutie.

Vytvorením experimentálnej Kislogubskej TPP s nízkou spotrebou energie sa energetici pokúsili pochopiť, ako efektívne možno využiť príliv a odliv v cirkumpolárnych šírkach na výrobu elektriny. Nedáva to veľký ekonomický zmysel. Teraz však existuje projekt veľmi výkonného ruského TPP (Mezenskaya) – na 8 gigawattov. Na dosiahnutie tejto kolosálnej sily je potrebné zablokovať veľkú zátoku, ktorá priehradou oddeľuje Biele more od Barentsovho mora. Je pravda, že je veľmi pochybné, že sa to podarí, pokiaľ budeme mať ropu a plyn.

Minulosť a budúcnosť prílivu a odlivu

Mimochodom, odkiaľ pochádza energia prílivu a odlivu? Turbína sa roztočí, generuje sa elektrina a ktorý predmet stráca energiu?

Keďže zdrojom slapovej energie je rotácia Zeme, ak z nej čerpáme, znamená to, že rotácia sa musí spomaliť. Zdalo by sa, že Zem má vnútorné zdroje energie (teplo z hlbín pochádza z geochemických procesov a rozpadu rádioaktívnych prvkov) a straty kinetickej energie je čím kompenzovať. To je síce pravda, ale tok energie, šíriaci sa v priemere takmer rovnomerne do všetkých smerov, môže len ťažko výrazne ovplyvniť moment hybnosti a zmeniť rotáciu.

Ak by sa Zem neotáčala, slapové hrbole by smerovali presne v smere Mesiaca a v opačnom smere. Keď sa však otáča, zemské telo ich nesie dopredu v smere svojej rotácie - a vzniká konštantná divergencia prílivového vrcholu a sublunárneho bodu 3-4 stupňov. K čomu to vedie? Hrb, ktorý je bližšie k Mesiacu, je k nemu priťahovaný silnejšie. Táto gravitačná sila má tendenciu spomaliť rotáciu Zeme. A protiľahlý hrb je ďalej od Mesiaca, snaží sa zrýchliť rotáciu, no priťahuje sa slabšie, takže výsledný moment sily má brzdný účinok na rotáciu Zeme.

Naša planéta teda neustále znižuje rýchlosť rotácie (aj keď nie celkom pravidelne, skokovo, čo je spôsobené zvláštnosťami prenosu hmoty v oceánoch a atmosfére). Aký vplyv má príliv a odliv Zeme na Mesiac? Blízka prílivová vydutina sťahuje Mesiac so sebou, zatiaľ čo vzdialená ho naopak spomaľuje. Prvá sila je väčšia, v dôsledku toho sa Mesiac zrýchľuje. Teraz si pamätajte z predchádzajúcej prednášky, čo sa stane so satelitom, ktorý je v pohybe násilne ťahaný dopredu? Keď sa jeho energia zvyšuje, vzďaľuje sa od planéty a jej uhlová rýchlosť klesá, pretože sa zväčšuje polomer obežnej dráhy. Mimochodom, zvýšenie periódy revolúcie Mesiaca okolo Zeme bolo zaznamenané už v čase Newtona.

V číslach sa Mesiac od nás vzďaľuje asi o 3,5 cm za rok a dĺžka zemského dňa sa každých sto rokov zvyšuje o stotinu sekundy. Vyzerá to ako nezmysel, ale nezabudnite, že Zem existuje miliardy rokov. Je ľahké vypočítať, že v čase dinosaurov mal deň asi 18 hodín (samozrejme súčasné hodiny).

Keď sa Mesiac vzďaľuje, slapové sily sa zmenšujú. Vždy sa však vzďaľoval a ak sa pozrieme do minulosti, uvidíme, že predtým, ako bol Mesiac bližšie k Zemi, čo znamená, že príliv a odliv bol vyšší. Môžete napríklad oceniť, že v archeanskej ére, pred 3 miliardami rokov, boli prílivy a odlivy kilometre vysoké.

Slapové javy na iných planétach

Samozrejme, rovnaké javy sa vyskytujú aj v systémoch iných planét so satelitmi. Jupiter je napríklad veľmi masívna planéta s veľkým počtom satelitov. Jeho štyri najväčšie satelity (nazývajú sa Galileove, pretože ich objavil Galileo) sú dosť výrazne ovplyvnené Jupiterom. Najbližšia z nich, Io, je celá pokrytá sopkami, medzi ktorými je viac ako päťdesiat aktívnych, a vyžarujú „extra“ hmotu o 250 – 300 km vyššie. Tento objav bol celkom nečakaný: na Zemi nie sú také silné sopky, ale tu je malé teleso veľkosti Mesiaca, ktoré malo už dávno vychladnúť, no namiesto toho praská na všetky strany teplom. Kde je zdroj tejto energie?

Sopečná aktivita Io nebola pre každého prekvapením: šesť mesiacov predtým, ako sa prvá sonda priblížila k Jupiteru, dvaja americkí geofyzici publikovali prácu, v ktorej vypočítali vplyv Jupitera na tento mesiac. Ukázalo sa, že je taký veľký, že by mohol deformovať telo satelitu. A pri deformácii sa teplo vždy uvoľňuje. Keď vezmeme kúsok studenej plastelíny a začneme ho miesiť v rukách, po niekoľkých stlačení sa stane mäkkým a pružným. Nedeje sa to preto, že by ho ruka zahrievala svojím teplom (to isté sa stane, ak ho zmačknete v studenom zveráku), ale preto, že deformácia do neho vniesla mechanickú energiu, ktorá sa premenila na tepelnú.

Prečo sa však, preboha, mení tvar satelitu pod vplyvom prílivu a odlivu z Jupitera? Zdá sa, že keď sa pohybuje po kruhovej dráhe a rotuje synchrónne, ako náš Mesiac, raz sa stal elipsoidom - a nie je dôvod na následné deformácie tvaru? V blízkosti Io sú však aj ďalšie satelity; všetky spôsobujú, že sa jeho dráha (Io) mierne posúva dopredu a dozadu: buď sa približuje k Jupiteru, alebo sa vzďaľuje. To znamená, že slapový vplyv buď zoslabne, alebo zosilnie a tvar tela sa neustále mení. Mimochodom, ešte som nehovoril o prílivoch a odlivoch v pevnom tele Zeme: samozrejme, aj tie existujú, nie sú také vysoké, rádovo v decimetroch. Ak sedíte na svojom mieste šesť hodín, potom vďaka prílivu a odlivu „prejdete“ asi dvadsať centimetrov vzhľadom na stred Zeme. Táto vibrácia je, samozrejme, pre ľudí nepostrehnuteľná, no geofyzikálne prístroje ju registrujú.

Na rozdiel od pevnej zeme, povrch Io kolíše s amplitúdou mnohých kilometrov počas každej obežnej doby. Veľké množstvo deformačnej energie sa rozptýli ako teplo a ohrieva podpovrch. Mimochodom, meteoritové krátery na ňom nevidno, pretože sopky neustále bombardujú celý povrch čerstvou hmotou. Len čo vznikne impaktný kráter, o sto rokov neskôr je pokrytý produktmi erupcií susedných sopiek. Pracujú nepretržite a veľmi silne a k tomu sa pridávajú zlomy v kôre planéty, cez ktoré z hlbín prúdi tavenina rôznych minerálov, najmä síry. Pri vysokých teplotách stmavne, takže prúd z krátera vyzerá čierny. A ľahký okraj sopky je ochladená látka, ktorá padá okolo sopky. Na našej planéte je hmota vyvrhnutá zo sopky zvyčajne spomaľovaná vzduchom a padá blízko prieduchu, čím vytvára kužeľ, ale na Io nie je atmosféra a letí po balistickej trajektórii ďaleko vo všetkých smeroch. Možno je to príklad najsilnejšieho slapového efektu v slnečnej sústave.

Druhý satelit Jupitera, Európa, všetko vyzerá ako naša Antarktída, je pokrytý súvislou ľadovou kôrou, na niektorých miestach popraskanou, pretože aj ten neustále niečo deformuje. Keďže tento satelit je ďalej od Jupitera, slapový efekt tu nie je taký silný, ale stále dosť citeľný. Pod touto ľadovou kôrou je tekutý oceán: fotografie ukazujú fontány tryskajúce z niektorých trhlín, ktoré sa otvorili. Oceán sa pod vplyvom prílivových síl zúri a ľadové polia plávajú a narážajú na jeho povrchu, podobne ako to máme v Severnom ľadovom oceáne a pri pobreží Antarktídy. Nameraná elektrická vodivosť oceánskej tekutiny Európy naznačuje, že ide o slanú vodu. Prečo by tam nemal byť život? Bolo by lákavé spustiť zariadenie do jednej z trhlín a zistiť, kto tam býva.

V skutočnosti nie všetky planéty sa stretávajú. Napríklad Enceladus, mesiac Saturna, má tiež ľadovú kôru a pod sebou oceán. Výpočty však ukazujú, že energia prílivu a odlivu nestačí na udržanie subglaciálneho oceánu v tekutom stave. Samozrejme, že okrem prílivu a odlivu má každé nebeské teleso aj iné zdroje energie – napríklad rozpadajúce sa rádioaktívne prvky (urán, tórium, draslík), ale na malých planétach sotva môžu hrať významnejšiu úlohu. To znamená, že je tu niečo, čomu ešte nerozumieme.

Slapový efekt je pre hviezdy mimoriadne dôležitý. Prečo - o tom viac v ďalšej prednáške.

15. október 2012

Britský fotograf Michael Marten vytvoril sériu originálnych fotografií zachytávajúcich pobrežie Británie z rovnakých uhlov, no v rôznych časoch. Jeden výstrel pri prílive a jeden pri odlive.

Ukázalo sa to dosť nezvyčajne a pozitívne recenzie na projekt doslova prinútili autora, aby začal knihu vydávať. Kniha s názvom „Sea Change“ vyšla v auguste tohto roku a vyšla v dvoch jazykoch. Michaelovi Martenovi trvalo približne osem rokov, kým vytvoril svoju pôsobivú sériu fotografií. Čas medzi vysokou a nízkou hladinou vody je v priemere o niečo viac ako šesť hodín. Michael sa preto musí na každom mieste zdržiavať dlhšie, než je len čas niekoľkých cvaknutí spúšte. Autor už dlho živil myšlienku vytvorenia série takýchto diel. Hľadal, ako realizovať zmeny v prírode na filme, bez vplyvu človeka. A našiel som ho náhodou, v jednej z pobrežných škótskych dediniek, kde som strávil celý deň a vystihol čas prílivu a odlivu.

Periodické kolísanie hladiny vody (stúpanie a pokles) vo vodných oblastiach na Zemi sa nazýva príliv a odliv.

Najvyššia hladina vody pozorovaná za deň alebo pol dňa počas prílivu sa nazýva vysoká voda, najnižšia hladina počas odlivu sa nazýva nízka voda a okamih dosiahnutia týchto značiek maximálnej hladiny sa nazýva stav (alebo štádium) vysokej hladiny. príliv alebo odliv, resp. Priemerná hladina mora je podmienená hodnota, nad ktorou sú značky hladiny umiestnené počas prílivu a pod ktorou počas odlivu. Je to výsledok spriemerovania veľkej série naliehavých pozorovaní.

Vertikálne kolísanie hladiny vody počas prílivu a odlivu je spojené s horizontálnymi pohybmi vodných hmôt vo vzťahu k brehu. Tieto procesy komplikuje príval vetra, odtok rieky a ďalšie faktory. Horizontálne pohyby vodných hmôt v pobrežnej zóne sa nazývajú prílivové (alebo prílivové) prúdy, zatiaľ čo vertikálne výkyvy hladiny vody sa nazývajú odlivy a odlivy. Všetky javy spojené s prílivmi a odlivmi sa vyznačujú periodicitou. Prílivové prúdy periodicky menia smer na opačný, naproti tomu oceánske prúdy, pohybujúce sa nepretržite a jednosmerne, sú spôsobené všeobecnou cirkuláciou atmosféry a pokrývajú veľké oblasti otvoreného oceánu.

Prílivy a odlivy sa cyklicky striedajú v súlade s meniacimi sa astronomickými, hydrologickými a meteorologickými podmienkami. Postupnosť prílivových fáz je určená dvomi maximami a dvomi minimami v dennom cykle.

Hoci Slnko zohráva významnú úlohu v prílivových procesoch, rozhodujúcim faktorom pri ich vývoji je gravitačná sila Mesiaca. Mieru vplyvu slapových síl na každú časticu vody, bez ohľadu na jej umiestnenie na zemskom povrchu, určuje Newtonov zákon univerzálnej gravitácie.

Tento zákon hovorí, že dve hmotné častice sa navzájom priťahujú silou priamo úmernou súčinu hmotností oboch častíc a nepriamo úmernou druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi. Rozumie sa, že čím väčšia je hmotnosť telies, tým väčšia sila vzájomnej príťažlivosti medzi nimi vzniká (pri rovnakej hustote menšie teleso vytvorí menšiu príťažlivosť ako väčšie).

Zákon tiež znamená, že čím väčšia je vzdialenosť medzi dvoma telesami, tým menšia je príťažlivosť medzi nimi. Keďže táto sila je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi dvoma telesami, faktor vzdialenosti hrá oveľa väčšiu úlohu pri určovaní veľkosti prílivovej sily ako hmotnosti telies.

Gravitačná príťažlivosť Zeme, ktorá pôsobí na Mesiac a udržuje ho na obežnej dráhe v blízkosti Zeme, je opačná k sile príťažlivosti Zeme Mesiacom, ktorý má tendenciu posúvať Zem smerom k Mesiacu a „dvíha“ všetky umiestnené objekty. na Zemi v smere Mesiaca.

Bod na zemskom povrchu nachádzajúci sa priamo pod Mesiacom je len 6 400 km od stredu Zeme a v priemere 386 063 km od stredu Mesiaca. Okrem toho je hmotnosť Zeme 81,3-násobkom hmotnosti Mesiaca. V tomto bode zemského povrchu je teda gravitácia Zeme pôsobiaca na akýkoľvek objekt približne 300-tisíckrát väčšia ako gravitácia Mesiaca.

Je bežnou myšlienkou, že voda na Zemi priamo pod Mesiacom stúpa v smere k Mesiacu, čo spôsobuje, že voda odteká z iných miest na zemskom povrchu, ale keďže gravitácia Mesiaca je taká malá v porovnaní s gravitáciou Zeme, nebolo by možné stačiť zdvihnúť toľko vody.obrovská váha.
Avšak oceány, moria a veľké jazerá na Zemi, keďže ide o veľké tekuté telesá, sa môžu voľne pohybovať pod vplyvom bočných posuvných síl a akákoľvek nepatrná tendencia horizontálneho pohybu ich uvádza do pohybu. Všetky vody, ktoré nie sú priamo pod Mesiacom, sú vystavené pôsobeniu zložky gravitačnej sily Mesiaca smerujúcej tangenciálne (tangenciálne) k zemskému povrchu, ako aj jej zložky smerujúcej von, a podliehajú horizontálnemu posunu vzhľadom na pevnú látku. zemská kôra.

V dôsledku toho voda prúdi z priľahlých oblastí zemského povrchu smerom k miestu, ktoré sa nachádza pod Mesiacom. Výsledná akumulácia vody v bode pod Mesiacom tam vytvára príliv. Samotná prílivová vlna na otvorenom oceáne má výšku len 30-60 cm, no výrazne sa zväčšuje pri približovaní sa k brehom kontinentov alebo ostrovov.
V dôsledku pohybu vody zo susedných oblastí smerom k bodu pod Mesiacom dochádza k zodpovedajúcim odlivom vody v dvoch ďalších bodoch, ktoré sú od neho vzdialené vo vzdialenosti rovnajúcej sa štvrtine obvodu Zeme. Je zaujímavé, že pokles hladiny mora v týchto dvoch bodoch je sprevádzaný nárastom hladiny mora nielen na strane Zeme privrátenej k Mesiacu, ale aj na opačnej strane.

Túto skutočnosť vysvetľuje aj Newtonov zákon. Dva alebo viac objektov, ktoré sa nachádzajú v rôznych vzdialenostiach od toho istého zdroja gravitácie, a preto sú vystavené zrýchleniu gravitácie rôznej veľkosti, sa navzájom pohybujú, pretože objekt, ktorý je najbližšie k ťažisku, je k nemu najviac priťahovaný.

Voda v sublunárnom bode zažíva silnejší ťah k Mesiacu ako Zem pod ním, ale Zem má zase silnejší ťah k Mesiacu ako voda na opačnej strane planéty. Vzniká tak prílivová vlna, ktorá sa na strane Zeme privrátenej k Mesiacu nazýva priama a na opačnej strane - reverzná. Prvý z nich je len o 5 % vyšší ako druhý.

V dôsledku rotácie Mesiaca na jeho obežnej dráhe okolo Zeme medzi dvoma po sebe nasledujúcimi prílivmi alebo dvoma odlivmi v danom mieste prejde približne 12 hodín a 25 minút. Interval medzi vrcholmi po sebe nasledujúcich prílivov a odlivov je cca. 6 hodín 12 minút Obdobie 24 hodín 50 minút medzi dvoma po sebe nasledujúcimi prílivmi a odlivom sa nazýva prílivový (alebo lunárny) deň.

Nerovnosti prílivu a odlivu. Prílivové procesy sú veľmi zložité a na ich pochopenie je potrebné vziať do úvahy veľa faktorov. V každom prípade budú určené hlavné vlastnosti:
1) štádium vývoja prílivu a odlivu vzhľadom na prechod Mesiaca;
2) prílivová amplitúda a
3) typ prílivových výkyvov alebo tvar krivky vodnej hladiny.
Početné variácie v smere a veľkosti prílivových síl spôsobujú rozdiely vo veľkosti ranného a večerného prílivu a odlivu v danom prístave, ako aj medzi tým istým prílivom a odlivom v rôznych prístavoch. Tieto rozdiely sa nazývajú nerovnosti prílivu a odlivu.

Semi-denný efekt. Zvyčajne sa v priebehu dňa v dôsledku hlavnej slapovej sily - rotácie Zeme okolo svojej osi - vytvoria dva úplné slapové cykly.

Pri pohľade zo severného pólu ekliptiky je zrejmé, že Mesiac rotuje okolo Zeme rovnakým smerom, akým sa Zem otáča okolo svojej osi – proti smeru hodinových ručičiek. S každou ďalšou otáčkou daný bod na zemskom povrchu opäť zaujme polohu priamo pod Mesiacom o niečo neskôr ako počas predchádzajúcej otáčky. Z tohto dôvodu sa príliv a odliv oneskoruje každý deň približne o 50 minút. Táto hodnota sa nazýva lunárne oneskorenie.

Polmesačná nerovnosť. Tento hlavný typ variácie sa vyznačuje periodicitou približne 143/4 dní, čo súvisí s rotáciou Mesiaca okolo Zeme a jeho prechodom cez po sebe nasledujúce fázy, najmä syzygie (novy a splny), t.j. okamihy, keď sa Slnko, Zem a Mesiac nachádzajú na rovnakej priamke.

Doteraz sme sa dotkli len slapového vplyvu Mesiaca. Gravitačné pole Slnka ovplyvňuje aj príliv a odliv, hoci hmotnosť Slnka je oveľa väčšia ako hmotnosť Mesiaca, vzdialenosť od Zeme k Slnku je taká väčšia ako vzdialenosť k Mesiacu, že prílivová sila Slnka je menej ako polovica Mesiaca.

Keď sú však Slnko a Mesiac na rovnakej priamke, buď na tej istej strane Zeme alebo na opačných stranách (počas novu alebo splnu), ich gravitačné sily sa sčítajú a pôsobia pozdĺž tej istej osi a slnečný príliv sa prekrýva s mesačným prílivom.

Rovnako príťažlivosť Slnka zvyšuje odliv spôsobený vplyvom Mesiaca. V dôsledku toho sa príliv a odliv stávajú vyššími a prílivmi nižšími, ako keby boli spôsobené iba gravitáciou Mesiaca. Takéto prílivy sa nazývajú jarné prílivy.

Keď sú vektory gravitačnej sily Slnka a Mesiaca navzájom kolmé (počas kvadratúry, t. j. keď je Mesiac v prvej alebo poslednej štvrti), ich slapové sily sú protichodné, pretože príliv spôsobený príťažlivosťou Slnka je superponovaný na odliv spôsobený Mesiacom.

Za takýchto podmienok nie sú prílivy také vysoké a prílivy nie sú také nízke, ako keby boli spôsobené iba gravitačnou silou Mesiaca. Takéto prechodné odlivy a prietoky sa nazývajú kvadratúra.

Rozsah vysokých a nízkych vodných značiek je v tomto prípade znížený približne trikrát v porovnaní s jarným prílivom.

Lunárna paralaktická nerovnosť. Obdobie kolísania výšky prílivu a odlivu, ku ktorému dochádza v dôsledku lunárnej paralaxy, je 271/2 dňa. Dôvodom tejto nerovnosti je zmena vzdialenosti Mesiaca od Zeme počas rotácie Zeme. V dôsledku eliptického tvaru lunárnej obežnej dráhy je slapová sila Mesiaca v perigeu o 40 % vyššia ako v apogeu.

Denná nerovnosť. Doba tejto nerovnosti je 24 hodín 50 minút. Príčinami jej vzniku je rotácia Zeme okolo svojej osi a zmena deklinácie Mesiaca. Keď je Mesiac blízko nebeského rovníka, dva prílivy v daný deň (rovnako ako dva odlivy) sa mierne líšia a výšky ranných a večerných vysokých a nízkych vôd sú veľmi blízko. Keď sa však severná alebo južná deklinácia Mesiaca zväčšuje, ranné a večerné prílivy rovnakého typu sa líšia výškou, a keď Mesiac dosiahne najväčšiu severnú alebo južnú deklináciu, je tento rozdiel najväčší.

Známe sú aj tropické prílivy, nazývané preto, že Mesiac je takmer nad severnými alebo južnými trópmi.

Denná nerovnosť výrazne neovplyvňuje výšky dvoch po sebe nasledujúcich odlivov v Atlantickom oceáne a dokonca aj jej vplyv na výšku prílivu a odlivu je malý v porovnaní s celkovou amplitúdou výkyvov. V Tichom oceáne je však denná variabilita pri odlive trikrát väčšia ako pri prílive.

Polročná nerovnosť. Jeho príčinou je obeh Zeme okolo Slnka a tomu zodpovedajúca zmena deklinácie Slnka. Dvakrát do roka na niekoľko dní počas rovnodenností je Slnko blízko nebeského rovníka, t.j. jeho deklinácia je blízka 0. Mesiac sa tiež nachádza v blízkosti nebeského rovníka približne jeden deň každého pol mesiaca. Počas rovnodenností sú teda obdobia, kedy sú deklinácie Slnka aj Mesiaca približne rovné 0. Celkový slapový efekt príťažlivosti týchto dvoch telies je v takýchto momentoch najvýraznejší v oblastiach nachádzajúcich sa v blízkosti zemského rovníka. Ak je zároveň Mesiac vo fáze novu alebo splnu, tzv. rovnodenné jarné prílivy.

Nerovnosť slnečnej paralaxy. Obdobie prejavu tejto nerovnosti je jeden rok. Jeho príčinou je zmena vzdialenosti od Zeme k Slnku pri orbitálnom pohybe Zeme. Raz za každú otáčku okolo Zeme je Mesiac v najkratšej vzdialenosti od nej v perigeu. Raz ročne, okolo 2. januára, sa Zem pohybujúc na svojej dráhe dostane aj do bodu najbližšieho priblíženia k Slnku (perihélium). Keď sa tieto dva momenty najbližšieho priblíženia zhodujú a spôsobujú najväčšiu čistú prílivovú silu, možno očakávať vyššie úrovne prílivu a nižšie úrovne prílivu a odlivu. Podobne, ak sa prechod afélia zhoduje s apogeom, vyskytujú sa nižšie prílivy a plytšie prílivy.

Najväčšie prílivové amplitúdy. Najvyšší príliv na svete vytvárajú silné prúdy v zálive Minas v zálive Fundy. Prílivové výkyvy sa tu vyznačujú normálnym priebehom s polodenným obdobím. Hladina vody pri prílive často stúpne o viac ako 12 m za šesť hodín a potom v priebehu nasledujúcich šiestich hodín o rovnakú hodnotu klesne. Keď v ten istý deň nastane efekt jarného prílivu, poloha Mesiaca v perigeu a maximálna deklinácia Mesiaca, hladina prílivu môže dosiahnuť 15 m. Táto mimoriadne veľká amplitúda prílivových výkyvov je čiastočne spôsobená lievikovitým tvar zálivu Fundy, kde sa hĺbka zmenšuje a brehy sa približujú k vrchu zálivu. Príčiny prílivu a odlivu, ktoré sú predmetom neustáleho štúdia po mnoho storočí, patria k problémom, ktoré viedli k vzniku mnohých kontroverzné teórie aj v relatívne nedávnej dobe

Charles Darwin v roku 1911 napísal: „Nie je potrebné hľadať starovekú literatúru kvôli groteskným teóriám o prílivoch a odlivoch. Námorníkom sa však darí merať ich výšku a využívať príliv a odliv bez toho, aby mali predstavu o skutočných príčinách ich výskytu.

Myslím si, že sa nemusíme príliš obávať príčin prílivu a odlivu. Na základe dlhodobých pozorovaní sa pre ktorýkoľvek bod v zemských vodách vypočítajú špeciálne tabuľky, ktoré označujú časy vysokej a nízkej vody pre každý deň. Cestu plánujem napríklad do Egypta, ktorý je známy svojimi plytkými lagúnami, no snažte sa dopredu naplánovať tak, aby plná voda nastala v prvej polovici dňa, čo vám umožní naplno jazdiť väčšinu denné hodiny.
Ďalšou otázkou súvisiacou s prílivom a odlivom, ktorá je pre kiterov zaujímavá, je vzťah medzi vetrom a kolísaním hladiny vody.

Ľudová povera hovorí, že pri prílive vietor zosilnie, no pri odlive kysne.
Vplyv vetra na prílivové javy je pochopiteľnejší. Vietor od mora tlačí vodu k pobrežiu, výška prílivu sa nadnormálne zvyšuje a pri odlive aj hladina prekračuje priemer. Naopak, keď vietor fúka z pevniny, voda sa od pobrežia odháňa a hladina mora klesá.

Druhý mechanizmus funguje tak, že sa zvyšuje atmosférický tlak na obrovskej ploche vody; hladina vody klesá s pribúdajúcou hmotnosťou atmosféry. Keď sa atmosférický tlak zvýši o 25 mmHg. Čl., hladina klesne približne o 33 cm Zóna vysokého tlaku alebo tlaková výš sa zvyčajne nazýva dobré počasie, ale nie pre kiterov. V strede tlakovej výše je pokoj. Pokles atmosférického tlaku spôsobuje zodpovedajúce zvýšenie hladiny vody. V dôsledku toho prudký pokles atmosférického tlaku v kombinácii s vetrom so silou hurikánu môže spôsobiť výrazné zvýšenie hladiny vody. Takéto vlny, hoci sa nazývajú prílivové, v skutočnosti nesúvisia s vplyvom slapových síl a nemajú periodicitu charakteristickú pre prílivové javy.

Je však celkom možné, že odliv môže ovplyvniť aj vietor, napríklad zníženie hladiny vody v pobrežných lagúnach vedie k väčšiemu otepľovaniu vody a v dôsledku toho k zníženiu teplotného rozdielu medzi studeným morom a vyhrievaná pôda, ktorá oslabuje efekt vánku.

Autor fotografie: Michael Marten