Poročilo o plimi in oseki. Vpliv lune na oseko in oseko
Pred dvema letoma sem bil na počitnicah na obali Indijskega oceana na čudovitem otoku Cejlon. Moj majhen hotel je bil le 50 metrov od oceana. Vsak dan sem na lastne oči opazoval vse mogočno gibanje in burno življenje oceana. Nekega zgodnjega jutra sem stal na obali, gledal valove in razmišljal, kaj daje moč tako močnemu vibriranju oceana, njegovih vsakodnevnih plim in osek.
Kaj daje moč oseki in oseki
Gravitacija vpliva na gibanje vseh predmetov enako. Če pa gravitacija povzroča plimovanje v oceanih in voda povzroča vodo v Afriki, zakaj potem v jezerih ni plimovanja? Hmm, kaj pa če domnevamo, da je vse, kar vemo, narobe. Mnogi inteligentni ljudje iz znanstvenega sveta to razlagajo tako. Zemljina gravitacija v točki A je šibkejša kot v točki B. Neto učinek Zemljine gravitacije raztegne ocean. Po tem nabrekne na nasprotnih straneh.
Da, res so dejstva resnična in obstaja razlika v gravitacijski sili Lune v točkah A in B.
Nesporazum je v razlagi izboklin. Morda se ne pojavijo zaradi razlik v privlačnosti. Toda razlogi so manj očitni in se zmedejo. Gre bolj za kumulativni tlak na različnih mestih v vodnem stolpcu. In Luna spremeni Zemljo v hidravlično črpalko v planetarnem merilu, voda pa nabrekne in se stisne proti središču. Zato je že najmanjši udarec dovolj, da se valovno gibanje začne.
Še malo o plimi in oseki
Vendar bi rad razumel, zakaj niso v drugi akumulaciji vode:
- v človeškem telesu (sestoji iz 80% vode);
- v napolnjeni kopeli;
- v jezerih;
- v skodelicah kave itd.
Najverjetneje zaradi nižjega pritiska kot v oceanu in slabe hidravlike. Za razliko od oceana so to vse majhne akumulacije vode. Območje jezera, skodelice in ostalega ni dovolj, da bi minimalni pritisk nanj spremenil nivo vode in ustvaril valove.
Velika jezera lahko ustvarijo pritisk za majhne plime. Ker pa veter in pljuski ustvarjajo velike valove, jih preprosto ne opazimo. Plimovanje nastaja povsod, le zelo mikroskopsko je.
Gladina oceanov in morij se občasno spreminja, približno dvakrat na dan. Ta nihanja imenujemo oseka in oseka. Med plimovanjem se gladina oceana postopoma dviguje in doseže najvišjo lego. Ob oseki gladina postopoma pade na najnižjo raven. Ob visoki plimi voda teče proti obalam, ob oseki - stran od obale.
Plima in oseka stojita. Nastanejo zaradi vpliva vesoljskih teles, kot je Sonce. Po zakonih medsebojnega delovanja kozmičnih teles se naš planet in Luna medsebojno privlačita. Lunarna gravitacija je tako močna, da se zdi, da se gladina oceana upogne proti njej. Luna se giblje okoli Zemlje, za njo pa po oceanu »teče« plimski val. Ko val doseže obalo, je to plima. Minilo bo malo časa, voda bo sledila Luni in se oddaljila od obale - to je oseka. Po istih univerzalnih kozmičnih zakonih se iz privlačnosti Sonca oblikujejo tudi oseke in oseke. Je pa plimska sila Sonca zaradi oddaljenosti bistveno manjša od lunine in če ne bi bilo Lune, bi bilo plimovanje na Zemlji 2,17-krat manjše. Razlago plimskih sil je prvi podal Newton.
Plimovanje se med seboj razlikuje po trajanju in velikosti. Najpogosteje sta čez dan dve plimi in dve oseki. Na lokih in obalah Vzhodne in Srednje Amerike je ena visoka in ena oseka na dan.
Velikost plimovanja je še bolj raznolika kot njihovo obdobje. Teoretično je ena lunarna plima enaka 0,53 m, sončna - 0,24 m Tako bi morala biti največja plima visoka 0,77 m V odprtem oceanu in blizu otokov je vrednost plime precej blizu teoretične: na Havajih Otoki - 1 m , na otoku Sv. Helene - 1,1 m; na otokih - 1,7 m Na celinah se velikost plimovanja giblje od 1,5 do 2 m V celinskih morjih so plime zelo nepomembne: - 13 cm, - 4,8 cm Šteje se, da je brez plimovanja, vendar v bližini Benetk plimovanje je do 1 m Največje plime so naslednje, zabeležene v:
V zalivu Fundy () je plima dosegla višino 16-17 m, kar je najvišja plima na vsem svetu.
Na severu, v zalivu Penzhinskaya, je višina plime dosegla 12-14 m. To je najvišja plima ob obali Rusije. Vendar so zgornji podatki o plimi in oseki prej izjema kot pravilo. Na veliki večini merilnih mest plimovanja so majhne in redko presegajo 2 m.
Pomen plimovanja je zelo velik za pomorsko plovbo in gradnjo pristanišč. Vsak plimni val nosi ogromno energije.
Obstaja dvig in padec vode. To je pojav morskih osek in osek. Že v starih časih so opazovalci opazili, da plima nastopi nekaj časa po kulminaciji Lune na mestu opazovanja. Poleg tega so plime najmočnejše ob mlaju in polni luni, ko se središča Lune in Sonca nahajajo približno na isti ravni črti.
Ob upoštevanju tega je I. Newton pojasnjeval plimo in oseko z delovanjem gravitacije Lune in Sonca, in sicer z dejstvom, da različne dele Zemlje Luna privlači na različne načine.
Zemlja se vrti okoli svoje osi veliko hitreje kot se Luna vrti okoli Zemlje. Zaradi tega se plimska grba (relativna lega Zemlje in Lune prikazuje slika 38) premakne, plimni val teče po Zemlji in nastanejo plimski tokovi. Ko se val približuje obali, se višina vala povečuje z dvigom dna. V celinskih morjih je višina plimnega vala le nekaj centimetrov, v odprtem oceanu pa doseže približno en meter. V ugodno lociranih ozkih zalivih se višina plime večkrat poveča.
Trenje vode ob dno in deformacijo Zemljine trdne lupine spremljata sproščanje toplote, kar vodi do disipacije energije iz sistema Zemlja-Luna. Ker je plimska grba na vzhodu, največja plima nastopi po vrhuncu Lune, privlačnost grbe povzroči pospešek Lune in upočasnitev rotacije Zemlje. Luna se postopoma oddaljuje od Zemlje. Geološki podatki namreč kažejo, da so bile v jurskem obdobju (pred 190–130 milijoni let) plime in oseke veliko višje in dnevi krajši. Upoštevati je treba, da ko se razdalja do Lune zmanjša za 2-krat, se višina plime poveča za 8-krat. Trenutno se dan povečuje za 0,00017 s na leto. Tako se bo čez približno 1,5 milijarde let njihova dolžina povečala na 40 sodobnih dni. Mesec bo enako dolg. Posledično bosta Zemlja in Luna vedno obrnjeni druga proti drugi z iste strani. Po tem se bo Luna začela postopoma približevati Zemlji in v naslednjih 2-3 milijardah let jo bodo raztrgale plimske sile (če seveda do takrat Osončje še obstaja).
Vpliv lune na plimovanje
Oglejmo si po Newtonu podrobneje plimovanje, ki ga povzroča privlačnost Lune, saj je vpliv Sonca bistveno (2,2-krat) manjši.
Zapišimo izraze za pospeške, ki jih povzroči privlačnost Lune za različne točke Zemlje, pri čemer upoštevajmo, da so ti pospeški za vsa telesa v dani točki vesolja enaki. V inercialnem referenčnem sistemu, povezanem s središčem mase sistema, bodo vrednosti pospeška:
A A = -GM / (R - r) 2, a B = GM / (R + r) 2, a O = -GM / R 2,
Kje a A, a O, a B— pospeški zaradi privlačnosti Lune v točkah A, O, B(slika 37); M— masa lune; r— polmer Zemlje; R- razdalja med središči Zemlje in Lune (za izračune se lahko vzame enako 60 r); G— gravitacijska konstanta.
Toda živimo na Zemlji in vsa opazovanja izvajamo v referenčnem sistemu, ki je povezan s središčem Zemlje in ne s središčem mase Zemlje - Lune. Za prehod v ta sistem je treba od vseh pospeškov odšteti pospešek središča Zemlje. Potem
A’ A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a’ B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .
Izvedimo dejanja v oklepaju in upoštevajmo to r malo v primerjavi z R v seštevkih in razlikah pa ga lahko zanemarimo. Potem
A’ A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .
Pospešek a’A in a’B enake velikosti, nasprotne smeri, vsaka usmerjena iz središča Zemlje. Imenujejo se plimski pospeški. Na točkah C in D plimski pospeški so manjši po velikosti in usmerjeni proti središču Zemlje.
Plimski pospeški so pospeški, ki nastanejo v referenčnem sistemu, povezanem s telesom zaradi dejstva, da zaradi končnih dimenzij tega telesa njegove različne dele moteče telo različno privlači. Na točkah A in B izkaže se, da je gravitacijski pospešek manjši kot pri točkah C in D(slika 37). Posledično, da bi bil tlak na isti globini enak (kot v sklenjenih posodah) na teh točkah, se mora voda dvigniti in tvoriti tako imenovano plimsko grbo. Izračuni kažejo, da je dvig vode oziroma plima v odprtem oceanu približno 40 cm, v obalnih vodah pa je veliko večji, rekord pa je približno 18 m, Newtonova teorija tega ne more pojasniti.
Na obalah številnih zunanjih morij lahko vidite zanimivo sliko: ribiške mreže so raztegnjene vzdolž obale nedaleč od vode. Poleg tega te mreže niso bile nameščene za sušenje, ampak za lovljenje rib. Če ostaneš na obali in opazuješ morje, ti bo vse jasno. Zdaj je voda začela naraščati in tam, kjer je bil še pred nekaj urami peščeni breg, pljuskajo valovi. Ko se je voda umaknila, so se pojavile mreže, v katerih so se z luskami iskrile zamotane ribe. Ribiči so obšli mreže in odstranili svoj ulov. Material s strani
Takole opisuje začetek plime očividec: »Prišli smo do morja,« mi je rekel sopotnik. Zmedeno sem pogledal okoli sebe. Pred menoj je bila res obala: sled valov, napol zakopan trup tjulnja, redki kosi naplavljenega lesa, drobci školjk. In potem je bilo ravno prostranstvo ... in brez morja. Toda po približno treh urah je negibna črta obzorja začela dihati in se vznemirila. In zdaj se je morje začelo iskriti za njo. Plima se je nenadzorovano valila naprej po sivi površini. Valovi so se prehitevali in drli na obalo. Ena za drugo so se pogrezale oddaljene skale – vsenaokrog pa je vidna le voda. V obraz mi vrže slan sprej. Namesto mrtve ravnine pred menoj živi in diha vodna širjava.”
Ko plimski val vstopi v zaliv, ki ima tloris v obliki lijaka, se zdi, da ga obale zaliva stisnejo, zaradi česar se višina plime večkrat poveča. Tako v zalivu Fundy ob vzhodni obali Severne Amerike višina plime doseže 18 m, v Evropi pa se najvišje plime (do 13,5 metra) pojavljajo v Bretanji blizu mesta Saint-Malo.
Zelo pogosto plimski val vstopi v estuarije
Nadaljujmo pogovor o silah, ki delujejo na nebesna telesa in učinkih, ki jih to povzroča. Danes bom govoril o plimi in oseki ter negravitacijskih motnjah.
Kaj to pomeni – »negravitacijske motnje«? Motnje običajno imenujemo majhni popravki velike glavne sile. To pomeni, da bomo govorili o nekaterih silah, katerih vpliv na predmet je veliko manjši od gravitacijskih
Katere druge sile obstajajo v naravi poleg gravitacije? Pustimo ob strani močne in šibke jedrske interakcije, saj so lokalne narave (delujejo na izjemno kratkih razdaljah). Toda elektromagnetizem je, kot vemo, veliko močnejši od gravitacije in sega prav tako daleč – neskončno. A ker so električni naboji nasprotnih predznakov običajno uravnoteženi, gravitacijski "naboj" (katerega vlogo igra masa) pa je vedno istega predznaka, potem pri dovolj velikih masah seveda pride do izraza gravitacija. V resnici bomo torej govorili o motnjah v gibanju nebesnih teles pod vplivom elektromagnetnega polja. Možnosti ni več, čeprav še vedno obstaja temna energija, vendar bomo o njej kasneje, ko bomo govorili o kozmologiji.
Kot sem razložil na , Newtonov preprost zakon gravitacije F = G∙M∙m/R² je zelo priročno za uporabo v astronomiji, saj ima večina teles skoraj sferično obliko in so dovolj oddaljena drug od drugega, tako da jih je mogoče pri izračunu nadomestiti s točkami - točkastimi predmeti, ki vsebujejo celotno maso. Toda telo končne velikosti, ki je primerljiva z razdaljo med sosednjimi telesi, kljub temu doživlja različne vplive sile v svojih različnih delih, ker se ti deli nahajajo drugače od virov gravitacije, in to je treba upoštevati.
Privlačnost zdrobi in raztrga
Da bi občutili učinek plimovanja, naredimo miselni eksperiment, ki je priljubljen med fiziki: predstavljajmo si sebe v prosto padajočem dvigalu. Odrežemo vrv, ki drži kabino, in začnemo padati. Preden pademo, lahko opazujemo, kaj se dogaja okoli nas. Obešamo proste maše in opazujemo, kako se obnašajo. Sprva padajo sinhrono in rečemo, da je to breztežnost, ker vsi predmeti v tej kabini in ona sama čutijo približno enak pospešek prostega pada.
Toda sčasoma bodo naše materialne točke začele spreminjati svojo konfiguracijo. Zakaj? Ker je bila spodnja na začetku nekoliko bližje središču privlačnosti kot zgornja, zato spodnja zaradi močnejšega privlačenja začne prehitevati zgornjo. In stranske točke ostanejo vedno na enaki razdalji od težišča, vendar ko se mu približajo, se začnejo približevati druga drugi, ker pospeški enake velikosti niso vzporedni. Posledično se deformira sistem nepovezanih objektov. To se imenuje učinek plimovanja.
Z vidika opazovalca, ki ima okoli sebe raztresena zrna in opazuje, kako se posamezna zrna premikajo, medtem ko celoten sistem pade na masiven predmet, lahko uvedemo tak koncept kot polje plimskih sil. Opredelimo te sile v vsaki točki kot vektorsko razliko med gravitacijskim pospeškom na tej točki in pospeškom opazovalca ali središča mase, in če za relativno razdaljo vzamemo samo prvi člen raztezanja v Taylorjevem nizu, potem dobili bomo simetrično sliko: najbližja zrna bodo pred opazovalcem, oddaljena bodo za njim zaostajala, tj. sistem se bo raztegnil vzdolž osi, usmerjene proti gravitirajočemu objektu, vzdolž smeri, ki so pravokotne nanj, pa bodo delci pritisnjeni proti opazovalcu.
Kaj misliš, da se bo zgodilo, ko bo planet povlečen v črno luknjo? Tisti, ki niso poslušali predavanj o astronomiji, običajno mislijo, da bo črna luknja odtrgala snov le s površine, ki je obrnjena proti sebi. Ne vedo, da se skoraj enako močan učinek pojavi tudi na drugi strani prosto padajočega telesa. Tisti. raztrgan je v dve diametralno nasprotni smeri, sploh ne v eno.
Nevarnosti vesolja
Da pokažemo, kako pomembno je upoštevati učinek plimovanja, vzemimo Mednarodno vesoljsko postajo. Tako kot vsi zemeljski sateliti prosto pada v gravitacijskem polju (če motorji niso prižgani). In polje plimskih sil okoli nje je precej oprijemljiva stvar, zato se mora astronavt, ko dela na zunanji strani postaje, nanjo privezati, in to praviloma z dvema kabloma - za vsak slučaj, nikoli se ne ve. kaj bi se lahko zgodilo. In če se znajde nevezan v tistih razmerah, ko ga plimske sile potegnejo stran od središča postaje, lahko zlahka izgubi stik z njo. To se pogosto zgodi z orodji, saj jih vseh ne morete povezati. Če astronavtu nekaj pade iz rok, gre ta predmet v daljavo in postane neodvisen satelit Zemlje.
Delovni načrt za ISS vključuje preizkuse osebnega jetpacka v vesolju. In ko mu odpove motor, plimske sile odnesejo astronavta in izgubimo ga. Imena pogrešanih so tajna.
To je seveda šala: na srečo se tak incident še ni zgodil. Toda to bi se prav lahko zgodilo! In morda se bo nekoč zgodilo.
Planet-ocean
Vrnimo se na Zemljo. To je za nas najbolj zanimiv predmet in plimske sile, ki delujejo nanj, se občutno občutijo. Iz katerih nebesnih teles delujejo? Glavna je Luna, ker je blizu. Naslednji največji vpliv je Sonce, ker je masivno. Nekaj vpliva na Zemljo imajo tudi drugi planeti, vendar je to komaj opazno.
Za analizo zunanjih gravitacijskih vplivov na Zemljo jo običajno predstavljamo kot trdno kroglo, prekrito s tekočo lupino. To je dober model, saj ima naš planet dejansko mobilno lupino v obliki oceana in ozračja, vse ostalo pa je precej trdno. Čeprav imajo zemeljska skorja in notranji sloji omejeno togost in so rahlo dovzetni za vpliv plimovanja, lahko njihovo elastično deformacijo pri izračunu učinka na ocean zanemarimo.
Če narišemo vektorje plimskih sil v sistemu središča mase Zemlje, dobimo naslednjo sliko: polje plimskih sil vleče ocean vzdolž osi Zemlja-Luna, v ravnini, ki je pravokotna nanjo, pa ga pritiska na središče Zemlje. . Tako planet (vsaj njegova gibljiva lupina) teži k oblikovanju elipsoida. V tem primeru se na nasprotnih straneh globusa pojavita dve izboklini (imenujemo ju plimske grbe): ena je obrnjena proti Luni, druga stran od Lune, v pasu med njima pa se pojavi ustrezna "izboklina" (natančneje , površina oceana je tam manj ukrivljena).
Bolj zanimiva stvar se zgodi v vrzeli - kjer vektor plimske sile poskuša premakniti tekočo lupino vzdolž zemeljske površine. In to je naravno: če želite dvigniti morje na enem mestu in ga znižati na drugem mestu, potem morate vodo premakniti od tam sem. In med njima sile plimovanja poganjajo vodo do »sublunarne točke« in do »antilunarne točke«.
Kvantificiranje učinka plimovanja je zelo preprosto. Zemljina gravitacija poskuša narediti ocean sferičen, plimski del luninega in sončnega vpliva pa ga skuša raztegniti vzdolž njegove osi. Če bi Zemljo pustili pri miru in ji pustili, da prosto pade na Luno, bi višina izbokline dosegla približno pol metra, tj. Ocean se dvigne le 50 cm nad povprečno gladino. Če pluješ z ladjo po odprtem morju ali oceanu, se pol metra ne opazi. To se imenuje statična plima.
Skoraj pri vsakem izpitu naletim na študenta, ki samozavestno trdi, da se plima pojavi le na eni strani Zemlje – tisti, ki je obrnjena proti Luni. Praviloma to pravi dekle. Vendar se zgodi, čeprav redkeje, da se mladi moški v tej zadevi zmotijo. Hkrati imajo dekleta na splošno globlje znanje o astronomiji. Zanimivo bi bilo ugotoviti razlog za to asimetrijo »plimovanje in spol«.Da pa ustvarite polmetrsko izboklino na sublunarni točki, morate tukaj destilirati veliko količino vode. Toda površina Zemlje ne ostane negibna, ampak se hitro vrti glede na smer Lune in Sonca, tako da naredi polni obrat v enem dnevu (in Luna se v orbiti premika počasi - en obrat okoli Zemlje v skoraj mesec). Zato plimska grbina nenehno teče vzdolž gladine oceana, tako da je trdna površina Zemlje pod plimsko grbo 2-krat na dan in 2-krat pod plimskim padcem gladine oceana. Ocenimo: 40 tisoč kilometrov (dolžina zemeljskega ekvatorja) na dan, to je 463 metrov na sekundo. To pomeni, da ta polmetrski val kot mini cunami z nadzvočno hitrostjo zadene vzhodne obale celin v območju ekvatorja. Na naših zemljepisnih širinah hitrost doseže 250-300 m / s - tudi precej: čeprav val ni zelo visok, lahko zaradi vztrajnosti ustvari velik učinek.
Drugi objekt po vplivu na Zemljo je Sonce. Je 400-krat dlje od nas kot Luna, a 27-milijonkrat masivnejše. Zato so učinki Lune in Sonca primerljivi po obsegu, čeprav Luna še vedno deluje nekoliko močneje: gravitacijski plimski učinek Sonca je približno polovico šibkejši kot učinek Lune. Včasih se njihov vpliv kombinira: to se zgodi ob mlaju, ko Luna prehaja proti ozadju Sonca, in ob polni luni, ko je Luna na nasprotni strani od Sonca. V teh dneh – ko se Zemlja, Luna in Sonce poravnajo, in to se zgodi vsaka dva tedna – je skupni učinek plime in oseke eninpolkrat večji kot od same Lune. In po enem tednu Luna preteče četrtino svoje orbite in se znajde v kvadraturi s Soncem (pravi kot med smerema na njih), nato pa njun vpliv drug drugega oslabi. V povprečju se višina plime na odprtem morju giblje od četrt metra do 75 centimetrov.
Mornarji že dolgo poznajo plimovanje. Kaj naredi kapitan, ko ladja nasede? Če ste brali morske pustolovske romane, potem veste, da takoj pogleda, v kateri fazi je Luna, in počaka na naslednjo polno luno ali mlaj. Takrat lahko največja plima dvigne ladjo in jo ponovno naplavi.
Obalni problemi in značilnosti
Plimovanje je še posebej pomembno za pristaniške delavce in mornarje, ki nameravajo svojo ladjo pripeljati v pristanišče ali iz njega. Problem plitve vode se praviloma pojavi v bližini obale in da ta ne bi motila gibanja ladij, za vstop v zaliv izkopljejo podvodne kanale - umetne plovne poti. Njihova globina mora upoštevati višino največje oseke.
Če pogledamo višino plime in oseke v nekem trenutku in na karti narišemo črte enakih višin vode, dobimo koncentrične kroge s središči v dveh točkah (sublunarni in antilunarni), v katerih je plima največja. . Če bi orbitalna ravnina Lune sovpadala z ravnino zemeljskega ekvatorja, bi se te točke vedno gibale vzdolž ekvatorja in naredile polni obrat na dan (natančneje v 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Vendar se Luna ne giblje v tej ravnini, ampak blizu ravnine ekliptike, glede na katero je ekvator nagnjen za 23,5 stopinj. Zato sublunarna točka tudi "hodi" po zemljepisni širini. Tako se v istem pristanišču (torej na isti zemljepisni širini) višina največje plime, ki se ponavlja vsakih 12,5 ure, čez dan spreminja glede na orientacijo Lune glede na zemeljski ekvator.
Ta "malenkost" je pomembna za teorijo plimovanja. Poglejmo še enkrat: Zemlja se vrti okoli svoje osi, ravnina lunine orbite pa je nagnjena proti njej. Zato vsako pristanišče čez dan "teče" okoli zemeljskega pola, enkrat pade v območje najvišje plime in po 12,5 urah - spet v območje plime, vendar manj visoko. Tisti. dve plimi čez dan nista enako visoki. Ena je vedno večja od druge, saj ravnina lunine orbite ne leži v ravnini zemeljskega ekvatorja.
Za obalne prebivalce je učinek plimovanja ključnega pomena. Na primer, v Franciji obstaja ena, ki je s celino povezana z asfaltno cesto, položeno po dnu ožine. Na otoku živi veliko ljudi, ki pa ne morejo uporabljati te ceste, dokler je gladina morja visoka. Po tej cesti se lahko vozi le dvakrat na dan. Ljudje se vozijo in čakajo na oseko, ko gladina vode pade in postane cesta dostopna. Na delo in z dela na obali se ljudje vozijo po posebni tabeli plime in oseke, ki je objavljena za vsako obalno naselje. Če tega pojava ne upoštevamo, lahko voda zalije pešca ob poti. Turisti preprosto pridejo tja in hodijo gledat morsko dno, ko ni vode. In lokalni prebivalci naberejo nekaj z dna, včasih celo za hrano, tj. v bistvu ta učinek nahrani ljudi.
Življenje je prišlo iz oceana zaradi oseke in oseke. Zaradi oseke so se nekatere obalne živali znašle na pesku in so se bile prisiljene naučiti dihati kisik neposredno iz ozračja. Če ne bi bilo Lune, potem življenje morda ne bi prišlo iz oceana tako aktivno, ker je tam dobro v vseh pogledih - termostatsko okolje, breztežnost. Če pa si se nenadoma znašel na obali, si moral nekako preživeti.
Obala, sploh če je ravna, je ob oseki močno izpostavljena. In za nekaj časa ljudje izgubijo možnost uporabe svojih vodnih plovil, nemočno ležijo kot kiti na obali. Toda v tem je nekaj uporabnega, saj je obdobje oseke mogoče uporabiti za popravilo ladij, zlasti v kakšnem zalivu: ladje so plule, nato je voda odšla in jih je mogoče popraviti v tem času.
Tako je na primer zaliv Fundy na vzhodni obali Kanade, ki naj bi imel najvišjo plimovanje na svetu: padec gladine lahko doseže 16 metrov, kar velja za rekord plimovanja morja na Zemlji. Mornarji so se prilagodili tej lastnosti: med plimovanjem ladjo pripeljejo do obale, jo okrepijo, in ko voda odteče, ladja visi in dno se lahko zamaši.
Ljudje so že dolgo začeli spremljati in redno beležiti trenutke in značilnosti visoke plime, da bi se naučili napovedovati ta pojav. Kmalu izumil mareograf- naprava, pri kateri se plovec premika gor in dol glede na morsko gladino, odčitki pa se samodejno izrišejo na papir v obliki grafa. Mimogrede, merilna sredstva se od prvih opazovanj do danes skoraj niso spremenila.
Na podlagi velikega števila hidrografskih zapisov skušajo matematiki ustvariti teorijo plimovanja. Če imate dolgoročni zapis periodičnega procesa, ga lahko razstavite na elementarne harmonike – sinusoide različnih amplitud z več obdobji. In potem, ko določite parametre harmonikov, razširite skupno krivuljo v prihodnost in na tej podlagi naredite tabele plimovanja. Dandanes so takšne tabele objavljene za vsako pristanišče na Zemlji in vsak kapitan, ki namerava vpluti v pristanišče, vzame tabelo zanj in vidi, kdaj bo dovolj vode za njegovo ladjo.
Najbolj znana zgodba o napovednih izračunih se je zgodila med drugo svetovno vojno: leta 1944 so naši zavezniki - Britanci in Američani - nameravali odpreti drugo fronto proti nacistični Nemčiji, za to je bilo potrebno izkrcati se na francoski obali. Severna obala Francije je v tem pogledu zelo neprijetna: obala je strma, visoka 25-30 metrov, oceansko dno pa je precej plitvo, zato se lahko ladje obali približajo le v času največje plime. Če bi nasedli, bi jih preprosto streljali iz topov. Da bi se temu izognili, je bil ustvarjen poseben mehanski (elektronskih še ni bilo) računalnik. Izvedla je Fourierjevo analizo časovnih vrst morske gladine z uporabo bobnov, ki so se vrteli z lastno hitrostjo, skozi katere je šel kovinski kabel, ki je seštel vse člene Fourierjeve vrste, pero, povezano s kablom, pa je izrisalo graf višine plime in oseke čas. To je bilo strogo tajno delo, ki je močno napredovalo v teoriji plimovanja, saj je bilo mogoče z zadostno natančnostjo predvideti trenutek najvišje plime, zahvaljujoč kateri so težke vojaške transportne ladje preplavale Rokavski preliv in izkrcale čete na obalo. Tako so matematiki in geofiziki rešili življenja mnogih ljudi.
Nekateri matematiki poskušajo posplošiti podatke na planetarni ravni in poskušajo ustvariti enotno teorijo plimovanja, vendar je primerjava zapisov, narejenih na različnih mestih, težavna, ker je Zemlja tako nepravilna. Šele v ničelnem približku en sam ocean pokriva celotno površino planeta, v resnici pa obstajajo celine in več šibko povezanih oceanov, vsak ocean pa ima svojo frekvenco naravnih nihanj.
Prejšnje razprave o nihanjih morske gladine pod vplivom Lune in Sonca so se nanašale na odprte oceanske prostore, kjer se pospešek plimovanja močno razlikuje od obale do obale. In v lokalnih vodnih telesih - na primer jezerih - ali lahko plima povzroči opazen učinek?
Zdi se, da ne bi smelo biti, ker je na vseh točkah jezera plimski pospešek približno enak, razlika je majhna. Na primer, v središču Evrope je Ženevsko jezero, dolgo je le okoli 70 km in ni na noben način povezano z oceani, vendar ljudje že dolgo opažajo, da so tam velika dnevna nihanja vode. Zakaj nastanejo?
Da, plimska sila je izjemno majhna. Toda glavna stvar je, da je redna, tj. deluje periodično. Vsi fiziki poznajo učinek, ki ob periodičnem delovanju sile včasih povzroči povečano amplitudo nihanj. Na primer, iz kavarne vzamete skledo juhe in ... To pomeni, da je frekvenca vaših korakov v resonanci z naravnimi vibracijami tekočine v plošči. Ko to opazimo, močno spremenimo tempo hoje - in juha se "umiri". Vsako vodno telo ima svojo osnovno resonančno frekvenco. In večja je velikost rezervoarja, manjša je frekvenca naravnih vibracij tekočine v njem. Tako se je izkazalo, da je lastna resonančna frekvenca Ženevskega jezera večkratnik frekvence plimovanja in majhen vpliv plimovanja "izgubi" Ženevsko jezero, tako da se gladina na njegovih obalah precej opazno spremeni. Ti dolgoperiodični stoječi valovi, ki se pojavijo v zaprtih vodnih telesih, se imenujejo seiches.
Energija plimovanja
Dandanes skušajo enega izmed alternativnih virov energije povezati z učinkom plimovanja. Kot sem rekel, glavni učinek plimovanja ni, da voda narašča in pada. Glavni učinek je plimski tok, ki v enem dnevu premakne vodo okoli celega planeta.
Na plitvih mestih je ta učinek zelo pomemben. Na območju Nove Zelandije kapitani niti ne tvegajo vodenja ladij skozi nekatere ožine. Jadrnice še nikoli niso mogle priti skozenj, tudi sodobne ladje se težko peljejo skozenj, ker je dno plitvo in imajo plimski tokovi ogromno hitrost.
Ker pa voda teče, je to kinetično energijo mogoče uporabiti. In že so bile zgrajene elektrarne, v katerih se turbine zaradi plimskih tokov vrtijo naprej in nazaj. So precej funkcionalni. Prvo plimsko elektrarno (TE) so naredili v Franciji, še vedno je največja na svetu, z močjo 240 MW. V primerjavi s hidroelektrarno seveda ni tako dobra, vendar služi najbližjim podeželskim območjem.
Bližje kot je pol, manjša je hitrost plimskega vala, zato v Rusiji ni obal, ki bi imele zelo močne plime. Na splošno imamo malo izhodov na morje, obala Arktičnega oceana pa ni posebej donosna za izrabo energije plimovanja, tudi zato, ker plima žene vodo od vzhoda proti zahodu. Še vedno pa obstajajo kraji, primerni za PES, na primer zaliv Kislaya.
Dejstvo je, da v zalivih plima vedno ustvari večji učinek: val teče navzgor, drvi v zaliv in se zoži, zoži - in amplituda se poveča. Podoben proces se zgodi, kot če bi počil bič: sprva dolgi val počasi potuje vzdolž biča, nato pa se masa dela biča, ki sodeluje pri gibanju, zmanjša, zato se hitrost poveča (impulz mv je ohranjen!) in na ožjem koncu doseže nadzvok, zaradi česar zaslišimo klik.
Z ustvarjanjem eksperimentalne Kislogubskaya TPP majhne moči so inženirji energije poskušali razumeti, kako učinkovito je mogoče plimovanje na cirkumpolarnih zemljepisnih širinah uporabiti za proizvodnjo električne energije. Nima veliko ekonomskega smisla. Zdaj pa obstaja projekt za zelo močno rusko TE (Mezenskaya) – za 8 gigavatov. Da bi dosegli to gromozansko moč, je treba zagraditi velik zaliv, ki z jezom ločuje Belo morje od Barentsovega morja. Res je, zelo dvomljivo je, da bo to storjeno, dokler imamo nafto in plin.
Preteklost in prihodnost plimovanja
Mimogrede, od kod prihaja energija plimovanja? Turbina se vrti, elektrika se proizvaja in kateri predmet izgubi energijo?
Ker je vir plimovanja vrtenje Zemlje, če črpamo iz njega, pomeni, da se mora vrtenje upočasniti. Zdi se, da ima Zemlja notranje vire energije (toplota iz globin prihaja iz geokemičnih procesov in razpada radioaktivnih elementov) in obstaja nekaj, kar lahko nadomesti izgubo kinetične energije. To je res, vendar energijski tok, ki se v povprečju širi skoraj enakomerno v vse smeri, težko bistveno vpliva na vrtilno količino in spreminja vrtenje.
Če se Zemlja ne bi vrtela, bi plimske grbine kazale točno v smeri Lune in v nasprotni smeri. Ko pa se vrti, jih zemeljsko telo nosi naprej v smeri svojega vrtenja - in nastane stalna razlika med vrhom plimovanja in sublunarne točke za 3-4 stopinje. Kaj to vodi? Grba, ki je bližje Luni, jo močneje privlači. Ta gravitacijska sila teži k upočasnitvi vrtenja Zemlje. In nasprotna grba je dlje od Lune, poskuša pospešiti vrtenje, vendar se privlači šibkeje, zato ima rezultantni moment sile zavorni učinek na vrtenje Zemlje.
Torej naš planet nenehno zmanjšuje svojo hitrost vrtenja (čeprav ne ravno redno, skokovito, kar je posledica posebnosti prenosa mase v oceanih in ozračju). Kakšen vpliv ima zemeljsko plimovanje na Luno? Bližnja plimska izboklina vleče Luno s seboj, medtem ko jo oddaljena, nasprotno, upočasni. Prva sila je večja, posledično Luna pospešuje. Zdaj se spomnite iz prejšnjega predavanja, kaj se zgodi s satelitom, ki ga med gibanjem na silo potegnemo naprej? Ko se njegova energija povečuje, se oddaljuje od planeta in njegova kotna hitrost se zmanjšuje, ker se orbitalni polmer povečuje. Mimogrede, povečanje obdobja revolucije Lune okoli Zemlje so opazili že v času Newtona.
Če govorimo v številkah, se Luna od nas oddalji za približno 3,5 cm na leto, dolžina zemeljskega dneva pa se vsakih sto let poveča za stotinko sekunde. Zdi se kot nesmisel, vendar ne pozabite, da Zemlja obstaja že milijarde let. Zlahka je izračunati, da je v času dinozavrov en dan (seveda sedanje ure) trajal približno 18 ur.
Ko se Luna oddaljuje, postajajo plimske sile manjše. Toda vedno se je oddaljevala in če pogledamo v preteklost, bomo videli, da je bila prej Luna bližje Zemlji, kar pomeni, da so bile plime višje. Lahko na primer cenite, da so bile v arhejski dobi, pred 3 milijardami let, plime in oseke visoke kilometre.
Plimski pojavi na drugih planetih
Seveda se enaki pojavi dogajajo tudi v sistemih drugih planetov s sateliti. Jupiter je na primer zelo masiven planet z velikim številom satelitov. Njegovi štirje največji sateliti (imenujejo se galilejski, ker jih je odkril Galileo) so pod precejšnjim vplivom Jupitra. Najbližji od njih, Io, je v celoti prekrit z vulkani, med katerimi je več kot petdeset aktivnih, in oddajajo "odvečno" snov 250-300 km navzgor. To odkritje je bilo precej nepričakovano: tako močnih vulkanov na Zemlji ni, a tukaj je majhno telo velikosti Lune, ki bi se moralo že zdavnaj ohladiti, a namesto tega poka od toplote na vse strani. Kje je vir te energije?
Iova vulkanska aktivnost ni bila presenečenje za vse: šest mesecev preden se je prva sonda približala Jupitru, sta dva ameriška geofizika objavila članek, v katerem sta izračunala Jupitrov plimski vpliv na to luno. Izkazalo se je, da je tako velik, da bi lahko deformiral telo satelita. In med deformacijo se vedno sprošča toplota. Ko vzamemo kos hladnega plastelina in ga začnemo gnesti v rokah, po večkratnem stiskanju postane mehak in upogljiv. To se ne zgodi zato, ker ga je roka segrela s svojo toploto (enako se bo zgodilo, če ga stisnete v hladen primež), temveč zato, ker je deformacija vanj vnesla mehansko energijo, ki se je pretvorila v toplotno.
Toda zakaj za vraga se oblika satelita spreminja pod vplivom plimovanja Jupitra? Zdi se, da je, ko se giblje po krožni orbiti in se sinhrono vrti, kot naša Luna, nekoč postala elipsoid - in ni razloga za kasnejša izkrivljanja oblike? Vendar pa so v bližini Ia tudi drugi sateliti; vsi povzročijo, da se njegova orbita (Io) nekoliko premakne naprej in nazaj: bodisi se približa Jupitru bodisi oddalji. To pomeni, da vpliv plimovanja oslabi ali se okrepi, oblika telesa pa se ves čas spreminja. Mimogrede, o plimi in oseki v trdnem telesu Zemlje še nisem govoril: seveda tudi obstajajo, niso tako visoke, reda decimetra. Če sedite na svojem mestu šest ur, se boste zaradi plime in oseke "prehodili" približno dvajset centimetrov glede na središče Zemlje. Tega tresljaja človek seveda ne zazna, vendar ga geofizikalni instrumenti registrirajo.
Za razliko od trdne zemlje površina Io niha z amplitudo več kilometrov med vsakim obhodnim obdobjem. Velika količina energije deformacije se razprši kot toplota in segreje podpovršino. Mimogrede, meteoritski kraterji na njem niso vidni, ker vulkani nenehno bombardirajo celotno površino s svežo snovjo. Takoj, ko nastane udarni krater, ga sto let pozneje prekrijejo produkti izbruhov sosednjih vulkanov. Delujejo neprekinjeno in zelo močno, k temu pa so dodane še razpoke v skorji planeta, skozi katere iz globin priteka talina različnih mineralov, predvsem žvepla. Pri visokih temperaturah potemni, zato je tok iz kraterja videti črn. In svetlobni rob vulkana je ohlajena snov, ki pade okoli vulkana. Na našem planetu se snov, ki jo vrže vulkan, običajno upočasni z zrakom in pade blizu odprtine ter oblikuje stožec, na Iu pa ni atmosfere in leti po balistični poti daleč v vse smeri. Morda je to primer najmočnejšega učinka plimovanja v sončnem sistemu.
Drugi Jupitrov satelit, Evropa, je ves podoben naši Antarktiki, pokrit je z neprekinjeno ledeno skorjo, ponekod razpokano, ker tudi njega nenehno nekaj deformira. Ker je ta satelit bolj oddaljen od Jupitra, učinek plimovanja tukaj ni tako močan, a vseeno precej opazen. Pod to ledeno skorjo je tekoči ocean: fotografije prikazujejo vodnjake, ki bruhajo iz nekaterih razpok, ki so se odprle. Pod vplivom plimskih sil ocean divja, na njegovem površju lebdijo in trkajo ledena polja, podobno kot v Arktičnem oceanu in ob obali Antarktike. Izmerjena električna prevodnost oceanske tekočine Evrope kaže, da gre za slano vodo. Zakaj tam ne bi bilo življenja? Mamljivo bi bilo spustiti napravo v eno izmed špranj in videti, kdo tam živi.
Pravzaprav se vsi planeti ne srečajo. Na primer, Enceladus, Saturnova luna, ima tudi ledeno skorjo in ocean pod njo. Toda izračuni kažejo, da energija plimovanja ni dovolj za vzdrževanje podledeniškega oceana v tekočem stanju. Seveda ima vsako nebesno telo poleg plimovanja še druge vire energije - na primer razpadajoče radioaktivne elemente (uran, torij, kalij), vendar na majhnih planetih komajda igrajo pomembno vlogo. To pomeni, da nekaj še ne razumemo.
Učinek plimovanja je izjemno pomemben za zvezde. Zakaj – več o tem na naslednjem predavanju.
15. oktober 2012
Britanski fotograf Michael Marten je ustvaril serijo izvirnih fotografij, na katerih je zajel britansko obalo iz istih kotov, a v različnih časih. En posnetek ob plimi in en ob oseki.
Izkazalo se je precej nenavadno, pozitivne ocene projekta pa so avtorja dobesedno prisilile, da je začel izdajati knjigo. Knjiga z naslovom "Morska sprememba" je izšla avgusta letos in je izšla v dveh jezikih. Michael Marten je potreboval približno osem let, da je ustvaril svojo impresivno serijo fotografij. Čas med visoko in nizko vodo je v povprečju dobrih šest ur. Zato se mora Michael na vsakem mestu zadržati dlje kot le nekaj klikov sprožilca. Avtor je že dolgo gojil idejo o ustvarjanju serije tovrstnih del. Iskal je, kako spremembe v naravi uresničiti na filmu, brez vpliva človeka. In našel sem ga po naključju, v eni od obmorskih škotskih vasic, kjer sem preživel cel dan in ujel čas oseke in oseke.
Občasna nihanja gladine vode (dvigi in padci) v vodnih območjih na Zemlji imenujemo plimovanje.
Najvišji nivo vode, opažen v enem dnevu ali polovici dneva med plimo, se imenuje visoka voda, najnižja raven med oseko se imenuje nizka voda, trenutek, ko dosežete te oznake najvišje ravni, pa se imenuje stanje (ali faza) visoke vode. plima oziroma oseka. Povprečna gladina morja je pogojna vrednost, nad katero so nivojske oznake med plimovanjem in pod njo med oseko. To je rezultat povprečenja velikih nizov nujnih opazovanj.
Navpična nihanja gladine med plimo in oseko so povezana z vodoravnimi premiki vodnih mas glede na obalo. Te procese otežujejo valovi vetra, rečni odtok in drugi dejavniki. Horizontalna gibanja vodnih mas v obalnem pasu imenujemo plimski (ali plimski) tokovi, navpična nihanja vodne gladine pa oseke in oseke. Za vse pojave, povezane z osekami in osekami, je značilna periodičnost. Plimni tokovi občasno spremenijo smer v nasprotno, nasprotno pa oceanski tokovi, ki se gibljejo neprekinjeno in enosmerno, povzročajo splošno kroženje ozračja in pokrivajo velika območja odprtega oceana.
Plima in oseka se ciklično izmenjujeta v skladu s spreminjajočimi se astronomskimi, hidrološkimi in meteorološkimi razmerami. Zaporedje faz plimovanja določata dva maksimuma in dva minimuma v dnevnem ciklu.
Čeprav ima Sonce pomembno vlogo pri plimskih procesih, je odločilen dejavnik pri njihovem razvoju gravitacijska sila Lune. Stopnja vpliva plimskih sil na vsak delec vode, ne glede na njegovo lokacijo na zemeljski površini, je določena z Newtonovim zakonom univerzalne gravitacije.
Ta zakon pravi, da se dva materialna delca privlačita s silo, ki je neposredno sorazmerna zmnožku mas obeh delcev in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njima. Razume se, da večja kot je masa teles, večja je medsebojna privlačnost, ki nastane med njima (pri enaki gostoti bo manjše telo ustvarjalo manj privlačnosti kot večje).
Zakon tudi pomeni, da večja ko je razdalja med dvema telesoma, manjša je privlačnost med njima. Ker je ta sila obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med dvema telesoma, ima faktor razdalje veliko večjo vlogo pri določanju velikosti plimske sile kot mase teles.
Gravitacijska privlačnost Zemlje, ki deluje na Luno in jo drži v skorajzemeljski orbiti, je nasprotna sili privlačnosti Zemlje s strani Lune, ki želi premakniti Zemljo proti Luni in "dvigne" vse predmete, ki se nahajajo na Zemlji v smeri Lune.
Točka na zemeljskem površju, ki se nahaja neposredno pod Luno, je od središča Zemlje oddaljena le 6.400 km in v povprečju 386.063 km od središča Lune. Poleg tega je masa Zemlje 81,3-krat večja od mase Lune. Tako je na tej točki zemeljske površine gravitacija Zemlje, ki deluje na kateri koli predmet, približno 300 tisočkrat večja od gravitacije Lune.
Pogosta ideja je, da se voda na Zemlji neposredno pod Luno dviga v smeri Lune, zaradi česar voda odteka z drugih mest na Zemljinem površju, a ker je Lunina gravitacija tako majhna v primerjavi z Zemljino, ne bi dovolj za dvigovanje toliko vode.ogromna teža.
Vendar pa se oceani, morja in velika jezera na Zemlji, ki so velika tekoča telesa, prosto gibljejo pod vplivom bočnih premikov in vsaka majhna težnja po vodoravnem gibanju jih sproži. Vse vode, ki niso neposredno pod Luno, so podvržene delovanju komponente lunine gravitacijske sile, ki je usmerjena tangencialno (tangencialno) na zemeljsko površje, kot tudi njena komponenta, usmerjena navzven, in so predmet horizontalnega premika glede na trdno snov. zemeljska skorja.
Posledično voda teče iz sosednjih območij zemeljske površine proti mestu, ki se nahaja pod Luno. Posledično kopičenje vode na točki pod Luno tam tvori plimovanje. Sam plimski val v odprtem oceanu ima višino le 30-60 cm, vendar se znatno poveča, ko se približa obalam celin ali otokov.
Zaradi gibanja vode iz sosednjih območij proti točki pod Luno se na dveh drugih točkah, ki sta od nje oddaljeni na razdalji, ki je enaka četrtini oboda Zemlje, pojavijo ustrezni odlivi vode. Zanimivo je, da znižanje morske gladine na teh dveh točkah spremlja dvig morske gladine ne samo na strani Zemlje, ki je obrnjena proti Luni, ampak tudi na nasprotni strani.
To dejstvo pojasnjuje tudi Newtonov zakon. Dva ali več predmetov, ki se nahajajo na različnih razdaljah od istega vira gravitacije in so zato izpostavljeni gravitacijskemu pospešku različnih velikosti, se premikajo relativno drug glede na drugega, saj ga najbolj privlači predmet, ki je najbližji težišču.
Voda na sublunarni točki izkuša močnejšo privlačnost proti Luni kot Zemlja pod njo, vendar ima Zemlja močnejšo privlačnost proti Luni kot voda na nasprotni strani planeta. Tako nastane plimni val, ki se na strani Zemlje, obrnjeni proti Luni, imenuje neposreden, na nasprotni strani pa - obratni. Prvi od njih je le 5% višji od drugega.
Zaradi rotacije Lune v njeni orbiti okoli Zemlje mine približno 12 ur in 25 minut med dvema zaporednima osekama ali dvema osekama na določenem mestu. Interval med vrhuncema zaporednih visokih in nizkih osek je pribl. 6 ur 12 minut Obdobje 24 ur 50 minut med dvema zaporednima plimama se imenuje plimski (ali lunin) dan.
Neenakosti plimovanja. Plimski procesi so zelo zapleteni in za njihovo razumevanje je treba upoštevati številne dejavnike. V vsakem primeru bodo določene glavne značilnosti:
1) stopnja razvoja plime glede na prehod Lune;
2) amplituda plimovanja in
3) vrsto plimskih nihanj ali obliko krivulje nivoja vode.
Številne razlike v smeri in velikosti plimskih sil povzročajo razlike v velikosti jutranje in večerne plime v določenem pristanišču, pa tudi med istimi plimovanjem v različnih pristaniščih. Te razlike se imenujejo neenakosti plime.
Poldnevni učinek. Običajno v enem dnevu zaradi glavne plimske sile - vrtenja Zemlje okoli svoje osi - nastaneta dva popolna plimska cikla.
Če gledamo s severnega tečaja ekliptike, je očitno, da se Luna vrti okoli Zemlje v isti smeri, v kateri se Zemlja vrti okoli svoje osi – v nasprotni smeri urnega kazalca. Z vsakim naslednjim obratom določena točka na zemeljskem površju spet zavzame položaj neposredno pod Luno nekoliko pozneje kot med prejšnjim obratom. Zaradi tega se tako oseka kot oseka vsak dan zamakneta za približno 50 minut. Ta vrednost se imenuje lunarna zamuda.
Polmesečna neenakost. Za to glavno vrsto variacije je značilna periodičnost približno 143/4 dni, kar je povezano z vrtenjem Lune okoli Zemlje in njenim prehodom skozi zaporedne faze, zlasti sizigije (mlade lune in polne lune), tj. trenutke, ko se Sonce, Zemlja in Luna nahajajo na isti premici.
Do sedaj smo se dotaknili le plimskega vpliva Lune. Gravitacijsko polje Sonca vpliva tudi na plimovanje, a čeprav je masa Sonca veliko večja od mase Lune, je razdalja od Zemlje do Sonca toliko večja od razdalje do Lune, da sila plimovanja Sonca je manj kot polovica Lune.
Ko pa sta Sonce in Luna na isti premici, bodisi na isti strani Zemlje bodisi na nasprotnih straneh (v času mlaja ali polne lune), se njuni gravitacijski sili seštevata, delujeta vzdolž iste osi in sončna plima se prekriva z lunino plimo.
Prav tako privlačnost Sonca povečuje oseko, ki jo povzroča vpliv Lune. Zaradi tega postanejo plime višje in plime nižje, kot če bi jih povzročala le Lunina gravitacija. Takšne plime imenujemo spomladanske plime.
Ko sta vektorja gravitacijskih sil Sonca in Lune medsebojno pravokotna (med kvadraturami, tj. ko je Luna v prvi ali zadnji četrtini), si njuni plimski sili nasprotujeta, saj se plima, ki jo povzroči privlačnost Sonca, prekriva z oseka, ki jo povzroča luna.
V takšnih razmerah plimovanje ni tako visoko in plimovanje ni tako nizko, kot če bi bilo posledica le gravitacijske sile Lune. Takšne vmesne oseke in oseke imenujemo kvadratura.
Razpon visokih in nizkih vodnih oznak se v tem primeru zmanjša za približno trikrat v primerjavi s spomladansko plimo.
Lunarna paralaktična neenakost. Obdobje nihanja višine plimovanja, ki nastane zaradi lunine paralakse, je 271/2 dni. Razlog za to neenakost je sprememba oddaljenosti Lune od Zemlje med njenim vrtenjem. Zaradi eliptične oblike Lunine orbite je plimska sila Lune v perigeju za 40 % večja kot v apogeju.
Dnevna neenakost. Obdobje te neenakosti je 24 ur 50 minut. Razloga za njen nastanek sta vrtenje Zemlje okoli svoje osi in sprememba deklinacije Lune. Ko je Luna blizu nebesnega ekvatorja, se dve plimi na določen dan (kot tudi dve oseki) nekoliko razlikujeta, višine jutranjih in večernih visokih in nizkih voda pa so zelo blizu. Ko pa Lunina severna ali južna deklinacija narašča, se jutranje in večerne plime iste vrste razlikujejo po višini in ko Luna doseže največji severni ali južni odklon, je ta razlika največja.
Znane so tudi tropske plime, tako imenovane, ker je Luna skoraj nad severnim ali južnim tropom.
Dnevna neenakost ne vpliva bistveno na višine dveh zaporednih nizkih osek v Atlantskem oceanu in celo njen učinek na višine plimovanja je majhen v primerjavi s skupno amplitudo nihanj. Vendar pa je v Tihem oceanu dnevna spremenljivost trikrat večja pri oseki kot pri plimi.
Polletna neenakost. Njegov vzrok je kroženje Zemlje okoli Sonca in temu primerna sprememba deklinacije Sonca. Dvakrat letno po več dni ob enakonočjih je Sonce blizu nebesnega ekvatorja, tj. njena deklinacija je blizu 0. Luna se nahaja tudi blizu nebesnega ekvatorja približno en dan vsake pol meseca. Tako so med enakonočji obdobja, ko sta deklinaciji tako Sonca kot Lune približno enaki 0. Skupni plimski učinek privlačnosti teh dveh teles v takih trenutkih je najbolj opazen na območjih, ki se nahajajo blizu zemeljskega ekvatorja. Če je hkrati Luna v fazi mlaja ali polne lune, t.i. ekvinokcijske spomladanske plime.
Neenakost sončne paralakse. Obdobje manifestacije te neenakosti je eno leto. Njegov vzrok je sprememba razdalje od Zemlje do Sonca med kroženjem Zemlje. Enkrat za vsak obrat okoli Zemlje je Luna na najkrajši razdalji od nje v perigeju. Enkrat letno, okoli 2. januarja, Zemlja med gibanjem po svoji orbiti doseže tudi točko najbližjega približevanja Soncu (perihelij). Ko ta dva trenutka največjega približevanja sovpadata in povzročita največjo neto plimsko silo, lahko pričakujemo višje in nižje ravni plimovanja. Podobno, če prehod afela sovpada z apogejem, pride do nižje plime in plitve plime.
Največje amplitude plimovanja. Najvišjo plimovanje na svetu povzročajo močni tokovi v zalivu Minas v zalivu Fundy. Za nihanja plimovanja je tukaj značilen normalen potek s poldnevnim obdobjem. Gladina vode ob visoki plimi se pogosto dvigne za več kot 12 m v šestih urah in nato v naslednjih šestih urah pade za enako količino. Ko učinek spomladanske plime, položaj Lune v perigeju in največja deklinacija Lune nastopijo na isti dan, lahko nivo plime doseže 15 m. Ta izjemno velika amplituda nihanj plime je deloma posledica lijakaste oblike. oblika zaliva Fundy, kjer se globine zmanjšujejo in se obale približujejo proti vrhu zaliva.Vzroki za plimovanje, ki so predmet nenehnega preučevanja že več stoletij, sodijo med tiste probleme, ki so povzročili številne kontroverznih teorij tudi v relativno novejšem času
Charles Darwin je leta 1911 zapisal: »Zavoljo grotesknih teorij o plimi in oseki ni treba iskati starodavne literature.« Vendar jadralci uspejo izmeriti svojo višino in izkoristiti plimovanje, ne da bi se zavedali dejanskih vzrokov za njihov nastanek.
Mislim, da nam ni treba preveč skrbeti za vzroke plimovanja. Na podlagi dolgotrajnih opazovanj so za vsako točko v zemeljskih vodah izračunane posebne tabele, ki označujejo čas visoke in nizke vode za vsak dan. Načrtujem svoje potovanje, na primer, v Egipt, ki je znan po svojih plitvih lagunah, vendar poskusite načrtovati vnaprej, tako da bo polna voda v prvi polovici dneva, kar vam bo omogočilo, da večino časa popolnoma prevozite dnevne ure.
Drugo vprašanje v zvezi s plimovanjem, ki je zanimivo za kajtarje, je razmerje med vetrom in nihanjem nivoja vode.
Ljudsko vraževerje pravi, da se ob plimi veter okrepi, ob oseki pa postane kisel.
Bolj razumljiv je vpliv vetra na plimske pojave. Veter z morja potiska vodo proti obali, višina plime se poveča nad normalno, ob oseki pa gladina tudi preseže povprečje. Nasprotno, ko veter piha s kopnega, voda odrine stran od obale in gladina morja se zniža.
Drugi mehanizem deluje s povečanjem atmosferskega tlaka nad velikim območjem vode; nivo vode se zmanjša, ko se doda teža atmosfere. Ko se atmosferski tlak poveča za 25 mmHg. Čl., gladina vode pade za približno 33 cm Območje visokega zračnega tlaka ali anticiklon običajno imenujemo dobro vreme, vendar ne za kajtarje. V središču anticiklona je zatišje. Znižanje atmosferskega tlaka povzroči ustrezno povečanje nivoja vode. Posledično lahko močan padec atmosferskega tlaka v kombinaciji z orkanskim vetrom povzroči opazen dvig gladine vode. Takšni valovi, čeprav jih imenujemo plimski, dejansko niso povezani z vplivom plimskih sil in nimajo periodičnosti, značilne za plimske pojave.
Čisto možno pa je, da lahko oseka vpliva tudi na veter, na primer znižanje gladine vode v obalnih lagunah povzroči večje segrevanje vode in posledično zmanjšanje temperaturne razlike med hladnim morjem in segreto zemljo, ki oslabi učinek vetra.
Avtor fotografije Michael Marten
