Rapport om ebb och flöde av tidvatten. Månens inflytande på ebb och flöde av tidvatten

För två år sedan var jag på semester vid Indiska oceanens kust på den underbara ön Ceylon. Mitt lilla hotell låg bara 50 meter från havet. Varje dag observerade jag med mina egna ögon all den kraftfulla rörelsen och det turbulenta livet i havet. En tidig morgon stod jag på stranden och tittade på vågorna och funderade på vad som ger styrka åt en sådan kraftfull vibration av havet, dess dagliga ebb och flod.

Det som ger kraft åt ebb och flod

Tyngdkraften påverkar rörelsen av alla föremål lika. Men om gravitationen orsakar tidvatten i haven och vatten orsakar vatten i Afrika, varför finns det då inga tidvatten i sjöar? Hmm, tänk om vi antar att allt vi vet är fel. Många intelligenta människor från den vetenskapliga världen förklarar det så här. Jordens gravitation vid punkt A är svagare än vid punkt B. Nettoeffekten av jordens gravitation sträcker ut havet. Därefter sväller det på motsatta sidor.

Ja, sannerligen är fakta verkliga och det finns en skillnad i månens gravitationskraft vid punkterna A och B.

Missförståndet ligger i förklaringen av utbuktningarna. Kanske dyker de inte upp på grund av skillnader i attraktion. Men orsakerna är mindre uppenbara, och de blir förvirrade. Det handlar mer om det ackumulerade trycket på olika ställen i vattenpelaren. Och månen förvandlar jorden till en hydraulisk pump på planetarisk skala, och vattnet sväller och pressar sig mot mitten. Därför räcker det med ens den minsta stöten för att vågrörelsen ska börja.

Lite mer om tidvatten

Men jag skulle vilja förstå varför de inte finns i en annan ansamling av vatten:

i människokroppen (den består av 80% vatten);
i ett fyllt bad;
i sjöar;
i koppar kaffe osv.

Mest troligt på grund av lägre tryck än i havet och dålig hydraulik. Till skillnad från havet är dessa alla små ansamlingar av vatten. Området med sjön, koppen och resten är inte tillräckligt för att minimitrycket på den ska ändra vattennivån och skapa vågor.

Stora sjöar kan skapa tryck för mini tidvatten. Men eftersom vindar och stänk skapar stora krusningar märker vi dem helt enkelt inte. Tidvatten bildas överallt, de är bara väldigt mikroskopiska.

Ytnivån på hav och hav förändras med jämna mellanrum, ungefär två gånger om dagen. Dessa fluktuationer kallas ebb och flod. Under högvatten stiger havsnivån gradvis och når sitt högsta läge. Vid lågvatten sjunker nivån gradvis till sin lägsta nivå. Vid högvatten rinner vatten mot stränderna, vid lågvatten - bort från stränderna.

Tidvattnets ebb och flod står sig. De bildas på grund av påverkan av kosmiska kroppar som solen. Enligt lagarna för samverkan mellan kosmiska kroppar, attraherar vår planet och månen varandra. Månens gravitation är så stark att havets yta verkar böja sig mot den. Månen rör sig runt jorden och en flodvåg "löper" bakom den över havet. När en våg når stranden är det tidvattnet. En liten tid kommer att gå, vattnet kommer att följa månen och röra sig bort från stranden - det är lågvatten. Enligt samma universella kosmiska lagar bildas även ebbar och flöden från solens attraktion. Men solens tidvattenkraft är, på grund av dess avstånd, betydligt mindre än månens, och om det inte fanns någon måne skulle tidvattnet på jorden vara 2,17 gånger mindre. Förklaringen av tidvattenkrafter gavs först av Newton.

Tidvatten skiljer sig från varandra i varaktighet och magnitud. Oftast är det två högvatten och två lågvatten under dagen. På bågarna och kusterna i Öst- och Centralamerika finns ett högvatten och ett lågvatten per dag.

Storleken på tidvattnet är ännu mer varierande än deras period. Teoretiskt sett är ett månvatten lika med 0,53 m, sol - 0,24 m. Det största tidvattnet bör alltså ha en höjd av 0,77 m. I det öppna havet och nära öarna är tidvattnet ganska nära det teoretiska: på Hawaiian Öar - 1 m , på St. Helena Island - 1,1 m; på öarna - 1,7 m. På kontinenterna sträcker sig tidvattnets storlek från 1,5 till 2 m. I inlandshaven är tidvattnet mycket obetydligt: - 13 cm, - 4,8 cm. Det anses vara tidvattenfritt, men nära Venedig tidvattnet är upp till 1 m. De största tidvattnet är följande, registrerat i:

I Bay of Fundy () nådde tidvattnet en höjd av 16-17 m. Detta är det högsta tidvattnet i hela jordklotet.

I norr, i Penzhinskaya Bay, nådde tidvattnet 12-14 m. Detta är det högsta tidvattnet utanför Rysslands kust. Ovanstående tidvattensiffror är dock undantag snarare än regel. Vid de allra flesta tidvattennivåmätpunkter är de små och överstiger sällan 2 m.

Tidvattnets betydelse är mycket stor för sjöfarten och byggandet av hamnar. Varje flodvåg bär på en enorm mängd energi.

Det finns en uppgång och fall av vatten. Detta är fenomenet med ebb och flod i havet. Redan i gamla tider märkte observatörer att tidvattnet kommer en tid efter månens kulmen på observationsplatsen. Dessutom är tidvattnet starkast på ny- och fullmånsdagar, när månens och solens centra är belägna ungefär på samma raka linje.

Med hänsyn till detta förklarade I. Newton tidvattnet med gravitationens inverkan från Månen och Solen, nämligen genom att olika delar av jorden attraheras av Månen på olika sätt.

Jorden roterar runt sin axel mycket snabbare än månen roterar runt jorden. Som ett resultat av detta rör sig tidvattenpuckeln (jordens och månens relativa position visas i figur 38), en flodvåg går över jorden och tidvattenströmmar uppstår. När vågen närmar sig stranden ökar vågens höjd när botten stiger. I inre hav är höjden på en flodvåg bara några centimeter, men i det öppna havet når den ungefär en meter. I gynnsamt belägna smala vikar ökar tidvattnets höjd flera gånger mer.

Vattnets friktion mot botten, såväl som deformation av jordens fasta skal, åtföljs av frigöring av värme, vilket leder till förlust av energi från jord-månesystemet. Eftersom tidvattenpuckeln ligger i öster inträffar det maximala tidvattnet efter månens klimax, attraktionen av puckeln gör att månen accelererar och jordens rotation saktar ner. Månen rör sig gradvis bort från jorden. Geologiska data visar faktiskt att under juraperioden (190-130 miljoner år sedan) var tidvattnet mycket högre och dagarna kortare. Det bör noteras att när avståndet till månen minskar med 2 gånger, ökar tidvattnets höjd 8 gånger. För närvarande ökar dagen med 0,00017 s per år. Så om cirka 1,5 miljarder år kommer deras längd att öka till 40 moderna dagar. En månad blir lika lång. Som ett resultat kommer jorden och månen alltid att vända sig mot varandra med samma sida. Efter detta kommer Månen att gradvis börja närma sig jorden och om ytterligare 2-3 miljarder år kommer den att slitas sönder av tidvattenkrafter (om, naturligtvis, vid den tiden solsystemet fortfarande existerar).

Månens inflytande på tidvattnet

Låt oss överväga, efter Newton, mer i detalj tidvatten som orsakas av månens attraktion, eftersom solens inflytande är betydligt (2,2 gånger) mindre.

Låt oss skriva ner uttryck för de accelerationer som orsakas av månens attraktion för olika punkter på jorden, med hänsyn till att för alla kroppar vid en given punkt i rymden är dessa accelerationer desamma. I tröghetsreferenssystemet associerat med systemets masscentrum kommer accelerationsvärdena att vara:

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

Var ett A, ett O, ett B— accelerationer orsakade av månens attraktion vid punkter A, O, B(Fig. 37); M— Månens massa; r— Jordens radie; R- avståndet mellan jordens centra och månen (för beräkningar kan det tas lika med 60 r); G— gravitationskonstant.

Men vi lever på jorden och utför alla observationer i ett referenssystem som är associerat med jordens centrum, och inte med jordens masscentrum - månen. För att gå till detta system är det nödvändigt att subtrahera accelerationen av jordens centrum från alla accelerationer. Sedan

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

Låt oss utföra åtgärderna inom parentes och ta hänsyn till det r lite jämfört med R och i summor och skillnader kan det försummas. Sedan

A’ A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R3.

Acceleration a’A Och a’B identiska i storlek, motsatt i riktning, var och en riktad från jordens centrum. De kallas tidvattenaccelerationer. På punkter C Och D tidvattenaccelerationer är mindre i storlek och riktade mot jordens centrum.

Tidvattenaccelerationerär accelerationer som uppstår i en referensram associerad med en kropp på grund av att, på grund av de ändliga dimensionerna av denna kropp, dess olika delar attraheras olika av den störande kroppen. På punkter A Och B tyngdaccelerationen visar sig vara mindre än vid punkter C Och D(Fig. 37). Följaktligen, för att trycket på samma djup ska vara detsamma (som i kommunicerande kärl) vid dessa punkter, måste vattnet stiga och bilda en så kallad tidvattenpuckel. Beräkningar visar att stigningen av vatten eller tidvatten i det öppna havet är cirka 40 cm. I kustvatten är den mycket större, och rekordet är cirka 18 m. Newtons teori kan inte förklara detta.

På kusterna i många yttre hav kan du se en intressant bild: fiskenät sträcks längs stranden inte långt från vattnet. Dessutom installerades dessa nät inte för torkning, utan för att fånga fisk. Om du stannar på stranden och tittar på havet blir allt klart. Nu börjar vattnet stiga och där det fanns en sandbank för bara några timmar sedan skvätter det vågor. När vattnet drog sig tillbaka dök det upp nät, i vilka trassliga fiskar gnistrade av fjäll. Fiskarna gick runt näten och tog bort sin fångst. Material från sajten

Så här beskriver ett ögonvittne början av tidvattnet: "Vi nådde havet", berättade en medresenär för mig. Jag såg mig förvirrad omkring. Framför mig fanns det verkligen en strand: ett spår av krusningar, det halvt begravda kadaveret av en säl, sällsynta bitar av drivved, fragment av skal. Och så var det en platt vidd... och inget hav. Men efter ungefär tre timmar började den orörliga linjen i horisonten andas och blev upprörd. Och nu började havsdyningen gnistra bakom henne. Tidvattnet rullade okontrollerat framåt längs den grå ytan. Vågorna gick om varandra och gick mot stranden. Den ena efter den andra sjönk de avlägsna klipporna – och runt omkring syns bara vatten. Hon kastar salt spray i mitt ansikte. Istället för en död slätt, lever och andas vattenvidden framför mig.”

När en flodvåg kommer in i viken, som har en trattformad plan, verkar vikens stränder komprimera den, vilket gör att höjden på tidvattnet ökar flera gånger. Sålunda, i Fundybukten utanför Nordamerikas östra kust når tidvattnet 18 m. I Europa inträffar de högsta tidvattnen (upp till 13,5 meter) i Bretagne nära staden Saint-Malo.

Mycket ofta kommer en flodvåg in i flodmynningarna

Låt oss fortsätta samtalet om de krafter som verkar på himlakroppar och effekterna som orsakas av detta. Idag kommer jag att prata om tidvatten och icke-gravitationella störningar.

Vad betyder detta - "icke-gravitationella störningar"? Störningar brukar kallas små korrigeringar av en stor huvudkraft. Det vill säga, vi kommer att prata om några krafter, vars inflytande på ett föremål är mycket mindre än gravitationskrafter

Vilka andra krafter finns i naturen förutom gravitationen? Låt oss lämna starka och svaga kärnkraftsinteraktioner åt sidan, de är lokala till sin natur (agerar på extremt korta avstånd). Men elektromagnetism är som vi vet mycket starkare än gravitationen och sträcker sig lika långt - oändligt. Men eftersom elektriska laddningar av motsatta tecken vanligtvis är balanserade, och gravitations-"laddningen" (vars roll spelas av massa) alltid är av samma tecken, så kommer naturligtvis gravitationen i förgrunden med tillräckligt stora massor. Så i verkligheten kommer vi att prata om störningar i himlakropparnas rörelse under påverkan av ett elektromagnetiskt fält. Det finns inga fler alternativ, även om det fortfarande finns mörk energi, men vi kommer att prata om det senare, när vi pratar om kosmologi.

Som jag förklarade på Newtons enkla tyngdlag F = G∙M∙m/R² är mycket bekvämt att använda inom astronomi, eftersom de flesta kroppar har en nära sfärisk form och är tillräckligt långt från varandra, så att de vid beräkning kan ersättas av punkter - punktobjekt som innehåller hela deras massa. Men en kropp av ändlig storlek, jämförbar med avståndet mellan angränsande kroppar, upplever ändå olika kraftpåverkan i sina olika delar, eftersom dessa delar är belägna annorlunda än tyngdkraftskällorna, och detta måste man ta hänsyn till.

Attraktion krossas och slits isär

För att känna tidvatteneffekten, låt oss göra ett tankeexperiment som är populärt bland fysiker: föreställa oss oss själva i en fritt fallande hiss. Vi skär av repet som håller kabinen och börjar falla. Innan vi faller kan vi se vad som händer runt omkring oss. Vi hänger fria mässor och observerar hur de beter sig. Till en början faller de synkront, och vi säger att detta är tyngdlöshet, eftersom alla föremål i den här kabinen och den själv känner ungefär samma acceleration av fritt fall.

Men med tiden kommer våra materialpunkter att börja ändra sin konfiguration. Varför? Eftersom den nedre i början var lite närmare centrum av attraktionen än den övre, så den nedre, som attraheras starkare, börjar överträffa den övre. Och sidopunkterna förblir alltid på samma avstånd från tyngdpunkten, men när de närmar sig den börjar de närma sig varandra, eftersom accelerationer av samma storlek inte är parallella. Som ett resultat deformeras systemet med oanslutna objekt. Detta kallas tidvatteneffekten.

Från en observatörs synvinkel som har spridit korn runt sig och ser hur enskilda korn rör sig medan hela systemet faller på ett massivt föremål, kan man introducera ett sådant koncept som ett fält av tidvattenkrafter. Låt oss definiera dessa krafter vid varje punkt som vektorskillnaden mellan gravitationsaccelerationen vid denna punkt och accelerationen för observatören eller masscentrum, och om vi bara tar den första termen av expansionen i Taylor-serien för relativ avstånd, vi kommer att få en symmetrisk bild: de närmaste kornen kommer att ligga före betraktaren, de avlägsna kommer att släpa efter honom, d.v.s. systemet kommer att sträcka sig längs axeln riktad mot det graviterande föremålet, och längs riktningar vinkelräta mot det kommer partiklarna att pressas mot betraktaren.

Vad tror du kommer att hända när en planet dras in i ett svart hål? De som inte har lyssnat på föreläsningar om astronomi brukar tro att ett svart hål kommer att slita av materia endast från ytan som är vänd mot sig själv. De vet inte att en nästan lika stark effekt uppstår på andra sidan av en fritt fallande kropp. De där. den slits i två diametralt motsatta riktningar, inte alls i en.

Farorna med yttre rymden

För att visa hur viktigt det är att ta hänsyn till tidvatteneffekten, låt oss ta den internationella rymdstationen. Den, som alla jordsatelliter, faller fritt i ett gravitationsfält (om motorerna inte är påslagna). Och fältet av tidvattenkrafter runt den är en ganska påtaglig sak, så astronauten, när han arbetar på utsidan av stationen, måste binda sig till den, och som regel med två kablar - för säkerhets skull, man vet aldrig vad kan hända. Och om han befinner sig obunden i de förhållanden där tidvattenkrafter drar bort honom från mitten av stationen, kan han lätt tappa kontakten med den. Detta händer ofta med verktyg, eftersom du inte kan länka dem alla. Om något faller ur en astronauts händer, går detta objekt i fjärran och blir en oberoende satellit för jorden.

Arbetsplanen för ISS inkluderar tester i yttre rymden av en personlig jetpack. Och när hans motor går sönder, bär tidvattenkrafter bort astronauten, och vi förlorar honom. Namnen på de saknade är hemligstämplade.

Detta är naturligtvis ett skämt: lyckligtvis har en sådan incident inte inträffat ännu. Men detta kan mycket väl hända! Och kanske händer det någon gång.

Planet-havet

Låt oss återvända till jorden. Detta är det mest intressanta föremålet för oss, och tidvattenkrafterna som verkar på det känns ganska märkbart. Från vilka himlakroppar verkar de? Den främsta är månen, eftersom den är nära. Den näst största påverkan är solen, eftersom den är massiv. De andra planeterna har också ett visst inflytande på jorden, men det märks knappt.

För att analysera yttre gravitationspåverkan på jorden representeras den vanligtvis som en solid boll täckt med ett flytande skal. Detta är en bra modell, eftersom vår planet faktiskt har ett mobilt skal i form av hav och atmosfär, och allt annat är ganska solidt. Även om jordskorpan och de inre lagren har begränsad styvhet och är något mottagliga för tidvattenpåverkan, kan deras elastiska deformation försummas när man beräknar effekten på havet.

Om vi ritar tidvattenkraftvektorer i jordens masscentrumsystem får vi följande bild: tidvattenkraftsfältet drar havet längs jord-månen axeln, och i ett plan vinkelrätt mot det pressar det mot jordens centrum . Således tenderar planeten (åtminstone dess rörliga skal) att ta formen av en ellipsoid. I det här fallet uppträder två utbuktningar (de kallas tidvattenpuckel) på motsatta sidor av jordklotet: den ena är vänd mot månen, den andra vänd bort från månen, och i remsan mellan dem visas en motsvarande "bula" (mer exakt , havets yta där har mindre krökning).

En mer intressant sak händer i gapet - där tidvattenkraftsvektorn försöker flytta vätskeskalet längs jordens yta. Och det här är naturligt: om du vill höja havet på ett ställe och sänka det på ett annat ställe, måste du flytta vattnet därifrån till här. Och mellan dem driver tidvattenkrafter vatten till "sublunar point" och till "anti-lunar point."

Att kvantifiera tidvatteneffekten är mycket enkelt. Jordens gravitation försöker göra havet sfäriskt, och tidvattendelen av månens och solinflytandet försöker sträcka det längs sin axel. Om vi lämnade jorden ifred och lät den falla fritt ner på månen skulle höjden på utbuktningen nå cirka en halv meter, d.v.s. Havet stiger bara 50 cm över sin medelnivå. Om du seglar på ett fartyg på öppet hav eller hav märks inte en halv meter. Detta kallas statisk tidvatten.

I nästan varje examen stöter jag på en student som självsäkert hävdar att tidvattnet bara inträffar på ena sidan av jorden - den som är vänd mot månen. Som regel är detta vad en tjej säger. Men det händer, om än mer sällan, att unga män tar fel i denna fråga. Samtidigt har tjejer i allmänhet en djupare kunskap om astronomi. Det skulle vara intressant att ta reda på orsaken till denna "tidvatten-kön" asymmetri.

Men för att skapa en halvmeters utbuktning vid sublunar punkten måste du destillera en stor mängd vatten här. Men jordens yta förblir inte orörlig, den roterar snabbt i förhållande till månens och solens riktning och gör ett helt varv på en dag (och månen rör sig långsamt i omloppsbana - ett varv runt jorden på nästan en månad). Därför löper tidvattenpuckeln ständigt längs havets yta, så att jordens fasta yta ligger under tidvattenpuckeln 2 gånger per dag och 2 gånger under tidvattensfallet i havsnivån. Låt oss uppskatta: 40 tusen kilometer (längden på jordens ekvator) per dag, det är 463 meter per sekund. Det betyder att denna halvmetersvåg, likt en minitsunami, träffar kontinenternas östra kuster i ekvatorområdet med överljudshastighet. På våra breddgrader når hastigheten 250-300 m/s - också ganska mycket: även om vågen inte är särskilt hög kan den på grund av tröghet skapa en stor effekt.

Det andra objektet när det gäller inflytande på jorden är solen. Den är 400 gånger längre bort från oss än månen, men 27 miljoner gånger mer massiv. Därför är effekterna från Månen och från Solen jämförbara i magnitud, även om Månen fortfarande verkar lite starkare: gravitationseffekten från solen är ungefär hälften så svag som från Månen. Ibland kombineras deras inflytande: detta händer på en nymåne, när månen passerar mot solens bakgrund, och på en fullmåne, när månen är på motsatt sida från solen. På dessa dagar - när jorden, månen och solen ställer upp, och detta händer varannan vecka - är den totala tidvatteneffekten en och en halv gång större än från bara månen. Och efter en vecka passerar månen en fjärdedel av sin bana och befinner sig i kvadratur med solen (en rät vinkel mellan riktningarna på dem), och då försvagar deras inflytande varandra. I genomsnitt varierar tidvattnets höjd i öppet hav från en kvarts meter till 75 centimeter.

Sjömän har känt till tidvatten under lång tid. Vad gör kaptenen när fartyget går på grund? Om du har läst havsäventyrsromaner, då vet du att han omedelbart tittar på vilken fas månen är i och väntar på nästa fullmåne eller nymåne. Då kan det maximala tidvattnet lyfta fartyget och flyta det på nytt.

Kustnära problem och funktioner

Tidvatten är särskilt viktigt för hamnarbetare och för sjömän som är på väg att föra sitt fartyg in i eller ut ur hamn. Som regel uppstår problemet med grunt vatten nära kusten, och för att förhindra att det stör fartygens rörelse grävs undervattenskanaler - konstgjorda fairways - för att komma in i viken. Deras djup bör ta hänsyn till höjden på det maximala lågvatten.

Om vi tittar på tidvattnets höjd någon gång i tiden och ritar linjer med lika höjder av vatten på kartan, kommer vi att få koncentriska cirklar med centra i två punkter (undermån och motmån), där tidvattnet är maximalt . Om månens omloppsplan sammanföll med planet för jordens ekvator, skulle dessa punkter alltid röra sig längs ekvatorn och skulle göra ett helt varv per dag (mer exakt, i 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Månen rör sig dock inte i detta plan, utan nära ekliptikplanet, i förhållande till vilket ekvatorn lutar 23,5 grader. Därför "vandrar" den sublunära punkten också längs latitud. Sålunda, i samma hamn (dvs på samma latitud), ändras höjden på det maximala tidvattnet, som upprepas var 12,5:e timme, under dagen beroende på månens orientering i förhållande till jordens ekvator.

Denna "bagatell" är viktig för teorin om tidvatten. Låt oss titta igen: Jorden roterar runt sin axel, och månbanan lutar mot den. Därför "springer" varje hamn runt jordens pol under dagen, när den en gång faller in i området för det högsta tidvattnet, och efter 12,5 timmar - igen in i tidvattnet, men mindre högt. De där. två tidvatten under dagen är inte likvärdiga i höjd. Den ena är alltid större än den andra, eftersom månbanans plan inte ligger i planet för jordens ekvator.

För kustbor är tidvatteneffekten livsviktig. I Frankrike finns det till exempel en som är ansluten till fastlandet med en asfalterad väg längs botten av sundet. Det bor många människor på ön, men de kan inte använda denna väg medan havsnivån är hög. Denna väg kan endast köras två gånger om dagen. Folk kör upp och väntar på lågvatten, när vattennivån sjunker och vägen blir tillgänglig. Människor reser till och från jobbet vid kusten med hjälp av en speciell tidvattentabell som publiceras för varje kustbebyggelse. Om detta fenomen inte beaktas kan vatten överväldiga en fotgängare längs vägen. Turister kommer helt enkelt dit och går runt för att titta på havets botten när det inte finns vatten. Och lokalbefolkningen samlar något från botten, ibland till och med till mat, d.v.s. i huvudsak matar denna effekt människor.

Livet kom upp ur havet tack vare tidvattnets ebb och flod. Som ett resultat av lågvatten befann sig några kustnära djur på sanden och tvingades lära sig att andas syre direkt från atmosfären. Om det inte fanns någon måne, så hade livet kanske inte kommit ut ur havet så aktivt, för det är bra där i alla avseenden - en termostatisk miljö, viktlöshet. Men om du plötsligt befann dig på stranden måste du på något sätt överleva.

Kusten, särskilt om den är platt, är mycket exponerad vid lågvatten. Och under en tid förlorar människor möjligheten att använda sina vattenskotrar och ligger hjälplöst som valar på stranden. Men det finns något användbart i detta, eftersom lågvattenperioden kan användas för att reparera fartyg, särskilt i någon vik: fartygen seglade, sedan gick vattnet bort, och de kan repareras vid denna tidpunkt.

Till exempel finns Fundybukten på Kanadas östkust, som sägs ha världens högsta tidvatten: vattennivåfallet kan nå 16 meter, vilket anses vara rekord för ett havsvatten på jorden. Sjömän har anpassat sig till den här egenskapen: under högvatten tar de skeppet till stranden, förstärker det, och när vattnet försvinner hänger skeppet och botten kan tätas.

Människor har länge börjat övervaka och regelbundet registrera ögonblicken och egenskaperna för högvatten för att lära sig hur man förutsäger detta fenomen. Snart uppfunnen tidvattenmätare- en anordning där en flottör rör sig upp och ner beroende på havsnivån, och avläsningarna ritas automatiskt på papper i form av en graf. För övrigt har mätmetoderna knappast förändrats sedan de första observationerna fram till våra dagar.

Baserat på ett stort antal hydrografer, försöker matematiker skapa en teori om tidvatten. Om du har ett långsiktigt register över en periodisk process kan du bryta ner den i elementära övertoner - sinusoider med olika amplituder med flera perioder. Och sedan, efter att ha bestämt parametrarna för övertonerna, förläng den totala kurvan in i framtiden och gör tidvattentabeller på denna grund. Nuförtiden publiceras sådana tabeller för varje hamn på jorden, och varje kapten som ska gå in i en hamn tar en tabell åt honom och ser när det kommer att finnas tillräckligt med vattennivå för hans skepp.

Den mest kända historien relaterad till prediktiva beräkningar ägde rum under andra världskriget: 1944 skulle våra allierade - britterna och amerikanerna - öppna en andra front mot Nazityskland, för detta var det nödvändigt att landa på den franska kusten. Frankrikes norra kust är mycket obehaglig i detta avseende: kusten är brant, 25-30 meter hög, och havsbotten är ganska grunt, så fartyg kan bara närma sig kusten vid tider med maximalt tidvatten. Om de gick på grund skulle de helt enkelt bli skjutna från kanoner. För att undvika detta skapades en speciell mekanisk (det fanns inga elektroniska sådana ännu) dator. Hon utförde Fourieranalys av tidsserier på havsnivån med hjälp av trummor som roterade i sin egen hastighet, genom vilka en metallkabel passerade, som sammanfattade Fourier-seriens alla termer, och en fjäder kopplad till kabeln ritade en graf över tidvattenhöjd kontra tid. Detta var topphemligt arbete som avsevärt förde teorin om tidvatten framåt eftersom det var möjligt att med tillräcklig noggrannhet förutsäga ögonblicket för det högsta tidvattnet, tack vare vilket tunga militära transportfartyg simmade över Engelska kanalen och landade trupper i land. Det var så matematiker och geofysiker räddade många människors liv.

Vissa matematiker försöker generalisera uppgifterna i planetarisk skala och försöker skapa en enhetlig teori om tidvatten, men det är svårt att jämföra uppgifter gjorda på olika platser eftersom jorden är så oregelbunden. Det är bara i nolluppskattningen som ett enda hav täcker hela planetens yta, men i verkligheten finns det kontinenter och flera svagt anslutna hav, och varje hav har sin egen frekvens av naturliga svängningar.

Tidigare diskussioner om havsnivåfluktuationer under påverkan av månen och solen gällde öppna havsområden, där tidvattenaccelerationen varierar mycket från en kust till en annan. Och i lokala vattendrag - till exempel sjöar - kan tidvattnet skapa en märkbar effekt?

Det verkar som att det inte borde vara det, för vid alla punkter i sjön är tidvattenaccelerationen ungefär densamma, skillnaden är liten. Till exempel, i mitten av Europa finns Genèvesjön, den är bara cirka 70 km lång och är inte på något sätt kopplad till haven, men folk har länge märkt att det finns betydande dagliga fluktuationer i vattnet där. Varför uppstår de?

Ja, tidvattenkraften är extremt liten. Men huvudsaken är att den är regelbunden, d.v.s. fungerar med jämna mellanrum. Alla fysiker känner till effekten som, när en kraft appliceras periodiskt, ibland orsakar en ökad amplitud av svängningar. Till exempel tar du en skål med soppa från cafeterian och... Det betyder att frekvensen av dina steg är i resonans med de naturliga vibrationerna av vätskan i plattan. När vi märker detta ändrar vi kraftigt promenadtakten - och soppan "lugnar ner." Varje vattenförekomst har sin egen grundläggande resonansfrekvens. Och ju större reservoarens storlek är, desto lägre är frekvensen av naturliga vibrationer av vätskan i den. Så Genèvesjöns egen resonansfrekvens visade sig vara en multipel av tidvattnets frekvens, och en liten tidvatteninverkan "löser" Genèvesjön så att nivån på dess stränder ändras ganska märkbart. Dessa långa stående vågor som uppstår i slutna vattenkroppar kallas seiches.

Tidvattensenergi

Numera försöker man koppla ihop en av de alternativa energikällorna med tidvatteneffekten. Som sagt, den huvudsakliga effekten av tidvatten är inte att vattnet stiger och faller. Den huvudsakliga effekten är en tidvattenström som flyttar vatten runt hela planeten på en dag.

På grunda platser är denna effekt mycket viktig. I området Nya Zeeland riskerar kaptener inte ens att styra fartyg genom vissa sund. Segelbåtar har aldrig kunnat ta sig igenom där, och även moderna fartyg har svårt att ta sig igenom där, eftersom botten är grunt och tidvattenströmmar har enorm fart.

Men eftersom vattnet rinner kan denna kinetiska energi användas. Och kraftverk har redan byggts, där turbiner roterar fram och tillbaka på grund av tidvattenströmmar. De är ganska funktionella. Det första tidvattenkraftverket (TPP) tillverkades i Frankrike, det är fortfarande det största i världen, med en kapacitet på 240 MW. Jämfört med ett vattenkraftverk är det naturligtvis inte så bra, men det betjänar de närmaste landsbygdsområdena.

Ju närmare polen, desto lägre hastighet på flodvågen, därför finns det inga kuster i Ryssland som skulle ha mycket kraftfulla tidvatten. Generellt sett har vi få utlopp till havet och Ishavets kust är inte särskilt lönsam för att använda tidvattenenergi, även för att tidvattnet driver vatten från öst till väst. Men det finns fortfarande platser som är lämpliga för PES, till exempel Kislaya Bay.

Faktum är att i vikar skapar tidvattnet alltid en större effekt: vågen springer upp, rusar in i viken, och den smalnar av, smalnar av - och amplituden ökar. En liknande process inträffar som om en piska spräcktes: först rör sig den långa vågen långsamt längs piskan, men sedan minskar massan av den del av piskan som är involverad i rörelsen, så hastigheten ökar (impuls mv bevaras!) och når överljud i den smala änden, som ett resultat av vilket vi hör ett klick.

Genom att skapa den experimentella Kislogubskaya TPP med låg effekt, försökte kraftingenjörer förstå hur effektivt tidvatten på cirkumpolära breddgrader kan användas för att producera elektricitet. Det är inte mycket ekonomiskt vettigt. Men nu finns det ett projekt för en mycket kraftfull rysk TPP (Mezenskaya) – för 8 gigawatt. För att uppnå denna kolossala kraft är det nödvändigt att blockera en stor vik som skiljer Vita havet från Barents hav med en damm. Det är sant att det är högst tveksamt att detta kommer att göras så länge vi har olja och gas.

Tidvattens förflutna och framtid

Förresten, var kommer tidvattenenergin ifrån? Turbinen snurrar, elektricitet genereras, och vilket föremål förlorar energi?

Eftersom källan till tidvattenenergi är jordens rotation, om vi drar från den, betyder det att rotationen måste sakta ner. Det verkar som om jorden har inre energikällor (värme från djupet kommer från geokemiska processer och sönderfall av radioaktiva grundämnen), och det finns något som kompenserar för förlusten av kinetisk energi. Detta är sant, men energiflödet, som sprider sig i genomsnitt nästan jämnt i alla riktningar, kan knappast nämnvärt påverka vinkelmomentet och förändra rotationen.

Om jorden inte roterade skulle tidvattenpucklarna peka exakt i Månens riktning och i motsatt riktning. Men när den roterar, bär jordens kropp dem framåt i dess rotationsriktning - och en konstant divergens mellan tidvattentoppen och sublunarpunkten på 3-4 grader uppstår. Vad leder detta till? Puckeln som är närmare månen attraheras starkare till den. Denna gravitationskraft tenderar att bromsa jordens rotation. Och den motsatta puckeln är längre från månen, den försöker påskynda rotationen, men attraheras svagare, så det resulterande kraftmomentet har en bromsande effekt på jordens rotation.

Så vår planet minskar ständigt sin rotationshastighet (men inte helt regelbundet, i hopp, vilket beror på särdragen med massöverföring i haven och atmosfären). Vilken effekt har jordens tidvatten på månen? Den nära tidvattenbukten drar månen med sig, medan den avlägsna tvärtom saktar ner den. Den första kraften är större, som ett resultat av att månen accelererar. Minns nu från förra föreläsningen, vad händer med en satellit som tvångsdras framåt i rörelse? När dess energi ökar rör sig den bort från planeten och dess vinkelhastighet minskar eftersom omloppsradien ökar. Förresten, en ökning av månens rotationsperiod runt jorden märktes redan på Newtons tid.

Talat i siffror rör sig månen bort från oss med cirka 3,5 cm per år, och längden på jordens dygn ökar med en hundradels sekund vart hundra år. Det verkar som nonsens, men kom ihåg att jorden har funnits i miljarder år. Det är lätt att räkna ut att det på dinosauriernas tid var cirka 18 timmar på ett dygn (nuvarande timmar förstås).

När månen rör sig bort blir tidvattenkrafterna mindre. Men det rörde sig alltid bort, och om vi tittar in i det förflutna kommer vi att se det innan månen var närmare jorden, vilket betyder att tidvattnet var högre. Du kan till exempel inse att under den arkeiska eran, för 3 miljarder år sedan, var tidvattnet kilometer höga.

Tidvattenfenomen på andra planeter

Naturligtvis förekommer samma fenomen i andra planeters system med satelliter. Jupiter är till exempel en väldigt massiv planet med ett stort antal satelliter. Dess fyra största satelliter (de kallas galileiska eftersom Galileo upptäckte dem) är ganska kraftigt påverkade av Jupiter. Den närmaste av dem, Io, är helt täckt av vulkaner, bland vilka det finns mer än femtio aktiva, och de avger "extra" materia 250-300 km uppåt. Den här upptäckten var ganska oväntad: det finns inga sådana kraftfulla vulkaner på jorden, men här finns en liten kropp i storleken på Månen, som borde ha svalnat för länge sedan, men istället sprängs den av värme åt alla håll. Var finns källan till denna energi?

Ios vulkaniska aktivitet var inte en överraskning för alla: sex månader innan den första sonden närmade sig Jupiter publicerade två amerikanska geofysiker ett dokument där de beräknade Jupiters tidvatteninflytande på denna måne. Den visade sig vara så stor att den kunde deformera satellitens kropp. Och under deformation frigörs alltid värme. När vi tar en bit kall plasticine och börjar knåda den i våra händer, efter flera kompressioner blir den mjuk och böjlig. Detta händer inte för att handen värmde upp den med sin värme (samma sak kommer att hända om du trycker ihop den i en kall skruvstäd), utan för att deformationen lade mekanisk energi i den, som omvandlades till termisk energi.

Men varför i hela friden förändras satellitens form under påverkan av tidvatten från Jupiter? Det verkar som om den rörde sig i en cirkulär bana och roterade synkront, som vår måne, en gång blev en ellipsoid - och det finns ingen anledning till efterföljande förvrängningar av formen? Det finns dock även andra satelliter nära Io; alla av dem gör att dess (Io) bana förskjuts något fram och tillbaka: den närmar sig antingen Jupiter eller rör sig bort. Det innebär att tidvatteninflytandet antingen försvagas eller intensifieras, och kroppens form förändras hela tiden. Förresten, jag har ännu inte pratat om tidvatten i jordens fasta kropp: naturligtvis finns de också, de är inte så höga, i storleksordningen en decimeter. Om du sitter på din plats i sex timmar kommer du, tack vare tidvattnet, att "gå" cirka tjugo centimeter i förhållande till jordens mitt. Denna vibration är naturligtvis omärklig för människor, men geofysiska instrument registrerar den.

Till skillnad från den fasta jorden, fluktuerar ytan av Io med en amplitud på många kilometer under varje omloppsperiod. En stor mängd deformationsenergi försvinner som värme och värmer upp underytan. Förresten, meteoritkratrar är inte synliga på den, eftersom vulkaner ständigt bombarderar hela ytan med färsk materia. Så fort en nedslagskrater bildas, är den hundra år senare täckt av produkter från utbrott från närliggande vulkaner. De arbetar kontinuerligt och mycket kraftfullt, och till detta läggs sprickor i planetens skorpa, genom vilka en smälta av olika mineraler, främst svavel, strömmar från djupet. Vid höga temperaturer mörknar det, så strömmen från kratern ser svart ut. Och vulkanens lätta kant är det kylda ämnet som faller runt vulkanen. På vår planet bromsas materia ut från en vulkan vanligtvis av luft och faller nära ventilen och bildar en kon, men på Io finns ingen atmosfär, och den flyger längs en ballistisk bana långt i alla riktningar. Kanske är detta ett exempel på den mest kraftfulla tidvatteneffekten i solsystemet.

Jupiters andra satellit, Europa, ser alla ut som vårt Antarktis, den är täckt av en kontinuerlig isskorpa, sprucken på vissa ställen, eftersom något också deformerar den hela tiden. Eftersom denna satellit är längre bort från Jupiter är tidvatteneffekten här inte så stark, men ändå ganska märkbar. Under denna isiga skorpa finns ett flytande hav: fotografierna visar fontäner som forsar ut ur några av sprickorna som har öppnats. Under påverkan av tidvattenkrafter rasar havet och isfält flyter och kolliderar på dess yta, ungefär som vi har i Ishavet och utanför Antarktis kust. Den uppmätta elektriska ledningsförmågan hos Europas havsvätska indikerar att det är saltvatten. Varför skulle det inte finnas liv där? Det skulle vara frestande att sänka en enhet i en av springorna och se vem som bor där.

Faktum är att inte alla planeter möts. Till exempel, Enceladus, en måne av Saturnus, har också en isig skorpa och ett hav under. Men beräkningar visar att tidvattensenergi inte räcker för att hålla det subglaciala havet i flytande tillstånd. Naturligtvis, förutom tidvatten, har varje himlakropp andra energikällor - till exempel sönderfallande radioaktiva element (uran, torium, kalium), men på små planeter kan de knappast spela en betydande roll. Det betyder att det är något vi inte förstår ännu.

Tidvatteneffekten är extremt viktig för stjärnor. Varför - mer om detta i nästa föreläsning.

15 oktober 2012

Den brittiske fotografen Michael Marten skapade en serie originalfotografier som fångar Storbritanniens kust från samma vinklar, men vid olika tidpunkter. Ett skott vid högvatten och ett vid lågvatten.

Det visade sig vara ganska ovanligt, och positiva recensioner av projektet tvingade bokstavligen författaren att börja publicera boken. Boken, som heter "Sea Change", gavs ut i augusti i år och släpptes på två språk. Det tog Michael Marten ungefär åtta år att skapa sin imponerande serie fotografier. Tiden mellan hög- och lågvatten är i genomsnitt drygt sex timmar. Därför måste Michael dröja på varje plats längre än bara tiden för några slutarklick. Författaren hade under lång tid fostrat tanken på att skapa en serie sådana verk. Han letade efter hur man kan realisera förändringar i naturen på film, utan mänsklig påverkan. Och jag hittade den av en slump, i en av de skotska kustbyarna, där jag tillbringade hela dagen och fångade tiden för hög- och lågvatten.

Periodiska fluktuationer i vattennivåer (stiger och sjunker) i vattenområden på jorden kallas tidvatten.

Den högsta vattennivån som observerats under en dag eller en halv dag under högvatten kallas högvatten, den lägsta nivån under lågvatten kallas lågvatten, och ögonblicket för att nå dessa maximinivåmärken kallas stående (eller stadium) av högvatten tidvatten respektive lågvatten. Genomsnittlig havsnivå är ett villkorligt värde, över vilket nivåmärkena är belägna vid högvatten och under vilket vid lågvatten. Detta är resultatet av ett genomsnitt av stora serier av brådskande observationer.

Vertikala fluktuationer i vattenståndet vid hög- och lågvatten är förknippade med horisontella rörelser av vattenmassor i förhållande till stranden. Dessa processer kompliceras av vindsvall, flodavrinning och andra faktorer. Horisontella rörelser av vattenmassor i kustzonen kallas tidvattenströmmar (eller tidvattenströmmar), medan vertikala fluktuationer i vattenstånden kallas ebb och flod. Alla fenomen förknippade med ebb och flod kännetecknas av periodicitet. Tidvattenströmmar ändrar periodvis riktning till motsatt, däremot, havsströmmar, som rör sig kontinuerligt och enkelriktat, orsakas av atmosfärens allmänna cirkulation och täcker stora områden av det öppna havet.

Hög- och lågvatten växlar cykliskt i enlighet med förändrade astronomiska, hydrologiska och meteorologiska förhållanden. Sekvensen av tidvattenfaser bestäms av två maxima och två minima i den dagliga cykeln.

Även om solen spelar en betydande roll i tidvattenprocesser, är den avgörande faktorn i deras utveckling månens gravitationskraft. Graden av påverkan av tidvattenkrafter på varje vattenpartikel, oavsett dess placering på jordens yta, bestäms av Newtons universella gravitationslag.

Denna lag säger att två materialpartiklar attraherar varandra med en kraft som är direkt proportionell mot produkten av massorna av båda partiklarna och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan dem. Det är underförstått att ju större massa kropparna är, desto större kraft av ömsesidig attraktion som uppstår mellan dem (med samma täthet kommer en mindre kropp att skapa mindre attraktion än en större).

Lagen innebär också att ju större avståndet är mellan två kroppar, desto mindre attraktion mellan dem. Eftersom denna kraft är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan två kroppar, spelar avståndsfaktorn en mycket större roll för att bestämma tidvattenkraftens storlek än kropparnas massor.

Jordens gravitationsattraktion, som verkar på månen och håller den i omloppsbana nära jorden, är motsatt till jordens attraktionskraft från månen, som tenderar att flytta jorden mot månen och "lyfter" alla objekt som befinner sig på jorden i riktning mot månen.

Punkten på jordens yta som ligger direkt under månen är bara 6 400 km från jordens centrum och i genomsnitt 386 063 km från månens centrum. Dessutom är jordens massa 81,3 gånger månens massa. Således, vid denna punkt på jordens yta, är jordens gravitation som verkar på alla föremål ungefär 300 tusen gånger större än månens gravitation.

Det är en vanlig idé att vatten på jorden direkt under månen stiger i månens riktning, vilket gör att vatten rinner bort från andra platser på jordens yta, men eftersom månens gravitation är så liten jämfört med jordens, skulle det inte räcka för att lyfta så mycket vatten. enorm vikt.
Men haven, haven och stora sjöar på jorden, som är stora flytande kroppar, är fria att röra sig under påverkan av sidoförskjutningskrafter, och varje liten tendens att röra sig horisontellt sätter dem i rörelse. Allt vatten som inte är direkt under månen är föremål för verkan av komponenten av månens gravitationskraft riktad tangentiellt (tangentiellt) mot jordens yta, såväl som dess komponent riktad utåt, och är föremål för horisontell förskjutning i förhållande till det fasta materialet. jordskorpan.

Som ett resultat rinner vatten från intilliggande områden av jordens yta mot en plats som ligger under månen. Den resulterande ansamlingen av vatten vid en punkt under månen bildar ett tidvatten där. Själva flodvågen i det öppna havet har en höjd på endast 30-60 cm, men den ökar avsevärt när den närmar sig kontinenternas eller öarnas stränder.
På grund av vattnets rörelse från närliggande områden mot en punkt under månen, uppstår motsvarande ebbar av vatten vid två andra punkter som avlägsnas från den på ett avstånd lika med en fjärdedel av jordens omkrets. Det är intressant att notera att minskningen av havsnivån vid dessa två punkter åtföljs av en höjning av havsnivån inte bara på den sida av jorden som är vänd mot månen, utan också på den motsatta sidan.

Detta faktum förklaras också av Newtons lag. Två eller flera föremål som befinner sig på olika avstånd från samma tyngdpunktskälla och därför utsätts för tyngdaccelerationen av olika storlek, rör sig i förhållande till varandra, eftersom föremålet närmast tyngdpunkten är starkast attraherad av det.

Vatten vid den sublunar punkten upplever en starkare dragning mot månen än jorden under den, men jorden har i sin tur en starkare dragning mot månen än vatten på motsatt sida av planeten. Således uppstår en flodvåg, som på den sida av jorden som är vänd mot månen kallas direkt, och på motsatt sida - omvänd. Den första av dem är bara 5% högre än den andra.

På grund av månens rotation i sin omloppsbana runt jorden passerar ungefär 12 timmar och 25 minuter mellan två på varandra följande högvatten eller två lågvatten på en given plats. Intervallet mellan klimaxen av på varandra följande hög- och lågvatten är ca. 6 timmar 12 minuter Perioden på 24 timmar 50 minuter mellan två på varandra följande tidvatten kallas tidvatten (eller måndag).

Tidvatten ojämlikheter. Tidvattenprocesser är mycket komplexa och många faktorer måste beaktas för att förstå dem. I vilket fall som helst kommer huvudfunktionerna att bestämmas:
1) tidvattnets utvecklingsstadium i förhållande till månens gång;
2) tidvattenamplitud och
3) typen av tidvattensvängningar eller formen på vattennivåkurvan.
Många variationer i tidvattenkrafternas riktning och storlek ger upphov till skillnader i storleken på morgon- och kvällstidvatten i en given hamn, såväl som mellan samma tidvatten i olika hamnar. Dessa skillnader kallas tidvattenojämlikheter.

Halvdaglig effekt. Vanligtvis inom en dag, på grund av den huvudsakliga tidvattenkraften - jordens rotation runt sin axel - bildas två kompletta tidvattencykler.

Sett från ekliptikans nordpol är det uppenbart att månen roterar runt jorden i samma riktning som jorden roterar runt sin axel - moturs. Med varje efterföljande varv intar en given punkt på jordens yta återigen en position direkt under Månen något senare än under föregående varv. Av denna anledning försenas både ebb och flöde av tidvattnet med cirka 50 minuter varje dag. Detta värde kallas månfördröjning.

Halvmånaders ojämlikhet. Denna huvudtyp av variation kännetecknas av en periodicitet på cirka 143/4 dagar, som är förknippad med månens rotation runt jorden och dess passage genom successiva faser, i synnerhet syzygier (nymånar och fullmånar), d.v.s. ögonblick då solen, jorden och månen ligger på samma räta linje.

Hittills har vi bara berört månens tidvatteninflytande. Solens gravitationsfält påverkar också tidvattnet, men även om solens massa är mycket större än månens massa, är avståndet från jorden till solen så större än avståndet till månen att tidvattenkraften av solen är mindre än hälften av månen.

Men när solen och månen är på samma räta linje, antingen på samma sida av jorden eller på motsatta sidor (under nymåne eller fullmåne), adderas deras gravitationskrafter och verkar längs samma axel, och solfånget överlappar med månens tidvatten.

På samma sätt ökar solens attraktion ebben som orsakas av månens inflytande. Som ett resultat blir tidvattnet högre och tidvattnet lägre än om de bara orsakats av månens gravitation. Sådana tidvatten kallas vårvatten.

När solens och månens gravitationskraftsvektorer är inbördes vinkelräta (under kvadraturer, d.v.s. när månen befinner sig i första eller sista kvartalet), motsätts deras tidvattenkrafter, eftersom tidvattnet som orsakas av solens attraktion överlagras på ebb orsakad av månen.

Under sådana förhållanden är tidvattnet inte lika högt och tidvattnet är inte så lågt som om de bara berodde på månens gravitationskraft. Sådana mellanliggande ebb och flöden kallas kvadratur.

Omfånget av hög- och lågvattenmärken är i detta fall minskat med ungefär tre gånger jämfört med vårvatten.

Månens parallaktiska ojämlikhet. Perioden för fluktuationer i tidvattenhöjder, som uppstår på grund av månparallax, är 271/2 dygn. Anledningen till denna ojämlikhet är förändringen i månens avstånd från jorden under den senares rotation. På grund av den elliptiska formen på månbanan är månens tidvattenkraft vid perigeum 40 % högre än vid apogeum.

Daglig ojämlikhet. Perioden för denna ojämlikhet är 24 timmar 50 minuter. Orsakerna till dess förekomst är jordens rotation runt sin axel och en förändring i månens deklination. När månen är nära himmelsekvatorn skiljer sig de två högvatten en viss dag (liksom de två lågvatten) något, och höjderna på morgon- och kvällens hög- och lågvatten är mycket nära. Men när månens nord- eller syddeklination ökar, skiljer sig morgon- och kvällstidvatten av samma typ i höjd, och när månen når sin största nord- eller syddeklination är denna skillnad störst.

Tropiska tidvatten är också kända, så kallade eftersom månen är nästan ovanför de norra eller södra tropikerna.

Den dagliga ojämlikheten påverkar inte nämnvärt höjderna av två på varandra följande lågvatten i Atlanten, och även dess effekt på tidvattnets höjder är liten jämfört med fluktuationernas totala amplitud. Men i Stilla havet är variabiliteten under dagen tre gånger större vid lågvattennivåer än vid högvattennivåer.

Halvårsvis ojämlikhet. Dess orsak är jordens rotation runt solen och motsvarande förändring i solens deklination. Två gånger om året under flera dagar under dagjämningarna befinner sig Solen nära himmelsekvatorn, d.v.s. dess deklination är nära 0. Månen är också belägen nära den himmelska ekvatorn under ungefär en dag varje halvmånad. Under dagjämningarna finns det alltså perioder då deklinationerna för både solen och månen är ungefär lika med 0. Den totala tidvatteneffekten av attraktionen av dessa två kroppar vid sådana ögonblick är mest märkbar i områden som ligger nära jordens ekvator. Om samtidigt Månen är i nymåne- eller fullmånefasen, den sk. jämnjämnings vårvatten.

Solar parallax ojämlikhet. Perioden för manifestationen av denna ojämlikhet är ett år. Dess orsak är förändringen i avståndet från jorden till solen under jordens omloppsrörelse. En gång för varje varv runt jorden är månen på det kortaste avståndet från den vid perigeum. En gång om året, runt den 2 januari, når jorden, som rör sig i sin omloppsbana, också den punkt där solen är närmast solen (perihel). När dessa två ögonblick av närmast närmande sammanfaller, vilket orsakar den största nettotidvattenkraften, kan högre tidvattennivåer och lägre tidvattennivåer förväntas. På samma sätt, om passagen av aphelion sammanfaller med apogeum, uppstår lägre tidvatten och grundare tidvatten.

Största tidvattenamplituder. Världens högsta tidvatten genereras av starka strömmar i Minas Bay i Bay of Fundy. Tidvattensvängningar här kännetecknas av ett normalt förlopp med en halvdaglig period. Vattennivån vid högvatten stiger ofta med mer än 12 m på sex timmar och sjunker sedan lika mycket under de kommande sex timmarna. När inverkan av vårvatten, månens läge vid perigeum och månens maximala deklination inträffar samma dag, kan tidvattennivån nå 15 m. Denna exceptionellt stora amplitud av tidvattensvängningar beror delvis på den trattformade formen av Bay of Fundy, där djupen minskar och stränderna rör sig närmare varandra mot toppen av viken. Orsakerna till tidvatten, som har varit föremål för ständiga studier i många århundraden, är bland de problem som har gett upphov till många kontroversiella teorier även under relativt senare tid

Charles Darwin skrev 1911: "Det finns inget behov av att leta efter antik litteratur för groteska teorier om tidvatten." Men sjömän lyckas mäta sin höjd och dra nytta av tidvattnet utan att ha någon aning om de faktiska orsakerna till deras förekomst.

Jag tror att vi inte behöver oroa oss för mycket om orsakerna till tidvattnet. Baserat på långtidsobservationer beräknas speciella tabeller för varje punkt i jordens vatten, som anger tidpunkten för hög- och lågvatten för varje dag. Jag planerar min resa, till exempel till Egypten, som är känt för sina grunda laguner, men försök att planera i förväg så att det fulla vattnet inträffar under första halvan av dagen, vilket gör att du kan åka fullt ut dagsljuset.
En annan fråga relaterad till tidvatten som är intressant för kiters är förhållandet mellan vind- och vattennivåfluktuationer.

En folklig vidskepelse säger att vinden tilltar vid högvatten, men vid lågvatten surnar den.
Vindens inverkan på tidvattenfenomen är mer förståeligt. Vinden från havet pressar vattnet mot kusten, höjden på tidvattnet ökar över det normala, och vid lågvatten överstiger även vattenståndet genomsnittet. Tvärtom, när vinden blåser från land drivs vattnet bort från kusten och havsnivån sjunker.

Den andra mekanismen fungerar genom att öka atmosfärstrycket över ett stort vattenområde; vattennivån minskar när den överlagrade vikten av atmosfären läggs till. När atmosfärstrycket ökar med 25 mmHg. Art., vattennivån sjunker med cirka 33 cm En högtryckszon eller anticyklon brukar kallas bra väder, men inte för kiters. Det råder lugn i mitten av anticyklonen. En minskning av atmosfärstrycket orsakar en motsvarande ökning av vattennivån. Följaktligen kan ett kraftigt fall i atmosfärstrycket i kombination med orkanvindar orsaka en märkbar höjning av vattennivån. Sådana vågor, även om de kallas tidvatten, är i själva verket inte förknippade med påverkan av tidvattenkrafter och har inte den periodicitet som är karakteristisk för tidvattenfenomen.

Men det är fullt möjligt att lågvatten också kan påverka vinden, till exempel leder en minskning av vattennivån i kustlaguner till en större uppvärmning av vattnet och som ett resultat av att temperaturskillnaden mellan det kalla havet och det kalla havet minskar. det uppvärmda landet, vilket försvagar vindeffekten.

Foto av Michael Marten