Какво определя приливите и отливите на водата. най-високите приливи

15 октомври 2012 г

Британският фотограф Майкъл Мартин (Майкъл Мартен) създаде серия от оригинални снимки, които заснемат бреговете на Великобритания в същите ъгли, но в различно време. Един изстрел при отлив и един при отлив.

Оказа се много необичайно и положителни отзивиза проекта, буквално принуди автора да започне издаването на книга. Книгата, наречена "Sea Change", беше публикувана през август тази година и беше издадена на два езика. Отне на Майкъл Мартен около осем години, за да създаде впечатляващата си серия от кадри. Времето между висока и ниска вода е средно малко над шест часа. Следователно Майкъл трябва да се задържи на всяко място по-дълго от само няколко щраквания на затвора. Идеята за създаване на поредица от такива произведения се подхранва от автора дълго време. Той търсеше как да реализира промените в природата на филм, без човешко влияние. И го намерих случайно, в едно от морските шотландски села, където прекарах целия ден и открих времето на прилив и отлив.

Периодичните колебания на нивото на водата (възходи и спадове) във водните зони на Земята се наричат ​​приливи и отливи.

Най-високото ниво на водата, наблюдавано за ден или половин ден по време на прилив, се нарича прилив, най-ниското ниво при отлив се нарича ниско ниво на водата, а момента, в който тези гранични стойности са достигнати, се нарича постоянен (или етап), съответно високо прилив или отлив. Средното морско ниво е условна стойност, над която се намират знаците за ниво по време на приливи, а под - по време на отливи. Това е резултат от осредняване на големи серии от спешни наблюдения.

Вертикалните колебания на нивото на водата по време на приливи и отливи са свързани с хоризонтални движения на водните маси спрямо брега. Тези процеси се усложняват от вятъра, речен оттоки други фактори. Хоризонталните движения на водните маси в крайбрежната зона се наричат ​​приливни (или приливни) течения, докато вертикалните колебания в нивото на водата се наричат ​​приливи и отливи. Всички явления, свързани с приливи и отливи се характеризират с периодичност. Приливните течения периодично променят посоката си към противоположна, за разлика от тях, океанските течения, движещи се непрекъснато и еднопосочно, се дължат на общата циркулация на атмосферата и покриват големи простори на открития океан.

Приливите и отливите се редуват циклично в съответствие с променящите се астрономически, хидроложки и метеорологични условия. Последователността на приливните фази се определя от два максимума и два минимума в дневния ход.

Въпреки че Слънцето играе значителна роля в приливните процеси, решаващ фактор за тяхното развитие е силата на гравитационното привличане на Луната. Степента на влияние на приливните сили върху всяка частица вода, независимо от местоположението й на земната повърхност, се определя от закона земно притеглянеНютон.

Този закон гласи, че две материални частици се привличат една към друга със сила, която е право пропорционална на произведението на масите на двете частици и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Това означава, че колкото по-голяма е масата на телата, толкова по-голяма е силата на взаимното привличане между тях (при същата плътност по-малко тяло ще създаде по-малко привличане от по-голямото).

Законът също така означава, че колкото по-голямо е разстоянието между две тела, толкова по-малко е привличането между тях. Тъй като тази сила е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между две тела, факторът на разстоянието играе много по-голяма роля при определянето на величината на приливната сила, отколкото масите на телата.

Гравитационното привличане на Земята, действащо върху Луната и я задържа в околоземна орбита, е противоположно на силата на привличане на Земята от Луната, която има тенденция да придвижи Земята към Луната и „повдига“ всички обекти на Земята по посока на Луната.

Точката на земната повърхност, разположена точно под Луната, е само на 6400 км от центъра на Земята и средно на 386 063 км от центъра на Луната. Освен това масата на Земята е 81,3 пъти по-голяма от масата на Луната. Така в тази точка на земната повърхност привличането на Земята, действащо върху всеки обект, е приблизително 300 хиляди пъти по-голямо от привличането на Луната.

Общоприето схващане е, че водата на Земята, директно под Луната, се издига по посока на Луната, карайки водата да се оттича от други места на земната повърхност, но тъй като притеглянето на Луната е толкова малко в сравнение с земното, би било не е достатъчно, за да вдигне такава огромна тежест.
Въпреки това, океаните, моретата и големите езера на Земята, като големи течни тела, са свободни да се движат под силата на странично изместване и всяка лека тенденция към хоризонтално срязване ги привежда в движение. Всички води, които не са директно под Луната, са подложени на действието на компонента на гравитационната сила на Луната, насочен тангенциално (тангенциално) към земната повърхност, както и на компонента, насочен навън, и са обект на хоризонтално изместване спрямо твърдото тяло земната кора.

В резултат на това има поток от вода от съседните области на земната повърхност към място под луната. Полученото натрупване на вода в точка под Луната образува там прилив. Самата приливна вълна открит океанима височина само 30-60 см, но се увеличава значително при приближаване до бреговете на континенти или острови.
Поради движението на водата от съседни региони към точка под Луната, съответното изтичане на вода се случва в две други точки, отдалечени от нея на разстояние, равно на една четвърт от обиколката на Земята. Интересно е да се отбележи, че понижаването на нивото на океана в тези две точки е съпроводено с повишаване на морското равнище не само от страната на Земята, обърната към Луната, но и от противоположната страна.

Този факт се обяснява и със закона на Нютон. Два или повече обекта, разположени върху различни разстоянияот един и същ източник на гравитация и следователно подложени на ускорение на гравитацията с различни величини, се движат един спрямо друг, тъй като обектът, който е най-близо до центъра на тежестта, е най-силно привлечен от него.

Водата в подлунна точка изпитва по-силно привличане към Луната, отколкото Земята под нея, но Земята от своя страна е по-силно привлечена от Луната, отколкото водата от противоположната страна на планетата. Така възниква приливна вълна, която от страната на Земята, обърната към Луната, се нарича директна, а от противоположната страна се нарича обратна. Първият от тях е само с 5% по-висок от втория.

Поради въртенето на Луната в орбитата й около Земята, между два последователни приливи или отливи на дадено място преминават приблизително 12 часа и 25 минути. Интервалът между кулминациите на последователни приливи и отливи е прибл. 6 ч. 12 мин. Периодът от 24 часа и 50 минути между два последователни приливи се нарича приливен (или лунен) ден.

Неравенства на приливите. Приливните процеси са много сложни, така че трябва да се вземат предвид много фактори, за да се разберат. Във всеки случай основните характеристики ще бъдат определени от:
1) етапът на развитие на приливите спрямо преминаването на Луната;
2) амплитудата на прилива и
3) вида на приливните флуктуации или формата на кривата на нивото на водата.
Многобройните вариации в посоката и величината на приливните сили водят до разлики в величините на сутрешните и вечерните приливи в дадено пристанище, както и между едни и същи приливи в различни пристанища. Тези разлики се наричат ​​неравенства на приливите.

Полудневен ефект. Обикновено през деня, поради основната приливна сила - въртенето на Земята около оста си - се образуват два пълни приливни цикъла.

Когато се гледа от северния полюс на еклиптиката, е очевидно, че Луната се върти около Земята в същата посока, в която Земята се върти около оста си - обратно на часовниковата стрелка. С всеки следващ оборот тази точка на земната повърхност отново заема позиция непосредствено под Луната, малко по-късно, отколкото при предишната революция. Поради тази причина и приливите, и отливите закъсняват всеки ден с около 50 минути. Тази стойност се нарича лунно закъснение.

Неравенство на полумесец. Този основен тип вариации се характеризира с периодичност от приблизително 143/4 дни, което е свързано с въртенето на Луната около Земята и преминаването на последователни фази, по-специално сизигии (новолуние и пълнолуние), т.е. моменти, когато слънцето, земята и луната са в права линия.

Досега сме се занимавали само с приливното действие на Луната. Гравитационното поле на Слънцето също действа върху приливите и отливите, но въпреки че масата на Слънцето е много по-голяма от тази на Луната, разстоянието от Земята до Слънцето е толкова по-голямо от разстоянието до Луната, че приливната сила на Слънцето е по-малка от половината от тази. на Луната.

Но когато Слънцето и Луната са на една и съща права линия, както от една и съща страна на Земята, така и от различни страни (на новолуние или пълнолуние), техните привличащи сили се сумират, действайки по една ос, и слънчевият прилив се наслагва върху лунния прилив.

По същия начин привличането на Слънцето увеличава приливите, причинени от влиянието на Луната. В резултат на това приливите са по-високи и приливите са по-ниски, отколкото ако са причинени само от привличането на луната. Такива приливи се наричат ​​пролетни приливи.

Когато векторите на гравитационната сила на Слънцето и Луната са взаимно перпендикулярни (по време на квадратури, т.е. когато Луната е в първата или последната четвърт), техните приливни сили противодействат, тъй като приливът, причинен от привличането на Слънцето, се наслагва върху причинения отлив от Луната.

При такива условия приливите и отливите не са толкова високи и приливите не са толкова ниски, сякаш се дължат само на гравитационната сила на Луната. Такива междинни приливи се наричат ​​квадратура.

Диапазонът на високи и ниски нива на водата в този случай е намален приблизително три пъти в сравнение с пролетния прилив.

Неравенство на лунния паралакс. Периодът на колебания във височините на приливите и отливите, който възниква поради лунния паралакс, е 271/2 дни. Причината за това неравенство е промяната на разстоянието на Луната от Земята по време на въртенето на последната. Поради елиптичната форма на лунната орбита, приливната сила на Луната е с 40% по-висока в перигей, отколкото в апогей.

Ежедневно неравенство. Периодът на това неравенство е 24 часа 50 минути. Причините за възникването му са въртенето на Земята около оста й и промяната в деклинацията на Луната. Когато луната е близо небесен екватор, две приливи в даден ден (както и две отливи) се различават леко, а височините на сутрешните и вечерните високи и ниски води са много близки. Въпреки това, тъй като северната или южната деклинация на Луната се увеличава, сутрешните и вечерните приливи от един и същи тип се различават по височина и когато Луната достигне най-голямото си северно или южно отклонение, тази разлика е най-голяма.

Известни са и тропическите приливи, наречени така, защото Луната е почти над северните или южните тропици.

Денонощното неравенство не оказва значително влияние върху височините на две последователни отливи в Атлантически океан, и дори ефектът му върху височините на приливите и отливите е малък в сравнение с общата амплитуда на трептенията. В Тихия океан обаче дневната неравномерност се проявява в нивата на отливите три пъти повече, отколкото в нивата на приливите.

Полугодишно неравенство. Неговата причина е въртенето на Земята около Слънцето и съответната промяна в наклона на Слънцето. Два пъти годишно, за няколко дни по време на равноденствията, Слънцето е близо до небесния екватор, т.е. деклинацията му е близо до 0. Луната също се намира близо до небесния екватор приблизително през деня на всеки две седмици. По този начин по време на равноденствията има периоди, когато наклоненията както на Слънцето, така и на Луната са приблизително равни на 0. Общият приливен ефект от привличането на тези две тела в такива моменти е най-забележим в областите, разположени близо до земния екватор. Ако в същото време Луната е във фаза на новолуние или пълнолуние, т.нар. пролетни приливи на равноденствие.

Неравенство на слънчевия паралакс. Периодът на проявление на това неравенство е една година. Неговата причина е промяна на разстоянието от Земята до Слънцето в процеса на орбиталното движение на Земята. Веднъж за всеки оборот около Земята Луната е на най-късото разстояние от нея в перигей. Веднъж годишно, около 2 януари, Земята, движейки се по своята орбита, също достига точката на най-близко доближаване до Слънцето (перихелий). Когато тези два момента на най-близък подход съвпадат, причинявайки най-голямата нетна приливна сила, могат да се очакват по-високи нива на прилив и по-ниски нива на приливите. По същия начин, ако преминаването на афелия съвпада с апогея, се появяват по-малко приливи и по-плитки отливи.

Най-големите амплитуди на приливите. Най-високият прилив в света се образува от силни течения в залива Минас в залива Фънди. Приливните флуктуации тук се характеризират с нормален ход с полудневен период. Нивото на водата по време на прилив често се повишава с повече от 12 m за шест часа и след това пада със същото количество през следващите шест часа. Когато действието на пролетния прилив, положението на Луната в перигей и максималното отклонение на Луната настъпят за един ден, нивото на прилива може да достигне 15 м. върха на залива. Причините за приливите, които са били предмет на постоянно изследване в продължение на много векове, са сред проблемите, които са породили много противоречиви теории дори в сравнително скорошно време.

Чарлз Дарвин пише през 1911 г.: „Няма нужда да се търси антична литературав името на гротескните теории за приливите и отливите." Моряците обаче успяват да измерят височината си и да използват възможностите на приливите и отливите, без да имат представа за истинските причини за тяхното възникване.

Мисля, че особено не можем да се притесняваме за причините за произхода на приливите и отливите. Въз основа на дългосрочни наблюдения се изчисляват специални таблици за всяка точка от водната площ на земята, които показват времето на висока и ниска вода за всеки ден. Планирам пътуването си например до Египет, който е известен само с плитките си лагуни, но се опитайте да отгатнете предварително, така че пълната вода да падне през първата половина на деня, което ще позволи повечетодневни часове, за да се возите напълно.
Друг въпрос, свързан с приливите и отливите, които представляват интерес за кайтъра, е връзката между вятъра и колебанията на нивото на водата.

Един фолклор казва, че вятърът се усилва при отлив и напротив, при отлив става кисел.
Влиянието на вятъра върху приливните явления е по-ясно разбрано. Вятърът от морето тласка водата към брега, височината на прилива се повишава над нормалното, а при отлив нивото на водата също надвишава средното. Напротив, когато вятърът духа от сушата, водата се отдалечава от брега и морското равнище пада.

Вторият механизъм работи чрез увеличаване атмосферно наляганевърху огромна площ от вода има спад на нивото на водата, тъй като се добавя насложеното тегло на атмосферата. Когато атмосферното налягане се повиши с 25 mm Hg. чл., нивото на водата пада с приблизително 33 см. Зона високо наляганеили антициклон обикновено се нарича хубаво време, но не и за кайтър. Тихо в центъра на антициклона. Намаляването на атмосферното налягане води до съответно повишаване на нивото на водата. Следователно рязкото спадане на атмосферното налягане, съчетано с ураганни ветрове, може да доведе до забележимо повишаване на нивото на водата. Такива вълни, въпреки че се наричат ​​приливни вълни, всъщност не са свързани с влиянието на приливните сили и нямат периодичност, характерна за приливните явления.

Но е напълно възможно отливите да повлияят и на вятъра, например, намаляването на нивото на водата в крайбрежните лагуни води до по-голямо затопляне на водата и в резултат на това до намаляване на температурната разлика между студеното море и нагрятата земя, което отслабва ефекта на бриз.

Снимка на Майкъл Мартен

Нашата планета е постоянно в гравитационното поле, създадено от Луната и Слънцето. Това е причината за един уникален феномен, изразяващ се в приливи и отливи на Земята. Нека се опитаме да разберем дали тези процеси засягат околната среда и човешкия живот.

Приливът и отливът са промени в нивото на водата на морските елементи и океаните. Те възникват поради вертикални трептения, в зависимост от местоположението на Слънцето и Луната. Има взаимодействие на този фактор с въртенето на нашата планета, което води до подобни явления.

Механизмът на феномена "приливи и отливи"

Природата на образуването на приливи и отливи вече е достатъчно проучена. През годините учените са изследвали причините и резултатите от това явление.

• Подобни колебания в нивото на земните води могат да бъдат показани в следната система
• Нивото на водата постепенно се повишава, достигайки своя най-високата точка. Това явление се нарича пълна вода.
• След определен период от време водата започва да намалява. Учените са дали определението за "отлив" на този процес.
• В продължение на около шест часа водата продължава да отива до минималната си точка. Такава промяна беше наречена под формата на термина "ниска вода".

Така целият процес отнема около 12,5 часа. Подобен природен феномен се случва два пъти на ден, така че може да се нарече цикличен. Вертикалният интервал между точките на редуващи се вълни на пълна и малка формация се нарича амплитуда на прилива.

Можете да забележите известна закономерност, ако наблюдавате процеса на прилива на едно и също място в продължение на месец. Резултатите от анализа са интересни: ежедневното ниско и пълноводие сменя местоположението си. С такъв естествен фактор като образованието Новолуниеи пълнолуние нивата на изследваните обекти се отдалечават едно от друго.

Следователно това прави два пъти месечно амплитудата на прилива до максимална. Периодично се появява и появата на най-малката амплитуда, когато след характерното влияние на Луната нивата на ниските и високите води постепенно се приближават едно към друго.

Причини за приливи и отливи на Земята

Има два фактора, които влияят върху образуването на приливи и отливи. И двата обекта, които влияят на промяната във водното пространство на Земята, трябва да бъдат внимателно обмислени.

Ефектът на лунната енергия върху приливите и отливите

Въпреки че влиянието на Слънцето върху причината за издигането и спадането на приливите и отливите е неоспоримо, влиянието на лунната активност е от най-голямо значение по този въпрос. За да се усети значителното влияние на гравитацията на спътника върху нашата планета, е необходимо да се проследи разликата в привличането на Луната в различни областиЗемята.

Резултатите от експеримента ще покажат, че разликата в техните параметри е доста малка. Работата е там, че най-близката до Луната точка от земната повърхност е подложена на външно влияние буквално с 6% повече от най-отдалечената. Може да се каже със сигурност, че това разделяне на силите разтласква Земята по посока на траекторията Луна-Земя.

Като се има предвид факта, че нашата планета постоянно се върти около оста си през деня, преминаването на двойно прилив на ентусиазъмпо периметъра на създаденото напрежение. Това е придружено от създаването на така наречените двойни "долини", чиято височина по принцип не надвишава 2 метра в океаните.

На територията на земната земя такива колебания достигат максимум 40-43 сантиметра, което в повечето случаи остава незабелязано от жителите на нашата планета.

Всичко това води до факта, че не усещаме силата на приливите и отливите нито на сушата, нито във водната стихия. Можете да наблюдавате подобно явление на тясна ивица на бреговата линия, тъй като водите на океана или морето по инерция понякога набират впечатляващи височини.

От всичко казано можем да заключим, че приливите и отливите са най-свързани с Луната. Това прави изследванията в тази област най-интересни и актуални.

Влиянието на активността на Слънцето върху приливите и отливите

Значителната отдалеченост на главната звезда на Слънчевата система от нашата планета се отразява на факта, че гравитационният й ефект е по-малко забележим. Като източник на енергия Слънцето със сигурност е много по-масивно от Луната, но все пак се усеща от впечатляващото разстояние между двата небесни обекта. Амплитудата на слънчевите приливи е почти половината от тази на приливните процеси на спътника на Земята.

Добре известен факт е, че по време на пълнолуние и нарастване на Луната и трите небесни тела – Земята, Луната и Слънцето – се намират на една права линия. Това води до сгъване на лунните и слънчевите приливи.

През периода на насочване от нашата планета към нейния спътник и главната звезда на Слънчевата система, които се различават една от друга с 90 градуса, има известно влияние на Слънцето върху изследвания процес. Наблюдава се повишаване на нивото на отлива и намаляване на нивото на прилива на сухоземните води.

Всичко показва, че слънчевата активност влияе и върху енергията на приливите и отливите на повърхността на нашата планета.

Основните видове приливи и отливи

Възможно е да се класифицира такава концепция по продължителността на цикъла на приливите и отливите. Разграничаването ще бъде фиксирано с помощта на следните точки:

1. Полудневни промени в повърхността на водата. Такива трансформации се състоят в две пълни и еднакъв брой непълни води. Параметрите на редуващите се амплитуди са почти равни един на друг и изглеждат като синусоидална крива. Най-вече те са локализирани във водите на Баренцово море, на обширна линия на крайбрежната ивица Бяло мореи почти целия Атлантически океан.
2. Ежедневни колебания в нивото на водата. Техният процес се състои в една пълна и непълна вода за период, изчислен в рамките на един ден. Подобно явление се наблюдава в Тихия океан и образуването му е изключително рядко. По време на преминаването на земния спътник през екваториалната зона е възможен ефектът на стояща вода. Ако Луната намалява с най-малък индикатор, възникват малки екваториални приливи. При най-големи числа протича процесът на образуване на тропически приливи, придружен от най-голяма мощност на притока на вода.
3. Смесени приливи и отливи. Тази концепция включва наличието на неправилни полудневни и дневни приливи и отливи. Полудневните промени в нивото на земната водна обвивка, които имат неправилна конфигурация, са подобни в много отношения на полудневните приливи. При променени дневни приливи може да се наблюдава тенденция към дневни колебания в зависимост от степента на деклинация на луната. Най-засегнати от смесени приливи са водите на Тихия океан.
4. необичайни приливи и отливи.Тези издигания и спадове на водата не отговарят на описанието на някои от изброените по-горе знаци. Тази аномалия се свързва с концепцията за "плитка вода", която променя цикъла на покачване и спадане на нивото на водата. Влиянието на този процес е особено силно изразено в устията на реките, където приливите и отливите са по-кратки във времето от приливите и отливите. Можете да наблюдавате подобен катаклизъм в някои части на Ламанша и в теченията на Бяло море.

Има и други видове приливи и отливи, които не попадат в тези характеристики, но са изключително редки. Изследванията в тази област продължават, защото има много въпроси, които изискват дешифриране на специалисти.

Диаграма на приливи и отливи на Земята

Има така наречената приливна маса. Необходимо е за хора, които по естеството на дейността си зависят от промените в нивото на водата на земята. Имам точна информацияЗа това явление трябва да обърнете внимание на:

• Обозначаване на зона, където е важно да се знаят данните за приливите. Струва си да се помни, че дори близко разположени обекти ще имат различна характеристика на интересния феномен.
• Намиране на необходимата информация с помощта на интернет ресурси. За по-точна информация можете да посетите пристанището на изследвания регион.
• Уточняване на времето за необходимостта от точни данни. Този аспект зависи от това дали информацията е необходима за конкретен ден или учебният график е по-гъвкав.
• Работете с масата в режим на възникващи нужди. Той ще покаже цялата информация за приливите и отливите.

За начинаещ, който трябва да дешифрира подобно явление, диаграмата на приливите и отливите ще бъде много полезна. За да работите с такава таблица, ще ви помогнат следните препоръки:

1. Колоните в горната част на таблицата показват дните и датите на предполагаемото събитие. Този елемент ще ви позволи да разберете точката на определяне на времевата рамка на изследването.
2. Под линията за временно счетоводство са поставени цифри в два реда. Във формата на деня тук е поставено декодирането на фазите на изгрева на Луната и Слънцето.
3. По-долу е диаграма на вълновата форма. Тези показатели фиксират върховете (приливи) и депресиите (отливи) на водите на изследваната зона.
4. След изчисляване на амплитудата на вълните се намират данните за навлизането на небесни тела, които влияят на промените във водната обвивка на Земята. Този аспект ще ви позволи да наблюдавате активността на Луната и Слънцето.
5. От двете страни на таблицата можете да видите числа с индикатори плюс и минус. Този анализ е важен за определяне нивото на покачване или спадане на водата, изчислено в метри.

Всички тези показатели не могат да гарантират стопроцентова информация, тъй като самата природа ни диктува параметрите, по които се случват нейните структурни промени.

Ефектът на приливите и отливите върху околната среда и хората

Има много фактори, които влияят на приливите и отливите върху човешкия живот и околната среда. Сред тях има открития с феноменален характер, които изискват внимателно проучване.

Вълни убийци: хипотези и последици от явлението

Това явление предизвиква много противоречия сред хората, които се доверяват само на безусловни факти. Факт е, че бездомните вълни не се вписват в нито една система за възникване на това явление.

Изследването на този обект стана възможно с помощта на спътници от радарния формат. Тези проекти направиха възможно записването на дузина вълни с ултра голяма амплитуда за период от няколко седмици. Размерът на такова издигане на воден блок е около 25 метра, което показва величието на изследваното явление.

Убийствените вълни пряко засягат човешкия живот, тъй като през последните десетилетия подобни аномалии са пренасяли огромни кораби като супертанкери и контейнеровози в океанските дълбини. Природата на образуването на този зашеметяващ парадокс е неизвестна: гигантски вълни се образуват моментално и също толкова бързо изчезват.

Има много хипотези относно причината за образуването на такава прищявка на природата, но появата на водовъртежи (единични вълни поради сблъсък на два солитона) е възможна с намесата на активността на Слънцето и Луната. Този въпрос все още е предмет на дебат сред учените, специализирани в тази тема.

Влиянието на приливи и отливи върху организмите, които обитават Земята

Приливите и отливите в океана и морето засягат особено морския живот. Това явление оказва най-голям натиск върху жителите на крайбрежните води. Поради тази промяна в нивото на земната вода се развиват организми, водещи заседнал начин на живот.

Те включват мекотели, които са се адаптирали перфектно към колебанията в течната обвивка на Земята. Стридите при най-високите приливи започват да се размножават активно, което показва, че те реагират благоприятно на такива промени в структурата на водния елемент.

Но не всички организми реагират толкова благоприятно на външни промени. Много видове живи същества страдат от периодични колебания в нивата на водата.

Въпреки че природата поема своето и координира промените в цялостния баланс на планетата, биологичните вещества се адаптират към условията, пред които им представя дейността на Луната и Слънцето.

Влиянието на приливи и отливи върху човешкия живот

На общо състояниечовек това явлениезасяга повече от фазите на луната, към които човешкото тяло може да е имунизирано. Въпреки това, най-много приливи и отливи засягат производствените дейности на жителите на нашата планета. Нереалистично е да се влияе върху структурата и енергията на приливите и отливите на морето, както и на океанската сфера, защото тяхната природа зависи от гравитацията на Слънцето и Луната.

По принцип това циклично явление носи само разрушения и неприятности. Съвременни технологиипозволяват този негативен фактор да бъде насочен в положителна посока.

Пример за такива иновативни решения могат да служат като басейни като капани за подобни колебания във водния баланс. Те трябва да бъдат изградени така, че да бъдат рентабилни и практични.

За да направите това, е необходимо да се създадат такива басейни с доста значителен размер и обем. Електроцентрали за ограничаване на приливната сила водни ресурсиЗемята е нов, но доста обещаващ бизнес.

Изучаването на концепцията за приливите и отливите на Земята, тяхното влияние върху жизнения цикъл на планетата, мистерията на произхода на вълните убийци - всичко това остава основните въпроси за учените, специализирани в тази област. Решението на тези аспекти е интересно и за обикновените хора, които се интересуват от проблемите на влиянието на чужди фактори върху планетата Земя.

Влиянието на луната върху земен святсъществува, но не се произнася. Почти невъзможно е да се види. Единственото явление, което видимо демонстрира ефекта на лунната гравитация, е ефектът на луната върху приливите и отливите. Нашите древни предци са ги свързвали с Луната. И бяха абсолютно прави.

Как луната влияе на приливите и отливите

Приливите на места са толкова силни, че водата се отдръпва на стотици метри от брега, оголвайки дъното, където живеещите по крайбрежието народи са събирали морски дарове. Но с неумолима прецизност водата, отдръпваща се от брега, отново се търкулва. Ако не знаете колко често се случват приливите, може да сте далеч от брега и дори да умрете под настъпващата водна маса. Крайбрежните хора отлично знаеха графика за пристигане и заминаване на водите.

Това явление се случва два пъти на ден. Освен това приливи и отливи съществуват не само в моретата и океаните. Всички водоизточници са повлияни от луната. Но далеч от моретата това е почти незабележимо: понякога водата се издига малко, после малко пада.

Влиянието на луната върху течностите

Флуидът е единственият природен елемент, който се движи зад луната, правейки трептения. Камък или къща не могат да бъдат привлечени от луната, защото имат здрава структура. Ковката и пластична вода ясно демонстрира ефекта на лунната маса.

Какво се случва по време на прилив или отлив? Как луната вдига вода? Луната най-силно влияе върху водите на моретата и океаните от тази страна на Земята, която в момента е директно обърната към нея.

Ако погледнете Земята в този момент, можете да видите как Луната привлича водите на океаните към себе си, повдига ги и водният стълб набъбва, образувайки „гърбица“, или по-скоро се появяват две „гърбици“ - високо от страната, където се намира Луната, и по-слабо изразена от противоположната страна.

„Гърбици“ точно следват движението на Луната около Земята. Тъй като световният океан е едно цяло и водите в него комуникират, гърбиците се придвижват от брега, след това към брега. Тъй като Луната преминава два пъти през точки, разположени на разстояние 180 градуса една от друга, ние наблюдаваме два приливи и отливи.

Прилив и отлив според фазите на луната

• Най-големите приливи и отливи се случват на бреговете на океана. У нас - на бреговете на Северния ледовит и Тихия океан.
• По-малко значителни приливи са характерни за вътрешните морета.
• Още по-слабо това явление се наблюдава в езера или реки.
• Но дори на бреговете на океаните приливите и отливите са по-силни през едно време на годината и по-слаби през друго. Това вече е свързано с отдалечеността на Луната от Земята.
• Колкото по-близо е Луната до повърхността на нашата планета, толкова по-силни ще бъдат приливите и отливите. Колкото по-далече - толкова, естествено, по-слабо.

Водните маси се влияят не само от Луната, но и от Слънцето. Само разстоянието от Земята до Слънцето е много по-голямо, така че не забелязваме гравитационната му активност. Но отдавна е известно, че понякога приливите стават много силни. Това се случва винаги, когато има новолуние или пълнолуние.

Тук се намесва силата на Слънцето. В този момент и трите планети - Луната, Земята и Слънцето - се подреждат в права линия. На Земята вече действат две сили на привличане – както Луната, така и Слънцето.

Естествено, височината на издигане и падане на водите се увеличава. Най-силно ще бъде комбинираното влияние на Луната и Слънцето, когато и двете планети са от една и съща страна на Земята, тоест когато Луната е между Земята и Слънцето. И по-силна водаще се издигне от страната на Земята, обърната към Луната.

Това е невероятен имотЛуната се използва от хората за получаване на безплатна енергия. По бреговете на моретата и океаните сега се строят приливни водноелектрически централи, които генерират електричество благодарение на „работата“ на Луната. Приливните водноелектрически централи се считат за най-екологични. Те действат в съответствие с естествените ритми и не замърсяват околната среда.

Световният океан живее по свои собствени правила, които са хармонично съчетани със законите на Вселената. От дълго време хората забелязват, че се движат активно, но не могат да разберат с какво са свързани тези колебания в морското равнище. Нека разберем какво е прилив, отлив?

Прилив и отлив: мистериите на океана

Моряците знаеха отлично, че приливите и отливите са ежедневен феномен. Но нито обикновените жители, нито учените можеха да разберат естеството на тези промени. Още през пети век пр. н. е. философите се опитват да опишат и характеризират как се движат океаните. изглеждаше нещо фантастично и необичайно. Дори уважавани учени смятаха приливите и отливите за дъх на планетата. Тази версия съществува от няколко хилядолетия. Едва в края на седемнадесети век значението на думата "прилив" се свързва с движението на луната. Но не беше възможно да се обясни този процес от научна гледна точка. Стотици години по-късно учените разгадаха тази загадка и я дадоха точно определениеежедневна промяна на нивото на водата. Науката океанология, появила се през ХХ век, установи, че приливът е повишаването и спадането на нивото на водата в океаните поради гравитационното влияние на Луната.

Приливите и отливите навсякъде ли са еднакви?

Влиянието на луната върху земната кора не е еднакво, така че не може да се каже, че приливите и отливите са еднакви по целия свят. В някои части на света дневното падане на морското равнище достига до шестнадесет метра. А жителите на Черноморието на практика изобщо не забелязват приливите и отливите, тъй като те са най-незначителните в света.

Обикновено промяната настъпва два пъти на ден - сутрин и вечер. Но в Южнокитайско море приливът е движението на водни маси, което се случва само веднъж на всеки двадесет и четири часа. Най-вече промените в морското равнище се забелязват в протоци или други тесни места. Ако наблюдавате, тогава с невъоръжено око ще се забележи колко бързо водата напуска или идва. Понякога за няколко минути се издига до пет метра.

Както вече разбрахме, промяната в морското равнище е причинена от въздействието върху земната кора на неизменния й спътник Луната. Но как протича този процес? За да разберем какво е прилив, е необходимо да разберем подробно взаимодействието на всички планети в Слънчевата система.

Луната и Земята са в постоянна зависимост една от друга. Земята привлича своя спътник, а той от своя страна има тенденция да привлича нашата планета. Това безкрайно съперничество ви позволява да поддържате необходимото разстояние между двете космически тела. Луната и Земята се движат по своите орбити, ту се отдалечават, ту се приближават една към друга.

В този момент, когато Луната се приближава до нашата планета, земната кора се извива към нея. Това предизвиква вълна от вода на повърхността на земната кора, сякаш има тенденция да се издига по-високо. Отделянето на земния спътник причинява спад в нивото на Световния океан.

Интервалът на приливите и отливите на Земята

Тъй като приливът е редовно явление, той трябва да има свой специфичен интервал на движение. Океанолозите са установили точно време лунен ден. Този термин обикновено се нарича оборот на Луната около нашата планета, той е малко по-дълъг от обичайните ни двадесет и четири часа. Всеки ден приливите и отливите се изместват с петдесет минути. Този интервал от време е необходим, за да може вълната да "настигне" Луната, която се движи с тринадесет градуса над земния ден.

Влияние на океанските приливи и отливи върху реките

Вече разбрахме какво представлява приливът, но малко хора знаят за ефекта на тези океански трептения върху нашата планета. Изненадващо, дори реките са засегнати от океанските приливи и отливи и понякога резултатът от тази намеса е невероятно плашещ.

По време на приливи, вълна, влизаща в устието на река, се среща с поток прясна вода. В резултат на смесването на водни маси с различна плътност се образува мощен вал, който започва да се движи с голяма скорост срещу течението на реката. Този поток се нарича бор и е способен да унищожи почти всички живи същества по пътя си. Подобно явление за няколко минути отмива крайбрежните селища и разяжда бреговата линия. Бор спира също така внезапно, както започна.

Учените са регистрирали случаи, когато мощен бор връща реките обратно или напълно ги спира. Не е трудно да си представим колко катастрофални са се превърнали тези феноменални приливни събития за всички жители на реката.

Как приливите и отливите влияят на морския живот?

Не е изненадващо, че приливите и отливите оказват огромно влияние върху всички организми, които живеят в дълбините на океана. Най-трудното е за малките животни, които живеят в крайбрежни зони. Те трябва постоянно да се адаптират към променящите се нива на водата. За много от тях приливите и отливите са начин за промяна на местообитанието. По време на приливи и отливи малките ракообразни се приближават до брега и намират храна за себе си, приливната вълна ги дърпа по-дълбоко в океана.

Океанолозите са доказали, че много морски животтясно свързани с приливните вълни. Например при някои видове китове метаболизмът се забавя по време на отливи. При други дълбоководни обитатели репродуктивната дейност зависи от височината на вълната и нейната амплитуда.

Повечето учени смятат, че изчезването на явления като колебания в нивото на океаните ще доведе до изчезване на много живи същества. Всъщност в този случай те ще загубят източника си на хранене и няма да могат да настроят биологичния си часовник към определен ритъм.

Скоростта на въртене на Земята: голямо ли е влиянието на приливите и отливите?

В продължение на много десетилетия учените изучават всичко, свързано с термина "прилив". Това е процесът, който носи все повече и повече мистерии всяка година. Много експерти приписват скоростта на въртене на Земята на действието на приливните вълни. Според тази теория под въздействието на приливите и отливите те се образуват по пътя си, постоянно преодоляват съпротивлението на земната кора. В резултат на това, почти неусетно за хората, скоростта на въртене на планетата се забавя.

Изучавайки морските корали, океанолозите установиха, че преди няколко милиарда години земният ден е бил двадесет и два часа. В бъдеще въртенето на Земята ще се забави още повече и в един момент просто ще се изравни с амплитудата на лунния ден. В този случай, както прогнозират учените, приливите и отливите просто ще изчезнат.

Човешката дейност и амплитудата на трептенията на Световния океан

Не е изненадващо, че и човекът е подложен на действието на приливите и отливите. В крайна сметка той е 80% течност и не може да не реагира на влиянието на луната. Но човекът не би бил венецът на сътворението на природата, ако не се беше научил да използва практически всичко в своя полза. природен феномен.

Енергията на приливната вълна е невероятно висока, така че в продължение на много години се създават различни проекти за изграждане на електроцентрали в райони с голяма амплитуда на движение на водни маси. В Русия вече има няколко такива електроцентрали. Първият е построен в Бяло море и е експериментален вариант. Мощността на тази станция не надвишава осемстотин киловата. Сега тази цифра изглежда смешна, а новите електроцентрали с приливни вълни генерират енергия, която захранва много градове.

Учените виждат тези проекти като бъдещето на руската енергетика, защото ни позволяват да се отнасяме по-внимателно към природата и да си сътрудничим с нея.

Приливът и отливът са природни феномени, които не толкова отдавна бяха напълно неизследвани. Всяко ново откритие на океанолозите води до още по-големи въпроси в тази област. Но може би някой ден учените ще успеят да разгадаят всички мистерии, които океанският прилив представя на човечеството всеки ден.

Нека продължим разговора за силите, действащи върху небесните тела и ефектите, причинени от това. Днес ще говоря за приливи и отливи и негравитационни смущения.

Какво означава това - "негравитационни смущения"? Смущенията обикновено се наричат ​​малки корекции на голяма, основна сила. Тоест ще говорим за някои сили, чието влияние върху обекта е много по-малко от гравитационното

Какви други сили съществуват в природата освен гравитацията? Оставяме настрана силните и слабите ядрени взаимодействия, те имат локален характер (действат на изключително малки разстояния). Но електромагнетизмът, както знаете, е много по-силен от гравитацията и се простира също толкова далеч - безкрайно. Но тъй като електрически зарядипротивоположните знаци обикновено са балансирани, а гравитационният "заряд" (ролята на който играе масата) винаги е от един и същ знак, тогава при достатъчно големи маси, разбира се, гравитацията излиза на преден план. Така че в действителност ще говорим за смущения в движението на небесните тела под действието на електромагнитно поле. Няма повече опции, въпреки че има повече тъмна енергия, но повече за това по-късно, когато говорим за космологията.

Както ви казах, простият закон на Нютон за гравитацията Ф = г∙М∙м/Р² е много удобен за използване в астрономията, тъй като повечето тела са близки до сферични по форма и достатъчно далеч едно от друго, така че при изчислението те могат да бъдат заменени с точки - точкови обекти, съдържащи цялата им маса. Но тяло с краен размер, сравнимо с разстоянието между съседните тела, все пак изпитва различно силови влияния в различните си части, тъй като тези части са различно отдалечени от източниците на гравитация и това трябва да се има предвид.

Привличането изравнява и разкъсва

За да усетите приливния ефект, нека направим мисловен експеримент, популярен сред физиците: представете си, че сте в свободно падащ асансьор. Отрязваме въжето, което държи кабината и започваме да падаме. Докато не паднем, можем да наблюдаваме какво се случва около нас. Окачваме свободни маси и наблюдаваме как се държат. Първо, те падат синхронно и ние казваме, че това е безтегловност, защото всички обекти в тази кабина и тя самата усещат приблизително същото ускорение на свободно падане.

Но с течение на времето нашите материални точкизапочнете да променяте конфигурацията си. Защо? Тъй като долната в началото е била малко по-близо до центъра на тежестта от горната, така долната, като се привлича по-силно, започва да изпреварва горната. А страничните точки винаги остават на едно и също разстояние от центъра на тежестта, но когато се приближават до него, започват да се приближават една към друга, защото равните ускорения не са успоредни. В резултат на това системата от несвързани обекти се деформира. Това се нарича приливен ефект.

От гледна точка на наблюдател, който разпръсква зърна около себе си и наблюдава как се движат отделни зърна, докато цялата тази система пада върху масивен обект, може да се въведе такова нещо като поле на приливна сила. Нека дефинираме тези сили във всяка точка като векторна разлика между гравитационното ускорение в тази точка и ускорението на наблюдателя или центъра на масата и ако вземем само първия член на разширението в реда на Тейлър по отношение на разстояние, тогава получаваме симетрична картина: най-близките зърна ще бъдат пред наблюдателя, далечните ще изостават от него, т.е. системата ще бъде опъната по оста, насочена към гравитиращия обект, а по посоките, перпендикулярни на него, частиците ще бъдат притиснати към наблюдателя.

Какво мислите, че ще се случи, когато една планета бъде засмукана в черна дупка? Тези, които не са слушали лекции по астрономия, обикновено смятат, че черна дупка ще откъсне материята само от повърхността, обърната към себе си. Те не знаят, че почти еднакво силен ефект се получава от обратната страна на свободно падащо тяло. Тези. разкъсва се в две диаметрално противоположни посоки, в никакъв случай в една.

Опасностите от космическото пространство

За да покажете колко е важно да вземете предвид приливния ефект, вземете International космическа станция. Тя, както всички спътници на Земята, пада свободно в гравитационното поле (ако двигателите не са включени). А полето на приливните сили около него е нещо доста осезаемо, така че когато астронавт работи от външната страна на станцията, той винаги се връзва към нея и, като правило, с два кабела - за всеки случай, никога не знам какво може да се случи. И ако се окаже необвързан в онези условия, при които приливните сили го отдалечават от центъра на станцията, той лесно може да загуби контакт с нея. Това често се случва с инструменти, защото не можете да ги завържете всички. Ако нещо падне от ръцете на астронавта, тогава този обект отива в далечината и се превръща в независим спътник на Земята.

Работният план на МКС включва тестове в открито пространство на индивид реактивни раници. И когато двигателят му откаже, приливните сили отнемат астронавта и ние го губим. Имената на изчезналите лица са секретни.

Това, разбира се, е шега: такъв инцидент все още не се е случил, за щастие. Но това много добре може да се случи! И може би някой ден ще стане.

океанска планета

Да се ​​върнем на Земята. Това е най-интересният обект за нас и действащите върху него приливни сили се усещат доста забележимо. От кои небесни тела действат? Основната е Луната, защото е близо. Следващият най-голям удар е Слънцето, защото е масивно. Останалите планети също имат известно влияние върху Земята, но то е едва забележимо.

За да се анализира външното гравитационно влияние върху Земята, тя обикновено се представя като твърда топка, покрита с течна обвивка. Това не е лош модел, защото нашата планета наистина има подвижна обвивка под формата на океан и атмосфера, а всичко останало е доста солидно. Въпреки че земната кора и вътрешните слоеве имат ограничена твърдост и малко влияние на приливите, тяхната еластична деформация може да бъде пренебрегната при изчисленията на ефекта върху океана.

Ако начертаем векторите на приливните сили в системата на центъра на масата на Земята, получаваме следната картина: полето на приливната сила дърпа океана по оста Земя-Луна и го притиска към центъра на Земята в равнина перпендикулярно на него. Така планетата (във всеки случай нейната подвижна обвивка) има тенденция да приеме формата на елипсоид. В този случай се появяват две издутини (те се наричат ​​приливни гърбици) от противоположните страни на земното кълбо: едната е обърната към Луната, другата е далеч от Луната, а в ивицата между тях, съответно, се появява „издутина“ ( по-точно, океанската повърхност там има по-малка кривина).

По-интересно нещо се случва между тях, когато векторът на приливната сила се опитва да премести течната обвивка по земната повърхност. И това е естествено: ако на едно място искате да вдигнете морето, а на друго място - да понижите, тогава трябва да преместите водата от там до тук. А между тях приливните сили тласкат водата към "подлунната точка" и към "антилунната точка".

Много е лесно да се определи количествено приливния ефект. Гравитацията на Земята се опитва да направи океана сферичен, а приливната част от лунната и слънчево влияние- издърпайте го по оста. Ако Земята бъде оставена сама и й се даде възможност свободно да падне върху Луната, тогава височината на издутината би достигнала около половин метър, т.е. само на 50 см океанът се издига над средното си ниво. Ако сте на лодка на открито мореили океана, половин метър - не се забелязва. Това се нарича статичен прилив.

Почти на всеки изпит попадам на студент, който уверено твърди, че приливът се случва само от едната страна на Земята – от тази, която е обърната към луната. По правило това казва момичето. Но се случва, макар и по-рядко, дори младите мъже да грешат по този въпрос. В същото време като цяло познанията по астрономия са по-дълбоки за момичетата. Би било интересно да се разбере причината за тази асиметрия на „приливно-половата“ асиметрия.

Но за да се създаде половин метров издутина в подлунната точка, тук трябва да се дестилира голямо количество вода. Но повърхността на Земята не остава неподвижна, тя се върти бързо спрямо посоката на Луната и Слънцето, което прави пълен оборотна ден (и Луната върви бавно в орбита - един оборот около Земята за почти месец). Поради това приливната гърбица непрекъснато минава по повърхността на океана, така че твърдата повърхност на Земята е под приливната издутина 2 пъти на ден и 2 пъти под прилива, понижавайки нивото на океана. Оценка: 40 хиляди километра (дължината на земния екватор) на ден, това е 463 метра в секунда. Това означава, че тази половин метрова вълна, подобно на мини-цунами, се влива в източните брегове на континентите близо до екватора със свръхзвукова скорост. На нашите географски ширини скоростта достига 250-300 m / s - също доста: въпреки че вълната не е много висока, поради инерция може да създаде страхотен ефект.

Вторият обект по мащаб на влияние върху Земята е Слънцето. Тя е 400 пъти по-далеч от нас от Луната, но 27 милиона пъти по-масивна. Следователно ефектите от Луната и от Слънцето са сравними по големина, въпреки че Луната все още действа малко по-силно: гравитационният приливен ефект от Слънцето е приблизително наполовина по-слаб, отколкото от Луната. Понякога тяхното влияние се сумира: това се случва при новолуние, когато Луната минава на фона на Слънцето, и при пълнолуние, когато Луната е от противоположната страна на Слънцето. Тези дни – когато Земята, Луната и Слънцето се подреждат, което се случва на всеки две седмици – общият приливен ефект е един и половина пъти по-голям, отколкото само от Луната. Седмица по-късно Луната преминава една четвърт от орбитата си и се оказва в квадратура със Слънцето (прав ъгъл между посоките върху тях), а след това влиянието им се отслабва взаимно. Средно височината на приливите и отливите в открито море варира от четвърт метър до 75 сантиметра.

Приливите и отливите са известни на моряците от дълго време. Какво прави капитанът, когато корабът засяда? Ако сте чели морски приключенски романи, тогава знаете, че той веднага гледа в коя фаза е луната и чака следващото пълнолуние или новолуние. Тогава максималният прилив може да повдигне кораба и да изплува отново.

Крайбрежни проблеми и особености

Приливите и отливите са особено важни за пристанищните работници и за моряците, които са на път да вкарат своя кораб в или от пристанището. По правило проблемът с плитките води възниква близо до брега и за да не пречи на движението на корабите, подводните канали - изкуствени фарватери - се пробиват, за да влязат в залива. Тяхната дълбочина трябва да отчита височината на максималния отлив.

Ако погледнем височината на приливите и отливите в даден момент от време и начертаем линии на картата еднаква височинавода, тогава получаваме концентрични кръгове с центрове в две точки (в подлунната и антилунната), в които приливът е максимален. Ако орбиталната равнина на Луната съвпадаше с равнината на земния екватор, тогава тези точки винаги ще се движат по екватора и правят пълен оборот за един ден (по-точно през 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Луната обаче не върви в тази равнина, а близо до равнината на еклиптиката, спрямо която екваторът е наклонен с 23,5 градуса. Следователно подлунната точка "ходи" и по географска ширина. Така в едно и също пристанище (тоест на една и съща географска ширина) височината на максималния прилив, който се повтаря на всеки 12,5 часа, се променя през деня в зависимост от ориентацията на Луната спрямо земния екватор.

Тази „дреболия“ е важна за теорията на приливите и отливите. Нека погледнем отново: Земята се върти около оста си, а равнината на лунната орбита е наклонена към нея. Следователно всяко морско пристанище „обича“ около полюса на Земята през деня, като веднъж попада в областта на най-високия прилив и след 12,5 часа - отново в района на прилива, но по-малко висок. Тези. два прилива през деня не са равни по височина. Едното винаги е по-голямо от другото, защото равнината на лунната орбита не лежи в равнината на земния екватор.

За крайбрежните жители приливният ефект е жизненоважен. Например във Франция има, която е свързана със сушата чрез асфалтов път, положен по дъното на пролива. Много хора живеят на острова, но не могат да използват този път, докато морското равнище е високо. По този път може да се кара само два пъти на ден. Хората карат нагоре и чакат приливът да спадне, когато нивото на водата падне и пътят стане достъпен. Хората пътуват до и от брега, използвайки специална диаграма на приливите, която се публикува за всички. местносткрайбрежие. Ако това явление не се вземе предвид, водата по пътя може да затрупа пешеходеца. Туристите просто идват там и се разхождат, за да погледнат дъното на морето, когато няма вода. НО местни жителив същото време се събира нещо от дъното, понякога дори за храна, т.е. всъщност този ефект храни хората.

Животът се появи от океана благодарение на приливите и отливите. Някои крайбрежни животни се озоваха на пясъка в резултат на отлив и бяха принудени да се научат да дишат кислород директно от атмосферата. Ако нямаше Луна, тогава животът, може би, нямаше да излезе толкова активно от океана, защото там е добре във всички отношения - термостатирана среда, безтегловност. Но ако внезапно кацнете на брега, тогава трябваше по някакъв начин да оцелеете.

Брегът, особено ако е равен, е силно изложен при отлив. И за известно време хората губят възможността да използват своите плавателни съдове, лежащи безпомощно като китове на брега. Но има нещо полезно в това, защото отливът може да се използва за ремонт на кораби, особено в някой залив: лодките отплаваха, след това водата си отиде и те могат да бъдат ремонтирани в този момент.

Например, има такъв залив Фънди на източния бряг на Канада, за който се твърди, че има най-високите приливи в света: разликата в нивото на водата може да достигне 16 метра, което се счита за рекорд за морски прилив на Земята. Моряците са се приспособили към това свойство: по време на прилив те довеждат кораба до брега, укрепват го и когато водата напусне, корабът виси и дъното може да бъде залепено.

От древни времена хората започнали да следят и редовно да записват моментите и характеристиките на приливите, за да се научат как да предскажат това явление. скоро изобретен манометър- устройство, при което поплавъкът се движи нагоре и надолу в зависимост от морското равнище, а показанията се изчертават автоматично на хартия под формата на графика. Между другото, средствата за измерване не са се променили много от момента на първите наблюдения до наши дни.

Въз основа на голям брой хидрографски записи математиците се опитват да създадат теория за приливите и отливите. Ако имате дългосрочен запис на периодичен процес, можете да го разложите на елементарни хармоници - синусоиди с различни амплитуди с множество периоди. И след това, след като сте определили параметрите на хармониците, разширете общата крива в бъдещето и на тази основа направете таблици на приливите и отливите. Сега такива таблици се публикуват за всяко пристанище на Земята и всеки капитан, който се кани да влезе в пристанището, взема маса за него и вижда кога има достатъчно ниво на водата за неговия кораб.

Повечето известна история, свързана с прогнозни изчисления, се случи през Втората световна война: през 1944 г. нашите съюзници - британците и американците - щяха да открият втори фронт срещу нацистка Германия, за това беше необходимо да кацнем на френския бряг. Северното крайбрежие на Франция е много неприятно в това отношение: брегът е стръмен, висок 25-30 метра, а дъното на океана е доста плитко, така че корабите могат да се приближават до брега само на моменти максимални приливи. Ако засядат, просто ще бъдат застреляни с оръдия. За да се избегне това, е създаден специален механичен (електронен все още не е наличен) компютър. Тя направи анализ на Фурие на времеви редове на морското равнище, използвайки барабани, въртящи се с различни скорости, през които минаваше метален кабел, който сумира всички членове на серията на Фурие, а перо, свързано с кабела, изобразява височината на прилива като функция на времето. Това беше строго секретна работа, която значително напредна в теорията за приливите и отливите, тъй като беше възможно да се предвиди с достатъчна точност момента на най-високия прилив, поради който тежки военни транспортни кораби плуваха Ламанша и кацнаха войски на брега. Така математици и геофизици спасиха живота на много хора.

Някои математици се опитват да обобщят данните в планетарен мащаб, опитвайки се да създадат единна теория за приливите и отливите, но е трудно да се сравнят записи, направени на различни места, тъй като Земята е много неправилна. Само в нулево приближение един океан покрива цялата повърхност на планетата, но всъщност има континенти и няколко слабо свързани океана и всеки океан има своя собствена честота на естествените трептения.

Предишни дискусии относно колебанията в морското равнище под действието на Луната и Слънцето се отнасяха до открити океански простори, където приливното ускорение варира значително от един бряг до друг. И в местните водни тела - например езера - може ли приливът да създаде забележим ефект?

Изглежда, че не трябва да бъде, защото във всички точки на езерото приливното ускорение е приблизително същото, разликата е малка. Например, в центъра на Европа има Женевско езеро, то е дълго само около 70 км и няма нищо общо с океаните, но хората отдавна са забелязали, че има значителни ежедневни колебания на водата. Защо възникват?

Да, приливната сила е изключително малка. Но основното е, че е редовно, т.е. работи периодично. Всички физици са наясно с ефекта, който при периодично действие на сила понякога предизвиква повишена амплитуда на трептения. Например вземете купа супа в трапезарията за раздаване и. Това означава, че честотата на вашите стъпки е в резонанс с естествените вибрации на течността в чинията. Забелязвайки това, рязко променяме темпото на ходене - и супата се "успокоява". Всяко водно тяло има своя собствена основна резонансна честота. И тогава по-голям размеррезервоар, толкова по-ниска е честотата на собствените трептения на течността в него. И така, близо до Женевското езеро, собствената му резонансна честота се оказа кратна на честотата на приливите и отливите и малко приливно влияние „замъглява“ Женевското езеро, така че нивото се променя доста забележимо на бреговете му. Тези стоящи вълнидълъг период, възникващ в затворени резервоари, се наричат seiches.

Приливна енергия

В днешно време се опитват да свържат един от алтернативните източници на енергия с приливния ефект. Както казах, основният ефект от приливите и отливите не е, че водата се издига и спада. Основният ефект е приливното течение, което дестилира водата около цялата планета за един ден.

На плитки места този ефект е много важен. В района на Нова Зеландия капитаните дори не рискуват да насочват кораби през някои проливи. Платноходки изобщо не са могли да минат оттам и модерни корабипреминават трудно, защото дъното е плитко и приливните течения имат огромна скорост.

Но тъй като водата тече, тази кинетична енергия може да се използва. И вече са изградени електроцентрали, в които турбините се въртят напред-назад поради приливните и отливните течения. Те са доста функционални. Първата приливна електроцентрала (ТЕЦ) е направена във Франция, тя все още е най-голямата в света, с мощност от 240 MW. В сравнение с водноелектрическата централа, не е толкова горещо, разбира се, но обслужва най-близките селски райони.

Колкото по-близо до полюса, толкова по-ниска е скоростта на приливната вълна, така че в Русия няма брегове, които биха имали много мощни приливи. Като цяло имаме малко излази към морето, а крайбрежието на Северния ледовит океан не е особено изгодно за използване на приливна енергия, също защото приливът тласка вода от изток на запад. Но все пак има места, подходящи за PES, например заливът Кислая.

Факт е, че в заливите приливът винаги създава по-голям ефект: вълната се втурва, нахлува в залива и той се стеснява, стеснява - и амплитудата се увеличава. Подобен процес протича, сякаш е напукан камшик: първо дълга вълнавърви бавно по протежение на камшика, но след това масата на частта от камшика, участваща в движението, намалява, така че скоростта се увеличава (импульс mvпродължава!) и достига свръхзвуково към тесния край, в резултат на което чуваме щракване.

Създавайки експериментална Кислогубска ТЕЦ с малък капацитет, енергийните инженери се опитаха да разберат колко ефективно е възможно да се използват приливите на циркумполярни ширини за генериране на електроенергия. Няма особено икономическо значение. Сега обаче има проект за много мощна руска ТЕЦ (Мезенская) - за 8 гигавата. За да се постигне тази колосална мощност, е необходимо да се блокира голям залив, разделящ Бяло море от Баренцово море с язовир. Вярно, много съмнително е, че това ще стане, докато имаме нефт и газ.

Миналото и бъдещето на приливите и отливите

Между другото, откъде идва енергията на приливите и отливите? Турбината се върти, генерира се електричество и кой обект губи енергия в процеса?

Тъй като енергията на прилива е въртенето на Земята, тъй като черпим от нея, това означава, че въртенето трябва да се забави. Изглежда, че Земята има вътрешни източнициенергия (топлината от недрата идва поради геохимични процеси и разпадане на радиоактивни елементи), има с какво да се компенсира загубата на кинетична енергия. Така е, но енергиен поток, разпространяващ се средно почти равномерно във всички посоки, едва ли може значително да повлияе на ъгловия импулс и да промени въртенето.

Ако Земята не се върти, приливните гърбици биха изглеждали точно по посока на Луната и срещу нея. Но, въртяйки се, тялото на Земята ги пренася напред в посоката на въртенето си - и има постоянно несъответствие между приливния пик и подлунната точка от 3-4 градуса. До какво води това? Гърбицата, която е по-близо до луната, е привлечена от нея по-силно. Тази гравитационна сила има тенденция да забавя въртенето на Земята. А противоположната гърбица е по-далеч от Луната, тя се опитва да ускори въртенето, но се привлича по-слабо, така че полученият момент на силите има забавящ ефект върху въртенето на Земята.

Така че нашата планета непрекъснато намалява скоростта на своето въртене (макар и не съвсем редовно, на скокове, което е свързано с особеностите на преноса на маса в океаните и атмосферата). И какъв ефект оказват земните приливи и отливи върху Луната? Близката приливна издутина дърпа Луната, далечната, напротив, я забавя. Първата сила е по-голяма, в резултат на това луната се ускорява. Сега си спомнете от предишната лекция какво се случва със сателита, който е принудително изтеглен напред в движение? Тъй като енергията му се увеличава, тя се отдалечава от планетата и нейната ъглова скорост намалява с увеличаване на радиуса на орбитата. Между другото, увеличение на периода на въртене на Луната около Земята беше забелязано още по времето на Нютон.

Говорейки в числа, Луната се отдалечава от нас с около 3,5 см годишно, а продължителността на земния ден на всеки сто години се увеличава със стотна от секундата. Изглежда, че е глупост, но не забравяйте, че Земята съществува от милиарди години. Лесно е да се изчисли, че по времето на динозаврите е имало около 18 часа на ден (текущи часове, разбира се).

С отдалечаването на Луната приливните сили стават по-малки. Но все пак винаги се е отдалечавал и ако погледнем в миналото, ще видим, че Луната е била по-близо до Земята, което означава, че приливите са били по-високи. Можете да прецените, например, че в архейската епоха, преди 3 милиарда години, приливите и отливите са били високи на километри.

Приливни явления на други планети

Разбира се, в системите на други планети същите явления се случват със спътниците. Юпитер, например, е много масивна планета с голям брой луни. Неговите четири най-големи спътника (те се наричат ​​Галилеи, защото Галилей ги е открил) са доста осезаемо повлияни от Юпитер. Най-близкият от тях, Йо, е изцяло покрит с вулкани, сред които има повече от петдесет активни, и изхвърлят „допълнителна“ материя на 250-300 км нагоре. Това откритие беше много неочаквано: на Земята няма толкова мощни вулкани, а ето и малко тяло с размерите на Луната, което трябваше да се охлади дълго време, но вместо това избухва от топлина във всички посоки. Къде е източникът на тази енергия?

Вулканичната активност на Йо не беше изненада за всички: шест месеца преди първата сонда да отлети към Юпитер, двама американски геофизици публикуваха документ, в който изчислиха приливното влияние на Юпитер върху този спътник. Оказа се, че е толкова голям, че може да деформира тялото на спътника. И по време на деформация винаги се отделя топлина. Когато вземем парче студен пластилин и започнем да го месим в ръцете си, той става мек и гъвкав след няколко натискания. Това се случва не защото ръката го е нагряла с топлината си (по същия начин ще стане и ако се сплесква в студено менгеме), а защото деформацията влага в него механична енергия, която се превръща в топлина.

Но защо, по дяволите, формата на спътника се променя под влиянието на приливите и отливите от Юпитер? Изглежда, че се движи в кръгова орбита и се върти синхронно, като нашата Луна, веднъж се превърна в елипсоид - и няма причина за последващи изкривявания на формата? Близо до Йо обаче има други спътници; всички те карат неговата (Io) орбита да се измества малко напред-назад: той или се приближава до Юпитер, след това се отдалечава. Това означава, че приливното влияние или отслабва, или се засилва, а формата на тялото се променя през цялото време. Между другото, все още не съм говорил за приливите и отливите твърдо тялоЗеми: те, разбира се, също съществуват, не са толкова високи, от порядъка на дециметър. Ако седите шест часа на местата си, тогава благодарение на приливите и отливите ще „ходите“ около двадесет сантиметра спрямо центъра на Земята. Това колебание е незабележимо за човек, разбира се, но геофизичните инструменти го регистрират.

За разлика от земния свод, повърхността на Йо се колебае с амплитуда от много километри за всеки орбитален период. Голям бройенергията на деформация се разсейва под формата на топлина и загрява червата. Между другото, на него не се виждат метеоритни кратери, защото вулканите непрекъснато обсипват цялата повърхност с прясна материя. Веднага след като се образува ударният кратер, след сто години той се покрива с продуктите от изригването на съседни вулкани. Те работят непрекъснато и много мощно, към това се добавят разломи в кората на планетата, през които от дълбините изтича стопилка на различни минерали, главно сяра. При високи температури потъмнява, така че струята от кратера изглежда черна. А лекият ръб на вулкана е охладено вещество, което пада около вулкана. На нашата планета материята, изхвърлена от вулкан, обикновено се забавя от въздуха и пада близо до отдушника, образувайки конус, но на Йо няма атмосфера и лети по балистична траектория далеч във всички посоки. Може би това е пример за най-мощния приливен ефект в Слънчевата система.

Вторият спътник на Юпитер, Европа, всичко прилича на нашата Антарктида, покрита е с твърда ледена кора, напукана на места, защото нещо също постоянно я деформира. Тъй като този спътник е по-далеч от Юпитер, приливният ефект тук не е толкова силен, но все пак доста забележим. Под тази ледена кора има течен океан: снимките показват как фонтани бликат от някои пукнатини. Под въздействието на приливните сили океанът кипи, а ледените полета плуват и се сблъскват по повърхността му, почти както имаме в Северния арктически океани край бреговете на Антарктида. Измерената електрическа проводимост на океанската течност в Европа показва, че това е солена вода. Защо не трябва да има живот? Би било изкушаващо да спуснете устройството в една от пукнатините и да видите кой живее там.

Всъщност не всички планети свързват двата края. Например Енцелад, луната на Сатурн, също има ледена кора и океан отдолу. Но изчисленията показват, че приливната енергия не е достатъчна, за да поддържа подледния океан течно състояние. Разбира се, с изключение на приливите и отливите небесно тялоима и други източници на енергия - например разлагащи се радиоактивни елементи (уран, торий, калий), но на малки планети те трудно могат да играят съществена роля. Значи има нещо, което все още не разбираме.

Приливният ефект е изключително важен за звездите. Защо – за това в следващата лекция.