हमारे ग्रह के समुद्रों और महासागरों में पानी की सतह का स्तर समय-समय पर बदलता रहता है, कुछ अंतराल में उतार-चढ़ाव करता है। ये आवधिक उतार-चढ़ाव हैं उतार और समुद्र का प्रवाह.
समुद्र के उतार और प्रवाह की तस्वीर
अपने आप को देखने के लिए समुद्र के उतार और प्रवाह की तस्वीर, कल्पना कीजिए कि आप पानी से 200-300 मीटर की दूरी पर किसी खाड़ी में ढलान वाले समुद्र के किनारे पर खड़े हैं। रेत पर कई अलग-अलग वस्तुएं हैं - एक पुराना लंगर, थोड़ा करीब सफेद पत्थर का एक बड़ा ढेर। एक छोटी नाव का लोहे का पतवार, जो उसकी तरफ गिर गया है, दूर नहीं है। धनुष में उसके शरीर का निचला भाग भारी अपक्षयित है। जाहिर है, एक बार यह जहाज तट के पास होने के कारण लंगर में उड़ गया। यह दुर्घटना, सभी संभावना में, कम ज्वार के दौरान हुई, और, जाहिर है, जहाज इस जगह पर एक वर्ष से अधिक समय से पड़ा हुआ है, क्योंकि इसके लगभग सभी पतवार भूरे रंग के जंग से ढके हुए हैं। आप अविवेकी कप्तान को जहाज दुर्घटना का अपराधी मानने के इच्छुक हैं। जाहिर है, लंगर वह तेज हथियार था जिससे जहाज अपनी तरफ से टकराया। आप इस एंकर की तलाश कर रहे हैं और यह नहीं मिल रहा है। वह कहाँ जा सकता था? तब आप देखते हैं कि पानी पहले से ही सफेद पत्थरों के ढेर के पास आ रहा है, और तब आप अनुमान लगाते हैं कि आपने जो लंगर देखा है वह लंबे समय से ज्वार की लहर से भर गया है। पानी किनारे पर "आता है", यह आगे और ऊपर की ओर बढ़ता रहता है। अब सफेद पत्थरों का ढेर लगभग सारा पानी के नीचे छिपा हुआ था।समुद्र के उतार और प्रवाह की घटना
समुद्र के उतार और प्रवाह की घटनालोग लंबे समय से चंद्रमा की गति से जुड़े हुए हैं, लेकिन यह संबंध प्रतिभाशाली गणितज्ञ तक एक रहस्य बना रहा आइजैक न्यूटनउनके द्वारा खोजे गए गुरुत्वाकर्षण के नियम के आधार पर व्याख्या नहीं की। इन घटनाओं का कारण पृथ्वी के जल कवच पर चंद्रमा के आकर्षण का प्रभाव है। एक और प्रसिद्ध गैलीलियो गैलीलीपृथ्वी के घूर्णन के साथ उतार और प्रवाह को जोड़ा और इसमें निकोलस कोपरनिकस की शिक्षाओं की वैधता के सबसे उचित और विश्वसनीय प्रमाणों में से एक देखा, (अधिक :)। 1738 में पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज ने ज्वार के सिद्धांत की सबसे प्रमाणित प्रस्तुति देने वाले को पुरस्कार देने की घोषणा की। पुरस्कार तब प्राप्त हुआ यूलर, मैकलॉरिन, डी. बर्नौली और कैवेलियरी... पहले तीन ने न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम को अपने काम के आधार के रूप में लिया, और जेसुइट कैवलियरी ने डेसकार्टेस की भंवर परिकल्पना के आधार पर ज्वार की व्याख्या की। हालांकि, इस क्षेत्र में सबसे उत्कृष्ट कार्य हैं न्यूटन और लाप्लास, और बाद के सभी शोध इन महान वैज्ञानिकों के निष्कर्षों पर आधारित हैं।उतार और प्रवाह की घटना की व्याख्या कैसे करें
कितना स्पष्ट उतार और प्रवाह की घटना की व्याख्या करें... यदि सरलता के लिए हम यह मान लें कि पृथ्वी की सतह पूरी तरह से एक पानी के खोल से ढकी हुई है, और इसके एक ध्रुव से ग्लोब को देखें, तो समुद्री ज्वार की तस्वीर इस प्रकार प्रस्तुत की जा सकती है।चंद्र आकर्षण
हमारे ग्रह की सतह का वह भाग जो चंद्रमा की ओर है, उसके सबसे निकट है; नतीजतन, यह अधिक बल के संपर्क में है चंद्र आकर्षणउदाहरण के लिए, हमारे ग्रह का मध्य भाग और इसलिए, पृथ्वी के बाकी हिस्सों की तुलना में चंद्रमा की ओर अधिक खींचा जाता है। इस वजह से, चंद्रमा के सामने की तरफ एक ज्वारीय कूबड़ बनता है। इसके साथ ही, पृथ्वी के विपरीत दिशा में, चंद्रमा के सबसे कम आकर्षण के अधीन, वही ज्वारीय कूबड़ दिखाई देता है। इसलिए पृथ्वी हमारे ग्रह और चंद्रमा के केंद्रों को जोड़ने वाली एक सीधी रेखा के साथ कुछ लम्बी आकृति का रूप लेती है। इस प्रकार, पृथ्वी के दो विपरीत पक्षों पर, एक सीधी रेखा पर स्थित जो पृथ्वी और चंद्रमा के केंद्रों से होकर गुजरती है, दो बड़े कूबड़ बनते हैं, पानी के दो बड़े फफोले... उसी समय, हमारे ग्रह के दो अन्य पक्ष, जो अधिकतम ज्वार के उपरोक्त बिंदुओं से नब्बे डिग्री के कोण पर स्थित हैं, सबसे बड़े उतार-चढ़ाव का अनुभव कर रहे हैं। यहां पानी ग्लोब की सतह पर कहीं और से ज्यादा गिरता है। निम्न ज्वार पर इन बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखा कुछ कम हो जाती है, और इस प्रकार अधिकतम ज्वारीय बिंदुओं की दिशा में पृथ्वी के बढ़ाव में वृद्धि का आभास होता है। चंद्र आकर्षण के कारण, अधिकतम ज्वार के ये बिंदु लगातार चंद्रमा के सापेक्ष अपनी स्थिति बनाए रखते हैं, लेकिन चूंकि पृथ्वी अपनी धुरी के चारों ओर घूमती है, इसलिए दिन के समय वे दुनिया की पूरी सतह पर घूमते प्रतीत होते हैं। इसीलिए प्रत्येक क्षेत्र में दिन के दौरान दो उच्च ज्वार और दो निम्न ज्वार होते हैं.सौर उतार और प्रवाह
चंद्रमा की तरह ही सूर्य भी अपने आकर्षण के बल से उतार और प्रवाह उत्पन्न करता है। लेकिन यह चंद्रमा की तुलना में हमारे ग्रह से बहुत अधिक दूरी पर स्थित है, और पृथ्वी पर होने वाले सौर ज्वार चंद्र की तुलना में लगभग ढाई गुना छोटे होते हैं। इसीलिए सौर ज्वार, अलग से नहीं देखे जाते हैं, लेकिन केवल चंद्र ज्वार के परिमाण पर उनके प्रभाव पर विचार किया जाता है। उदाहरण के लिए, समुद्र का सबसे बड़ा उतार और प्रवाह पूर्णिमा और अमावस्या के दौरान होता हैचूँकि इस समय पृथ्वी, चन्द्रमा और सूर्य एक ही सीधी रेखा में हैं और हमारे दिन का प्रकाश अपने आकर्षण से चन्द्रमा के आकर्षण को बढ़ाता है। इसके विपरीत, जब हम चंद्रमा को पहली या अंतिम तिमाही (चरण) में देखते हैं, तो वहाँ होते हैं कम से कम समुद्र का उतार और प्रवाह... यह इस तथ्य के कारण है कि इस मामले में चंद्र ज्वार के साथ मेल खाता है सनशाइन... सूर्य के आकर्षण की मात्रा से चंद्र आकर्षण की क्रिया कम हो जाती है।ज्वारीय घर्षण
« ज्वारीय घर्षण»हमारे ग्रह में मौजूद, बदले में, चंद्र कक्षा पर प्रभाव डालता है, क्योंकि चंद्र आकर्षण के कारण होने वाली ज्वार की लहर का चंद्रमा पर विपरीत प्रभाव पड़ता है, जिससे इसकी गति में तेजी लाने की प्रवृत्ति पैदा होती है। नतीजतन, चंद्रमा धीरे-धीरे पृथ्वी से दूर जा रहा है, इसकी क्रांति की अवधि बढ़ जाती है, और यह, सभी संभावना में, अपनी गति में थोड़ा पीछे रह जाता है।समुद्री ज्वार का परिमाण
सूर्य, पृथ्वी और चंद्रमा की अंतरिक्ष में सापेक्ष स्थिति के अलावा, पर समुद्री ज्वार की भयावहताप्रत्येक विशेष क्षेत्र में, समुद्र तल का आकार और समुद्र तट की प्रकृति प्रभावित होती है। यह भी ज्ञात है कि बंद समुद्रों में, उदाहरण के लिए, अरल, कैस्पियन, आज़ोव और ब्लैक में, ईबब और प्रवाह लगभग नहीं देखे जाते हैं। वे शायद ही खुले महासागरों में पाए जा सकते हैं; यहाँ ज्वार मुश्किल से एक मीटर तक पहुँचता है, जल स्तर बहुत कम बढ़ जाता है। लेकिन दूसरी ओर, कुछ खाड़ियों में इतने विशाल परिमाण के ज्वार-भाटे आते हैं कि पानी दस मीटर से अधिक की ऊँचाई तक बढ़ जाता है और कुछ स्थानों पर बाढ़ के विशाल स्थान हो जाते हैं.
हवा में उतार और प्रवाह और पृथ्वी के ठोस गोले
ज्वार - भाटाभी होता है हवा और पृथ्वी के ठोस गोले में... हम इन घटनाओं को वायुमंडल की निचली परतों में शायद ही नोटिस करते हैं। तुलना के लिए, आइए हम बताते हैं कि महासागरों के तल पर भी उतार और प्रवाह नहीं देखा जाता है। इस परिस्थिति को इस तथ्य से समझाया गया है कि मुख्य रूप से पानी के आवरण की ऊपरी परतें ज्वारीय प्रक्रियाओं में शामिल होती हैं। एक वायु लिफाफे में उतार और प्रवाह का पता तभी लगाया जा सकता है जब वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन के बहुत लंबे समय तक अवलोकन किया जाए। जहां तक पृथ्वी की पपड़ी का सवाल है, चंद्रमा की ज्वार-भाटा और उतार-चढ़ाव की क्रिया के कारण इसका प्रत्येक भाग दिन में दो बार ऊपर उठता है और लगभग कुछ डेसीमीटर से दो बार गिरता है। दूसरे शब्दों में, हमारे ग्रह के ठोस खोल का उतार-चढ़ाव महासागरों की सतह के स्तर के उतार-चढ़ाव से लगभग तीन गुना कम है। इस प्रकार, हमारा ग्रह हर समय सांस लेता हुआ प्रतीत होता है, गहरी साँसें और साँस छोड़ते हुए, और इसका बाहरी आवरण, एक महान चमत्कार नायक की छाती की तरह, कभी-कभी उठता है और फिर गिर जाता है। पृथ्वी के ठोस खोल में होने वाली इन प्रक्रियाओं का पता भूकंप दर्ज करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले उपकरणों की मदद से ही लगाया जा सकता है। इस बात पर ध्यान दिया जाना चाहिए कि अन्य विश्व निकायों पर उतार और प्रवाह होता हैऔर उनके विकास पर गहरा प्रभाव पड़ता है। यदि चंद्रमा पृथ्वी के संबंध में स्थिर होता, तो ज्वार की लहर की देरी को प्रभावित करने वाले अन्य कारकों के अभाव में, दुनिया में कहीं भी हर 6 घंटे में दो उच्च ज्वार और प्रति दिन दो कम ज्वार आते। लेकिन चूंकि चंद्रमा लगातार पृथ्वी के चारों ओर घूमता है और, इसके अलावा, जिस दिशा में हमारा ग्रह अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है, एक निश्चित देरी प्राप्त होती है: पृथ्वी अपने प्रत्येक भाग के साथ चंद्रमा की ओर मुड़ने का प्रबंधन करती है, न कि एक दिन के भीतर, लेकिन लगभग 24 घंटे 50 मिनट पर। इसलिए, प्रत्येक इलाके में, उतार या प्रवाह ठीक 6 घंटे नहीं, बल्कि लगभग 6 घंटे और 12.5 मिनट तक रहता है।बारी-बारी से उतार और प्रवाह
इसके अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि शुद्धता बारी-बारी से उतार और प्रवाहहमारे ग्रह पर महाद्वीपों के स्थान की प्रकृति और पृथ्वी की सतह पर पानी के निरंतर घर्षण के आधार पर इसका उल्लंघन होता है। ये वैकल्पिक अनियमितताएं कभी-कभी कई घंटों तक पहुंच जाती हैं। इस प्रकार, "उच्चतम" पानी चंद्रमा के चरमोत्कर्ष के समय नहीं होता है, जैसा कि यह सिद्धांत के अनुसार अनुसरण करता है, लेकिन चंद्रमा के मेरिडियन से गुजरने के कई घंटे बाद; इस विलंब को पोर्ट का लागू घंटा कहा जाता है और कभी-कभी यह 12 घंटे तक पहुंच जाता है। पहले, यह व्यापक रूप से माना जाता था कि समुद्र का उतार और प्रवाह समुद्री धाराओं से जुड़ा था। अब हर कोई जानता है कि ये एक अलग क्रम की घटनाएं हैं। ज्वार एक प्रकार की तरंग गति है, जो हवा के कारण होने वाली गति के समान होती है। जब एक ज्वारीय लहर आती है, तो एक तैरती हुई वस्तु दोलन करती है, जैसे हवा से उठने वाली लहर के साथ - आगे और पीछे, नीचे और ऊपर, लेकिन इसे करंट की तरह दूर नहीं ले जाया जाता है। ज्वार की लहर की अवधि लगभग 12 घंटे 25 मिनट है, और इस अवधि के बाद, वस्तु आमतौर पर अपनी मूल स्थिति में लौट आती है। गर्म चमक पैदा करने वाला बल गुरुत्वाकर्षण बल से कई गुना कम होता है... जबकि आकर्षण बल आकर्षित पिंडों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है, ज्वार का कारण बनने वाला बल लगभग होता है इस दूरी के घन के व्युत्क्रमानुपाती हैइसे चुकता करने के बजाय।आइए आकाशीय पिंडों पर कार्य करने वाली शक्तियों और परिणामी प्रभावों के बारे में बात करना जारी रखें। आज मैं ज्वार और गैर-गुरुत्वाकर्षण विक्षोभों के बारे में बात करूंगा।
इसका क्या अर्थ है - "गैर-गुरुत्वाकर्षण संबंधी गड़बड़ी"? गड़बड़ी को आमतौर पर एक बड़े, मुख्य बल के लिए छोटे सुधार कहा जाता है। यानी हम कुछ ऐसे बलों के बारे में बात करेंगे, जिनका प्रभाव वस्तु पर गुरुत्वाकर्षण से काफी कम होता है
प्रकृति में गुरुत्वाकर्षण के अलावा और कौन सी शक्तियाँ हैं? हम मजबूत और कमजोर परमाणु बातचीत को छोड़ देते हैं, वे प्रकृति में स्थानीय हैं (वे बहुत कम दूरी पर कार्य करते हैं)। लेकिन विद्युत चुंबकत्व, जैसा कि आप जानते हैं, गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत अधिक मजबूत है और उतनी ही दूर तक फैलता है - असीम रूप से। लेकिन चूंकि विपरीत संकेतों के विद्युत आवेश आमतौर पर संतुलित होते हैं, और गुरुत्वाकर्षण "आवेश" (जिसकी भूमिका द्रव्यमान द्वारा निभाई जाती है) हमेशा एक ही संकेत का होता है, फिर पर्याप्त रूप से बड़े द्रव्यमान के साथ, निश्चित रूप से, गुरुत्वाकर्षण सामने आता है। तो वास्तव में हम एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभाव में आकाशीय पिंडों की गति में गड़बड़ी के बारे में बात करेंगे। कोई और विकल्प नहीं हैं, हालाँकि अभी भी डार्क एनर्जी है, लेकिन इसके बारे में बाद में, जब कॉस्मोलॉजी की बात आती है।
जैसा कि मैंने आपको बताया, न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का सरल नियम एफ = जी∙एम∙एम/आरखगोल विज्ञान में उपयोग करने के लिए बहुत सुविधाजनक है, क्योंकि अधिकांश पिंड आकार में गोलाकार के करीब होते हैं और एक दूसरे से पर्याप्त रूप से दूर होते हैं, ताकि गणना करते समय उन्हें उनके पूरे द्रव्यमान वाले बिंदु-बिंदु वस्तुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सके। लेकिन परिमित आकार का एक पिंड, पड़ोसी पिंडों के बीच की दूरी की तुलना में, फिर भी, अपने विभिन्न भागों में एक अलग बल प्रभाव का अनुभव करता है, क्योंकि इन भागों को गुरुत्वाकर्षण के स्रोतों से अलग तरह से हटा दिया जाता है, और इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।
आकर्षण चपटा और आँसू
ज्वारीय प्रभाव को महसूस करने के लिए, आइए भौतिकविदों के साथ लोकप्रिय एक विचार प्रयोग करें: स्वतंत्र रूप से गिरने वाले लिफ्ट में स्वयं की कल्पना करें। कॉकपिट को पकड़े हुए रस्सी को काट दें और गिरना शुरू करें। जब तक हम गिर नहीं जाते, हम देख सकते हैं कि हमारे आसपास क्या हो रहा है। हम मुक्त जनता को लटकाते हैं और देखते हैं कि वे कैसे व्यवहार करते हैं। सबसे पहले, वे समकालिक रूप से गिरते हैं, और हम कहते हैं - यह भारहीनता है, क्योंकि इस केबिन में सभी वस्तुएं और यह स्वयं गुरुत्वाकर्षण के लगभग समान त्वरण को महसूस करती हैं।
लेकिन समय के साथ, हमारे भौतिक बिंदु अपने विन्यास को बदलना शुरू कर देंगे। क्यों? क्योंकि शुरुआत में निचला वाला ऊपरी की तुलना में गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के थोड़ा करीब था, इसलिए निचला वाला, अधिक मजबूती से आकर्षित होकर, ऊपरी हिस्से से आगे बढ़ना शुरू कर देता है। और पार्श्व बिंदु हमेशा गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से समान दूरी पर रहते हैं, लेकिन जैसे-जैसे वे इसके करीब आते हैं, वे एक-दूसरे के करीब आने लगते हैं, क्योंकि समान परिमाण के त्वरण समानांतर नहीं होते हैं। नतीजतन, असंबंधित वस्तुओं की प्रणाली विकृत हो जाती है। इसे ज्वारीय प्रभाव कहते हैं।
एक पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, जिसने अपने चारों ओर अनाज बिखेरा है और देखता है कि व्यक्तिगत अनाज कैसे चलता है, जबकि यह पूरी प्रणाली एक विशाल वस्तु पर गिरती है, कोई इस तरह की अवधारणा को ज्वारीय बलों के क्षेत्र के रूप में पेश कर सकता है। आइए हम प्रत्येक बिंदु पर इन बलों को इस बिंदु पर गुरुत्वाकर्षण त्वरण और पर्यवेक्षक के त्वरण या द्रव्यमान के केंद्र के बीच वेक्टर अंतर के रूप में परिभाषित करें, और यदि हम सापेक्ष के संदर्भ में टेलर श्रृंखला में विस्तार का केवल पहला शब्द लेते हैं दूरी, हमें एक सममित चित्र मिलता है: निकट के दाने प्रेक्षक से आगे होंगे, दूर वाले उसके पीछे होंगे, अर्थात। प्रणाली गुरुत्वाकर्षण वस्तु को निर्देशित अक्ष के साथ फैल जाएगी, और इसके लंबवत दिशाओं के साथ, कणों को प्रेक्षक के खिलाफ दबाया जाएगा।
आपको क्या लगता है कि जब कोई ग्रह ब्लैक होल में खींचा जाएगा तो क्या होगा? जिन लोगों ने खगोल विज्ञान पर व्याख्यान नहीं सुने हैं, वे आमतौर पर सोचते हैं कि एक ब्लैक होल केवल सतह के सामने से ही पदार्थ को फाड़ देगा। उनसे अनजान, एक स्वतंत्र रूप से गिरने वाले शरीर के विपरीत पक्ष पर प्रभाव लगभग उतना ही मजबूत होता है। वे। यह दो पूरी तरह विपरीत दिशाओं में टूटता है, किसी भी तरह से एक में नहीं।
बाहरी अंतरिक्ष के खतरे
यह दिखाने के लिए कि ज्वारीय प्रभाव को ध्यान में रखना कितना महत्वपूर्ण है, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन को लें। वह, पृथ्वी के सभी उपग्रहों की तरह, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में स्वतंत्र रूप से गिरती है (यदि इंजन चालू नहीं हैं)। और इसके चारों ओर ज्वारीय बलों का क्षेत्र काफी मूर्त चीज है, इसलिए, जब एक अंतरिक्ष यात्री स्टेशन के बाहरी हिस्से में काम करता है, तो उसे खुद को इससे बांधना चाहिए, और, एक नियम के रूप में, दो केबलों के साथ - बस के मामले में, आप कभी नहीं पता कि क्या हो सकता है। और अगर वह उन स्थितियों में अनासक्त हो जाता है जहां ज्वारीय ताकतें उसे स्टेशन के केंद्र से दूर खींच रही हैं, तो वह आसानी से उससे संपर्क खो सकता है। यह अक्सर टूल के साथ होता है, क्योंकि आप उन सभी को बाँध नहीं सकते। यदि अंतरिक्ष यात्री के हाथ से कुछ गिर जाता है, तो यह वस्तु दूरी में चली जाती है और पृथ्वी का एक स्वतंत्र उपग्रह बन जाती है।
आईएसएस पर काम की योजना में व्यक्तिगत जेटपैक के बाहरी अंतरिक्ष में परीक्षण शामिल हैं। और जब उसका इंजन विफल हो जाता है, तो ज्वारीय बल अंतरिक्ष यात्री को दूर ले जाते हैं, और हम उसे खो देते हैं। लापता लोगों के नामों का वर्गीकरण किया गया है।
यह, निश्चित रूप से, एक मजाक है: सौभाग्य से, अभी तक ऐसी कोई घटना नहीं हुई है। लेकिन यह बहुत अच्छा हो सकता था! और यह किसी दिन हो सकता है।
महासागर ग्रह
चलो वापस पृथ्वी पर चलते हैं। यह हमारे लिए सबसे दिलचस्प वस्तु है, और इस पर अभिनय करने वाली ज्वारीय ताकतों को काफी ध्यान से महसूस किया जाता है। वे किस खगोलीय पिंड से कार्य करते हैं? मुख्य चंद्रमा है, क्योंकि यह करीब है। अगला सबसे बड़ा प्रभाव सूर्य है, क्योंकि यह बड़े पैमाने पर है। शेष ग्रहों का भी पृथ्वी पर कुछ प्रभाव पड़ता है, लेकिन यह मुश्किल से बोधगम्य है।
पृथ्वी पर बाहरी गुरुत्वाकर्षण प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए, इसे आमतौर पर एक तरल खोल से ढके एक ठोस गोले के रूप में दर्शाया जाता है। यह एक बुरा मॉडल नहीं है, क्योंकि हमारे ग्रह में एक महासागर और एक वातावरण के रूप में एक जंगम खोल है, और बाकी सब कुछ बहुत ठोस है। यद्यपि पृथ्वी की पपड़ी और आंतरिक परतों में सीमित कठोरता है और ये थोड़ा ज्वारीय हैं, समुद्र पर उत्पन्न प्रभाव की गणना करते समय उनके लोचदार विरूपण की उपेक्षा की जा सकती है।
यदि हम पृथ्वी के द्रव्यमान प्रणाली के केंद्र में ज्वारीय बलों के वैक्टर को खींचते हैं, तो हमें निम्नलिखित चित्र मिलता है: ज्वारीय बल क्षेत्र महासागर को "पृथ्वी - चंद्रमा" अक्ष के साथ खींचता है, और इसके लंबवत विमान में इसे केंद्र की ओर धकेलता है पृथ्वी का। इस प्रकार, ग्रह (किसी भी मामले में, इसका चल खोल) एक दीर्घवृत्त का आकार लेने के लिए जाता है। इस मामले में, ग्लोब के विपरीत किनारों पर दो उभार दिखाई देते हैं (उन्हें ज्वारीय कूबड़ कहा जाता है): एक को चंद्रमा की ओर निर्देशित किया जाता है, दूसरे को चंद्रमा से, और उनके बीच की पट्टी में, तदनुसार, एक "उभार" दिखाई देता है (अधिक ठीक है, समुद्र की सतह की वक्रता वहां कम होती है)।
अधिक दिलचस्प बात अंतराल में होती है - जहां ज्वारीय बल वेक्टर पृथ्वी की सतह के साथ तरल खोल को विस्थापित करने का प्रयास करता है। और यह स्वाभाविक है: यदि आप एक जगह समुद्र को ऊपर उठाना चाहते हैं, और दूसरी जगह - इसे कम करना चाहते हैं, तो आपको पानी को वहां से यहां ले जाने की जरूरत है। और उनके बीच, ज्वारीय बल पानी को "उपचंद्र बिंदु" और "चंद्र-विरोधी बिंदु" तक ले जाते हैं।
ज्वार के प्रभाव को मापना बहुत आसान है। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण महासागर को गोलाकार बनाने की कोशिश करता है, और चंद्र और सौर प्रभाव का ज्वारीय हिस्सा - इसे अक्ष के साथ फैलाने की कोशिश करता है। अगर हम पृथ्वी को अकेला छोड़ दें और इसे चंद्रमा पर स्वतंत्र रूप से गिरने दें, तो उभार की ऊंचाई लगभग आधा मीटर तक पहुंच जाएगी, यानी। समुद्र अपने औसत स्तर से केवल 50 सेमी ऊपर उठता है। यदि आप खुले समुद्र या समुद्र में एक स्टीमर पर नौकायन कर रहे हैं, तो आधा मीटर नहीं देखा जा सकता है। इसे स्थैतिक ज्वार कहते हैं।
लगभग हर परीक्षा में मेरा सामना एक ऐसे छात्र से होता है जो आत्मविश्वास से दावा करता है कि ज्वार पृथ्वी के केवल एक तरफ होता है - वह जो चंद्रमा का सामना करता है। एक नियम के रूप में, एक लड़की यही कहती है। लेकिन ऐसा होता है, हालांकि कम बार, इस मामले में युवा पुरुषों से गलती होती है। वहीं सामान्य तौर पर लड़कियों में खगोल विज्ञान का ज्ञान अधिक गहरा होता है। इस "ज्वार-लिंग" विषमता के कारण का पता लगाना दिलचस्प होगा।लेकिन सबल्यूनरी पॉइंट पर आधा मीटर का उभार बनाने के लिए, आपको यहां बड़ी मात्रा में पानी को डिस्टिल करना होगा। लेकिन पृथ्वी की सतह स्थिर नहीं रहती है, यह चंद्रमा और सूर्य की दिशा के संबंध में तेजी से घूमती है, जिससे प्रति दिन एक पूर्ण क्रांति होती है (और चंद्रमा धीरे-धीरे परिक्रमा करता है - लगभग एक महीने में पृथ्वी के चारों ओर एक चक्कर)। इसलिए ज्वारीय कूबड़ समुद्र की सतह के साथ-साथ लगातार चलता रहता है, जिससे पृथ्वी की ठोस सतह दिन में 2 बार ज्वारीय उभार के नीचे और 2 बार समुद्र तल के उतार और प्रवाह के नीचे रहती है। आइए अनुमान लगाएं: प्रति दिन 40 हजार किलोमीटर (पृथ्वी के भूमध्य रेखा की लंबाई), यानी 463 मीटर प्रति सेकंड। इसका मतलब है कि यह आधा मीटर की लहर, जैसे कि मिनी-सुनामी, भूमध्यरेखीय क्षेत्र में महाद्वीपों के पूर्वी तटों पर सुपरसोनिक गति से चलती है। हमारे अक्षांशों पर, गति 250-300 मीटर / सेकंड तक पहुंच जाती है - यह भी काफी अधिक है: हालांकि लहर बहुत अधिक नहीं है, जड़ता के कारण यह एक अच्छा प्रभाव पैदा कर सकता है।
पृथ्वी पर प्रभाव के पैमाने के संदर्भ में दूसरी वस्तु सूर्य है। यह हमसे चंद्रमा से 400 गुना दूर है, लेकिन 27 मिलियन गुना अधिक विशाल है। इसलिए, चंद्रमा और सूर्य से प्रभाव परिमाण में तुलनीय हैं, हालांकि चंद्रमा अभी भी थोड़ा मजबूत कार्य करता है: सूर्य से गुरुत्वाकर्षण ज्वारीय प्रभाव चंद्रमा की तुलना में लगभग आधा कमजोर है। कभी-कभी उनका प्रभाव बढ़ जाता है: यह अमावस्या पर होता है, जब चंद्रमा सूर्य की पृष्ठभूमि के खिलाफ गुजरता है, और पूर्णिमा पर - जब चंद्रमा सूर्य से विपरीत दिशा में होता है। इन दिनों - जब पृथ्वी, चंद्रमा और सूर्य एक रेखा में होते हैं, और यह हर दो सप्ताह में होता है - कुल ज्वारीय प्रभाव अकेले चंद्रमा की तुलना में डेढ़ गुना अधिक होता है। और एक सप्ताह के बाद, चंद्रमा अपनी कक्षा का एक चौथाई भाग गुजरता है और सूर्य के साथ वर्ग में होता है (उन पर दिशाओं के बीच एक समकोण), और फिर उनका प्रभाव एक दूसरे को कमजोर करता है। औसतन, ऊंचे समुद्रों पर ज्वार की ऊंचाई एक चौथाई मीटर से लेकर 75 सेंटीमीटर तक होती है।
नाविकों के लिए ज्वार लंबे समय से जाना जाता है। जब जहाज इधर-उधर भागता है तो कप्तान क्या करता है? यदि आपने समुद्री साहसिक उपन्यास पढ़े हैं, तो आप जानते हैं कि वह तुरंत देखता है कि चंद्रमा किस चरण में है, और अगले पूर्णिमा या अमावस्या की प्रतीक्षा करता है। तब अधिकतम ज्वार जहाज को उठा सकता है और उसे घेर सकता है।
तटीय मुद्दे और विशेषताएं
ज्वार विशेष रूप से बंदरगाह श्रमिकों और समुद्री नाविकों के लिए महत्वपूर्ण हैं जो अपने जहाज को बंदरगाह में या बाहर लाने का इरादा रखते हैं। एक नियम के रूप में, तट के पास उथले पानी की समस्या उत्पन्न होती है, और ताकि यह जहाजों की आवाजाही में हस्तक्षेप न करे, खाड़ी में प्रवेश करने के लिए, वे पानी के नीचे के चैनलों - कृत्रिम मेले के माध्यम से टूट जाते हैं। उनकी गहराई को अधिकतम निम्न ज्वार की ऊंचाई को ध्यान में रखना चाहिए।
यदि हम किसी समय ज्वार की ऊँचाई को देखते हैं और मानचित्र पर समान जल ऊँचाई की रेखाएँ खींचते हैं, तो हमें दो बिंदुओं (उपचंद्र और चंद्र-विरोधी) पर केंद्रों के साथ संकेंद्रित वृत्त मिलते हैं, जिस पर ज्वार अधिकतम होता है . यदि चंद्रमा का कक्षीय तल पृथ्वी के भूमध्य रेखा के समतल के साथ मेल खाता है, तो ये बिंदु हमेशा भूमध्य रेखा के साथ आगे बढ़ते रहेंगे और एक दिन में (अधिक सटीक रूप से, 24ʰ 50ᵐ 28ˢ में) एक पूर्ण क्रांति करेंगे। हालाँकि, चंद्रमा इस तल में नहीं, बल्कि अण्डाकार तल के पास चलता है, जिसके संबंध में भूमध्य रेखा 23.5 डिग्री झुकी हुई है। इसलिए, उपखंड बिंदु "चलता है" भी अक्षांश में। इस प्रकार, एक ही बंदरगाह (यानी, एक ही अक्षांश पर) में, अधिकतम ज्वार की ऊंचाई, जो हर 12.5 घंटे में दोहराती है, पृथ्वी के भूमध्य रेखा के सापेक्ष चंद्रमा के उन्मुखीकरण के आधार पर दिन के दौरान बदलती है।
ज्वार के सिद्धांत के लिए यह "छोटी बात" महत्वपूर्ण है। आइए फिर से देखें: पृथ्वी अपनी धुरी के चारों ओर घूमती है, और चंद्र कक्षा का तल उसकी ओर झुकता है। इसलिए, प्रत्येक बंदरगाह दिन के दौरान पृथ्वी के ध्रुव के चारों ओर "चलता है", एक बार उच्चतम ज्वार के क्षेत्र में गिर जाता है, और 12.5 घंटे के बाद - फिर से ज्वार के क्षेत्र में, लेकिन कम ऊंचा। वे। दिन के दौरान दो ज्वार ऊंचाई में बराबर नहीं होते हैं। एक हमेशा दूसरे से बड़ा होता है, क्योंकि चंद्र कक्षा का तल पृथ्वी के भूमध्य रेखा के तल में नहीं होता है।
तटीय निवासियों के लिए, ज्वारीय प्रभाव महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, फ्रांस में एक है, जो जलडमरूमध्य के तल पर बिछाई गई डामर सड़क द्वारा मुख्य भूमि से जुड़ा हुआ है। द्वीप पर बहुत से लोग रहते हैं, लेकिन जब तक समुद्र का स्तर ऊंचा है तब तक वे इस सड़क का उपयोग नहीं कर सकते हैं। इस सड़क पर दिन में केवल दो बार ही यात्रा की जा सकती है। जब पानी का स्तर गिर जाता है और सड़क सुलभ हो जाती है तो लोग ड्राइव करते हैं और कम ज्वार की प्रतीक्षा करते हैं। लोग एक विशेष ज्वार तालिका का उपयोग करते हुए, काम से और काम से तट की यात्रा करते हैं, जो तट पर प्रत्येक बस्ती के लिए प्रकाशित होती है। यदि इस घटना को ध्यान में नहीं रखा गया है, तो रास्ते में पानी पैदल चलने वालों को डूब सकता है। पर्यटक बस वहां आते हैं और पानी नहीं होने पर समुद्र के तल को देखने के लिए चलते हैं। और स्थानीय निवासी नीचे से कुछ इकट्ठा करते हैं, कभी-कभी भोजन के लिए भी, यानी। वास्तव में, यह प्रभाव लोगों को खिलाता है।
उतार और प्रवाह की बदौलत जीवन समुद्र से निकला। कम ज्वार के परिणामस्वरूप, कुछ तटीय जानवरों ने खुद को रेत पर पाया और उन्हें वातावरण से सीधे ऑक्सीजन लेना सीखना पड़ा। यदि यह चंद्रमा के लिए नहीं होता, तो जीवन, शायद, इतनी सक्रिय रूप से समुद्र को नहीं छोड़ता, क्योंकि यह वहां हर तरह से अच्छा है - एक थर्मोस्टेट वातावरण, भारहीनता। लेकिन अगर आप अचानक किनारे से टकरा गए, तो आपको किसी तरह जीवित रहना था।
तट, विशेष रूप से यदि यह समतल है, तो कम ज्वार पर दृढ़ता से उजागर होता है। और कुछ समय के लिए लोग अपने तैरते शिल्प का उपयोग करने का अवसर खो देते हैं, असहाय रूप से किनारे पर व्हेल की तरह लेटे रहते हैं। लेकिन इसमें कुछ उपयोगी है, क्योंकि कम ज्वार की अवधि का उपयोग जहाजों की मरम्मत के लिए किया जा सकता है, विशेष रूप से कुछ खाड़ी में: जहाज रवाना हुए, फिर पानी छोड़ दिया, और इस समय उनकी मरम्मत की जा सकती है।
उदाहरण के लिए, कनाडा के पूर्वी तट पर एक बे ऑफ फंडी है, जिसके बारे में कहा जाता है कि इसमें दुनिया में सबसे ज्यादा ज्वार आते हैं: जल स्तर की गिरावट 16 मीटर तक पहुंच सकती है, जिसे पृथ्वी पर समुद्री ज्वार के लिए एक रिकॉर्ड माना जाता है। नाविकों ने इस संपत्ति के लिए अनुकूलित किया है: उच्च ज्वार पर, वे जहाज को किनारे पर लाते हैं, इसे मजबूत करते हैं, और जब पानी निकलता है, तो जहाज लटका रहता है, और इसे नीचे की ओर झुकाया जा सकता है।
लंबे समय तक, लोगों ने इस घटना की भविष्यवाणी करने का तरीका जानने के लिए उच्च ज्वार के क्षणों और विशेषताओं की निगरानी और नियमित रूप से रिकॉर्ड करना शुरू कर दिया। जल्द ही आविष्कार किया ज्वार नापने का यंत्र- एक उपकरण जिसमें समुद्र के स्तर के आधार पर फ्लोट ऊपर और नीचे चलता है, और रीडिंग स्वचालित रूप से एक ग्राफ के रूप में कागज पर खींची जाती है। वैसे, पहली टिप्पणियों के क्षण से लेकर आज तक मापने के उपकरण शायद ही बदले हैं।
बड़ी संख्या में हाइड्रोग्राफिक रिकॉर्ड के आधार पर, गणितज्ञ ज्वार के सिद्धांत को बनाने का प्रयास करते हैं। यदि आपके पास आवधिक प्रक्रिया का दीर्घकालिक रिकॉर्ड है, तो आप इसे प्राथमिक हार्मोनिक्स में विघटित कर सकते हैं - कई अवधियों के साथ साइनसॉइड के विभिन्न आयाम। और फिर, हार्मोनिक्स के मापदंडों को निर्धारित करते हुए, भविष्य में कुल वक्र का विस्तार करें और इस आधार पर, ज्वार की मेज बनाएं। अब पृथ्वी पर प्रत्येक बंदरगाह के लिए ऐसी तालिकाएँ प्रकाशित की जाती हैं, और कोई भी कप्तान जो बंदरगाह में प्रवेश करने वाला है, उसके लिए एक मेज लेता है और देखता है कि उसके जहाज के लिए पर्याप्त जल स्तर कब होगा।
भविष्य कहनेवाला गणना से जुड़ी सबसे प्रसिद्ध कहानी द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान हुई: 1944 में, हमारे सहयोगी - ब्रिटिश और अमेरिकी - नाजी जर्मनी के खिलाफ दूसरा मोर्चा खोलने जा रहे थे, इसके लिए फ्रांसीसी तट पर उतरना आवश्यक था। फ्रांस का उत्तरी तट इस संबंध में बहुत अप्रिय है: तट खड़ी है, 25-30 मीटर ऊंचा है, और समुद्र तल बल्कि उथला है, इसलिए जहाज अधिकतम ज्वार के क्षणों में ही तट पर जा सकते हैं। अगर वे चारों ओर भागे, तो उन्हें तोपों से गोली मार दी जाएगी। इससे बचने के लिए, एक विशेष यांत्रिक (इलेक्ट्रॉनिक अभी तक उपलब्ध नहीं थे) कंप्यूटिंग मशीन बनाई गई थी। उसने ड्रम का उपयोग करके समुद्र के स्तर की समय श्रृंखला का एक फूरियर विश्लेषण किया, जिसमें से प्रत्येक अपनी गति से घूमता है, जिसके माध्यम से एक धातु केबल गुजरती है, जिसने फूरियर श्रृंखला की सभी शर्तों को संक्षेप में प्रस्तुत किया, और केबल से जुड़े एक पंख ने एक ग्राफ लिखा। ज्वार की ऊंचाई बनाम समय। यह एक शीर्ष गुप्त कार्य था जिसने ज्वार के सिद्धांत को बहुत आगे बढ़ाया, क्योंकि पर्याप्त सटीकता के साथ उच्चतम ज्वार के क्षण की भविष्यवाणी करना संभव था, जिसकी बदौलत भारी युद्धपोत इंग्लिश चैनल के पार चले गए और सैनिकों को तट पर उतारा। तो गणितज्ञों और भूभौतिकीविदों ने कई लोगों की जान बचाई है।
कुछ गणितज्ञ ज्वार के एक एकीकृत सिद्धांत को बनाने की कोशिश करते हुए, ग्रहों के पैमाने पर डेटा को सामान्य बनाने की कोशिश करते हैं, लेकिन विभिन्न स्थानों पर लिए गए रिकॉर्ड की तुलना करना मुश्किल है, क्योंकि पृथ्वी बहुत गलत है। यह केवल एक शून्य सन्निकटन में है कि एक एकल महासागर ग्रह की पूरी सतह को कवर करता है, लेकिन वास्तव में महाद्वीप और कई कमजोर रूप से जुड़े हुए महासागर हैं, और प्रत्येक महासागर में प्राकृतिक दोलनों की अपनी आवृत्ति होती है।
चंद्रमा और सूर्य के प्रभाव में समुद्र के स्तर में उतार-चढ़ाव के बारे में पिछली चर्चाएं खुले समुद्र के स्थानों से संबंधित हैं, जहां ज्वारीय त्वरण एक तट से दूसरे तट पर बहुत भिन्न होता है। और स्थानीय जल निकायों में - उदाहरण के लिए, झीलें - क्या ज्वार एक ध्यान देने योग्य प्रभाव पैदा कर सकता है?
ऐसा लगता है कि ऐसा नहीं होना चाहिए, क्योंकि झील के सभी बिंदुओं पर ज्वार का त्वरण लगभग समान है, अंतर छोटा है। उदाहरण के लिए, यूरोप के केंद्र में जिनेवा झील है, यह केवल लगभग 70 किमी लंबी है और इसका महासागरों से कोई लेना-देना नहीं है, लेकिन लोगों ने लंबे समय से देखा है कि पानी में महत्वपूर्ण दैनिक उतार-चढ़ाव होते हैं। वे क्यों उठते हैं?
हाँ, ज्वारीय बल अत्यंत छोटा है। लेकिन मुख्य बात यह है कि यह नियमित है, यानी। समय-समय पर कार्य करता है। सभी भौतिक विज्ञानी इस प्रभाव को जानते हैं कि, जब कोई बल समय-समय पर लगाया जाता है, तो कभी-कभी दोलनों के बढ़े हुए आयाम का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, आप भोजन कक्ष में सूप का कटोरा लेते हैं और। इसका मतलब है कि आपके कदमों की आवृत्ति ट्रे में तरल के प्राकृतिक कंपन के साथ प्रतिध्वनित होती है। यह देखते हुए, हम तेजी से चलने की गति को बदलते हैं - और सूप "शांत हो जाता है"। पानी के प्रत्येक पिंड की अपनी मूल गुंजयमान आवृत्ति होती है। और जलाशय का आकार जितना बड़ा होगा, उसमें तरल के प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति उतनी ही कम होगी। इसलिए, जिनेवा झील में, इसकी स्वयं की गुंजयमान आवृत्ति ज्वार की आवृत्ति का एक गुणक बन गई, और एक छोटा ज्वारीय प्रभाव "धुंधला" झील जिनेवा ताकि इसके किनारों पर स्तर काफी ध्यान देने योग्य हो। पानी के बंद पिंडों में उत्पन्न होने वाली लंबी अवधि की ये खड़ी तरंगें कहलाती हैं सेइचेस.
ज्वार की ऊर्जा
आजकल, वे वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों में से एक को ज्वारीय प्रभाव से जोड़ने का प्रयास कर रहे हैं। जैसा कि मैंने पहले कहा, ज्वार का मुख्य प्रभाव यह नहीं है कि पानी ऊपर उठता और गिरता है। मुख्य प्रभाव एक ज्वारीय धारा है, जो एक दिन में पूरे ग्रह के चारों ओर पानी चलाती है।
उथले स्थानों में यह प्रभाव बहुत महत्वपूर्ण होता है। न्यूजीलैंड क्षेत्र में, कप्तान कुछ जलडमरूमध्य के माध्यम से जहाजों को एस्कॉर्ट करने का जोखिम भी नहीं उठाते हैं। सेलबोट कभी भी वहां से नहीं गुजर पाए हैं, और आधुनिक जहाज मुश्किल से गुजर सकते हैं, क्योंकि नीचे उथला है और ज्वार की धाराओं में जबरदस्त गति है।
लेकिन एक बार पानी बहने के बाद, इस गतिज ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है। और बिजली संयंत्र पहले ही बनाए जा चुके हैं, जिनमें ज्वार और उतार-चढ़ाव के कारण टर्बाइन आगे-पीछे घूमते हैं। वे काफी काम करने योग्य हैं। पहला ज्वारीय बिजली संयंत्र (टीपीपी) फ्रांस में बनाया गया था, यह अभी भी दुनिया में सबसे बड़ा है, जिसकी क्षमता 240 मेगावाट है। हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन की तुलना में, यह निश्चित रूप से इतना गर्म नहीं है, लेकिन यह निकटतम ग्रामीण क्षेत्रों में कार्य करता है।
ध्रुव के करीब, ज्वार की लहर की गति कम होती है, इसलिए रूस में बहुत शक्तिशाली ज्वार वाले तट नहीं हैं। सामान्य तौर पर, हमारे पास समुद्र के लिए कुछ आउटलेट हैं, और ज्वारीय ऊर्जा का उपयोग करने के लिए आर्कटिक महासागर का तट विशेष रूप से लाभदायक नहीं है क्योंकि ज्वार पूर्व से पश्चिम की ओर पानी चलाता है। फिर भी, PES के लिए उपयुक्त स्थान हैं, उदाहरण के लिए, किसलय होंठ।
तथ्य यह है कि खण्डों में, ज्वार हमेशा एक बड़ा प्रभाव पैदा करता है: लहर दौड़ती है, खाड़ी में दौड़ती है, और यह संकरी होती है, संकरी होती है - और आयाम बढ़ता है। इसी तरह की प्रक्रिया होती है जैसे कि कोड़ा क्लिक किया गया था: पहले तो लंबी लहर धीरे-धीरे चाबुक के साथ चलती है, लेकिन फिर आंदोलन में शामिल कोड़े के हिस्से का द्रव्यमान कम हो जाता है, इसलिए गति बढ़ जाती है (आवेग) एमवीबनी रहती है!) और सुपरसोनिक छोर तक संकीर्ण छोर तक पहुँच जाता है, जिसके परिणामस्वरूप हमें एक क्लिक सुनाई देता है।
छोटी क्षमता का प्रायोगिक किस्लोगुबस्काया टीपीपी बनाकर, बिजली इंजीनियरों ने यह समझने की कोशिश की कि बिजली पैदा करने के लिए सर्कंपोलर अक्षांशों में ज्वार का कितनी कुशलता से उपयोग किया जा सकता है। इसका कोई विशेष आर्थिक अर्थ नहीं है। हालाँकि, अब एक बहुत शक्तिशाली रूसी टीपीपी (मेज़ेन्स्काया) - 8 गीगावाट की एक परियोजना है। इस विशाल क्षमता को प्राप्त करने के लिए, एक बड़ी खाड़ी को अवरुद्ध करना आवश्यक है, एक बांध द्वारा व्हाइट सी को बैरेंट्स से अलग करना। सच है, यह अत्यधिक संदिग्ध है कि जब तक हमारे पास तेल और गैस है तब तक ऐसा किया जाएगा।
ज्वार का भूतकाल और भविष्य
वैसे ज्वार की ऊर्जा कहाँ से आती है? टर्बाइन घूम रहा है, बिजली पैदा हो रही है, और कौन सी वस्तु ऊर्जा खो रही है?
चूंकि ज्वार की ऊर्जा का स्रोत पृथ्वी का घूर्णन है, इसलिए चूंकि हम इससे आकर्षित होते हैं, इसलिए घूर्णन धीमा होना चाहिए। ऐसा लगता है कि पृथ्वी में ऊर्जा के आंतरिक स्रोत हैं (आंतों से गर्मी भू-रासायनिक प्रक्रियाओं और रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय के कारण आती है), गतिज ऊर्जा के नुकसान की भरपाई के लिए कुछ है। यह सच है, लेकिन सभी दिशाओं में औसतन लगभग समान रूप से फैलने वाला ऊर्जा प्रवाह, कोणीय गति को शायद ही महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है और रोटेशन को बदल सकता है।
यदि पृथ्वी नहीं घूमती है, तो ज्वारीय कूबड़ बिल्कुल चंद्रमा की दिशा में और विपरीत दिशा में इंगित करेगा। लेकिन, घूमते हुए, पृथ्वी का शरीर उन्हें अपने घूर्णन की दिशा में आगे ले जाता है - और ज्वारीय शिखर और 3-4 डिग्री के उप-बिंदु के बीच एक निरंतर विसंगति होती है। इससे क्या होता है? चन्द्रमा के समीप जो कूबड़ होता है, वह उसकी ओर अधिक आकर्षित होता है। यह गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी के घूर्णन को धीमा कर देता है। और विपरीत कूबड़ चंद्रमा से दूर है, यह रोटेशन को तेज करने की कोशिश करता है, लेकिन कमजोर आकर्षित होता है, इसलिए बलों के परिणामी क्षण का पृथ्वी के घूर्णन पर ब्रेकिंग प्रभाव पड़ता है।
तो, हमारा ग्रह हर समय अपने घूर्णन की गति को कम करता है (हालांकि नियमित रूप से नहीं, कूद में, जो महासागरों और वायुमंडल में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की ख़ासियत से जुड़ा हुआ है)। और पृथ्वी के ज्वार-भाटे का चंद्रमा पर क्या प्रभाव पड़ता है? निकटवर्ती ज्वारीय उभार चंद्रमा को अपनी ओर खींचता है, दूर वाला, इसके विपरीत, इसे धीमा कर देता है। पहला बल अधिक है, परिणामस्वरूप, चंद्रमा तेज हो रहा है। अब, पिछले व्याख्यान से याद रखें, एक उपग्रह का क्या होता है जिसे बलपूर्वक गति में आगे बढ़ाया जाता है? जैसे-जैसे इसकी ऊर्जा बढ़ती है, यह ग्रह से दूर जाता है और उसी समय इसका कोणीय वेग कम हो जाता है, क्योंकि इसकी कक्षा की त्रिज्या बढ़ जाती है। वैसे, पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा की क्रांति की अवधि में वृद्धि न्यूटन के समय में वापस देखी गई थी।
संख्या की दृष्टि से चंद्रमा हमसे प्रति वर्ष लगभग 3.5 सेमी दूर जा रहा है, और पृथ्वी के दिन की अवधि हर सौ साल में एक सेकंड के सौवें हिस्से से बढ़ जाती है। यह बकवास लगता है, लेकिन याद रखें कि पृथ्वी अरबों वर्षों से है। यह गणना करना आसान है कि डायनासोर के समय एक दिन में लगभग 18 घंटे (वर्तमान घंटे, निश्चित रूप से) थे।
जैसे-जैसे चंद्रमा घटता है, ज्वारीय बल छोटे होते जाते हैं। लेकिन यह हमेशा दूर जा रहा था, और अगर हम समय में पीछे मुड़कर देखें, तो हम देखेंगे कि पहले चंद्रमा पृथ्वी के करीब था, जिसका अर्थ है कि ज्वार अधिक था। उदाहरण के लिए, आप अनुमान लगा सकते हैं कि 3 अरब साल पहले आर्कियन युग में ज्वार एक किलोमीटर ऊंचे थे।
अन्य ग्रहों पर ज्वार की घटनाएं
बेशक, उपग्रहों के साथ अन्य ग्रहों की प्रणालियों में भी वही घटनाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, बृहस्पति एक बहुत विशाल ग्रह है जिसमें बड़ी संख्या में उपग्रह हैं। इसके चार सबसे बड़े चंद्रमा (उन्हें गैलीलियन कहा जाता है, क्योंकि गैलीलियो ने उन्हें खोजा था) बृहस्पति से काफी हद तक प्रभावित हैं। उनमें से निकटतम, Io, पूरी तरह से ज्वालामुखियों से आच्छादित है, जिनमें से पचास से अधिक सक्रिय हैं, और वे "अतिरिक्त" पदार्थ को 250-300 किमी ऊपर फेंक देते हैं। यह खोज काफी अप्रत्याशित थी: पृथ्वी पर इतने शक्तिशाली ज्वालामुखी नहीं हैं, लेकिन यहां चंद्रमा के आकार का एक छोटा पिंड है, जिसे लंबे समय तक ठंडा होना चाहिए था, लेकिन इसके बजाय यह सभी दिशाओं में गर्मी से भरा है। इस ऊर्जा का स्रोत कहां है?
Io की ज्वालामुखी गतिविधि हर किसी के लिए आश्चर्य की बात नहीं थी: पहली जांच के छह महीने पहले बृहस्पति पर उड़ान भरी, दो अमेरिकी भूभौतिकीविदों ने एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने इस चंद्रमा पर बृहस्पति के ज्वारीय प्रभाव की गणना की। यह इतना बड़ा निकला कि यह उपग्रह के शरीर को विकृत कर सकता है। और विरूपण के साथ, गर्मी हमेशा निकलती है। जब हम ठंडे प्लास्टिसिन का एक टुकड़ा लेते हैं और इसे अपने हाथों में कुचलना शुरू करते हैं, तो यह कई निचोड़ के बाद नरम, लचीला हो जाता है। ऐसा इसलिए नहीं होता है क्योंकि हाथ ने इसे अपनी गर्मी से गर्म किया है (यह ठंडे वाइस में चपटा होने पर भी ऐसा ही होगा), बल्कि इसलिए कि विरूपण ने इसमें यांत्रिक ऊर्जा डाल दी है, जो गर्मी में परिवर्तित हो गई है।
लेकिन बृहस्पति से ज्वार के प्रभाव में पृथ्वी पर उपग्रह का आकार क्यों बदल रहा है? ऐसा लगता है, एक गोलाकार कक्षा में घूमते हुए और हमारे चंद्रमा की तरह समकालिक रूप से घूमते हुए, एक बार एक दीर्घवृत्त बन गया - और आकार के बाद के विकृतियों का कोई कारण नहीं है? हालाँकि, Io के पास अन्य उपग्रह हैं; वे सभी अपनी (Io) कक्षा को थोड़ा आगे-पीछे करते हैं: यह या तो बृहस्पति के पास जाता है, फिर पीछे हट जाता है। इसका मतलब है कि ज्वार का प्रभाव या तो कमजोर हो जाता है या तेज हो जाता है और शरीर का आकार हर समय बदलता रहता है। वैसे, मैंने अभी तक पृथ्वी के ठोस शरीर में ज्वार के बारे में बात नहीं की है: वे निश्चित रूप से भी मौजूद हैं, वे इतने ऊंचे नहीं हैं, एक डेसीमीटर के क्रम के। यदि आप अपने स्थान पर लगभग छह घंटे बैठते हैं, तो ज्वार के लिए धन्यवाद, आप पृथ्वी के केंद्र के सापेक्ष लगभग बीस सेंटीमीटर "चलेंगे"। यह दोलन निश्चित रूप से एक व्यक्ति के लिए अगोचर है, लेकिन भूभौतिकीय उपकरण इसे पंजीकृत करते हैं।
पृथ्वी के ठोस के विपरीत, Io की सतह प्रत्येक कक्षीय अवधि के लिए कई किलोमीटर के आयाम के साथ दोलन करती है। विरूपण ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा गर्मी के रूप में समाप्त हो जाती है और आंतों को गर्म करती है। वैसे इस पर उल्कापिंड के क्रेटर दिखाई नहीं देते हैं, क्योंकि ज्वालामुखी लगातार ताजा पदार्थ पूरी सतह पर फेंकते हैं। जैसे ही एक प्रभाव गड्ढा बनता है, सौ वर्षों में पड़ोसी ज्वालामुखियों के विस्फोट के उत्पाद सो जाते हैं। वे लगातार और बहुत शक्तिशाली रूप से काम करते हैं, इसमें ग्रह की पपड़ी में दोष जोड़े जाते हैं, जिसके माध्यम से विभिन्न खनिजों का पिघलना गहराई से बहता है, मुख्य रूप से सल्फर। उच्च तापमान पर, यह काला हो जाता है, इसलिए क्रेटर से निकलने वाला जेट काला दिखता है। और ज्वालामुखी का प्रकाश रिम एक ठंडा पदार्थ है जो ज्वालामुखी के चारों ओर गिरता है। हमारे ग्रह पर, ज्वालामुखी से निकाले गए पदार्थ को आमतौर पर हवा से धीमा कर दिया जाता है और शंकु के रूप में वेंट के करीब गिर जाता है, लेकिन Io पर कोई वातावरण नहीं होता है, और यह सभी दिशाओं में एक बैलिस्टिक प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ता है। शायद यह सौर मंडल में सबसे शक्तिशाली ज्वारीय प्रभाव का एक उदाहरण है।
बृहस्पति का दूसरा चंद्रमा, यूरोपा हमारे अंटार्कटिका जैसा दिखता है, यह एक ठोस बर्फ की परत से ढका हुआ है, यहां-वहां फटा हुआ है, क्योंकि कुछ इसे लगातार विकृत भी कर रहा है। चूंकि यह चंद्रमा बृहस्पति से अधिक दूर है, इसलिए यहां ज्वार का प्रभाव इतना मजबूत नहीं है, लेकिन यह काफी ध्यान देने योग्य भी है। इस बर्फ की परत के नीचे एक तरल महासागर है: चित्रों में कुछ खुली दरारों से फव्वारे निकलते हुए दिखाई देते हैं। ज्वारीय ताकतों के प्रभाव में, समुद्र उबलता है, और बर्फ के मैदान इसकी सतह पर तैरते और टकराते हैं, लगभग वैसे ही जैसे हम आर्कटिक महासागर और अंटार्कटिका के तट पर करते हैं। यूरोपा महासागर के तरल पदार्थ की मापी गई विद्युत चालकता इंगित करती है कि यह खारा पानी है। जीवन क्यों नहीं होना चाहिए? डिवाइस को एक दरार में कम करना और यह देखना आकर्षक होगा कि वहां कौन रहता है।
वास्तव में, सभी ग्रह अंत को पूरा नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, शनि के चंद्रमा एन्सेलेडस में भी एक बर्फ की परत और उसके नीचे एक महासागर है। लेकिन गणना से पता चलता है कि ज्वार की ऊर्जा उप-बर्फ महासागर को तरल अवस्था में रखने के लिए पर्याप्त नहीं है। बेशक, ज्वार के अलावा, किसी भी खगोलीय पिंड में ऊर्जा के अन्य स्रोत होते हैं - उदाहरण के लिए, क्षयकारी रेडियोधर्मी तत्व (यूरेनियम, थोरियम, पोटेशियम), लेकिन छोटे ग्रहों पर वे शायद ही महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। इसका मतलब है कि हमें अभी तक कुछ समझ नहीं आया है।
तारों के लिए ज्वारीय प्रभाव अत्यंत महत्वपूर्ण है। क्यों - इसके बारे में अगले व्याख्यान में।
महासागरों और समुद्रों की सतह का स्तर समय-समय पर दिन में लगभग दो बार बदलता रहता है। इन उतार-चढ़ावों को उतार और प्रवाह कहा जाता है। उच्च ज्वार के दौरान, समुद्र का स्तर धीरे-धीरे बढ़ता है और अपने उच्चतम स्थान पर पहुंच जाता है। कम ज्वार पर, स्तर धीरे-धीरे सबसे कम हो जाता है। उच्च ज्वार पर, पानी तट पर, कम ज्वार पर - तट से बहता है।
उतार और प्रवाह खड़ा है। वे सूर्य जैसे ब्रह्मांडीय पिंडों के प्रभाव के कारण बनते हैं। ब्रह्मांडीय पिंडों की परस्पर क्रिया के नियमों के अनुसार, हमारा ग्रह और चंद्रमा परस्पर एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। चन्द्रमा का आकर्षण इतना अधिक होता है कि समुद्र की सतह जैसी थी, वैसे ही उसकी ओर झुक जाती है। चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर घूमता है, और उसके बाद समुद्र के साथ एक ज्वार की लहर "चलती है"। जब लहर किनारे पर पहुँचती है, ज्वार आ रहा होता है। थोड़ा समय बीत जाएगा, चंद्रमा के बाद पानी तट से दूर चला जाएगा - यानि निम्न ज्वार। उसी सार्वभौमिक ब्रह्मांडीय नियमों के अनुसार, सूर्य के आकर्षण से उतार और प्रवाह का निर्माण होता है। हालाँकि, सूर्य की ज्वारीय शक्ति, उसकी दूरदर्शिता के कारण, चंद्र की तुलना में बहुत कम है, और यदि चंद्रमा नहीं होता, तो पृथ्वी पर ज्वार-भाटा 2.17 गुना कम होता। ज्वारीय बलों की व्याख्या सबसे पहले न्यूटन ने की थी।
ज्वार अवधि और परिमाण में भिन्न होते हैं। अधिकतर, दिन के दौरान दो उच्च ज्वार और दो निम्न ज्वार होते हैं। पूर्वी और मध्य अमेरिका के चापों और तटों पर, दिन के दौरान एक उच्च ज्वार और एक निम्न ज्वार होता है।
ज्वारों का परिमाण उनकी अवधि से भी अधिक विविध है। सैद्धांतिक रूप से, एक चंद्र ज्वार 0.53 मीटर, सौर - 0.24 मीटर है। इस प्रकार, सबसे बड़े ज्वार की ऊंचाई 0.77 मीटर होनी चाहिए। खुले समुद्र में और द्वीपों के पास, ज्वार सैद्धांतिक एक के काफी करीब है: हवाई द्वीप में - 1 मीटर, सेंट हेलेना द्वीप पर - 1.1 मीटर; द्वीपों पर - 1.7 मीटर। महाद्वीपों पर, ज्वार का मान 1.5 से 2 मीटर तक होता है। अंतर्देशीय समुद्रों में, ज्वार बहुत महत्वहीन होते हैं: - 13 सेमी, - 4.8 सेमी। इसे ज्वार-मुक्त माना जाता है, लेकिन आसपास वेनिस में ज्वार 1 मीटर तक होता है। सबसे बड़ा निम्नलिखित में पंजीकृत ज्वारों को नोट किया जा सकता है:
फ़ंडी की खाड़ी () में, ज्वार 16-17 मीटर की ऊँचाई तक पहुँच गया है। यह पूरे विश्व में सबसे ऊँचा ज्वार संकेतक है।
उत्तर में, पेनज़िंस्काया खाड़ी में, ज्वार की ऊंचाई 12-14 मीटर तक पहुंच गई। यह रूस के तट पर सबसे बड़ा ज्वार है। हालाँकि, उपरोक्त ज्वार दर नियम के बजाय अपवाद हैं। अधिकांश ज्वार माप बिंदुओं में, वे छोटे होते हैं और शायद ही कभी 2 मीटर से अधिक होते हैं।
समुद्री नौवहन और बंदरगाहों के निर्माण के लिए ज्वार-भाटा का महत्व बहुत अधिक है। प्रत्येक ज्वार की लहर में भारी मात्रा में ऊर्जा होती है।
इसके उपग्रह, चंद्रमा, पृथ्वी के निकट के अस्तित्व से जुड़े मुख्य प्रश्नों को समाप्त करने के लिए, हमें ज्वार की घटना के बारे में कुछ शब्द कहने की आवश्यकता है। इस पुस्तक में उठाए गए अंतिम प्रश्न का उत्तर देना भी आवश्यक है: चंद्रमा कहां से आया और इसका भविष्य क्या है? ज्वार क्या है?
उच्च ज्वार के दौरान, खुले समुद्रों और महासागरों के तटों पर, पानी तटों पर हमला करता है। निचले तट सचमुच पानी के विशाल द्रव्यमान से अभिभूत हैं। विशाल स्थान पानी से ढके हुए हैं। समुद्र, वैसे ही, किनारों से निकलता है और जमीन पर दबाता है। समुद्र का पानी स्पष्ट रूप से बढ़ रहा है।
उच्च ज्वार (64) के दौरान, गहरे समुद्र में जाने वाले जहाजों को अपेक्षाकृत उथले-पानी के बंदरगाहों और महासागरों में बहने वाली नदियों के मुहाने में स्वतंत्र रूप से प्रवेश करने का अवसर मिलता है।
कुछ स्थानों पर ज्वार की लहर बहुत अधिक होती है, जो दस या अधिक मीटर तक पहुँच जाती है।
पानी के उदय की शुरुआत से लगभग छह घंटे बीत जाते हैं, और ज्वार भाटा (65) को रास्ता देता है, पानी धीरे-धीरे शुरू होता है
कम हो जाता है, तट के पास का समुद्र उथला हो जाता है, और तटीय पट्टी के महत्वपूर्ण क्षेत्र पानी से मुक्त हो जाते हैं। हाल ही में, इन स्थानों पर स्टीमर रवाना हुए, और अब निवासी गीली रेत और बजरी पर घूमते हैं और समुद्र के गोले, शैवाल और अन्य "उपहार" एकत्र करते हैं।
इन निरंतर उतार-चढ़ाव और प्रवाह की क्या व्याख्या है? वे उस आकर्षण के कारण हैं जो चंद्रमा का पृथ्वी पर है।
पृथ्वी न केवल चंद्रमा को आकर्षित करती है, बल्कि चंद्रमा भी पृथ्वी को आकर्षित करता है। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण चंद्रमा की गति को प्रभावित करता है, जिससे चंद्रमा एक घुमावदार रास्ते में चलता है। लेकिन इसके साथ ही पृथ्वी का आकर्षण चंद्रमा के आकार को कुछ हद तक बदल देता है। पृथ्वी का सामना करने वाले इसके भाग अन्य भागों की तुलना में अधिक मजबूत पृथ्वी की ओर आकर्षित होते हैं। इस प्रकार, चंद्रमा का आकार पृथ्वी की ओर कुछ लम्बा होना चाहिए।
चंद्रमा का आकर्षण पृथ्वी के आकार को भी प्रभावित करता है। इस समय चंद्रमा की ओर मुख वाले भाग में कुछ सूजन है, जो पृथ्वी की सतह में खिंचाव (66) है।
पानी के कण, अधिक गतिशील और थोड़ा सा सामंजस्य रखने के कारण, ठोस भूमि के कणों की तुलना में चंद्रमा के इस आकर्षण के लिए अधिक अनुकूल हैं। इस संबंध में, महासागरों में पानी में बहुत ही उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।
यदि पृथ्वी, चंद्रमा की तरह, हमेशा एक ही तरफ से चंद्रमा का सामना कर रही होती, तो इसका आकार चंद्रमा की दिशा में कुछ हद तक लम्बा होता और कोई वैकल्पिक उतार और प्रवाह मौजूद नहीं होता। लेकिन पृथ्वी चंद्रमा सहित सभी आकाशीय पिंडों की ओर अलग-अलग दिशाओं में मुड़ती है (दैनिक घूर्णन)। इस संबंध में, एक ज्वार की लहर, जैसा कि यह थी, पृथ्वी के साथ चलती है, चंद्रमा के पीछे दौड़ती है, इस समय पृथ्वी की सतह के उन हिस्सों में महासागरों के पानी को ऊपर उठाती है जो इस समय इसका सामना कर रहे हैं। ज्वार को ईबब के साथ वैकल्पिक होना चाहिए।
दिन के दौरान, पृथ्वी अपनी धुरी पर एक चक्कर लगाएगी। नतीजतन, ठीक एक दिन बाद, पृथ्वी की सतह के वही हिस्से चंद्रमा की ओर होने चाहिए। लेकिन हम जानते हैं कि चंद्रमा एक दिन में अपने पथ के कुछ हिस्से को पृथ्वी के चारों ओर से गुजरने में सफल होता है, उसी दिशा में आगे बढ़ता है जिसमें पृथ्वी घूमती है। इसलिए, अवधि लंबी हो जाती है, जिसके बाद पृथ्वी के वही हिस्से चंद्रमा में बदल जाएंगे। इसलिए उतार और प्रवाह चक्र प्रति दिन नहीं, बल्कि 24 घंटे 51 मिनट पर होता है। इस अवधि के दौरान, दो ज्वार और दो उतार-चढ़ाव पृथ्वी पर बारी-बारी से आते हैं।
लेकिन दो और एक क्यों नहीं? हम एक बार फिर सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम को याद करके इसकी व्याख्या पाते हैं। इस नियम के अनुसार, बढ़ती दूरी के साथ आकर्षण बल घटता जाता है, और इसके अलावा, इसके वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है: दूरी दोगुनी हो जाती है - आकर्षण चार गुना कम हो जाता है।
पृथ्वी की तरफ, चंद्रमा का सामना करने वाले के ठीक विपरीत, निम्नलिखित होता है। पृथ्वी की सतह के करीब के कण पृथ्वी के आंतरिक भागों की तुलना में कमजोर चंद्रमा द्वारा आकर्षित होते हैं। वे चंद्रमा के करीब के कणों की तुलना में कम होते हैं। इसलिए, यहाँ के समुद्रों की सतह, जैसा कि यह थी, ग्लोब के ठोस आंतरिक भागों से कुछ पीछे है, और यहाँ यह एक पानी का कूबड़, एक ज्वार की ऊँचाई mn, लगभग विपरीत दिशा में समान है। यहां भी ज्वार की लहर निचले तटों पर चलती है। नतीजतन, जब ये किनारे चंद्रमा का सामना कर रहे हों, और जब चंद्रमा विपरीत दिशा में हो, तो महासागरों के किनारे ज्वार-भाटे होंगे। इस प्रकार, पृथ्वी पर अपनी धुरी के चारों ओर पृथ्वी की पूर्ण क्रांति की अवधि के दौरान आवश्यक रूप से दो उच्च ज्वार और दो निम्न ज्वार होना चाहिए।
बेशक, ज्वार भी सूर्य के गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होता है। हालाँकि, सूर्य आकार में बहुत बड़ा है, हालाँकि, यह पृथ्वी से चंद्रमा की तुलना में बहुत दूर है। इसका ज्वारीय प्रभाव चंद्रमा से आधा है (यह चंद्रमा के ज्वारीय प्रभाव का केवल 5/11 या 0.45 है)।
प्रत्येक ज्वार का परिमाण उस ऊंचाई पर भी निर्भर करता है जिस पर चंद्रमा एक निश्चित समय में होता है। साथ ही, यह पूरी तरह से उदासीन है कि इस समय चंद्रमा का क्या चरण है और क्या यह आकाश में दिखाई देता है। चंद्रमा रह सकता है इस समय बिल्कुल भी दिखाई नहीं दे रहा है, अर्थात सूर्य के समान दिशा में हो, और इसके विपरीत। केवल पहले मामले में ज्वार सामान्य से अधिक मजबूत होगा, क्योंकि सूर्य का आकर्षण भी चंद्रमा के आकर्षण में जोड़ा जाता है।
गणना से पता चलता है कि चंद्रमा का ज्वारीय बल पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण बल का केवल एक नौ मिलियन भाग है, अर्थात वह बल जिससे पृथ्वी अपनी ओर आकर्षित होती है। बेशक, चंद्रमा का यह आकर्षण नगण्य है। दुनिया के भूमध्यरेखीय व्यास की तुलना में कई मीटर तक पानी का बढ़ना भी नगण्य है, 12,756,776 मीटर के बराबर। लेकिन ज्वार की लहर, यहां तक कि इतनी छोटी, बहुत है, जैसा कि हम जानते हैं, पृथ्वी के निवासियों के लिए बोधगम्य है। , महासागरों के तट से दूर स्थित है।
