Тайна природного цикла: почему образуются приливы и отливы?
Морские приливы и отливы — одно из самых впечатляющих природных явлений, которые можно наблюдать на побережье. Это периодические изменения уровня моря, которые происходят с определенной регулярностью. Но что вызывает эти морские колебания и как они формируются?
Морские приливы и отливы — результат сложных гравитационных взаимодействий между Землей, Луной и Солнцем. Главную роль в формировании приливов и отливов играет Луна. Её гравитационное притяжение оказывает влияние на воды океанов, приводя их в движение.
Когда Луна находится вблизи определенной области Земли, она притягивает воду в этом месте сильнее, создавая прилив. Это происходит благодаря разнице сил притяжения Луны между ближайшей и самой удаленной сторонами Земли от Луны. Кстати, когда на одной стороне Земли наблюдается прилив, на противоположной стороне формируется отлив.
Движение Земли и Солнца
На формирование приливов и отливов также влияет движение Земли вокруг Солнца. По мере вращения Земли вокруг Солнца, происходит периодическое изменение расстояния между небесными телами. Это влияет на интенсивность приливов и отливов, добавляя их колебаниям дополнительный импульс.
Кроме того, важным фактором является форма береговой линии и глубина океана. Рельеф морского дна и форма побережья могут усилить или ослабить эффект приливов и отливов в определенных регионах. Таким образом, морские приливы и отливы — результат сложного взаимодействия гравитационных сил между Землей, Луной и Солнцем, а также факторов, таких как форма береговой линии и глубина океана. Это захватывающее природное явление напоминает нам о великой мощи и гармонии в природе нашей планеты.
Источник
Приливы и отливы
Океан постоянно двигается, и это выражается не только в виде волн, но и в изменении уровня воды. Каждый из нас наблюдал на пляже картину: буквально час назад вода была далеко, а сейчас подобралась так близко, что грозит смыть шлёпанцы.
Изменения уровня воды называются прилив и отлив. Когда вода прибывает – это прилив, а когда убывает – отлив. Здесь стоит пояснить небольшой момент: в русском языке «прилив» и «отлив» это и глагол, и существительное. Мы подразумеваем под словом «прилив» процесс прибытия воды.
В английском языке прилив это «high tide», которое соответствует русскому существительному, т.е. максимальная вода или высокий прилив. Отлив, соответственно, «low tide», т.е. минимальная вода. Этими терминами – минимальная и максимальная вода – в этой статье мы будем обозначать точку, когда пришло или ушло максимальное в этот день количество воды. Под словами прилив или отлив без добавления прилагательных, мы будем подразумевать глаголы, которые обозначают движение воды.
Физика приливов и отливов
Воду на Земле за счёт гравитационных сил притягивают к себе Солнце и Луна. Солнце от нашей планеты далеко, и оно сильно превосходит её в размерах, поэтому гравитация действует на весь земной шар, заставляя Землю вращаться по орбите. Вода пластичная и поэтому она немного перетягивается в сторону Солнца. Луна меньше по размеру, но значительно ближе, а значит, гравитационное воздействие от неё сильнее, но больше локализовано в секторе Земли, наиболее близкой к спутнику.
Приливные силы Луны действуют на Землю так: условно Земля покрыта равномерным слоем воды, и поскольку вода подвижна, она вытягивается в сторону Луны за счёт силы гравитации. Вода образует вытянутую каплю. Земля вращается вокруг своей оси, а капля остается вытянутой в сторону луны, поэтому мы видим изменение уровня воды. Можно предположить, что за 24 часа – полный оборот Земли вокруг оси – мы должны наблюдать один прилив и один отлив.
Однако, по наблюдениям в сутках два полных прилива и два полных отлива. Чтобы понять, откуда взялся второй, нам нужно вспомнить, что Луна не просто вращается вокруг Земли. На самом деле система Земля-Луна вращаются вокруг общего центра масс, он находится в Земле, но не по центру, поэтому при вращении в этой системе Земля совершает колебания. Вода по инерции устремляется в противоположном от Луны направлении и вытягивает условную “каплю” океана в вытянуый блинчик. Так мы получаем два полных прилива и два полных отлива.
Так как Луна делает полный оборот вокруг Земли за 28 дней, каждые сутки она проходит 1/28 пути, перетягивая за собой и точку максимального прилива. Каждый день он смещается по времени примерно на 50 минут вперёд.
Почему приливы различаются по высоте
Если мы посмотрим на график уровня воды за месяц, то увидим, что максимальная и винимальная вода то сильно отличаются, то слабо колеблются вокруг среднего значения. Это происходит в зависимости от изменения фазы Луны: в новолуние и полнолуние Луна и Солнце встают в одну линию, и сила их притяжения складывается. В периоды, когда оси Земля-Луна и Земля-Солнце перпендикулярны, то они наоборот тянут в разные стороны. В итоге значения уровня воды усредняются.
Все приведённые данные были бы актуальны, если бы Земля была покрыта слоем воды равномерно. По факту строение морского дна, острова и континенты оказывают влияние на траекторию движения воды. Поэтому где-то на Земле приливы и отливы почти не отличаются по высоте, а в других местах разница будет очень заметной. Когда приливной бугор встречает на своём пути длинную береговую линию континента, то воде некуда идти вперёд. Задние ряды воды уже напирают, как толпа людей в автобусе, и получается, что высота прилива увеличивается.
Приливы, отливы и сёрфинг
Почему сёрфера волнуют приливы и отливы? Дело в том, что разница в уровне воды оказывает влияние на волны, так как для их образования нужна определённая глубина. В отлив воды мало, поэтому волна может быть резкой и закрываться по всей длине. А в прилив может быть такое, что волна будет слишком «жирной», и будет сложнее разгрестись. А бывает наоборот, что какие-то споты работают только в полный отлив или только в прилив.
Поэтому сёрферам нужно понимать работу конкретного спота: как дует здесь ветер, конфигурацию дна и какие особенности у приливов и отливов. По сути, в сёрфинге распорядок дня определяют природные данные: на какой воде работает именно этот спот, и какое у неё «расписание».
Чтобы стать хорошим сёрфером нужно разбираться во многих вещах, особенно важно понимать, как устроены природные явления. От этого зависит твой прогресс и безопасность. Поэтому на наших курсах и в сёрф-трипах мы уделяем время не только практике, но и теории.
Источник
Почему образуются приливы и отливы?
Приливы и отливы — периодические повышения и понижения уровня воды в океанах и морях. Дважды в течение суток с промежутком около 12 ч 25 мин вода у берега океана или открытого моря поднимается и, если нет преград, заливает иногда большие пространства − так происходит прилив, а затем уровень воды понижается и вода отступает, обнажая дно, − так происходит отлив.
Еще в древние времена люди связывали приливы и отливы с Луной. И действительно, основная причина приливов, как впервые указал Ньютон, это притяжение Земли Луной, точнее говоря, разность между притяжением Луной всей Земли в целом, с одной стороны, и водной оболочки планеты — с другой.
Теория Ньютона объясняет приливы и отливы следующим образом. Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли. Частицы, находящиеся в данный момент ближе к Луне, притягиваются ею сильнее, а более далекие — слабее. Если бы Земля была абсолютно твердой, то это различие в силе притяжения не играло бы никакой роли. Но Земля — не абсолютно твердое тело. Поэтому разность сил притяжения частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра (эту разность называют приливообразующей силой), смещает частицы друг относительно друга, и водная оболочка Земли деформируется.
В результате на стороне Земли, обращенной к Луне, и на противоположной стороне (красные выпуклости) вода поднимается, образуя приливные выступы, и там накапливается излишек воды. За счет этого уровень воды в точках, равноудаленных от Луны (отмечены красными стрелками), в это время снижается — здесь наступает отлив.
Приливные выступы стремятся сохранить по отношению к Луне одно и то же положение, и если бы Земля не вращалась, а Луна оставалась неподвижной, то Земля вместе со своей водной оболочкой всегда сохраняла бы одну и ту же вытянутую форму. Но Земля вращается, а Луна движется вокруг Земли, причем для земного наблюдателя Луна делает оборот вокруг Земли примерно за 24 ч 50 мин. С таким же периодом приливные выступы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей с востока на запад. Поскольку таких выступов два, над каждым пунктом в океане дважды в сутки с интервалом около 12 ч 25 мин проходит приливная волна.
В открытом океане вода поднимается при прохождении приливной волны незначительно (примерно на 1 м и менее), что остается практически незаметным для мореплавателей. Но у берегов даже такой подъем уровня воды заметен. В бухтах и узких заливах уровень воды поднимается во время приливов гораздо выше, так как берег препятствует движению приливной волны, и вода накапливается здесь в течение всего времени между отливом и приливом. Самый большой прилив (около 18 м) наблюдается в одной из бухт на побережье Канады. В России наибольшие приливы (около 13 м) происходят в Гижигинской и Пенжинской губах Охотского моря. Во внутренних морях, например в Балтийском и Черном, приливы и отливы почти незаметны, поскольку в эти моря не успевают проникнуть за время от отлива до прилива массы воды, перемещающиеся вместе с океанской приливной волной. Правда, в каждом закрытом море или даже озере возникают самостоятельные приливные волны, но они несут с собой относительно небольшие массы воды. Высота приливов в Черном море достигает лишь 10 см.
В одной и той же местности высота прилива непостоянна, так как расстояние от Луны до Земли и наибольшая высота Луны над горизонтом с течением времени не остаются неизменными, а это приводит к изменению величины приливообразующих сил. В частности, изменение расстояния от Луны до Земли в течение месяца от 356 тыс. км до 406 тыс.км приводит к изменению этих сил в 1,4 раза.
Заметное приливное действие оказывает также и Солнце. Подсчитано, что в среднем приливные силы Солнца меньше приливные сил Луны в 2,2 раза.
Во время новолуния и полнолуния приливные силы Солнца и Луны действуют в одном направлении, и получаются наиболее высокие приливы. Во время же первой и третьей четвертей Луны приливные силы Солнца и Луны как бы противодействуют одна другой, и приливы бывают значительно меньшими. Во многих странах издаются «Таблицы приливов», где указана высота прилива в различных портах на каждый час в течение всех дней в году.
Явления приливов происходят не только в водной, но и в воздушной оболочке Земли (атмосферные приливы и отливы), а также в твердом теле Земли (поскольку Земля не является абсолютно твердой). Вертикальные колебания поверхности Земли вследствие приливов достигают нескольких десятков сантиметров.
Из-за высокой периодичности этих явлений и по причине переноса большого количества воды свою экономическую эффективность доказали приливные электростанции, в которых перемещающиеся во время приливов и отливов массы воды вращают колеса турбин. В 1967 г. во Франции пущена в эксплуатацию приливная электростанция в устье реки Ране. В 1968 г. дала ток опытная приливная электростанция, построенная еще в СССР в Кислой губе близ Мурманска. В будущем планируется строительство и других приливных электростанций.
Источник