- Что такое приливы и отливы
- Продолжительность
- Величина морских приливов
- Как объяснить явление приливов и отливов
- Лунное притяжение
- Солнечные приливы и отливы
- Приливное трение
- Весенние приливы и отливы
- Откуда приходит вода во время прилива и куда уходит во время отлива
- Приливы и отливы в воздушной и твердой оболочках Земли
- Причина приливов и отливов
- Воздействие Луны
- Воздействие Солнца
- Почему приливы в обоих полушариях происходят одновременно?
- Что вызывает приливы?
- Влияния положения Луны на приливы
- Виды
- Разновидности
Что такое приливы и отливы
Приливы и отливы — ритмичное повышение и понижение уровня воды в океанах, вызванное притяжением Луны и Солнца. Происходит два раза в день и регулярно сменяется.
Наша планета Земля является частью Солнечной системы и является третьей планетой от Солнца. У нее только один спутник: Луна. Положение Земли и ее спутника определяется многими процессами, происходящими на Земле. Сила лунного притяжения и сила, возникающая в результате взаимного вращения Земли и Луны, приводят к образованию на Земле приливов и отливов.
Солнце очень далеко от земли, поэтому оно оказывает меньшее влияние. Приливная сила Луны в 2,17 раза больше, поэтому характеристики прилива зависят в основном от взаимного положения Луны и Земли.
Механизм приливных процессов следующий:
- Сначала вода медленно поднимается. Это происходит до тех пор, пока он не достигнет пика, который называется «полная вода».
- Некоторое время вода остается на максимальном уровне, затем начинает постепенно снижаться.
- Уровень воды может упасть в течение 6 часов. Это происходит до тех пор, пока не будет достигнут минимальный уровень, который называется «мелководье».
Во время отлива, когда вода начинает отступать (с разной скоростью) в море, может возникнуть слезоточивое течение — это сильное движение воды от берега. Наблюдается в прибрежных районах. Слезоточивый ток представляет опасность для отдыхающих.
Опасность этого течения в том, что оно образуется на небольшой глубине. Человек может находиться недалеко от берега (на мелководье), и поднимающаяся вода может заставить его упасть на землю и унести в открытое море (океан). Главное в этом случае — соблюдение техники безопасности и техники безопасности. Даже первоклассные пловцы могут не справиться с рывком из-за неправильных действий.
Продолжительность
В среднем полный цикл прилива длится 12-13 часов. Вращение планеты сказывается на процессе: оно имеет периодичность (то есть происходит дважды в сутки). Вертикальный интервал между пиком и минимумом называется амплитудой прилива.
Но гораздо важнее в приливном процессе не столько суточный, сколько месячный цикл. Положение знаков «маленький» и «полный» варьируется в зависимости от фазы луны (т.е полнолуния и новолуние). То есть частота максимальной амплитуды прилива — два раза в месяц, то же самое и для минимальной.
На характеристики высоты прилива также влияют характеристики прибрежного рельефа. Например, если участок имеет форму воронки, то во время движения приливной волны берег будет сжиматься. Уровень воды станет выше, чем на соседних участках суши, которые имеют другую форму.
Самые высокие точки прилива наблюдаются в:
- североамериканский залив Фанди (высота 18 м);
- бухты Бретани в Европе (приливная волна достигает 14 м).
Величина морских приливов
В дополнение к относительному положению Солнца, Земли и Луны в пространстве, размер приливов в каждой отдельной области зависит от формы морского дна и характера береговой линии. Также известно, что в закрытых морях, таких как, например, Аральское, Каспийское, Азовское и Черное, приливы и отливы практически не наблюдаются. Их вряд ли можно найти в открытых океанах; здесь приливы достигают всего одного метра, уровень воды немного поднимается. Но с другой стороны, в некоторых бухтах бывают приливы такой силы, что вода поднимается на высоту более десяти метров, а в некоторых местах затопляет колоссальные пространства.
Как объяснить явление приливов и отливов
Как более четко объяснить феномен приливов и отливов. Если для простоты предположить, что земная поверхность полностью покрыта водной оболочкой, и мы смотрим на земной шар с одного из его полюсов, то изображение приливов можно представить следующим образом.
Лунное притяжение
Та часть поверхности нашей планеты, которая обращена к Луне, находится ближе всего к ней; следовательно, он подвержен большему влиянию силы лунного притяжения, чем, например, центральная часть нашей планеты, и, следовательно, притягивается к Луне больше, чем остальная часть Земли. Из-за этого на стороне, обращенной к Луне, образуется приливный горб. Одновременно с этим на противоположной стороне Земли, наименее подверженной притяжению Луны, появляется такой же приливный горб. Затем Земля принимает форму несколько вытянутой фигуры вдоль прямой линии, соединяющей центры нашей планеты и Луны. Таким образом, на двух противоположных сторонах Земли, расположенных по прямой линии, проходящей через центры Земли и Луны, образуются два больших горба, два огромных выступа из воды. В то же время две другие стороны нашей планеты, расположенные под углом девяноста градусов от указанных выше приливов, испытывают сильнейшие отливы. Здесь воды падает больше, чем где-либо на поверхности земного шара. Линия, соединяющая эти точки во время отлива, несколько узкая, и поэтому создается впечатление увеличения удлинения Земли в направлении точек прилива. Из-за лунного притяжения эти точки прилива постоянно сохраняют свое положение относительно Луны, но когда Земля вращается вокруг своей оси, в течение дня кажется, что они движутся по всей поверхности земного шара. Поэтому в каждой зоне днем бывает два прилива и два отлива.
Солнечные приливы и отливы
Солнце, как и луна, производит приливы и отливы силой своего притяжения. Но он расположен на гораздо большем расстоянии от нашей планеты, чем Луна, а солнечные приливы, которые происходят на Земле, почти в два с половиной раза меньше, чем приливы на Луне. Поэтому солнечные приливы не наблюдаются отдельно, а рассматривается только их влияние на величину лунных приливов. Так, например, максимальный прилив и отлив на море происходит во время полнолуния и новолуния, поскольку в это время Земля, Луна и Солнце находятся на одной прямой, и наш дневной свет своим притяжением увеличивает притяжение Луна. И наоборот, когда мы наблюдаем Луну в первой или последней четверти (фазе), происходит меньше приливов. Это потому, что в этом случае лунный прилив совпадает с солнечным отливом. Действие лунного притяжения уменьшается на величину притяжения Солнца.
Приливное трение
«Приливное трение», которое существует на нашей планете, в свою очередь, влияет на лунную орбиту, поскольку приливная волна, вызванная лунным притяжением, оказывает на Луну противоположный эффект, создавая тенденцию к ускорению ее движения. В результате Луна постепенно удаляется от Земли, период ее обращения увеличивается и, по всей видимости, немного отстает в своем движении.
Весенние приливы и отливы
В отличие от Луны, Солнце настолько далеко от нас, что сила его притяжения одинакова в обоих полушариях. Следовательно, он не оказывает такого удивительного воздействия на океаны, как Луна. Однако, когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной линии, то есть в новолуние, приливы особенно сильны, а отливы особенно глубоки (почему-то такие приливы и отливы называют весенними приливы, хотя и происходят круглый год). Так начинается нормальный прилив. Вода, как и любая жидкость, очень текучая (опустив руку в воду, можно убедиться, что ее движения почти не вызывают сопротивления).
Гравитация Луны слишком мала, чтобы просто поднять воду в воздух. Вместо этого происходит вот что. Луна движется вокруг Земли и за счет силы тяжести увлекает за собой массу воды. Сила тяжести не очень велика, но не нужно много силы, чтобы заставить воду течь по поверхности. По мере приближения к земле этой водной стены высотой до двух метров ее размеры еще больше увеличиваются. Приливы поднимаются над уровнем моря иногда до 10-12 метров. Поднявшаяся приливная вода в одной точке заставляет воду стекать в другие части побережья.
Откуда приходит вода во время прилива и куда уходит во время отлива
На первый взгляд некоторые циклические явления природы кажутся очень привычными и простыми. Многие из них можно наблюдать практически повсюду в мире.
Однако иногда возникают не совсем стандартные вопросы относительно их взаимодействия с окружающей средой, механики самого процесса. Например, многих интересует, куда уходит вода во время отлива, а откуда — во время прилива. Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сначала понять природу самого явления.
Почему случаются приливы и отливы?
Для многих не секрет, что этот процесс является результатом взаимодействия планеты с Луной. Она, как огромный небесный магнит, притягивает частицы Земли. Это явление объясняется законом всемирного тяготения.
Чем ближе частицы к Луне, тем больше они притягиваются. Самые далекие вообще не привлекаются. Таким образом, поверхность Земли деформируется и на стороне, обращенной к Луне, образуется горб из воды.
Однако выпуклость также образуется на обратной стороне планеты, прямо напротив и не обращенной к спутнику. Земля принимает продолговатую форму по направлению к Луне. Почему образуется не одна, а две горбинки?
Все дело в центробежной силе, которая возникает из-за вращения Земли вокруг своей оси. Второй горб появляется именно по этой причине.
Следует отметить, что на это явление влияет не только спутник. Солнце также притягивает частицы с Земли, и рядом с ним могут образовываться выпуклости. Но не так уж и велико, так как в этом случае приливная сила в четыре раза меньше из-за удаленности звезды от поверхности Земли.
Когда Солнце и Луна выровнены по отношению к планете таким образом, что их силы начинают действовать перпендикулярно, каждое из космических тел как бы притягивает к себе частицы, противостоящие друг другу. В это время наблюдаются самые низкие приливы. Их называют квадратурами .
И наоборот, когда Луна, Земля и Солнце выстраиваются в линию, силы светил работают в гармонии, и в этот период наблюдаются самые высокие приливы. Их называют сизигиями.
Стоит отметить, что Луна оказывает такое влияние не только на водную поверхность планеты. Есть также приливы и отливы на суше и в воздухе. Этот тип изменений можно измерить только с помощью специальных инструментов.
Однако влияние Луны на океаны, моря и реки наиболее очевидно и значительно.
Куда уходит вода?
Можно сказать, что частичный ответ на этот вопрос уже был дан выше. Как оказалось, из-за влияния Луны вода сконцентрирована в двух местах. И в зависимости от положения Солнца могут присутствовать еще два небольших горба.
Таким образом, в этих двух-четырех точках планеты наблюдается повышение уровня воды. А в точках, наиболее удаленных от этих горб, воды становится намного меньше.
Проще говоря, если Луна находится над океаном примерно в 10 000 км от берега, значит, есть отлив. Если он приближается к берегу, образуется прилив.
При этом концентрация воды посреди океана будет не такой заметной, как у континентов. Потому что цунами, не встречая препятствий, распределяются равномерно и уровень воды поднимается не более чем на один метр. Там, где на пути течения образуется препятствие в виде насыпей, перед отливом накапливается вода.
Из-за того, что Земля вращается вокруг собственной оси, горбы остаются неподвижными относительно Луны и, следуя за ней, складываются по всей поверхности планеты за 24 часа 50 минут — это время полного обращения Земли. Луна вокруг Земли. А поскольку с каждой стороны две приливные волны, интервал между приливами в любой области составляет около 12 часов 25 минут. Временной интервал между отливом и отливом составляет 6 часов.
Приливы и отливы в воздушной и твердой оболочках Земли
Приливы и отливы также происходят в воздухе и твердых оболочках Земли. Мы почти не замечаем эти явления в нижних слоях атмосферы. Для сравнения отметим, что приливы и отливы не наблюдаются даже на дне океанов. Объясняется это обстоятельство тем, что в приливные процессы вовлечены в основном верхние слои водной оболочки. Приливы и отливы в воздушной оболочке можно обнаружить только при длительном наблюдении за изменениями атмосферного давления. Что касается земной коры, то каждая ее часть из-за приливных и бурлящих воздействий Луны дважды поднимается и дважды опускается примерно на несколько дециметров в течение дня. Другими словами, колебания твердой оболочки нашей планеты примерно в три раза меньше колебаний уровня поверхности Мирового океана. Таким образом, кажется, что наша планета непрерывно дышит, делает глубокие вдохи и выдохи, а ее внешняя оболочка, как грудь великого чудесного героя, то поднимается, то опускается. Эти процессы, происходящие в твердой оболочке Земли, можно обнаружить только с помощью приборов, используемых для регистрации землетрясений. Следует отметить, что приливы и отливы происходят на других телах мира и имеют огромное влияние на их развитие. Если бы Луна была неподвижна по отношению к Земле, в отсутствие других факторов, влияющих на задержку приливной волны, в любой точке мира было бы два прилива и два отлива в день каждые 6 часов. Но поскольку Луна непрерывно вращается вокруг Земли и, более того, в том же смысле, в котором наша планета вращается вокруг своей оси, существует определенная задержка: Земля успевает повернуться к Луне каждой своей частью не в течение суток, но примерно 24 часа 50 минут. Следовательно, в каждом месте прилив или отлив длится не ровно 6 часов, а примерно 6 часов 12,5 минут.
Причина приливов и отливов
Здесь играют роль два основных фактора:
- гравитационное влияние спутника Земли (наибольший процент влияния);
- пребывание на солнце (значительно меньший процент влияния).
Рассмотрим подробнее каждую из них.
Воздействие Луны
Земля и ее спутник Луна неразрывно связаны друг с другом. Они оказывают значительное влияние друг на друга. Благодаря этой связи между орбитами этих космических тел сохраняется определенное расстояние. Планета и спутник стремительно приближаются друг к другу, а также быстро удаляются друг от друга.
При приближении Луны к Земле планетная кора последней, так сказать, наклоняется в сторону притягиваемого к ней объекта. Именно по этой причине воды океанов начинают перемещаться, поднимаясь над поверхностью планеты.
Но вот вопрос: куда уходит вода во время отлива, когда Луна удаляется от Земли? Конечно, масса воды никуда не исчезает, она просто возвращается на прежнее место. Это говорит о том, что объем воды на Земле постоянно перемещается из одного места в другое.
интересно, что приливы также происходят на противоположной стороне Земли от Луны. И если в первом случае кора планеты изгибается, что объясняет увеличение водного пространства при притяжении спутника, то с противоположной стороны такое же явление вызвано уменьшением силы притяжения. То есть корка там как бы оседает и свободное пространство заполняется водой.
Поскольку оборот спутника Земли вокруг планеты составляет чуть более 24 часов, каждый день после начала приливов и отливов будет откладываться на 50 минут. Волна, движущаяся со скоростью 1600 км / ч, будет «преследовать» спутник, перемещающийся на 13 ° в течение планетарного дня°.
В астрономии принято считать, что приливные волны влияют на скорость Земли. Они образуют токи и, в свою очередь, движутся, испытывая силу сопротивления земной коры. Замедлите планету.
Еще несколько миллиардов лет назад земной день составлял 22 часа, поэтому мы можем с уверенностью предсказать, что в будущем Земля замедлится настолько, что ее день будет полностью синхронизирован с лунным днем и приливные процессы прекратят свое существование.
Воздействие Солнца
Солнце мало влияет на приливные силы. Он находится на значительном удалении от планеты и ее спутника (почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна).
Во время своего движения вокруг Земли Луна занимает другое положение, чем Солнце. Эти положения называются фазами (новолуние, восходящая луна, неполная луна, полная луна, неполная луна, убывающая).
Во время полнолуния и новолуния одновременно выравниваются три косметических тела (Луна, Солнце и Земля). В результате таких сдвигов солнечная амплитуда перекрывает лунную, что приводит к выраженным (максимальным) колебаниям воды. Их называют сизигиями. А минимальный прилив наблюдается, когда действие сил Луны и Солнца идет под прямым углом. Это явление называется квадратным приливом.
Почему приливы в обоих полушариях происходят одновременно?
Со стороны Земли, обращенной к Луне, вода устремляется от Земли к Луне, уносимая силой лунного притяжения. С противоположной стороны, из-за прилива на «передней» стороне земля буквально вырывается из-под воды, приводя к приливу на «обратной» стороне. Когда Земля вращается, а Луна движется, прилив сменяется отливом.
Что вызывает приливы?
Солнце, луна и другие тела Солнечной системы действуют на воду и сушу силой своего притяжения. Но практическое влияние имеют только Луна и Солнце. Солнце, хотя и очень далеко (149 миллионов километров), настолько массивно, что его сила тяжести велика.
Интересный факт: гравитация Луны — это сила, вызывающая океанские приливы.
Луна очень мала (ее масса составляет 1/81 массы Земли), но она оказывает на Землю ярко выраженное гравитационное воздействие из-за своей близкой дистанции (380 000 километров).
Интересный факт: когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной линии, то есть в новолуние, приливы особенно сильны.
Влияния положения Луны на приливы
Влияние положения Луны на приливы и отливы
Несмотря на сильную гравитацию огромного Солнца, маленькая Луна из-за своей близости к Земле оказывает гораздо большее влияние на приливы и отливы. Кроме того, сила лунной гравитации сильно варьируется от одного места к другому на поверхности Земли. Эти изменения связаны с разным расстоянием между различными частями земной поверхности от Луны в любой момент времени.
Акватория непосредственно под Луной испытает наибольшее лунное притяжение, поскольку эти воды ближе к Луне, чем воды на противоположной стороне Земли. Однако приливы в обоих полушариях происходят одновременно. Почему это происходит?
Виды
Приливы и отливы зависят от продолжительности цикла. Изучая явление, ученые смогли найти схему и даже составить карты навигации капитанов кораблей. Но в некоторых случаях научное сообщество не может найти объяснения частоте и скорости приливов и отливов. Они называются «аномальными» и наблюдаются в проливе Ла-Манш и Белом море.
Основные типы приливных циклов:
- Полусуточно. В суточный период бывает 2 прилива и 2 отлива. Наблюдается в Атлантическом и Северном Ледовитом океанах.
- Суточные. Явление происходит в водах Тихого океана один раз в сутки, слабо выражено в экваториальной области. Сильные приливы редко регистрируются во время значительного отклонения спутника.
- Смешанный. Явление полностью зависит даже от незначительных наклонов Луны. Ученые фиксируют изменения за полдня и за один день с разными конфигурациями.
В объеме океана изменение уровня воды не так заметно, потому что оно равномерно распределено по всей поверхности. Но встретив на своем пути препятствие, например крутой скалистый берег или плотину, прилив также ощущается визуально.
Разновидности
приливные циклы принято делить по продолжительности:
- Полусуточный (касается Атлантического океана, морей Северного Ледовитого океана). В день бывает 2 прилива и отлива. Амплитуды чередуются, но практически не различаются, поэтому представлены синусоидой.
- Суточное (см. Тихий океан). Эти процессы редко регистрируются. В день бывает прилив и отлив. Однако, если Луна находится на экваториальной линии, водные массы обычно останавливаются. Если спутник Земли немного наклонится, в экваториальной зоне будут наблюдаться только небольшие приливы. Но если склонение будет значительным, большое увеличение воды будет наблюдаться в тропических районах.
- Смешанный (см. Тихий океан). При этом по высоте фиксируются только суточные или полусуточные явления с искаженной конфигурацией. Полдня уровень воды меняется в соответствии с полусуточными приливами, а в течение целого дня — в соответствии с дневными приливами. На процесс влияет степень склонения Луны за определенный период времени.
- Аномальный (имеется в виду Белое море и Ла-Манш). Уровень воды поднимается и опускается, не попадая ни в одну из классификационных категорий, описанных выше. Это связано с обилием мелководных участков, которые влияют на состояние устьев рек. Там прилив намного короче отлива.