big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Приливы и отливы в Мировом океане

Неравенства приливов. Приливообразующие силы вызывают колебательные движения всей массы вод Мирового океана, которые образуют приливные волны. Приливная волна повышает уровень моря (полная вода) и опускает его (малая вода). Если в течение лунных суток наблюдаются две полные и две малые воды с равной высотой и через равные интервалы времени между ними, то приливы называются правильными. В действительности правильные приливы почти не наблюдаются, и отклонения от них называются неравенством приливов. В зависимости от причин, вызывающих неравенства, различают суточные, полумесячные и другие неравенства.

Суточные неравенства по высоте и во времени возникают от того, что склонения Луны и Солнца периодически изменяются. Если для простоты отвлечься от Солнца, то положение лунного приливо-отливного эллипсоида составит угол с плоскостью экватора, величина которого определяется склонением Луны (рис. 39). В точках Z и Н2 будет прилив, в точке H1 — отлив. Как видно из рис. 39, высота прилива в точке Z будет больше, чем в точке Н2, ZH1 больше Н1Н2, а следовательно, и интервал времени между приливом и отливом будет больше, чем между отливом и следующим приливом.

Полумесячные неравенства по высоте и во времени возникают от того, что взаимное расположение Земли, Луны

Суточное неравенство приливов

и Солнца меняются. Во время новолуния и полнолуния приливообразующие силы Луны и Солнца складываются, и поэтому высота прилива и отлива будет максимальная. Во время первой и последней четверти Луны приливообразующие силы Луны и Солнца вычитаются и поэтому высота прилива и отлива будет минимальная (рис. 40). Максимальные приливы и отливы в этом случае называются сизигийными, минимальные — квадратурными. Полумесячные неравенства во времени связаны с ежедневным запаздыванием прохождения Луны через меридиан по отношению к прохождению Солнца на 50 мин.

Понятие о динамической теории приливов. В первой главе была изложена статическая теория приливов Ньютона. Эта теория применима к Земле в целом и, в частности, к гидросфере при условии, что Мировой океан покрывает Землю сплошным слоем, находящимся во всякий момент времени в равновесии под влиянием приливообразующих сил. По статической теории не принимается во внимание жидкое агрегатное состояние вещества и связанные с ним силы сцепления, инерции и трения. В ней не учитывается влияние рельефа дна океана, конфигурация берегов и другие географические особенности Мирового океана.

Под влиянием трения полная вода запаздывает по отношению к моменту кульминации Луны на некоторый промежуток времени. По этой же причине сизигийный прилив запаздывает на 2—3 суток по отношению к моменту сизигии.

Частные явления прилива, связанные с механическими свойствами жидкой воды и с местными географическими условиями Мирового океана, пытается обосновать динамическая теория приливов, впервые

Полумесячное неравенство приливов

предложенная Лапласом. По этой теории приливообразующие силы, воздействуя на водную оболочку Земли, непрерывно вызывают ее колебательные движения волнообразного характера, при которых частицы воды перемещаются по некоторым орбитам. Гребень приливной волны вытянут по меридиану, на котором находится в данный момент вызвавшее ее светило. Приливные волны следуют за светилом с той же скоростью, с какой оно перемещается по небосводу, т. е. они являются вынужденными волнами. Когда действие приливообразующей силы на данном меридиане прекращается (когда светило прошло через меридиан), колебательное движение частиц по инерции продолжается и образовавшаяся приливная волна распространяется дальше как свободная до тех пор, пока ее энергия не будет израсходована на преодоление трения. Приливно-отливные колебания уровня океана рассматриваются как результат совокупного действия свободных приливных волн, приходящих из других районов, и вынужденной приливной волны, создающейся в данном месте.

Распространение приливной волны в условиях конечной глубины и заданных очертаний бассейна объясняет разновидность динамической теории — так называемая каналовая теория. При входе в узкий залив приливная волна ведет себя, как в канале. Ее амплитуда возрастает обратно пропорционально некоторой степени глубины и ширины канала. У берегов высота прилива особенно возрастает в том случае, если приливная волна, идущая к берегу, складывается с приливной волной, отраженной от берега, и большая масса воды поступает в суживающийся залив. Этим объясняются приливы с очень большими амплитудами в некоторых заливах (Фанди, 18 м; Пенжинский, 13 м и др.)- Высота приливов у берегов показана на рис. 41.

Понятие о предсказании приливов. Предсказание приливов необходимо для составления таблиц приливов, которые являются пособиями для мореплавателей и картографов. Предсказание основано на методе гармонического анализа, предложенном английским океанографом Кельвином в 1878 г. Сущность этого метода состоит в следующем.

В природе встречаются явления, имеющие правильный или неправильный периодический характер. Первые называются простыми, а вторые — сложными гармоническими колебаниями. Приливы принадлежат к сложным (неправильным) гармоническим колебаниям.

Простые гармонические колебания можно представить графически в виде синусоиды. Если построить семейство синусоид на основании уравнения

придавая разное значение постоянным А, со, и сложить построенные синусоиды, то получим суммарную кривую, которая отразит сложное гармоническое колебание.

Можно решить обратную задачу. Наблюдая высоту и время наступления прилива за определенный промежуток времени, строим кривую, где х означает время наступления, а у высоту прилива. Полученная кривая отражает сложное гармоническое колебание. Подбираем ряд простых гармонических колебаний, сумма которых даст действительно наблюдаемое явление, т. е. построенную кривую. Это делается путем подбора нескольких воображаемых светил, движущихся равномерно вдоль параллелей с определенной массой, скоростью и промежутком времени. Масса светил соответствует высоте кривой А, скорость движения их — растянутости кривой ω и промежуток времени между запуском светил — сдвигу кривой φ. Складывая построенные кривые, получают высоту прилива. Все построения и вычисления производятся автоматически. По координатам, снятым с графика, составляют таблицы приливов.

Приливы на реках. Распространяясь вверх по некоторым рекам, приливная волна вызывает колебания уровня, заметные на большом расстоянии от устья. Например, по р. Амазонке приливы распространяются на расстояние 1400 км от устья, по р. Св. Лаврентия — на 700 км, по Северной Двине — на 120 км, по Печоре — на 88 км. Приливная волна, поднимающаяся вверх по реке, часто принимает форму вала, высота которого достигает 1 м и более.

 

Карта высоты приливов

 

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.