Apariția mareelor. Enciclopedie școlară
Conținutul articolului
Curge și reflux, fluctuații periodice ale nivelului apei (creșteri și scăderi) în zonele de apă de pe Pământ, care sunt cauzate de atracția gravitațională a Lunii și a Soarelui care acționează asupra Pământului în rotație. Toate zonele mari de apă, inclusiv oceanele, mările și lacurile, sunt supuse mareelor într-un grad sau altul, deși sunt mici în lacuri.
Cascada reversibilă
(inversarea direcției) este un alt fenomen asociat mareelor în râuri. Un exemplu tipic este cascada de pe râul Saint John (New Brunswick, Canada). Aici, printr-un defileu îngust, apa în timpul mareei pătrunde într-un bazin situat deasupra nivelului scăzut al apei, dar puțin sub nivelul apei înalte în același defileu. Astfel, apare o barieră, care curge prin care apa formează o cascadă. În timpul valului scăzut, apa curge în aval printr-un pasaj îngust și, depășind o margine subacvatică, formează o cascadă obișnuită. În timpul valului ridicat, un val abrupt care pătrunde în defileu cade ca o cascadă în bazinul de deasupra. Curgerea înapoi continuă până când nivelurile apei de ambele părți ale pragului sunt egale și marea începe să scadă. Apoi cascada orientată spre aval este restabilită. Diferența medie de nivel a apei în defileu este de cca. 2,7 m, însă, la mareele cele mai mari, înălțimea cascadei directe poate depăși 4,8 m, iar cea inversă - 3,7 m.
Cele mai mari amplitudini ale mareelor.
Cea mai mare maree din lume este generată de curenții puternici din Golful Minas din Golful Fundy. Fluctuațiile mareelor aici se caracterizează printr-un curs normal cu o perioadă semi-diurnă. Nivelul apei la maree înaltă crește adesea cu mai mult de 12 m în șase ore, apoi scade cu aceeași cantitate în următoarele șase ore. Când efectul mareei de primăvară, poziția Lunii la perigeu și declinarea maximă a Lunii au loc în aceeași zi, nivelul mareelor poate ajunge la 15 m Această amplitudine excepțional de mare a fluctuațiilor mareelor se datorează parțial pâlniei. forma în formă a Golfului Fundy, unde adâncimea scade și țărmurile se apropie unul de celălalt spre vârful golfului.
Vânt și vreme.
Vântul are o influență semnificativă asupra fenomenelor mareelor. Vântul de la mare împinge apa spre coastă, înălțimea mareei crește peste normal, iar la reflux și nivelul apei depășește media. Dimpotrivă, atunci când vântul bate de pe uscat, apa este alungată de coastă, iar nivelul mării scade.
Datorită creșterii presiunii atmosferice pe o suprafață vastă de apă, nivelul apei scade, pe măsură ce se adaugă greutatea suprapusă a atmosferei. Când presiunea atmosferică crește cu 25 mmHg. Art., nivelul apei scade cu aproximativ 33 cm Scaderea presiunii atmosferice determina o crestere corespunzatoare a nivelului apei. În consecință, o scădere bruscă a presiunii atmosferice combinată cu vânturile puternice de uragan poate provoca o creștere vizibilă a nivelului apei. Astfel de valuri, deși numite maree, nu sunt de fapt asociate cu influența forțelor mareelor și nu au periodicitatea caracteristică fenomenelor de maree. Formarea valurilor menționate poate fi asociată fie cu vânturi cu forță de uragan, fie cu cutremure subacvatice (în acest din urmă caz sunt numite seismice). valurile marii sau tsunami).
Utilizarea energiei mareelor.
Au fost dezvoltate patru metode pentru a valorifica energia mareelor, dar cea mai practică este crearea unui sistem de bazine de maree. În același timp, în sistemul de blocare sunt utilizate fluctuațiile nivelului apei asociate cu fenomenele de maree astfel încât să se mențină constant o diferență de nivel, ceea ce permite generarea de energie. Puterea centralelor de maree depinde direct de suprafața bazinelor de capcană și de diferența de nivel potențial. Cel din urmă factor, la rândul său, este o funcție de amplitudinea fluctuațiilor mareelor. Diferența de nivel realizabilă este de departe cea mai importantă pentru generarea de energie, deși costul structurilor depinde de zona bazinelor. În prezent, marile hidrocentrale funcționează în Rusia pe Peninsula Kola și în Primorye, în Franța în estuarul râului Rance, în China, lângă Shanghai, precum și în alte zone ale globului.
| INFORMAȚII DESPRE MAREE ÎN UNELE PORTURI ALE LUMII | ||||
| Port | Interval între maree | Înălțimea medie a mareelor, m | Înălțimea mareei de primăvară, m | |
| h | min | |||
| m. Morris-Jessep, Groenlanda, Danemarca | 10 | 49 | 0,12 | 0,18 |
| Reykjavik, Islanda | 4 | 50 | 2,77 | 3,66 |
| r. Koksoak, strâmtoarea Hudson, Canada | 8 | 56 | 7,65 | 10,19 |
| St. John's, Newfoundland, Canada | 7 | 12 | 0,76 | 1,04 |
| Barntko, Golful Fundy, Canada | 0 | 09 | 12,02 | 13,51 |
| Portland, SUA Maine, SUA | 11 | 10 | 2,71 | 3,11 |
| Boston, SUA Massachusetts, SUA | 11 | 16 | 2,90 | 3,35 |
| New York, NY New York, SUA | 8 | 15 | 1,34 | 1,62 |
| Baltimore, pc. Maryland, SUA | 6 | 29 | 0,33 | 0,40 |
| Miami Beach Florida, SUA | 7 | 37 | 0,76 | 0,91 |
| Galveston, pc. Texas, SUA | 5 | 07 | 0,30 | 0,43* |
| O. Maraca, Brazilia | 6 | 00 | 6,98 | 9,15 |
| Rio de Janeiro, Brazilia | 2 | 23 | 0,76 | 1,07 |
| Callao, Peru | 5 | 36 | 0,55 | 0,73 |
| Balboa, Panama | 3 | 05 | 3,84 | 5,00 |
| San Francisco California, SUA | 11 | 40 | 1,19 | 1,74* |
| Seattle, Washington, SUA | 4 | 29 | 2,32 | 3,45* |
| Nanaimo, British Columbia, Canada | 5 | 00 | ... | 3,42* |
| Sitka, Alaska, SUA | 0 | 07 | 2,35 | 3,02* |
| Răsărit, Cook Inlet, SUA Alaska, SUA | 6 | 15 | 9,24 | 10,16 |
| Honolulu, pc. Hawaii, SUA | 3 | 41 | 0,37 | 0,58* |
| Papeete, despre. Tahiti, Polinezia Franceză | ... | ... | 0,24 | 0,33 |
| Darwin, Australia | 5 | 00 | 4,39 | 6,19 |
| Melbourne, Australia | 2 | 10 | 0,52 | 0,58 |
| Rangoon, Myanmar | 4 | 26 | 3,90 | 4,97 |
| Zanzibar, Tanzania | 3 | 28 | 2,47 | 3,63 |
| Cape Town, Africa de Sud | 2 | 55 | 0,98 | 1,31 |
| Gibraltar, Vlad. Regatul Unit | 1 | 27 | 0,70 | 0,94 |
| Granville, Franța | 5 | 45 | 8,69 | 12,26 |
| Leath, Marea Britanie | 2 | 08 | 3,72 | 4,91 |
| Londra, Marea Britanie | 1 | 18 | 5,67 | 6,56 |
| Dover, Marea Britanie | 11 | 06 | 4,42 | 5,67 |
| Avonmouth, Marea Britanie | 6 | 39 | 9,48 | 12,32 |
| Ramsey, pr. Maine, Marea Britanie | 10 | 55 | 5,25 | 7,17 |
| Oslo, Norvegia | 5 | 26 | 0,30 | 0,33 |
| Hamburg, Germania | 4 | 40 | 2,23 | 2,38 |
| * Amplitudinea mareelor zilnice. | ||||
Literatură:
Shuleikin V.V. Fizica mării. M., 1968
Harvey J. Atmosferă și ocean. M., 1982
Drake C., Imbrie J., Knaus J., Turekian K. Oceanul este pentru sine și pentru noi. M., 1982
Acum doi ani am fost în vacanță pe coasta Oceanului Indian, pe minunata insulă Ceylon. Micul meu hotel era la doar 50 de metri de ocean. Cu ochii mei, în fiecare zi am observat toată mișcarea puternică și viața turbulentă a oceanului. Într-o dimineață devreme am stat pe țărm, privind valurile și gândindu-mă la ceea ce dă putere unei vibrații atât de puternice a oceanului, fluxurile și refluxurile lui zilnice.
Ceea ce dă putere fluxului și refluxului
Gravitația afectează în mod egal mișcarea tuturor obiectelor. Dar dacă gravitația provoacă maree în oceane, iar apa provoacă apă în Africa, atunci de ce nu există maree în lacuri? Hmm, ce se întâmplă dacă presupunem că tot ceea ce știm este greșit. Mulți oameni deștepți din lumea științifică ei explică astfel. Gravitația Pământului în punctul A este mai slabă decât în punctul B. Efectul net al gravitației Pământului întinde oceanul. După care se umflă pe părți opuse.
Da, într-adevăr faptele sunt reale și există o diferență în forța gravitațională a Lunii în punctele A și B.
Neînțelegerea constă în explicația umflăturilor. Poate că nu apar din cauza diferențelor de atracție. Dar motivele sunt mai puțin evidente și devin confuze. Este mai mult despre presiunea cumulativă în diferite locuri din coloana de apă. Iar Luna transformă Pământul într-o pompă hidraulică la scară planetară, iar apa se umflă, presându-se spre centru. Prin urmare, chiar și cel mai mic impact este suficient pentru ca mișcarea valurilor să înceapă.
Mai multe despre maree
Dar aș dori să înțeleg de ce nu sunt într-o altă acumulare de apă:
- în corpul uman (este format din 80% apă);
- într-o baie umplută;
- în lacuri;
- în căni de cafea etc.
Cel mai probabil din cauza presiunii mai mici decât în ocean și a sistemului hidraulic slab. Spre deosebire de ocean, toate acestea sunt mici acumulări de apă. Zona lacului, cupei și restul nu este suficientă pentru ca presiunea minimă asupra acestuia să modifice nivelul apei, creând valuri.
Lacurile mari pot crea presiune pentru mini maree. Dar, deoarece vânturile și stropii creează ondulații mari, pur și simplu nu le observăm. Mareele se formează peste tot, sunt doar foarte microscopice.
Fluxurile și refluxurile se numesc creșteri și scăderi periodice ale nivelului apei în oceane și mări.
De două ori în timpul zilei, cu un interval de aproximativ 12 ore și 25 de minute, apa din apropierea țărmului oceanului sau a mării deschise se ridică și, dacă nu există obstacole, uneori inundă spații mari - aceasta este valul. Apoi apa scade și se retrage, expunând fundul - aceasta este valul joase. De ce se întâmplă asta? Chiar și oamenii din vechime s-au gândit la asta și au observat că aceste fenomene sunt asociate cu Luna. I. Newton a fost primul care a subliniat motivul principal al fluxului și refluxului mareelor - aceasta este atracția Pământului de către Lună sau, mai degrabă, diferența dintre atracția Lunii față de întregul Pământ. și învelișul său de apă.
Explicația fluxului și refluxului mareelor prin teoria lui Newton
Atracția Pământului de către Lună constă în atragerea particulelor individuale ale Pământului de către Lună. Particulele care sunt în prezent mai aproape de Lună sunt atrase de aceasta mai puternic, iar particulele care sunt mai îndepărtate sunt atrase mai puțin. Dacă Pământul ar fi absolut solid, atunci această diferență de forță gravitațională nu ar juca niciun rol. Dar Pământul nu este absolut corp solid prin urmare, diferența dintre forțele de atractivitate ale particulelor situate în apropierea suprafeței Pământului și în apropierea centrului acestuia (această diferență se numește forța de maree) deplasează particulele unele față de altele, iar Pământul, în primul rând învelișul său de apă, este deformat. .
Ca urmare, pe partea îndreptată spre Lună și pe ea partea opusă apa se ridică pentru a forma creste de maree și acolo se acumulează excesul de apă. Din această cauză, nivelul apei în alte puncte opuse ale Pământului scade în acest moment - aici are loc marea joasă.
Dacă Pământul nu s-ar roti și Luna ar rămâne nemișcată, atunci Pământul, împreună cu învelișul său apos, ar menține întotdeauna aceeași formă alungită. Dar Pământul se rotește, iar Luna se mișcă în jurul Pământului în aproximativ 24 de ore și 50 de minute. Cu aceeași perioadă, vârfurile mareelor urmează Luna și se deplasează de-a lungul suprafeței oceanelor și mărilor de la est la vest. Deoarece există două astfel de proiecții, un val de maree trece peste fiecare punct al oceanului de două ori pe zi, cu un interval de aproximativ 12 ore și 25 de minute.
De ce este diferită înălțimea valului?
În oceanul deschis, apa crește ușor la trecerea unui val: aproximativ 1 m sau mai puțin, ceea ce rămâne practic neobservat pentru marinari. Dar în largul coastei, chiar și o astfel de creștere a nivelului apei este vizibilă. În golfuri și golfuri înguste, nivelul apei crește mult mai sus în timpul mareelor înalte, deoarece malul împiedică mișcarea valului de maree și apa se acumulează aici pe tot timpul dintre reflecția și marea înaltă.
Cea mai mare val (aproximativ 18 m) se observă într-unul dintre golfurile de pe coasta Canadei. În Rusia, cele mai înalte maree (13 m) au loc în golfurile Gizhiginskaya și Penzhinskaya din Marea Okhotsk. În mările interioare (de exemplu, în Marea Baltică sau Neagră), fluxul și refluxul mareelor sunt aproape imperceptibile, deoarece mase de apă care se mișcă împreună cu valul oceanului nu au timp să pătrundă în astfel de mări. Dar totuși, în fiecare mare sau chiar lac, apar valuri de maree independente cu o masă mică de apă. De exemplu, înălțimea mareelor în Marea Neagră ajunge la doar 10 cm.
În aceeași zonă, înălțimea mareei poate fi diferită, deoarece distanța de la Lună la Pământ și înălțimea maximă a Lunii deasupra orizontului se modifică în timp, iar acest lucru duce la o modificare a mărimii forțelor mareelor.
Maree și Soare
Soarele afectează și mareele. Dar forțele de maree ale Soarelui sunt de 2,2 ori mai mici decât forțele de maree ale Lunii.
În timpul lunii noi și lunii pline, forțele de maree ale Soarelui și Lunii acționează în aceeași direcție - atunci se obțin mareele cele mai înalte. Dar în timpul primului și al treilea trimestru al Lunii, forțele de maree ale Soarelui și Lunii se contracarează, astfel încât mareele sunt mai mici.
Maree în învelișul de aer al Pământului și în corpul său solid
Fenomenele mareelor apar nu numai în apă, ci și în plicul de aer Pământ. Se numesc maree atmosferice. Mareele apar și în corpul solid al Pământului, deoarece Pământul nu este absolut solid. Fluctuațiile verticale ale suprafeței Pământului din cauza mareelor ating câteva zeci de centimetri.
Utilizarea practică a mareelor
O centrală maremotrică este un tip special de centrală hidroelectrică care utilizează energia mareelor și, de fapt energie cinetică rotația Pământului. Centralele mareomotrice sunt construite pe malul mărilor, unde forte gravitationale Luna și soarele schimbă nivelul apei de două ori pe zi. Fluctuațiile nivelului apei în apropierea țărmului pot ajunge la 18 metri.
În 1967, în Franța a fost construită o centrală maremotrică, la gura râului Rance.
În Rusia, din 1968, un TPP experimental funcționează în Golful Kislaya de pe coasta Mării Barents.
Există PES în străinătate - în Franța, Marea Britanie, Canada, China, India, SUA și alte țări.
15 octombrie 2012
Fotograful britanic Michael Marten a creat o serie de fotografii originale surprinzând coasta Marii Britanii din aceleași unghiuri, dar în momente diferite. O lovitură la maree înaltă și una la reflux.
Sa dovedit destul de neobișnuit, dar recenzii pozitive despre proiect, a forțat literalmente autorul să înceapă publicarea cărții. Cartea, numită „Sea Change”, a fost publicată în august anul acesta și a fost lansată în două limbi. Michael Marten i-a luat aproximativ opt ani pentru a-și crea seria impresionantă de fotografii. Timpul dintre apa mare și scăzută este în medie de puțin peste șase ore. Prin urmare, Michael trebuie să zăbovească în fiecare loc mai mult decât doar timpul de câteva clicuri de declanșare. Autorul a cultivat ideea de a crea o serie de astfel de lucrări de mult timp. Căuta cum să realizeze schimbările naturii pe film, fără influența umană. Și am găsit-o întâmplător, într-unul din satele scoțiene de pe coastă, unde am petrecut toată ziua și am prins timpul mareei și joaselor.
Fluctuațiile periodice ale nivelului apei (creșteri și scăderi) în zonele de apă de pe Pământ se numesc maree.
Cel mai înalt nivel al apei observat într-o zi sau o jumătate de zi în timpul mareei înalte se numește ape înalte, cel mai scăzut nivel în timpul refluxului se numește ape joase, iar momentul atingerii acestor repere de nivel maxim se numește staționarea (sau treapta) de maree înaltă. maree sau, respectiv, joasă. Nivelul mediu al mării este o valoare condiționată, deasupra căreia se află reperele de nivel în timpul mareelor înalte și sub care în timpul mareelor joase. Acesta este rezultatul unei serii medii mari de observații urgente.
Fluctuațiile verticale ale nivelului apei în timpul mareelor înalte și joase sunt asociate cu mișcări orizontale mase de apăîn raport cu malul. Aceste procese sunt complicate de valul vântului, scurgerea râului și alți factori. Mișcările orizontale ale maselor de apă din zona de coastă se numesc curenți de maree (sau de maree), în timp ce fluctuațiile verticale ale nivelului apei sunt numite fluxuri și reflux. Toate fenomenele asociate fluxurilor și refluxurilor se caracterizează prin periodicitate. Curenții de maree schimbă periodic direcția în direcția opusă, spre deosebire de curenții oceanici, care se deplasează continuu și unidirecțional, sunt cauzate de circulația generală a atmosferei și acoperă suprafețe mari din oceanul deschis.
Mareele înalte și joase alternează ciclic în funcție de condițiile astronomice, hidrologice și meteorologice în schimbare. Secvența fazelor de maree este determinată de două maxime și două minime în ciclul zilnic.
Deși Soarele joacă un rol semnificativ în procesele mareelor, factorul decisiv în dezvoltarea lor este atracția gravitațională a Lunii. Gradul de influență a forțelor de maree asupra fiecărei particule de apă, indiferent de locația acesteia pe suprafața pământului, este determinat de lege. gravitația universală Newton.
Această lege prevede că două particule materiale se atrag reciproc cu o forță direct proporțională cu produsul maselor ambelor particule și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Se înțelege că cu cât masa corpurilor este mai mare, cu atât este mai mare forța de atracție reciprocă care apare între ele (cu aceeași densitate, un corp mai mic va crea mai puțină atracție decât unul mai mare).
Legea mai înseamnă că, cu cât distanța dintre două corpuri este mai mare, cu atât există mai puțină atracție între ele. Deoarece această forță este invers proporțională cu pătratul distanței dintre două corpuri, factorul distanță joacă un rol mult mai mare în determinarea mărimii forței mareelor decât masele corpurilor.
Atracția gravitațională a Pământului, acționând asupra Lunii și menținând-o pe orbita joasă a Pământului, este opusă forței de atracție a Pământului de către Lună, care tinde să miște Pământul spre Lună și „ridică” toate obiectele aflate. pe Pământ în direcția Lunii.
Punctul de pe suprafața pământului situat direct sub Lună se află la doar 6.400 km de centrul Pământului și în medie la 386.063 km de centrul Lunii. În plus, masa Pământului este de 81,3 ori masa Lunii. Astfel, în acest punct de pe suprafața pământului, gravitația Pământului care acționează asupra oricărui obiect este de aproximativ 300 de mii de ori mai mare decât gravitația Lunii.
Este o idee comună că apa de pe Pământ direct sub Lună se ridică în direcția Lunii, determinând apa să curgă departe de alte locuri de pe suprafața Pământului, dar, deoarece gravitația Lunii este atât de mică în comparație cu cea a Pământului, nu ar fi să fie suficient pentru a ridica atât de multă apă.
Cu toate acestea, oceanele, mările și lacurile mari de pe Pământ, fiind corpuri lichide mari, sunt libere să se miște sub influența forțelor laterale, iar orice ușoară tendință de deplasare pe orizontală le pune în mișcare. Toate apele care nu se află direct sub Lună sunt supuse acțiunii componentei forței gravitaționale a Lunii direcționată tangențial (tangențial) la suprafața pământului, precum și a componentei acesteia îndreptată spre exterior și sunt supuse deplasării orizontale în raport cu solidul. scoarta terestra.
Ca urmare, apa curge din zonele adiacente ale suprafeței pământului către un loc situat sub Lună. Acumularea de apă rezultată într-un punct de sub Lună formează acolo o maree. Valul în sine în oceanul deschis are o înălțime de doar 30-60 cm, dar crește semnificativ atunci când se apropie de țărmurile continentelor sau insulelor.
Datorită mișcării apei din zonele învecinate către un punct de sub Lună, refluxuri corespunzătoare de apă au loc în alte două puncte îndepărtate de aceasta, la o distanță egală cu un sfert din circumferința Pământului. Este interesant de observat că scăderea nivelului mării în aceste două puncte este însoțită de o creștere a nivelului mării nu numai pe partea Pământului îndreptată spre Lună, ci și pe partea opusă.
Acest fapt este explicat și prin legea lui Newton. Două sau mai multe obiecte situate la distanțe diferite de aceeași sursă de gravitație și, prin urmare, supuse accelerării gravitației de mărimi diferite, se mișcă unul față de celălalt, deoarece obiectul cel mai apropiat de centrul de greutate este cel mai puternic atras de acesta.
Apa din punctul sublunar experimentează o atracție mai puternică către Lună decât Pământul de sub ea, dar Pământul, la rândul său, are o atracție mai puternică către Lună decât apa de pe partea opusă a planetei. Astfel, apare un val mare, care pe partea Pământului îndreptată spre Lună se numește directă, iar pe partea opusă - invers. Prima dintre ele este cu doar 5% mai mare decât a doua.
Datorită rotației Lunii pe orbita ei în jurul Pământului, între două maree mari succesive sau două maree joase trec aproximativ 12 ore și 25 de minute într-un loc dat. Intervalul dintre punctele culminante ale mareelor înalte și joase succesive este de cca. 6 ore 12 minute Perioada de 24 de ore și 50 de minute dintre două maree succesive se numește zi de maree (sau lunară).
Inegalități de maree. Procesele mareelor sunt foarte complexe și trebuie luați în considerare mulți factori pentru a le înțelege. În orice caz, principalele caracteristici vor fi determinate:
1) stadiul de dezvoltare a mareei în raport cu trecerea Lunii;
2) amplitudinea mareelor și
3) tipul de fluctuații ale mareelor sau forma curbei nivelului apei.
Numeroase variații ale direcției și mărimii forțelor de maree dau naștere la diferențe de mărime a mareelor de dimineață și de seară într-un anumit port, precum și între aceleași maree în diferite porturi. Aceste diferențe se numesc inegalități de maree.
Efect semi-diurn. De obicei, în decurs de o zi, datorită forței principale de maree - rotația Pământului în jurul axei sale - se formează două cicluri de maree complete.
Văzută din exterior Polul Nord ecliptică, este evident că Luna se rotește în jurul Pământului în aceeași direcție în care Pământul se rotește în jurul axei sale - în sens invers acelor de ceasornic. La fiecare revoluție următoare punct dat suprafața pământului ia din nou o poziție direct sub Lună ceva mai târziu decât în timpul revoluției anterioare. Din acest motiv, atât fluxul, cât și refluxul mareelor sunt întârziate cu aproximativ 50 de minute în fiecare zi. Această valoare se numește întârziere lunară.
Inegalitatea la jumătate de lună. Acest tip principal de variație se caracterizează printr-o periodicitate de aproximativ 143/4 zile, care este asociată cu rotația Lunii în jurul Pământului și trecerea acesteia prin faze succesive, în special syzygies (luni noi și luni pline), adică. momente în care Soarele, Pământul și Luna sunt situate pe aceeași linie dreaptă.
Până acum am atins doar influența mareelor a Lunii. Câmpul gravitațional al Soarelui afectează și mareele, totuși, deși masa Soarelui este mult mai mare decât masa Lunii, distanța de la Pământ la Soare este atât de mai mare decât distanța până la Lună încât forța mareelor a Soarelui este mai puțin de jumătate din cea a Lunii.
Cu toate acestea, atunci când Soarele și Luna se află pe aceeași linie dreaptă, fie pe aceeași parte a Pământului, fie pe părți opuse (în timpul lunii noi sau lunii pline), forțele lor gravitaționale se adună, acționând de-a lungul aceleiași axe și un apare suprapunerea mareea solară la lunar.
La fel, atracția Soarelui crește refluxul cauzat de influența Lunii. Ca urmare, mareele devin mai ridicate, iar mareele mai scăzute decât dacă ar fi cauzate doar de gravitația Lunii. Astfel de maree se numesc maree de primăvară.
Atunci când vectorii forței gravitaționale ai Soarelui și ai Lunii sunt reciproc perpendiculari (în cuadratură, adică atunci când Luna se află în primul sau ultimul trimestru), forțele lor de maree se opun, deoarece marea cauzată de atracția Soarelui este suprapusă reflux cauzat de Lună.
În astfel de condiții, mareele nu sunt la fel de înalte și mareele nu sunt la fel de scăzute ca și cum ar fi datorate doar forței gravitaționale a Lunii. Astfel de fluxuri și reflux intermediare se numesc cuadratura.
Gama de puncte de apă înaltă și scăzută în acest caz este redusă de aproximativ trei ori în comparație cu marea de primăvară.
Inegalitatea paralactică lunară. Perioada de fluctuații ale înălțimii mareelor, care apare din cauza paralaxei lunare, este de 271/2 zile. Motivul acestei inegalități este modificarea distanței Lunii față de Pământ în timpul rotației acestuia din urmă. Datorită formei eliptice a orbitei lunare, forța de maree a Lunii la perigeu este cu 40% mai mare decât la apogeu.
Inegalitatea zilnică. Perioada acestei inegalități este de 24 de ore și 50 de minute. Motivele apariției sale sunt rotația Pământului în jurul axei sale și o schimbare a declinării Lunii. Când Luna este aproape ecuatorul ceresc, cele două mareee într-o anumită zi (precum și cele două maree joase) diferă ușor, iar înălțimile apelor mari și joase ale dimineții și serii sunt foarte apropiate. Cu toate acestea, pe măsură ce declinația nordică sau sudică a Lunii crește, mareele de dimineață și de seară de același tip diferă în înălțime, iar atunci când Luna atinge cea mai mare declinație nordică sau sudică, această diferență este cea mai mare.
Sunt cunoscute și mareele tropicale, numite așa deoarece Luna este aproape deasupra tropicilor de nord sau de sud.
Inegalitatea diurnă nu afectează semnificativ înălțimile a două maree joase succesive în Oceanul Atlantic, și chiar și efectul său asupra înălțimii mareelor este mic în comparație cu amplitudinea globală a fluctuațiilor. Cu toate acestea, în Oceanul Pacific, variabilitatea diurnă este de trei ori mai mare la nivelul mareelor joase decât la nivelul mareelor înalte.
Inegalitatea semestrială. Cauza sa este rotația Pământului în jurul Soarelui și modificarea corespunzătoare a declinării Soarelui. De două ori pe an timp de câteva zile în timpul echinocțiului, Soarele este aproape de ecuatorul ceresc, adică. declinația sa este apropiată de 0. Luna este, de asemenea, situată în apropierea ecuatorului ceresc timp de aproximativ o zi la fiecare jumătate de lună. Astfel, în timpul echinocțiilor, există perioade în care declinațiile atât ale Soarelui, cât și ale Lunii sunt aproximativ egale cu 0. Efectul total de maree al atracției acestor două corpuri în astfel de momente este cel mai vizibil în zonele situate în apropierea ecuatorului Pământului. Dacă în același timp Luna se află în faza de lună nouă sau lună plină, așa-numita. maree de primăvară echinocțiale.
Inegalitatea paralaxei solare. Perioada de manifestare a acestei inegalități este de un an. Cauza sa este modificarea distanței de la Pământ la Soare în timpul mișcării orbitale a Pământului. O dată pentru fiecare revoluție în jurul Pământului, Luna se află la cea mai scurtă distanță față de ea, la perigeu. O dată pe an, în jurul datei de 2 ianuarie, Pământul, mișcându-se pe orbita sa, ajunge și la punctul de cea mai apropiată apropiere de Soare (periheliu). Când aceste două momente de cea mai apropiată apropiere coincid, provocând cea mai mare forță totală de maree, ne putem aștepta la mai mult niveluri înalte maree și multe altele niveluri scăzute mareele joase La fel, dacă trecerea afeliului coincide cu apogeul, apar maree mai joase și maree mai puțin adânci.
Cele mai mari amplitudini ale mareelor. Cea mai mare maree din lume este generată de curenții puternici din Golful Minas din Golful Fundy. Fluctuațiile mareelor aici se caracterizează printr-un curs normal cu o perioadă semi-diurnă. Nivelul apei la maree înaltă crește adesea cu mai mult de 12 m în șase ore, apoi scade cu aceeași cantitate în următoarele șase ore. Când efectul mareei de primăvară, poziția Lunii la perigeu și declinarea maximă a Lunii au loc în aceeași zi, nivelul mareelor poate ajunge la 15 m Această amplitudine excepțional de mare a fluctuațiilor mareelor se datorează parțial pâlniei. forma în formă a Golfului Fundy, unde adâncimile scad și țărmurile se apropie spre vârful golfului Cauzele mareelor, care au făcut obiectul unui studiu constant timp de multe secole, se numără printre acele probleme care au dat naștere. multe teorii controversate chiar și în vremuri relativ recente
Charles Darwin scria în 1911: „Nu este nevoie să cauți literatura antica de dragul teoriilor grotești ale mareelor.” Cu toate acestea, marinarii reușesc să-și măsoare înălțimea și să profite de maree fără să aibă nicio idee despre cauzele reale ale apariției lor.
Cred că nu trebuie să ne îngrijorăm prea mult cu privire la cauzele mareelor. Pe baza observațiilor pe termen lung, se calculează tabele speciale pentru orice punct din apele pământului, care indică orele de apă maximă și scăzută pentru fiecare zi. Îmi plănuiesc călătoria, de exemplu, în Egipt, care este renumit pentru lagunele sale de mică adâncime, dar încercați să vă planificați în avans, astfel încât apa să cadă plină în prima jumătate a zilei, ceea ce vă va permite să călăriți complet în cea mai mare parte. a orelor de zi.
O altă întrebare legată de maree care este interesantă pentru kiters este relația dintre vânt și fluctuațiile nivelului apei.
O superstiție populară afirmă că la maree înaltă vântul se intensifică, dar la maree joasă se acru.
Influența vântului asupra fenomenelor mareelor este mai de înțeles. Vântul de la mare împinge apa spre coastă, înălțimea mareei crește peste normal, iar la reflux și nivelul apei depășește media. Dimpotrivă, atunci când vântul bate de pe uscat, apa este alungată de coastă, iar nivelul mării scade.
Al doilea mecanism funcționează prin creșterea presiunii atmosferice pe o suprafață vastă de apă, determinând scăderea nivelului apei pe măsură ce se adaugă greutatea suprapusă a atmosferei. Când presiunea atmosferică crește cu 25 mmHg. Art., nivelul apei scade cu aproximativ 33 cm O zonă de înaltă presiune sau anticiclon se numește de obicei vreme bună, dar nu pentru kiters. Este calm în centrul anticiclonului. O scădere a presiunii atmosferice determină o creștere corespunzătoare a nivelului apei. În consecință, o scădere bruscă a presiunii atmosferice combinată cu vânturile puternice de uragan poate provoca o creștere vizibilă a nivelului apei. Astfel de valuri, deși numite maree, nu sunt de fapt asociate cu influența forțelor mareelor și nu au periodicitatea caracteristică fenomenelor de maree.
Dar este foarte posibil ca mareele joase să influențeze și vântul, de exemplu, o scădere a nivelului apei în lagunele de coastă duce la o încălzire mai mare a apei și, ca urmare, la o scădere a diferenței de temperatură dintre marea rece și terenul încălzit, care slăbește efectul brizei.
Fotografie de Michael Marten
Există o creștere și o scădere a apei. Acest fenomen mareele maritimeși mareele joase. Deja în antichitate, observatorii au observat că marea vine la ceva timp după culminarea Lunii la locul de observație. Mai mult, mareele sunt cele mai puternice în zilele cu lună nouă și cu lună plină, când centrele Lunii și Soarelui sunt situate aproximativ pe aceeași linie dreaptă.
Ținând cont de acest lucru, I. Newton a explicat mareele prin acțiunea gravitației de la Lună și Soare, și anume prin faptul că diferite părți ale Pământului sunt atrase de Lună în moduri diferite.
Pământul se rotește în jurul axei sale mult mai repede decât se rotește Luna în jurul Pământului. Ca rezultat, cocoașa de maree (poziția relativă a Pământului și a Lunii este prezentată în Figura 38) se mișcă, un val de maree străbate Pământul și apar curenți de maree. Pe măsură ce valul se apropie de țărm, înălțimea valului crește pe măsură ce fundul se ridică. În mările interioare, înălțimea unui val de maree este de doar câțiva centimetri, dar în oceanul deschis ajunge la aproximativ un metru. În golfurile înguste situate favorabil, înălțimea mareei crește de câteva ori mai mult.
Frecarea apei cu fundul, precum și deformarea învelișului solid al Pământului, sunt însoțite de eliberarea de căldură, ceea ce duce la disiparea energiei din sistemul Pământ-Lună. Deoarece cocoașa de maree se află la est, marea maximă are loc după punctul culminant al Lunii, atracția cocoașului face ca Luna să accelereze și să încetinească rotația Pământului. Luna se îndepărtează treptat de Pământ. Într-adevăr, datele geologice arată că în Perioada jurasică(acum 190-130 de milioane de ani) mareele erau mult mai mari, iar zilele erau mai scurte. Trebuie remarcat faptul că atunci când distanța până la Lună scade de 2 ori, înălțimea mareei crește de 8 ori. În prezent, ziua crește cu 0,00017 s pe an. Deci, în aproximativ 1,5 miliarde de ani, lungimea lor va crește la 40 de zile moderne. O lună va avea aceeași lungime. Drept urmare, Pământul și Luna se vor înfrunta întotdeauna cu aceeași parte. După aceasta, Luna va începe să se apropie treptat de Pământ și în alte 2-3 miliarde de ani va fi sfâșiată de forțele mareelor (dacă, desigur, până atunci sistemul solar mai există).
Influența Lunii asupra mareelor
Să luăm în considerare, după Newton, mai detaliat mareele cauzate de atracția Lunii, întrucât influența Soarelui este semnificativ (de 2,2 ori) mai mică.
Să notăm expresii pentru accelerațiile cauzate de atracția Lunii pentru diferite puncte ale Pământului, ținând cont de faptul că pentru toate corpurile dintr-un punct dat din spațiu aceste accelerații sunt aceleași. În sistemul de referință inerțial asociat cu centrul de masă al sistemului, valorile accelerației vor fi:
A A = -GM / (R - r) 2 , a B = GM / (R + r) 2 , a O = -GM / R 2 ,
Unde un A, un O, un B— accelerații cauzate de atracția Lunii în puncte O, O, B(Fig. 37); M— masa Lunii; r— raza Pământului; R- distanta dintre centrele Pamantului si Luna (pentru calcule se poate lua egala cu 60 r); G- constantă gravitațională.
Dar trăim pe Pământ și efectuăm toate observațiile într-un sistem de referință asociat cu centrul Pământului, și nu cu centrul de masă al Pământului - Luna. Pentru a merge la acest sistem, este necesar să scădem accelerația centrului Pământului din toate accelerațiile. Apoi
A’ A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a’ B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .
Să efectuăm acțiunile din paranteze și să ținem cont de asta r putin in comparatie cu R iar în sume şi diferenţe poate fi neglijat. Apoi
A’ A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .
Accelerare o’OŞi o’B identice ca mărime, opuse ca direcție, fiecare îndreptată din centrul Pământului. Sunt numiti accelerații ale mareelor. La puncte CŞi D accelerațiile mareelor sunt mai mici ca magnitudine și sunt direcționate spre centrul Pământului.
Accelerațiile mareelor se numesc acceleratii care apar intr-un cadru de referinta asociat unui corp datorita faptului ca, datorita dimensiunilor finite ale acestui corp, diferitele sale parti sunt atrase diferit de corpul perturbator. La puncte OŞi B accelerația gravitației se dovedește a fi mai mică decât în puncte CŞi D(Fig. 37). În consecință, pentru ca presiunea la aceeași adâncime să fie aceeași (ca și la vasele comunicante) în aceste puncte, apa trebuie să se ridice, formând o așa-numită cocoașă de maree. Calculele arată că creșterea apei sau a mareei în oceanul deschis este de aproximativ 40 cm în apele de coastă este mult mai mare, iar teoria lui Newton nu poate explica acest lucru.
Pe coastele multor mări exterioare puteți vedea o imagine interesantă: plasele de pescuit sunt întinse de-a lungul țărmului, nu departe de apă. Mai mult, aceste plase nu au fost instalate pentru uscare, ci pentru prinderea peștilor. Dacă stai pe mal și privești marea, totul va deveni limpede. Acum apa începe să crească, iar acolo unde în urmă cu doar câteva ore era un banc de nisip, valuri se stropesc. Când apa s-a retras, au apărut plase, în care peștii încâlciți scânteiau de solzi. Pescarii au ocolit plasele si au scos capturile. Material de pe site
Așa descrie un martor ocular începutul valului: „Am ajuns la mare”, mi-a spus un coleg de călătorie. M-am uitat în jur uluită. În fața mea era într-adevăr un țărm: o dâră de valuri, carcasa pe jumătate îngropată a unei foci, bucăți rare de lemn de plutire, fragmente de scoici. Și apoi era o întindere plată... și nicio mare. Dar după vreo trei ore, linia nemișcată a orizontului a început să respire și s-a agitat. Iar acum, în spatele ei, sclipirea mării a început să scânteie. Valul se rostogoli necontrolat înainte de-a lungul suprafeței cenușii. Depășindu-se unul pe altul, valurile au fugit pe țărm. Una după alta, stâncile îndepărtate s-au scufundat - și numai apa este vizibilă de jur împrejur. Îmi aruncă spray sărat în față. În loc de o câmpie moartă, întinderea de apă trăiește și respiră în fața mea.”
Când un val de maree intră în golf, care are un plan în formă de pâlnie, malurile golfului par să-l comprimă, determinând înălțimea mareei să crească de mai multe ori. Deci, în Golful Fundy, lângă țărmul estic America de Nordînălțimea mareelor ajunge la 18 m În Europa, cele mai mari maree (până la 13,5 metri) au loc în Bretania lângă orașul Saint-Malo.
Foarte des un val de marea pătrunde în estuare
