§ 59. СВЕДЕНИЯ О ПРИЛИВАХ

Причины приливов

Периодические колебания уровня Мирового океана, называемые приливами, происходят в основном вследствие сил взаимного притяжения между Луной, Землей и Солнцем и центробежных сил системы вращения. Расстояние между Землей и Солнцем в 390 раз больше расстояния от Земли до Луны, приливообразующие силы Солнца в 2,17 раза меньше чем Луны. Поэтому приливообразующие силы Луны являются определяющими в образовании прилива.

Под действием указанных выше сил водная оболочка Земли деформируется в эллипсоид (рис. 117), большая ось которого Zn направлена по линии ОО2 на центр Луны. Малая ось ав является диаметром круга освещения, который делит эллипсоид на две половины: освещенную Луной и не освещенную (на рис. 117 заштрихована).

Из рис. 117 видно, что на экваторе приливы будут наибольшими, а на полюсах уровень понижен и всегда постоянный, т. е. приливной эллипсоид расположен симметрично относительно экватора Земли.

Такая форма водной оболочки называется Лунным приливным эллипсоидом. Под воздействием Солнца образуется также эллипсоид, но меньший по размерам — солнечный приливной эллипсоид.

Если бы Луна и Солнце вращались постоянно в плоскости экватора Земли с одинаковой угловой скоростью и находились всегда на од- ном и том же расстоянии от Земли, то в точках, находящихся на меридиане, проходящем через большую ось, были бы всегда наивысшие уровни воды, а в точках, расположенных на круге освещения, — наименьшие. Для одной и той же точки на поверхности Земли, в силу ее суточного вращения, прилив и отлив будут периодически сменяться два раза в сутки через равные промежутки времени.

Рис. 117

Если, например положению точки А2, находящейся на поверхности Мирового океана и меридиане, проходящем через большую ось Zn, соответствует полная вода (ПВ), то вследствие суточного вращения Земли точка Аг окажется в положении А2 на противоположной стороне круга освещения, соответствующем малой воде (MB), в положении А3 будет вновь наблюдаться вторая полная вода и в положении А4 — вновь вторая малая вода.

Таким образом, для рассмотренной точки поверхности Мирового океана в течение суток будут наблюдаться две полные и две малые воды, причем высота смежных полных и малых вод одинакова.

Такие приливы можно было бы назвать полусуточными, и колебание уровня воды при них можно представить правильной синусоидой. Однако в действительности это не так. Луна и Солнце в своем движении вокруг Земли изменяют склонение (склонением называется угол между плоскостью экватора Земли и направлением на светило).

В связи с этим приливной эллипсоид будет как бы поворачиваться относительно плоскости экватора и оси Земли. Кроме того, Мировой океан не представляет собой водной оболочки одинаковой толщины, в нем размещаются материки и острова, океан образует моря и заливы с различными глубинами; вода обладает вязкостью, и при ее перемещении возникают силы инерции и трения. Поэтому действительная картина приливных явлений значительно сложнее.

Неравенство приливов

Указанные выше причины приводят к ряду так называемых неравенств по высоте полных и малых вод и по времени их наступления. При северном склонении Луны (рис. 118) большая ось Zn приливного эллипсоида по-прежнему направлена на центр Луны, и в некоторой точке А1наблюдается полная вода. Вследствие суточного вращения Земли эта точка через некоторое время относительно приливного эллипсоида окажется в положении А2 на круге освещения с противоположной стороны, где будет наблюдаться малая вода. Вторая полная вода будет наблюдаться в положении А3, но высота воды в этой точке будет меньше высоты полной воды в точке А1 так оси эллипсоида смещены относительно оси и экватора Земли.

Рис. 118

Это неравенство прилива называется суточным неравенством по высоте. Путь, проходимый от точки А1 до точки А2, больше пути от А2 до А3, и при постоянной скорости вращения Земли потребуется больше времени для прохождения пути от А1 до А2, чем от А2 до А3. Поэтому время от первой высокой воды (точка Аг) до первой малой (точка А2) также будет больше, чем время от первой малой до второй более низкой полной воды.

Такое неравенство называется суточным неравенством прилива по времени.

Если рассмотреть характер приливов в других точках на поверхности Мирового океана, то, например, в точке а1 наблюдаем полную воду, при перемещении ее в точку а (за половину суток) будет наблюдаться малая вода, а к концу второй половины суток она вновь займет первоначальное положение. Здесь приливы стали суточными, т. е. в течение суток наблюдается только одна полная и одна малая вода. В связи с тем, что положение Солнца, Луны и Земли относительно друг друга меняется, то и направление приливообразующих сил Луны и Солнца изменяется. Когда Солнце и Луна находятся в одной плоскости с Землей, то обе силы складываются. Это бывает два раза за лунный месяц — в периоды новолуния и полнолуния. При- ливы в это время наблюдаются самыми большими по высоте и называются сизигийными (Сз) (рис. 119, а). Когда же плоскости «Солнце—Земля» и «Луна—Земля» составляют почти прямой угол, то приливообразующие силы Солнца ослабляют такие же силы Луны. Это бывает также два раза в месяц — в I и IV четвертях фаз Луны. Приливы в это время наблюдаются самыми наименьшими по высоте и называются квадратурными (КВ) (рис. 119, б).

Изменение величины прилива между периодами сизигий и квадратур называется полумесячным (ил и фазовым) неравенством по высоте.

Рис. 119

Так как Солнце совершает свой видимый оборот вокруг Земли за 24 ч, Луна — за 24 ч 50 мин, то ежедневно Луна запаздывает с приходом на меридиан данного места по сравнению с Солнцем на 50 мин, прилив одного дня отличается от прилива другого, что в свою очередь приводит к полумесячному неравенству по времени.

Кроме этого, приливообразующие силы Луны и Солнца зависят от расстояний до Земли. Когда Луна в перигее, ее расстояние до Зем- ли составляет 57, а когда она в апогее, — 63,7 земных радиусов. Величина приливсобразующей силы Луны в перигее примерно на 40% больше, чем в апогее. Когда Солнце находится в перигее (2 января), расстояние его до Земли составляет 22 249, а в момент апогея (5 июля) — 23 732 земных радиуса. Величина приливообразующих сил, Солнца в перигее на 10% больше, чем в апогее. Неравенства такого типа в величине приливов получили наименование параллактических, их периодичность для Луны составляет 27,33 суток и для Солнца — 365,25 суток.

Классификация и основные элементы приливов

Наблюдаемые в природе приливы, как следует из рассмотренного, очень сложны по своей структуре, поэтому предсказание их величины и времени для любого момента и места является сложной задачей. Для облегчения вычисления характеристик приливов они сгруппированы и классифицированы.

В зависимости от величины периода прилива — промежутка времени между одинаковыми уровнями — приливы подразделяются на полусуточные, суточные и смешанные.

Полусуточные приливы характеризуются тем, что за период лунных суток (24 ч 50 мин) регулярно наблюдаются две полные и две малые воды. Высота следующих друг за другом полных или малых вод различается незначительно, время роста (время, в течение которого уровень моря повышается) и время падения (время, в течение которого уровень понижается) практически равны между собой и составляют 6 ч 12 мин. Период прилива равен половине лунных суток.

Суточные приливы имеют в течение лунных суток одну полную и одну малую воду.

Смешанные приливы можно разделить на неправильные полусуточные и неправильные суточные.

Неправильные полусуточные приливы ближе полусуточным, они характеризуются тем, что почти на протяжении месяца наблюдаются по две полных и по две малых воды в лунные сутки, но нередко вторая полная вода может оказаться настолько малой, что полусуточный характер прилива делается едва заметным, и приливы можно считать суточными.

При неправильных суточных приливах особенности суточного прилива преобладают. Но при склонениях луны, близких к нулю, наблюдаются две полных и две малых воды за лунные сутки, и приливы приобретают полусуточный характер.

Лунный промежуток (ТЛ) — это промежуток времени между прохождением Луны через меридиан данного места и наступлением ближайшей следующей полной воды.

Средний прикладной час — средняя величина из лунных промежутков. Являясь для каждого места величиной постоянной, значение прикладного часа может находиться в пределах от 0 до 12 ч.

Прикладной час порта (ПЧп) — средняя величина из лунных промежутков в сизигии при положении Луны и Солнца на линии экватора и на средних расстояниях от Земли.

Возраст прилива — промежуток времени между новолунием или полнолунием и моментом наступления наибольшей по высоте полной воды. Наибольшие по высоте приливы наступают не в дни новолуний или полнолуний, а несколько позже или раньше.

Основные термины и обозначения элементов приливов

Колебание уровня моря происходит около какого-то среднего положения, называемого средним уровнем моря (СУМ). На советских картах глубины (Гл) указываются относительно наименьшего из уровней, наблюдавшихся в малую сизигийную воду называемого нуле м глуби н (Н. к). Следовательно, указанная глубина в любой точке на карте ГлК = hНК

Рис. 120

Разницу между уровнем моря в данную малую воду и нулем глубин (глубиной, показанной на карте) называют высотой малой воды hМВ (Рис. 120). Разницу между уровнем моря в полную воду и нулем глубин называют высотой полной воды hПВ Таким образом, действительная глубина в момент малой воды ГлМ*В = = ГЛК + hМВ а в момент полной воды ГлПВ = ГЛК +hПВ Разность между высотами уровней полной и малой воды в течение одного периода колебания называют величиной прилива В:

Полусумма высот полной и малой воды называется высотой среднего уровня прилива Z0:

Полуразность высот полной и малой воды называется амплитудой прилива А :

Промежуток времени от момента наступления малой воды t^MВ до момента наступления полной воды t^ПВ называется временем роста Тр:

а от момента наступления полной воды tПВ до момента наступления малой воды t^MВ — временем падения Т^П:

Изменяющийся при приливе уровень воды, дойдя до определенного предела, некоторое время остается в покое, не изменяется, или, как говорят, уровень стоит. Продолжительность стояния уровня Тс может длиться до 1 ч.

Вперед
Оглавление
Назад

Copyright © 1998-2024 Центральный Военно-Морской Портал. Использование материалов портала разрешено только при условии указания источника: при публикации в Интернете необходимо размещение прямой гипертекстовой ссылки, не запрещенной к индексированию для хотя бы одной из поисковых систем: Google, Yandex; при публикации вне Интернета - указание адреса сайта. Редакция портала, его концепция и условия сотрудничества. Сайт создан компанией ProLabs. English version.