15. oktoober 2012
Briti fotograaf Michael Marten lõi originaalfotode seeria, mis jäädvustas Suurbritannia rannikut samade nurkade alt, kuid eri aegadel. Üks lask tõusu ajal ja üks mõõna ajal.
See osutus üsna ebatavaliseks ja projekti positiivsed ülevaated sundisid autorit sõna otseses mõttes raamatut avaldama. Raamat nimega "Meremuutus" ilmus tänavu augustis ja ilmus kahes keeles. Michael Martenil kulus oma muljetavaldava fotoseeria loomiseks umbes kaheksa aastat. Kõrge ja madala vee vaheline aeg on keskmiselt veidi üle kuue tunni. Seetõttu peab Michael igas kohas pikutama kauem kui vaid mõne katiku klõpsu. Autor oli pikka aega turgutanud ideed luua seeria selliseid teoseid. Ta otsis, kuidas looduses toimuvaid muutusi filmil ilma inimmõjuta realiseerida. Ja ma leidsin selle juhuslikult ühest Šoti rannikukülast, kus veetsin terve päeva ja tabasin tõusu- ja mõõna aega.
Veetaseme perioodilisi kõikumisi (tõusud ja langused) Maa veealadel nimetatakse loodeteks.
Tõusu ajal ööpäeva või poole päeva jooksul täheldatud kõrgeimat veetaset nimetatakse kõrgveeks, mõõna ajal madalaimat veetaset mõõna ajal ning nende maksimumtaseme märkide saavutamise hetke nimetatakse kõrgvee seisuks (või etapiks). vastavalt mõõn või mõõn. Keskmine meretase on tinglik väärtus, millest kõrgemal paiknevad loodete ajal tasememärgid ja mõõna ajal allapoole. See on kiireloomuliste vaatluste suurte seeriate keskmistamise tulemus.
Veetaseme vertikaalsed kõikumised tõusude ja mõõnade ajal on seotud veemasside horisontaalse liikumisega kalda suhtes. Neid protsesse raskendavad tuule tõus, jõgede äravool ja muud tegurid. Veemasside horisontaalset liikumist rannikuvööndis nimetatakse loodete (või loodete) hoovusteks, veetaseme vertikaalseid kõikumisi aga mõõnadeks ja vooludeks. Kõiki mõõnadega seotud nähtusi iseloomustab perioodilisus. Loodete hoovused muudavad perioodiliselt suunda vastupidiseks, seevastu pidevalt ja ühesuunaliselt liikuvad ookeanihoovused on põhjustatud atmosfääri üldisest tsirkulatsioonist ja katavad suuri alasid avaookeanis.
Tõusud ja mõõnad vahelduvad tsükliliselt vastavalt muutuvatele astronoomilistele, hüdroloogilistele ja meteoroloogilistele tingimustele. Loodefaaside järjestus määratakse päevase tsükli kahe maksimumi ja kahe miinimumiga.
Kuigi Päike mängib loodete protsessides olulist rolli, on nende arengus määravaks teguriks Kuu gravitatsiooniline tõmbejõud. Loodejõudude mõju aste igale veeosakesele, olenemata selle asukohast maapinnal, määratakse Newtoni universaalse gravitatsiooni seadusega.
See seadus ütleb, et kaks materjaliosakest tõmbavad teineteist jõuga, mis on otseselt võrdeline mõlema osakese masside korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. On arusaadav, et mida suurem on kehade mass, seda suurem on nende vahel tekkiv vastastikune tõmbejõud (sama tihedusega tekitab väiksem keha vähem külgetõmmet kui suurem).
Seadus tähendab ka seda, et mida suurem on kahe keha vaheline kaugus, seda väiksem on nendevaheline külgetõmme. Kuna see jõud on pöördvõrdeline kahe keha vahelise kauguse ruuduga, mängib kaugustegur loodete jõu suuruse määramisel palju suuremat rolli kui kehade massid.
Maa gravitatsiooniline külgetõmbejõud, mis toimib Kuul ja hoiab seda Maa-lähedasel orbiidil, on vastupidine Kuu külgetõmbejõule, mis kaldub Maad Kuu poole nihutama ja "tõsta" üles kõik asuvad objektid. Maal Kuu suunas.
Otse Kuu all asuv punkt maapinnal on Maa keskpunktist vaid 6400 km kaugusel ja Kuu keskpunktist keskmiselt 386 063 km kaugusel. Lisaks on Maa mass 81,3 korda suurem kui Kuu mass. Seega on Maa pinna praegusel hetkel mis tahes objektile mõjuv Maa gravitatsioon umbes 300 tuhat korda suurem kui Kuu gravitatsioon.
Levinud on arusaam, et otse Kuu all olev vesi Maal tõuseb Kuu suunas, mistõttu vesi voolab mujalt Maa pinnalt eemale, kuid kuna Kuu gravitatsioon on Maaga võrreldes nii väike, siis see ei langeks. olema piisav, et tõsta nii palju vett. tohutu kaal.
Ookeanid, mered ja suured järved Maal, olles aga suured vedelad kehad, võivad aga külgsuunaliste nihkejõudude mõjul vabalt liikuda ning igasugune väike kalduvus horisontaalselt liikuda paneb need liikuma. Kõik veed, mis ei asu vahetult Kuu all, on allutatud Kuu gravitatsioonijõu komponendi toimele, mis on suunatud tangentsiaalselt (tangentsiaalselt) maapinnale, samuti selle komponendile, mis on suunatud väljapoole, ning on allutatud horisontaalsele nihkele tahke aine suhtes. maakoor.
Selle tulemusena voolab vesi maapinna külgnevatest aladest Kuu all asuva koha suunas. Sellest tulenev vee kogunemine Kuu all olevasse punkti moodustab seal mõõna. Hiidlaine enda kõrgus avaookeanis on vaid 30-60 cm, kuid mandrite või saarte kallastele lähenedes suureneb see oluliselt.
Vee liikumise tõttu naaberaladelt Kuu all asuva punkti suunas tekivad vastavad vee mõõnad kahes teises punktis, mis on sellest eemal veerandiga Maa ümbermõõdust. Huvitav on märkida, et merevee taseme langusega neis kahes punktis kaasneb merepinna tõus mitte ainult Maa poolel, mis on Kuu poole, vaid ka selle vastasküljel.
Seda asjaolu seletab ka Newtoni seadus. Kaks või enam objekti, mis asuvad samast gravitatsiooniallikast erinevatel kaugustel ja on seetõttu allutatud erineva suurusega raskuskiirendusele, liiguvad üksteise suhtes, kuna raskuskeskmele kõige lähemal asuv objekt tõmbab selle poole kõige tugevamalt.
Vesi allkuupunktis kogeb tugevamat tõmmet Kuu poole kui selle all olev Maa, kuid Maal on omakorda tugevam tõmme Kuu poole kui vesi planeedi vastasküljel. Seega tekib tõusulaine, mida Maa Kuu poole suunatud küljel nimetatakse otseseks ja vastasküljeks vastupidiseks. Esimene neist on vaid 5% kõrgem kui teine.
Kuu pöörlemise tõttu oma orbiidil ümber Maa möödub antud kohas kahe järjestikuse tõusu või mõõna vahel ligikaudu 12 tundi ja 25 minutit. Järjestikuste tõusude ja mõõnade kulminatsioonide vaheline intervall on u. 6 tundi 12 minutit Ajavahemikku 24 tundi 50 minutit kahe järjestikuse loode vahel nimetatakse loodete (või kuu) päevaks.
Loodete ebavõrdsused. Loodete protsessid on väga keerulised ja nende mõistmiseks tuleb arvestada paljude teguritega. Igal juhul määratakse peamised omadused:
1) mõõna arenguaste Kuu läbimise suhtes;
2) loodete amplituud ja
3) loodete kõikumiste liik või veetaseme kõvera kuju.
Loodejõudude suuna ja ulatuse arvukad variatsioonid põhjustavad erinevusi hommikuste ja õhtuste loodete suurusjärgus konkreetses sadamas, aga ka samade loodete vahel erinevates sadamates. Neid erinevusi nimetatakse loodete ebavõrdsuseks.
Poolpäevane toime. Tavaliselt moodustub päeva jooksul peamise loodete jõu – Maa pöörlemise ümber oma telje – tõttu kaks täielikku loodete tsüklit.
Ekliptika põhjapooluselt vaadates on ilmne, et Kuu pöörleb ümber Maa samas suunas, milles Maa pöörleb ümber oma telje – vastupäeva. Iga järgneva pöördega võtab maapinna antud punkt uuesti otse Kuu all positsiooni mõnevõrra hiljem kui eelmise pöörde ajal. Seetõttu hilinevad nii mõõn kui ka mõõn iga päev ligikaudu 50 minutit. Seda väärtust nimetatakse kuu viivituseks.
Poole kuu ebavõrdsus. Seda põhilist variatsioonitüüpi iseloomustab ligikaudu 143/4-päevane perioodilisus, mis on seotud Kuu pöörlemisega ümber Maa ja selle läbimisega järjestikuste faaside, eelkõige süzygiate (noorkuud ja täiskuud), s.o. hetked, mil Päike, Maa ja Kuu asuvad samal sirgel.
Seni oleme puudutanud ainult Kuu loodete mõju. Päikese gravitatsiooniväli mõjutab ka loodeid, kuid kuigi Päikese mass on Kuu massist palju suurem, on kaugus Maast Päikese kaugusest Kuust nii suurem, et loodete jõud Päikesest on vähem kui poole Kuu omast.
Kui aga Päike ja Kuu asuvad samal sirgel, kas samal pool Maad või vastaskülgedel (noorkuu või täiskuu ajal), liidetakse nende gravitatsioonijõud, mis toimivad piki sama telge ja päikeseloonus kattub Kuu tõusuga.
Samuti suurendab Päikese külgetõmme Kuu mõjust põhjustatud mõõna. Selle tulemusena tõusevad looded kõrgemaks ja looded madalamaks, kui need oleksid põhjustatud ainult Kuu gravitatsioonist. Selliseid loodete nimetatakse kevadisteks loodeteks.
Kui Päikese ja Kuu gravitatsioonijõuvektorid on üksteisega risti (kvadratuuride ajal, st kui Kuu on esimeses või viimases veerandis), on nende loodete jõud vastandlik, kuna Päikese külgetõmbejõu poolt põhjustatud mõõn kattub Kuu põhjustatud mõõn.
Sellistes tingimustes ei ole looded nii kõrged ega looded nii madalad, nagu oleks need tingitud ainult Kuu gravitatsioonijõust. Selliseid vahepealseid mõõnu ja voogusid nimetatakse kvadratuuriks.
Kõrg- ja madalveemärkide ulatus väheneb sel juhul kevadise mõõnaga võrreldes ligikaudu kolm korda.
Kuu parallaktiline ebavõrdsus. Loodete kõrguste kõikumise periood, mis tekib Kuu parallaksi tõttu, on 271/2 päeva. Selle ebavõrdsuse põhjuseks on Kuu kauguse muutumine Maast viimase pöörlemise ajal. Kuu orbiidi elliptilise kuju tõttu on Kuu loodete jõud perigees 40% suurem kui apogees.
Igapäevane ebavõrdsus. Selle ebavõrdsuse periood on 24 tundi 50 minutit. Selle esinemise põhjused on Maa pöörlemine ümber oma telje ja Kuu deklinatsiooni muutus. Kui Kuu on taevaekvaatori lähedal, erinevad antud päeva kaks mõõna (nagu ka kaks mõõna) veidi ning hommikuse ja õhtuse kõrg- ja mõõnavee kõrgused on väga lähedal. Kui aga Kuu põhja- või lõunadeklinatsioon suureneb, erinevad sama tüüpi hommikused ja õhtused loodete kõrgused ning kui Kuu saavutab suurima põhja- või lõunakalde, on see erinevus suurim.
Tuntud on ka troopilised looded, mida nimetatakse seetõttu, et Kuu on peaaegu põhja- või lõunatroopika kohal.
Ööpäevane ebavõrdsus ei mõjuta oluliselt Atlandi ookeani kahe järjestikuse mõõna kõrgust ja isegi selle mõju loodete kõrgustele on kõikumiste üldise amplituudiga võrreldes väike. Vaikses ookeanis on mõõnatasemete ööpäevane varieeruvus aga kolm korda suurem kui tõusuvee taseme korral.
Poolaasta ebavõrdsus. Selle põhjuseks on Maa pööre ümber Päikese ja vastav muutus Päikese deklinatsioonis. Kaks korda aastas mitmel päeval pööripäevade ajal on Päike taevaekvaatori lähedal, s.o. selle deklinatsioon on 0-le lähedane. Ka Kuu asub taevaekvaatori lähedal umbes ühe päeva iga poole kuu tagant. Seega on pööripäevade ajal perioode, mil nii Päikese kui Kuu deklinatsioonid on ligikaudu võrdsed 0-ga. Nende kahe keha külgetõmbe kogumõju sellistel hetkedel on kõige märgatavam maa ekvaatori lähedal asuvatel aladel. Kui samal ajal on Kuu noorkuu või täiskuu faasis, on nn. kevadised pööripäeva looded.
Päikese parallaksi ebavõrdsus. Selle ebavõrdsuse avaldumise periood on üks aasta. Selle põhjuseks on Maa ja Päikese kauguse muutumine Maa orbitaalliikumise ajal. Üks kord iga pöörde ümber Maa on Kuu sellest kõige lühemal kaugusel perigees. Kord aastas, 2. jaanuari paiku, jõuab Maa oma orbiidil liikudes ka Päikesele lähima lähenemispunkti (periheeli). Kui need kaks lähima lähenemise hetke langevad kokku, põhjustades suurima neto tõusujõu, võib oodata kõrgemat loodete taset ja madalamat loodete taset. Samuti, kui afeeli läbimine langeb kokku apogeega, tekivad madalamad looded ja looded.
Suurimad loodete amplituudid. Maailma kõrgeima tõusulaine tekitavad tugevad hoovused Fundy lahes Minase lahes. Loodete kõikumisi iseloomustab siin normaalne kulg poolpäevase perioodiga. Tõusu ajal tõuseb veetase sageli kuue tunniga üle 12 m ja langeb seejärel järgmise kuue tunni jooksul sama palju. Kui kevadise mõõna mõju, Kuu asend perigees ja Kuu maksimaalne deklinatsioon ilmnevad samal päeval, võib loodete tase ulatuda 15 m-ni. See erakordselt suur loodete kõikumiste amplituud on osaliselt tingitud lehtrikujulisest Fundy lahe kuju, kus sügavused vähenevad ja kaldad liiguvad üksteisele lähemale lahe tipu suunas.Mõõna põhjuseid, mida on sajandeid pidevalt uuritud, on üks neist probleemidest, mis on tekitanud palju vastuolulised teooriad isegi suhteliselt hiljuti
Charles Darwin kirjutas 1911. aastal: "Looduste grotesksete teooriate huvides pole vaja otsida iidset kirjandust." Kuid meremeestel õnnestub oma kõrgust mõõta ja loodete eeliseid ära kasutada, ilma et neil oleks aimugi nende esinemise tegelikest põhjustest.
Ma arvan, et me ei pea liiga palju muretsema loodete põhjuste pärast. Pikaajaliste vaatluste põhjal arvutatakse maa vete mis tahes punkti kohta spetsiaalsed tabelid, mis näitavad iga päeva vee kõrg- ja mõõnaaegu. Plaanin oma reisi näiteks Egiptusesse, mis on kuulus oma madalate laguunide poolest, kuid proovige ette planeerida, et täisvesi tekiks päeva esimeses pooles, mis võimaldab teil enamuse täis sõita. päevavalgustundidel.
Teine loodetega seotud küsimus, mis lohelejaid huvitab, on tuule ja veetaseme kõikumise suhe.
Rahvapärane ebausk ütleb, et tõusu ajal tuul tugevneb, mõõna ajal aga läheb hapuks.
Tuule mõju loodete nähtustele on arusaadavam. Merelt puhuv tuul surub vee ranniku poole, mõõna kõrgus tõuseb üle normi ning mõõna ajal ületab ka veetase keskmist. Vastupidi, kui tuul puhub maismaalt, juhitakse vesi rannikult eemale ja meretase langeb.
Teine mehhanism töötab atmosfäärirõhu tõstmisega suurel veealal; veetase langeb, kui lisandub atmosfääri kaal. Kui atmosfäärirõhk tõuseb 25 mmHg. Art., veetase langeb ligikaudu 33 cm Kõrgrõhuvööndit ehk antitsükloni nimetatakse tavaliselt heaks ilmaks, kuid mitte lohemeeste jaoks. Antitsükloni keskosas on tuulevaikus. Atmosfäärirõhu langus põhjustab vastava veetaseme tõusu. Järelikult võib õhurõhu järsk langus koos orkaanijõuliste tuultega põhjustada veetaseme märgatava tõusu. Selliseid laineid, kuigi neid nimetatakse loodeteks, ei seostata tegelikult loodete jõudude mõjuga ja neil ei ole loodete nähtustele iseloomulikku perioodilisust.
Kuid on täiesti võimalik, et mõõnad võivad mõjutada ka tuult, näiteks veetaseme langus rannikulaguunides toob kaasa vee suurema soojenemise ning selle tulemusena külma mere ja merevee temperatuuride vahe vähenemise. köetav maa, mis nõrgendab tuule mõju.
Foto Michael Marten
Maailmamered elavad oma reeglite järgi, mis on harmooniliselt ühendatud universumi seadustega. Pikka aega märkasid inimesed, et nad liiguvad aktiivselt, kuid ei saanud aru, mis neid meretaseme kõikumisi põhjustab. Uurime, mis on mõõn ja mõõn?
Mõõnad ja voolud: ookeani saladused
Meremehed teadsid väga hästi, et mõõnad ja mõõnad on igapäevane nähtus. Kuid ei tavalised elanikud ega teadlased ei saanud aru nende muutuste olemusest. Juba viiendal sajandil eKr püüdsid filosoofid kirjeldada ja iseloomustada maailma ookeani liikumist. tundus midagi fantastilist ja erakordset. Isegi mainekad teadlased pidasid loodeid planeedi hingamiseks. See versioon on eksisteerinud mitu aastatuhandet. Alles seitsmeteistkümnenda sajandi lõpus hakati sõna "mõõna" tähendust seostama Kuu liikumisega. Kuid seda protsessi ei olnud kunagi võimalik teaduslikust vaatenurgast selgitada. Sadu aastaid hiljem mõistsid teadlased selle mõistatuse välja ja andsid täpse definitsiooni veetaseme igapäevasele muutusele. Kahekümnendal sajandil tekkinud okeanoloogiateadus tegi kindlaks, et mõõn on Kuu gravitatsioonilise mõju tõttu Maailma ookeani veetaseme tõus ja langus.
Kas looded on kõikjal ühesugused?
Kuu mõju maakoorele ei ole ühesugune, mistõttu ei saa väita, et looded on kõikjal maailmas ühesugused. Mõnel pool planeedil ulatuvad igapäevased meretaseme muutused kuueteistkümne meetrini. Ja Musta mere ranniku elanikud ei märka mõõnasid ja voogusid praktiliselt üldse, kuna need on maailma kõige tähtsusetumad.
Tavaliselt toimub muutus kaks korda päevas – hommikul ja õhtul. Kuid Lõuna-Hiina meres on mõõn veemasside liikumine, mis toimub ainult üks kord 24 tunni jooksul. Meretaseme muutused on kõige märgatavamad väinades või muudes kitsastes kohtades. Kui jälgite, märkate palja silmaga, kui kiiresti vesi lahkub või siseneb. Mõnikord tõuseb see mõne minutiga viis meetrit.
Nagu me juba teada saime, on meretaseme muutused põhjustatud selle püsiva satelliidi Kuu mõjust maakoorele. Aga kuidas see protsess toimub? Et mõista, mis on tõusulaine, on vaja üksikasjalikult ette kujutada kõigi päikesesüsteemi planeetide vastasmõju.
Kuu ja Maa on üksteisest pidevas sõltuvuses. Maa tõmbab ligi oma satelliiti, mis omakorda kipub tõmbama meie planeeti. See lõputu rivaalitsemine võimaldab meil säilitada vajalikku vahemaad kahe kosmilise keha vahel. Kuu ja Maa liiguvad oma orbiitidel, mõnikord eemaldudes ja mõnikord üksteisele lähenedes.
Sel hetkel, kui Kuu meie planeedile lähemale jõuab, paindub maakoor selle poole. See paneb vee maakoore pinnal lainetama, justkui üritaks see kõrgemale tõusta. Maa satelliidi eraldumine põhjustab maailma ookeani taseme langust.
Loodete intervall Maal
Kuna tõusulaine on regulaarne nähtus, peab sellel olema oma kindel liikumisvahemik. Okeanoloogid suutsid välja arvutada Kuu päeva täpse aja. Seda terminit kasutatakse tavaliselt Kuu pöörde kirjeldamiseks meie planeedi ümber; see on veidi pikem kui meie harjumuspärane 24 tundi. Iga päev nihkuvad looded 50 minuti võrra. See ajavahemik on vajalik selleks, et laine "järele jõuda" Kuule, mis liigub Maa ööpäeva jooksul kolmteist kraadi.
Ookeani loodete mõju jõgedele
Oleme juba teada saanud, mis on tõusulaine, kuid vähesed inimesed teavad nende ookeanide kõikumiste mõjust meie planeedile. Üllataval kombel mõjutavad ookeani looded isegi jõgesid ja mõnikord võivad selle sekkumise tagajärjed olla uskumatult hirmutavad.
Tõusu ajal kohtub jõesuudmesse sisenev laine magevee vooluga. Erineva tihedusega veemasside segunemise tulemusena moodustub võimas šaht, mis hakkab liikuma tohutu kiirusega vastu jõevoolu. Seda voolu nimetatakse booriks ja see on võimeline hävitama peaaegu kõik oma teel olevad elusolendid. Sarnane nähtus uhub minema rannaasulaid ja õõnestab rannajoont mõne minutiga. Bor peatub sama ootamatult kui algas.
Teadlased on registreerinud juhtumeid, kui võimas boor pööras jõed tagasi või peatas need täielikult. Pole raske ette kujutada, kui katastroofiliseks muutusid need fenomenaalsed loodete sündmused kõigi jõe elanike jaoks.
Kuidas mõjutavad looded mereelu?
Pole üllatav, et loodedel on tohutu mõju kõigile ookeani sügavustes elavatele organismidele. Kõige raskem on rannikuvööndites elavatel väikeloomadel. Nad on sunnitud pidevalt kohanema muutuva veetasemega. Paljude jaoks on looded viis elupaika muuta. Tõusu ajal liiguvad väikesed koorikloomad kaldale lähemale ja leiavad endale toitu, mõõnalaine tõmbab nad sügavamale ookeani.
Okeanoloogid on tõestanud, et paljud mereelustikud on tihedalt seotud tõusulainetega. Näiteks on mõne vaala liigi ainevahetus mõõna ajal aeglasem. Teistel süvamereelanikel sõltub paljunemisaktiivsus laine kõrgusest ja amplituudist.
Enamik teadlasi usub, et selliste nähtuste kadumine nagu maailmamere taseme kõikumine toob kaasa paljude elusolendite väljasuremise. Tõepoolest, sel juhul kaotavad nad oma jõuallika ega saa oma bioloogilist kella teatud rütmi järgi reguleerida.
Maa pöörlemiskiirus: kas loodete mõju on märkimisväärne?
Aastakümneid on teadlased uurinud kõike, mis on seotud mõistega "mõõn". See on protsess, mis toob igal aastal üha rohkem mõistatusi. Paljud eksperdid seostavad Maa pöörlemiskiirust tõusulainete toimega. Selle teooria kohaselt tekivad nad loodete mõjul.Teel ületavad nad pidevalt maakoore takistust. Selle tulemusena aeglustub planeedi pöörlemiskiirus, inimese jaoks peaaegu märkamatult.
Merekoralle uurides leidsid okeanoloogid, et mitu miljardit aastat tagasi oli Maa ööpäeva pikkus kakskümmend kaks tundi. Tulevikus aeglustub Maa pöörlemine veelgi ja ühel hetkel saab see lihtsalt võrdseks Kuu päeva amplituudiga. Sel juhul, nagu teadlased ennustavad, looded lihtsalt kaovad.
Inimtegevus ja maailmamere võnkumiste amplituud
Pole üllatav, et inimesed on ka loodete mõjudele vastuvõtlikud. Lõppude lõpuks koosneb see 80% vedelikust ja ei saa muud kui reageerida Kuu mõjule. Kuid inimene poleks looduse loomingu krooniks, kui ta poleks õppinud peaaegu kõiki loodusnähtusi enda huvides kasutama.
Hiidlaine energia on uskumatult kõrge, seetõttu on juba aastaid loodud erinevaid projekte elektrijaamade rajamiseks piirkondadesse, kus veemasside liikumise amplituudid on suured. Venemaal on juba mitu sellist elektrijaama. Esimene ehitati Valgesse merre ja oli eksperimentaalne variant. Selle jaama võimsus ei ületanud kaheksasada kilovatti. Nüüd tundub see arv naeruväärne ja uued hiidlaineid kasutavad elektrijaamad toodavad energiat, mis annab energiat paljudele linnadele.
Teadlased näevad neis projektides Venemaa energeetika tulevikku, sest need võimaldavad loodusse hoolikamalt suhtuda ja sellega koostööd teha.
Mõõnad ja voolud on loodusnähtused, mis veel mitte nii kaua aega tagasi olid täiesti uurimata. Iga uus okeanograafide avastus tekitab selles valdkonnas veelgi suuremaid küsimusi. Kuid võib-olla suudavad teadlased ühel päeval lahti harutada kõik saladused, mida ookeani looded iga päev inimkonnale esitavad.
Kuu liigub ümber Maa keskmise kiirusega 1,02 km/sek ligikaudu elliptilisel orbiidil samas suunas, milles liigub valdav enamus teisi Päikesesüsteemi kehasid, st Kuu orbiiti vaadeldes vastupäeva. Põhjapoolus. Kuu orbiidi poolsuurtelg, mis võrdub Maa ja Kuu keskpunktide keskmise kaugusega, on 384 400 km (umbes 60 Maa raadiust). Orbiidi elliptilisuse tõttu kõigub kaugus Kuust 356 400 ja 406 800 km vahel. Kuu ümber Maa tiirlemise periood, nn sideerkuu, on allutatud väikestele kõikumistele 27,32166 kuni 29,53 päevani, aga ka väga väikesele ilmalikule vähenemisele. Kuu helendab ainult Päikeselt peegelduva valgusega, nii et üks pool sellest, mis on näoga Päikese poole, on valgustatud ja teine on sukeldatud pimedusse. Kui suur osa Kuu valgustatud poolest on meile antud hetkel nähtav, sõltub Kuu asendist tema orbiidil ümber Maa. Kui Kuu oma orbiidil liigub, muutub selle kuju järk-järgult, kuid pidevalt. Kuu erinevaid nähtavaid kujundeid nimetatakse selle faasideks.
Ebbs ja voolud on tuttavad igale surfarile. Ookeanivee tase tõuseb ja langeb kaks korda päevas ning kohati väga olulisel määral. Iga päev saabub tõusulaine 50 minutit hiljem kui eelmisel päeval.
Kuud hoitakse oma orbiidil ümber Maa põhjusel, et nende kahe taevakeha vahel on gravitatsioonijõud, mis neid üksteise külge tõmbavad. Maa püüab pidevalt Kuud enda poole meelitada ja Kuu tõmbab Maa enda poole. Kuna ookeanid on suured vedelikumassid ja võivad voolata, deformeeruvad need Kuu gravitatsioonijõudude toimel kergesti, võttes sidruni kuju. Tahke kivipall, mis on Maa, jääb keskele. Selle tulemusena tekib Maa poolel, mis on Kuu poole, veepunn ja vastasküljele teine samasugune kühm.
Kui tahke Maa pöörleb ümber oma telje, kogevad ookeani kaldal tõusud ja mõõnad, mis toimuvad kaks korda iga 24 tunni ja 50 minuti järel, kui ookeani kaldad läbivad veemägesid. Perioodi pikkus on üle 24 tunni tänu sellele, et oma orbiidil liigub ka Kuu ise.
Ookeani loodete tõttu tekib Maa pinna ja ookeanide vete vahel hõõrdejõud, mis aeglustab Maa pöörlemiskiirust ümber oma telje. Meie päevad muutuvad järk-järgult aina pikemaks ja iga sajandiga pikeneb päeva pikkus umbes kahe tuhandiku võrra. Tõendeid selle kohta võib leida teatud tüüpi korallidest, mis kasvavad nii, et iga päev jätavad nad korallide kehasse selge armi. Kasv muutub aastaringselt, nii et igal aastal on oma triip, nagu aastarõngas lõigatud puul. 400 miljoni aasta vanuseid fossiilseid koralle uurides avastasid okeanoloogid, et sel ajal koosnes aasta 400 päevast, mis kestsid 22 tundi. Veelgi iidsemate eluvormide kivistunud jäänused näitavad, et umbes 2 miljardit aastat tagasi kestis päev vaid 10 tundi. Kaugemas tulevikus on päeva pikkus võrdne meie kuuga. Kuu seisab alati samas kohas, kuna Maa pöörlemiskiirus ümber oma telje langeb täpselt kokku Kuu orbiidi kiirusega. Ka praegu on Kuu tänu Maa ja Kuu vahelistele loodejõududele pidevalt sama küljega Maa poole, välja arvatud väikesed kõikumised. Lisaks kasvab pidevalt ka Kuu liikumise kiirus oma orbiidil. Selle tulemusena eemaldub Kuu Maast järk-järgult umbes 4 cm aastas.
Maa heidab kosmoses pika varju, blokeerides Päikese valguse. Kui Kuu siseneb Maa varju, toimub kuuvarjutus. Kui viibiksite Kuul kuuvarjutuse ajal, siis näeksite, kuidas Maa möödub Päikese eest ja blokeerib selle. Tihti jääb Kuu nõrgalt nähtavaks, helendades tuhmi punaka valgusega. Kuigi Kuu on varjus, valgustab seda väike kogus punast päikesevalgust, mida Maa atmosfäär Kuu suunas murdub. Täielik kuuvarjutus võib kesta kuni 1 tund ja 44 minutit. Erinevalt päikesevarjutustest saab kuuvarjutust jälgida igast kohast Maal, kus Kuu on horisondi kohal. Kuigi Kuu läbib kogu oma orbiidi ümber Maa kord kuus, ei saa varjutusi toimuda igakuiselt, kuna Kuu orbiidi tasapind on kallutatud Maa ümber Päikese tiirleva tasandi suhtes. Maksimaalselt võib aasta jooksul toimuda seitse varjutust, millest kaks-kolm peavad olema kuuvarjutused. Päikesevarjutused toimuvad ainult noorkuu ajal, kui Kuu on täpselt Maa ja Päikese vahel. Kuuvarjutused toimuvad alati täiskuu ajal, kui Maa on Kuu ja Päikese vahel.
Enne kui teadlased kuukivimeid nägid, oli neil Kuu päritolu kohta kolm teooriat, kuid nad ei suutnud tõestada, et ükski neist on õige. Mõned uskusid, et äsja moodustunud Maa pöörles nii kiiresti, et paiskas osa ainest minema, millest sai siis Kuu. Teised väitsid, et Kuu tuli kosmosesügavustest ja Maa gravitatsioonijõud püüdis selle kinni. Kolmas teooria seisnes selles, et Maa ja Kuu tekkisid sõltumatult, peaaegu samaaegselt ja Päikesest ligikaudu samal kaugusel. Maa ja Kuu keemilise koostise erinevused näitavad, et need taevakehad pole tõenäoliselt kunagi olnud.
Mitte kaua aega tagasi tekkis neljas teooria, mida praegu peetakse kõige usutavamaks. See on hiiglasliku mõju hüpotees. Põhiidee seisneb selles, et kui planeedid, mida praegu näeme, alles kujunesid, põrkas Marsi suurune taevakeha noorele Maale tohutu jõuga pilgunurga all. Sel juhul peaksid Maa väliskihtide kergemad ained sellest eemalduma ja kosmoses laiali paiskuma, moodustades Maa ümber killudest rõnga, samal ajal kui Maa rauast koosnev tuum jääks puutumatuks. Lõpuks sulas see prahirõngas kokku ja moodustas Kuu.
Uurides Kuu kivimites sisalduvaid radioaktiivseid aineid, suutsid teadlased välja arvutada Kuu vanuse. Kuu kivid muutusid tahkeks umbes 4,4 miljardit aastat tagasi. Kuu oli ilmselt tekkinud veidi enne seda; selle kõige tõenäolisem vanus on umbes 4,65 miljardit aastat. See on kooskõlas meteoriitide vanusega ja ka Päikese vanuse hinnangutega.
Kuu kõige iidsemad kivid asuvad mägistel aladel. Tahkunud laavamerest võetud kivimite vanus on palju noorem. Kui Kuu oli väga noor, oli selle välimine kiht väga kõrge temperatuuri tõttu vedel. Kuu jahtudes moodustus selle väliskate ehk maakoor, mille osasid leidub praegu mägistes piirkondades. Järgmise poole miljardi aasta jooksul pommitasid Kuu maakoort pidevalt asteroidid ehk väikesed planeedid ja hiiglaslikud kivimid, mis tekkisid päikesesüsteemi tekke käigus. Pärast tugevamaid lööke jäid pinnale tohutud mõlgid
4,2–3,1 miljardit aastat tagasi voolas laava läbi maakoore aukude, ujutades üle kolossaalse jõu mõjul pinnale jäänud ringikujulised basseinid. Laava, mis ujutas üle tohutuid tasaseid alasid, lõi kuumered, mis meie ajal on kivistunud kiviookeanid.
Kuu faasid on erinevad ja see pole päris nii, nagu see kõik omavahel seotud on. Mõõnad ja voolud on igapäevase sagedusega nähtus. Kuufaasid on nähtus, mille sagedus on 29,5 päeva kuus.
Kuu faasid on see, kuidas Päikese poolt valgustatud Maa vari heidetakse Kuule. Kuu tiirleb ümber Maa, muutub Kuu, Maa ja Päikese suhteline asend ning muutub ka vari Kuul Maa pealt.
Kujutage ette kahte palli. Need on ühendatud vardaga. Suur pall pöörleb ümber oma telje. Ja see väike pall, mis varda teises otsas pöörleb ümber suure palli. Kang on Maa ja Kuu vahelise tõmbejõu kujutis. Varda fikseerimise kohas tekivad loodete häired.
Kui Maa EI pöörleks ümber oma telje, siis tõusu-mõõna küür järgiks Maa pinda Kuu taga, mis tiirleb ümber Maa perioodiga ~27 päeva (miks mitte 29,5 - omaette küsimus - googelda, mis vahe on siderealil ja sünoodiline kuu).
Kuid meil on ka Maa pöörlemine ümber oma telje.
See tähendab, et pöördume tagasi ühendusvarda pildi juurde. Maa ja Kuu puhul on varras Kuu küljes jäigalt fikseeritud ehk Kuu on ühe küljega Maa poole (ainult veidi “õõtsub”), aga Maal pole varras fikseeritud, vaid liigub mööda pinda. Maa pöörleb ümber oma telje 24 tunni jooksul.
Need. Loodete küür ei jookse enam ~27-päevase perioodiga, vaid 24-tunnise perioodiga.
Kuid me peame selgitama. Tegelikult seletab mõõna ja mõõna ainult lihtsuse huvides ainult Kuu, kuid tegelikult:
Samuti on mõõnade ja voolude esinemise üheks põhjuseks Maa igapäevane (õige) pöörlemine. Maailmamere veemassid, millel on ellipsoidi kuju ja mille peatelg ei lange kokku Maa pöörlemisteljega, osalevad selle pöörlemises ümber selle telje. See toob kaasa asjaolu, et maapinnaga seotud võrdlusraamistikus jooksevad kaks lainet üle ookeani vastastikku vastastikku maakera vastaskülgedel, mis viivad ookeani ranniku igas punktis perioodiliste, kaks korda päevas korduvate mõõnasündmusteni, vaheldumisi tõusuga.
Kõige huvitavam, pange tähele (viimane lause), ühel poolkeral on mõõn ja vastaspoolkeral samuti mõõn. Need. veekarp on nagu ellipsoid, mitte nagu pirn.
Aja jooksul moodustasime topeltküsimuse ja sellest saab lähemalt lugeda, kuidas saadakse pirni asemel ellipsoid. Vaata vastuse kommentaare.
Kevadiste ja kvadratuursete loodete näitel on oluline rääkida ka päikese mõjust loodetele. Mõnikord on päike, kuu ja maa ühel real (maa<--луна<--солнце) и силы притяжения солнца и луны - складываются, соответственно самые сильные приливы - сизигийные. Они происходят во время новолуния и полнолуния. Квадратурные приливы - самые слабые,когда силы тяготения луны и солнца находятся под прямым углом и частично нейтрализуют друг друга. Они происходят, когда луна находится в фазе первой четверти и последней четверти. Также можно почитать о приливах здесь astro-site.narod.ru/zemlimsiz.html
Vastus
Kommenteeri
Jätkame vestlust taevakehadele mõjuvatest jõududest ja sellest tulenevatest mõjudest. Täna räägin loodetest ja mittegravitatsioonilistest häiretest.
Mida see tähendab – "mittegravitatsioonilised häired"? Häiringuid nimetatakse tavaliselt suure põhijõu väikesteks korrektsioonideks. See tähendab, et räägime mõnest jõust, mille mõju objektile on palju väiksem kui gravitatsioonil
Millised muud jõud eksisteerivad looduses peale gravitatsiooni? Jätame kõrvale tugevad ja nõrgad tuuma vastasmõjud, need on oma olemuselt lokaalsed (toimivad väga lühikestel vahemaadel). Kuid elektromagnetism, nagu me teame, on palju tugevam kui gravitatsioon ja ulatub täpselt sama kaugele – lõputult. Aga kuna vastandmärgiga elektrilaengud on tavaliselt tasakaalus ja gravitatsiooniline “laeng” (mille rolli mängib mass) on alati sama märgiga, siis piisavalt suurte masside puhul tuleb loomulikult esile gravitatsioon. Nii et tegelikkuses räägime taevakehade liikumise häiretest elektromagnetvälja mõjul. Rohkem valikuid pole, kuigi tumeenergiat on veel, aga sellest räägime hiljem, kui räägime kosmoloogiast.
Nagu ma selgitasin, Newtoni lihtne gravitatsiooniseadus F = G∙M∙m/R² on astronoomias väga mugav kasutada, kuna enamik kehasid on sfäärilise kujuga ja üksteisest piisavalt kaugel, nii et arvutamisel saab neid asendada punktidega - punktobjektidega, mis sisaldavad kogu nende massi. Kuid lõpliku suurusega keha, mis on võrreldav naaberkehade vahelise kaugusega, kogeb selle erinevates osades erinevat jõumõju, kuna need osad paiknevad gravitatsiooniallikatest erinevalt ja sellega tuleb arvestada.
Atraktsioon muserdab ja kisub lahku
Loodeefekti tunnetamiseks teeme füüsikute seas populaarse mõtteeksperimendi: kujutleme end vabalt langevas liftis. Lõikame ära kajutit hoidva köie ja hakkame kukkuma. Enne kukkumist saame jälgida, mis meie ümber toimub. Me riputame vabu masse ja jälgime, kuidas nad käituvad. Alguses kukuvad nad sünkroonselt ja me ütleme, et see on kaaluta olek, sest kõik selles salongis olevad objektid ja see ise tunnevad ligikaudu sama vaba langemise kiirendust.
Kuid aja jooksul hakkavad meie materiaalsed punktid oma konfiguratsiooni muutma. Miks? Kuna alumine oli alguses tõmbekeskusele veidi lähemal kui ülemine, siis alumine, olles tugevamalt tõmmatud, hakkab ülemist edestama. Ja külgpunktid jäävad raskuskeskmest alati samale kaugusele, aga sellele lähenedes hakkavad nad üksteisele lähenema, sest võrdse suurusega kiirendused ei ole paralleelsed. Selle tulemusena deformeerub omavahel mitteseotud objektide süsteem. Seda nimetatakse loodete efektiks.
Vaatleja vaatenurgast, kes on enda ümber terad laiali ajanud ja jälgib, kuidas üksikud terad liiguvad, samal ajal kui kogu süsteem massiivsele objektile langeb, võib sellise mõiste kasutusele võtta kui loodete jõudude välja. Määratleme need jõud igas punktis vektori erinevusena antud punkti gravitatsioonikiirenduse ja vaatleja või massikeskme kiirenduse vahel ning kui võtame suhtelise kauguse jaoks ainult Taylori seeria paisumise esimese liikme, saame sümmeetrilise pildi: lähimad terad jäävad vaatlejast ette, kaugemad jäävad temast maha, s.o. süsteem venib piki graviteeriva objekti poole suunatud telge ja sellega risti olevates suundades surutakse osakesed vaatleja poole.
Mis teie arvates juhtub, kui planeet tõmmatakse musta auku? Need, kes pole astronoomiaalast loengut kuulanud, arvavad tavaliselt, et must auk rebib ainet lahti ainult enda vastas olevalt pinnalt. Nad ei tea, et peaaegu sama tugev mõju avaldub ka teisel pool vabalt langevat keha. Need. see on rebitud kahes diametraalselt vastassuunas, mitte ühes.
Kosmose ohud
Et näidata, kui oluline on loodete mõju arvesse võtta, võtame rahvusvahelise kosmosejaama. See, nagu kõik Maa satelliidid, langeb vabalt gravitatsiooniväljas (kui mootorid pole sisse lülitatud). Ja loodete väli selle ümber on üsna käegakatsutav asi, nii et astronaut peab jaama välisküljel töötades end selle külge siduma ja reeglina kahe kaabliga - igaks juhuks ei tea kunagi. mis võib juhtuda. Ja kui ta leiab end lahti sidumata tingimustes, kus loodete jõud tõmbab ta jaama keskpunktist eemale, võib ta sellega kergesti kontakti kaotada. See juhtub sageli tööriistadega, sest te ei saa neid kõiki linkida. Kui astronaudi käest midagi välja kukub, läheb see objekt kaugusesse ja muutub Maa iseseisvaks satelliidiks.
ISS-i tööplaan sisaldab isikliku jetpaki katseid kosmoses. Ja kui tema mootor üles ütleb, viivad loodete jõud astronaudi minema ja me kaotame ta. Kadunute nimed on salastatud.
See on muidugi nali: õnneks pole sellist juhtumit veel juhtunud. Kuid see võib väga hästi juhtuda! Ja võib-olla kunagi see juhtub.
Planeet-ookean
Tuleme tagasi Maale. See on meie jaoks kõige huvitavam objekt ja sellele mõjuvad loodete jõud on üsna tuntavalt tunda. Millistest taevakehadest nad tegutsevad? Peamine on Kuu, sest see on lähedal. Suuruselt järgmine mõju on Päike, kuna see on massiivne. Ka teistel planeetidel on Maale teatud mõju, kuid see on vaevumärgatav.
Maale avalduvate väliste gravitatsioonimõjude analüüsimiseks kujutatakse seda tavaliselt vedela kestaga kaetud tahke kuulina. See on hea mudel, kuna meie planeedil on tegelikult mobiilne kest ookeani ja atmosfääri kujul ning kõik muu on üsna kindel. Kuigi maakoore ja sisekihtide jäikus on piiratud ja loodete mõjule veidi vastuvõtlik, võib nende elastse deformatsiooni ookeanile avaldatava mõju arvutamisel tähelepanuta jätta.
Kui joonistada Maa massisüsteemi keskmesse loodete jõuvektorid, saame järgmise pildi: loodete jõudude väli tõmbab ookeani piki Maa-Kuu telge ja sellega risti asetseval tasapinnal surub selle Maa keskmesse. . Seega kipub planeet (vähemalt selle liikuv kest) võtma ellipsoidi kuju. Sel juhul tekivad maakera vastaskülgedel kaks kühmu (neid nimetatakse loodete kühmudeks): üks on näoga Kuu poole, teine Kuust eemale ning nende vahele jäävale ribale tekib vastav “punn” (täpsemalt , sealse ookeani pinnal on vähem kumerust).
Huvitavam asi juhtub tühimikus – seal, kus loodete jõu vektor üritab vedelat kesta mööda maapinda liigutada. Ja see on loomulik: kui tahad merd ühes kohas tõsta ja teises kohas alla lasta, siis tuleb vesi sealt siia viia. Ja nende vahel juhivad loodete jõud vett "kuualusesse punkti" ja "kuuvastasesse punkti".
Loodete mõju kvantifitseerimine on väga lihtne. Maa gravitatsioon püüab muuta ookeani kerakujuliseks ning Kuu ja päikese mõju loodete osa püüab seda piki oma telge venitada. Kui jätaksime Maa rahule ja laseksime sellel vabalt Kuule langeda, ulatuks mõhna kõrgus umbes poole meetrini, s.o. Ookean tõuseb vaid 50 cm üle oma keskmise taseme. Kui sõidate laevaga avamerel või ookeanil, pole poolt meetrit märgata. Seda nimetatakse staatiliseks tõusuks.
Peaaegu igal eksamil kohtan õpilast, kes väidab enesekindlalt, et mõõn toimub ainult ühel pool Maad – sellel, mis on suunatud Kuu poole. Reeglina nii ütleb tüdruk. Kuid juhtub, kuigi harvem, et noored mehed eksivad selles küsimuses. Samas üldiselt on tüdrukutel sügavamad teadmised astronoomiast. Oleks huvitav teada saada selle "looduse ja soo" asümmeetria põhjust.Kuid selleks, et tekitada kuualuses punktis poolemeetrine kühm, peate siin destilleerima suures koguses vett. Kuid Maa pind ei jää liikumatuks, see pöörleb kiiresti Kuu ja Päikese suuna suhtes, tehes ööpäevaga täispöörde (ja Kuu liigub orbiidil aeglaselt – üks pööre ümber Maa peaaegu ühe kuu). Seetõttu kulgeb loodete kühm pidevalt piki ookeani pinda, nii et Maa tahke pind on 2 korda päevas loodete kühmu all ja 2 korda ookeani taseme languse all. Arvestame: 40 tuhat kilomeetrit (Maa ekvaatori pikkus) päevas, see teeb 463 meetrit sekundis. See tähendab, et see poolemeetrine laine tabab nagu minitsunami ülehelikiirusel ekvaatoripiirkonnas asuvate mandrite idarannikut. Meie laiuskraadidel ulatub kiirus 250-300 m/s - ka päris palju: kuigi laine pole kuigi kõrge, võib see inertsi tõttu tekitada suurepärase efekti.
Teine objekt Maa mõju poolest on Päike. See on meist 400 korda kaugemal kui Kuu, kuid 27 miljonit korda massiivsem. Seetõttu on Kuu ja Päike mõju suurusjärgus võrreldav, kuigi Kuu mõjub siiski veidi tugevamalt: Päikesest lähtuv gravitatsiooniline loodete mõju on umbes poole nõrgem kui Kuul. Mõnikord on nende mõju kombineeritud: see juhtub noorkuu ajal, kui Kuu möödub Päikese taustal, ja täiskuu ajal, kui Kuu on Päikesest vastasküljel. Nendel päevadel – kui Maa, Kuu ja Päike reastuvad ja seda juhtub iga kahe nädala tagant – on loodete kogumõju poolteist korda suurem kui ainuüksi Kuul. Ja nädala pärast läbib Kuu veerandi oma orbiidist ja leiab end Päikesega kvadratuurist (nende suundade vahel on täisnurk) ning seejärel nõrgestab nende mõju üksteist. Avamerel on loodete kõrgus keskmiselt veerand meetrist kuni 75 sentimeetrini.
Meremehed tunnevad mõõnasid juba ammu. Mida teeb kapten, kui laev madalikule jookseb? Kui oled mereseiklusromaane lugenud, siis tead, et ta vaatab kohe, mis faasis Kuu on ja ootab järgmist täiskuud või noorkuud. Siis võib maksimaalne mõõn laeva tõsta ja ujutada.
Rannikuprobleemid ja omadused
Looded on eriti olulised sadamatöötajatele ja meremeestele, kes toovad oma laeva sadamasse või sealt välja. Reeglina tekib madala vee probleem ranniku lähedal ja et see ei segaks laevade liikumist, kaevatakse lahte sisenemiseks veealused kanalid - tehisfaarvaatrid. Nende sügavus peaks võtma arvesse maksimaalse mõõna kõrgust.
Kui vaadata mõõna kõrgust mingil ajahetkel ja tõmmata kaardile võrdse kõrgusega veejooned, saame kontsentrilised ringid, mille keskpunktid on kahes punktis (kuualune ja kuuvastane), kus loode on maksimaalne. . Kui Kuu orbitaaltasand langeks kokku Maa ekvaatori tasandiga, liiguksid need punktid alati piki ekvaatorit ja teeksid päevas täispöörde (täpsemalt 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Kuu aga ei liigu sellel tasapinnal, vaid ekliptika tasandi lähedal, mille suhtes on ekvaator 23,5 kraadi kallutatud. Seetõttu “kõnnib” mööda laiuskraadi ka kuualune punkt. Seega muutub samas sadamas (st samal laiuskraadil) iga 12,5 tunni järel korduva maksimaalse loodete kõrgus päeva jooksul sõltuvalt Kuu orientatsioonist Maa ekvaatori suhtes.
See "pisiasi" on loodete teooria jaoks oluline. Vaatame uuesti: Maa pöörleb ümber oma telje ja Kuu orbiidi tasapind on selle poole kaldu. Seetõttu "jookseb" iga meresadam päeval ümber Maa pooluse, langedes kord kõrgeima mõõna piirkonda ja 12,5 tunni pärast - uuesti mõõna piirkonda, kuid vähem kõrgel. Need. kaks loodet päeva jooksul ei ole kõrguselt samaväärsed. Üks on alati teisest suurem, sest Kuu orbiidi tasapind ei asu Maa ekvaatori tasandis.
Rannikuelanike jaoks on loodete mõju eluliselt tähtis. Näiteks Prantsusmaal on üks, mida ühendab mandriga mööda väina põhja rajatud asfalttee. Saarel elab palju inimesi, kuid nad ei saa seda teed kasutada, kui meretase on kõrge. Seda teed saab sõita vaid kaks korda päevas. Inimesed sõidavad üles ja ootavad mõõna, mil veetase langeb ja tee muutub ligipääsetavaks. Inimesed reisivad rannikul tööle ja tagasi, kasutades spetsiaalset loodete tabelit, mis avaldatakse iga rannaasula kohta. Kui seda nähtust ei võeta arvesse, võib vesi teel oleva jalakäija üle ujutada. Turistid lihtsalt tulevad sinna ja jalutavad ringi, et vaadata merepõhja, kui vett pole. Ja kohalikud elanikud koguvad midagi põhjast, vahel isegi söögiks, s.t. sisuliselt see efekt toidab inimesi.
Elu tuli ookeanist välja tänu mõõnadele ja mõõnadele. Mõõna tagajärjel sattusid mõned rannaloomad liivale ja olid sunnitud õppima hingama hapnikku otse atmosfäärist. Kui Kuud poleks, siis poleks elu võib-olla nii aktiivselt ookeanist välja tulnud, sest seal on igati hea - termostaatiline keskkond, kaaluta olek. Kui aga järsku kaldale sattusid, tuli kuidagi ellu jääda.
Rannik, eriti kui see on tasane, on mõõna ajal tugevasti paljastatud. Ja mõneks ajaks kaotavad inimesed võimaluse oma veesõidukit kasutada, lebades abitult nagu vaalad kaldal. Kuid selles on midagi kasulikku, sest mõõnaperioodi saab kasutada laevade parandamiseks, eriti mõnes lahes: laevad sõitsid, siis läks vesi ära ja neid saab sel ajal parandada.
Näiteks Kanada idarannikul asub Fundy laht, kus väidetavalt on maailma suurimad looded: veetaseme langus võib ulatuda 16 meetrini, mida peetakse Maa merelooduse rekordiks. Meremehed on selle varaga kohanenud: tõusulaine ajal toovad nad laeva kaldale, tugevdavad seda ja kui vesi ära läheb, siis laev ripub ja põhja saab pahteldada.
Inimesed on pikka aega hakanud jälgima ja regulaarselt registreerima tõusude hetki ja omadusi, et õppida seda nähtust ennustama. Varsti leiutati loodete mõõtur- seade, milles ujuk liigub sõltuvalt merepinnast üles-alla ning näidud joonistatakse automaatselt graafiku kujul paberile. Muide, mõõtmisvahendid pole esimestest vaatlustest tänapäevani peaaegu muutunud.
Suure hulga hüdrograafikirjete põhjal püüavad matemaatikud luua loodete teooriat. Kui teil on perioodilise protsessi pikaajaline rekord, saate selle lagundada elementaarseteks harmoonilisteks - erineva amplituudiga sinusoidideks, millel on mitu perioodi. Ja siis, olles määranud harmooniliste parameetrid, laiendage kogukõverat tulevikku ja tehke selle põhjal loodete tabelid. Tänapäeval avaldatakse selliseid tabeleid iga maakera sadama kohta ja iga sadamasse sisenev kapten võtab endale tabeli ja vaatab, millal on tema laeva jaoks piisav veetase.
Ennustavate arvutustega seotud kuulsaim lugu leidis aset Teise maailmasõja ajal: 1944. aastal kavatsesid meie liitlased - britid ja ameeriklased - avada natsi-Saksamaa vastu teise rinde, selleks oli vaja randuda Prantsusmaa rannikul. Prantsusmaa põhjarannik on selles osas väga ebameeldiv: rannik on järsk, 25-30 meetri kõrgune ja ookeanipõhi üsna madal, mistõttu laevad saavad rannikule läheneda vaid maksimaalse mõõna ajal. Kui nad karile jooksid, tulistati neid lihtsalt suurtükkidest. Selle vältimiseks loodi spetsiaalne mehaaniline (elektroonilisi veel polnud) arvuti. Ta teostas meretaseme aegridade Fourier-analüüsi, kasutades oma kiirusega pöörlevaid trumme, millest läbis metallkaabel, mis võttis kokku kõik Fourier' seeria tingimused, ja kaabliga ühendatud sulg joonistas graafiku loodete kõrguse ja mõõna kõrguse suhtes. aega. Tegemist oli ülisalajase tööga, mis tõstis loodete teooriat kõvasti edasi, sest oli võimalik piisava täpsusega ennustada kõrgeima mõõna hetke, tänu millele ujusid rasked sõjaväetranspordilaevad üle La Manche'i väed ja maandusid väed kaldale. Nii päästsid matemaatikud ja geofüüsikud paljude inimeste elusid.
Mõned matemaatikud üritavad andmeid üldistada planeedi skaalal, üritades luua ühtset loodeteooriat, kuid erinevates kohtades tehtud rekordite võrdlemine on keeruline, sest Maa on nii ebakorrapärane. Ainult nulliläheduses katab üks ookean kogu planeedi pinna, kuid tegelikkuses on mandreid ja mitu nõrgalt ühendatud ookeane ning igal ookeanil on oma loomulike võnkumiste sagedus.
Varasemad arutelud merepinna kõikumiste üle Kuu ja Päikese mõjul puudutasid avatud ookeaniruume, kus loodete kiirendus on rannikuti väga erinev. Ja kas kohalikes veekogudes – näiteks järvedes – võib mõõn tekitada märgatava efekti?
Näib, et see ei tohiks olla, sest järve kõigis punktides on loodete kiirendus ligikaudu sama, erinevus on väike. Näiteks Euroopa keskosas asub Genfi järv, see on vaid umbes 70 km pikkune ega ole kuidagi seotud ookeanidega, kuid inimesed on ammu märganud, et seal on vees igapäevased märkimisväärsed kõikumised. Miks need tekivad?
Jah, loodete jõud on äärmiselt väike. Aga peaasi, et see oleks regulaarne, st. töötab perioodiliselt. Kõik füüsikud teavad mõju, mis perioodilise jõu rakendamisel põhjustab mõnikord võnkumiste amplituudi suurenemist. Näiteks võtad kohvikust kausitäie suppi ja... See tähendab, et teie sammude sagedus on resonantsis plaadis oleva vedeliku loomuliku vibratsiooniga. Seda märgates muudame järsult kõndimise tempot - ja supp "rahuneb". Igal veekogul on oma põhiline resonantssagedus. Ja mida suurem on reservuaari suurus, seda madalam on selles oleva vedeliku loomuliku vibratsiooni sagedus. Niisiis osutus Genfi järve enda resonantssagedus loodete sageduse kordseks ja väike loodete mõju "lahtib" Genfi järve, nii et tase selle kallastel muutub üsna märgatavalt. Neid suletud veekogudes esinevaid pikaajalisi seisulaineid nimetatakse seiches.
Loodete energia
Tänapäeval püütakse üht alternatiivset energiaallikat siduda loodete efektiga. Nagu ma ütlesin, ei ole loodete peamine mõju see, et vesi tõuseb ja langeb. Peamine mõju on loodete hoovus, mis liigutab vee ööpäevaga ümber kogu planeedi.
Madalates kohtades on see efekt väga oluline. Uus-Meremaa piirkonnas ei riski kaptenid isegi laevu mõnest väinast läbi juhatada. Purjekad pole sealt kunagi läbi saanud ja isegi tänapäeva laevadel on sealt raske läbi pääseda, sest põhi on madal ja loodete hoovused tohutu kiirusega.
Kuid kuna vesi voolab, saab seda kineetilist energiat kasutada. Ja juba on ehitatud elektrijaamad, milles turbiinid hoovuste mõjul edasi-tagasi pöörlevad. Need on üsna funktsionaalsed. Esimene loodete elektrijaam (TPP) valmistati Prantsusmaal, see on siiani maailma suurim, võimsusega 240 MW. Hüdroelektrijaamaga võrreldes pole see muidugi nii suurepärane, kuid teenindab lähimaid maapiirkondi.
Mida lähemal poolusele, seda väiksem on hiidlaine kiirus, seetõttu pole Venemaal ühtegi rannikut, millel oleks väga võimsad looded. Üldiselt on meil vähe väljundeid merre ja Põhja-Jäämere rannik pole loodete energia kasutamiseks eriti tulus ka seetõttu, et mõõn ajab vett idast läände. Kuid PES-i jaoks sobivaid kohti on veel, näiteks Kislaya laht.
Fakt on see, et lahtedes loob mõõn alati suurema efekti: laine jookseb üles, sööstab lahte ja see kitseneb, kitseneb - ja amplituud suureneb. Sarnane protsess toimub nagu piitsa lõhenemisel: algul liigub pikk laine aeglaselt mööda piitsa, kuid seejärel väheneb liikumises osaleva piitsaosa mass, mistõttu kiirus suureneb (impulss mv säilib!) ja jõuab kitsas otsas ülehelikiiruseni, mille tulemusena kuuleme klõpsatust.
Väikese võimsusega eksperimentaalse Kislogubskaja elektrijaama loomisega püüdsid energeetikainsenerid mõista, kui tõhusalt saab ümberringi polaarsetel laiuskraadidel loodeteid kasutada elektri tootmiseks. Sellel pole erilist majanduslikku mõtet. Nüüd on aga olemas väga võimsa Venemaa TPP (Mezenskaja) projekt – 8 gigavatile. Selle kolossaalse jõu saavutamiseks on vaja sulgeda suur laht, mis eraldab tammiga Valge mere Barentsi merest. Tõsi, on väga kaheldav, et seda tehakse seni, kuni meil on nafta ja gaas.
Loodete minevik ja tulevik
Muide, kust tuleb loodete energia? Turbiin pöörleb, elektrit toodetakse ja milline objekt kaotab energiat?
Kuna loodete energia allikaks on Maa pöörlemine, siis kui sellest ammutada, siis tähendab see, et pöörlemine peab aeglustuma. Näib, et Maal on sisemised energiaallikad (sügavusest tulev soojus tuleb geokeemilistest protsessidest ja radioaktiivsete elementide lagunemisest) ning kineetilise energia kadu on millegagi kompenseerida. See on tõsi, kuid energiavoog, mis levib keskmiselt peaaegu ühtlaselt kõikides suundades, ei saa vaevalt oluliselt mõjutada nurkimmenti ja muuta pöörlemist.
Kui Maa ei pöörleks, osutaksid loodete kühmud täpselt Kuu suunas ja vastupidises suunas. Kuid pöörlemisel kannab Maa keha neid edasi oma pöörlemissuunas - ja loodete tipu ja kuu all oleva punkti vahel tekib pidev lahknemine 3–4 kraadi. Milleni see viib? Kuule lähemal olev küür tõmbab selle poole tugevamini. See gravitatsioonijõud kipub Maa pöörlemist aeglustama. Ja vastupidine kühm on Kuust kaugemal, see üritab pöörlemist kiirendada, kuid tõmbab nõrgemalt, nii et tekkiv jõumoment avaldab Maa pöörlemist pidurdavalt.
Niisiis, meie planeet vähendab pidevalt oma pöörlemiskiirust (kuigi mitte päris regulaarselt, hüppeliselt, mis on tingitud massiülekande iseärasustest ookeanides ja atmosfääris). Millist mõju avaldavad Maa looded Kuule? Lähedal olev mõõn tõmbab Kuu endaga kaasa, kaugem aga vastupidi aeglustab seda. Esimene jõud on suurem, selle tulemusena Kuu kiireneb. Meenutage nüüd eelmisest loengust, mis juhtub satelliidiga, mida jõuga liikumisel ette tõmmatakse? Selle energia kasvades eemaldub see planeedist ja selle nurkkiirus väheneb, kuna orbiidi raadius suureneb. Muide, Kuu ümber Maa pöördeperioodi pikenemist märgati juba Newtoni ajal.
Numbrites rääkides kaugeneb Kuu meist umbes 3,5 cm aastas ja Maa ööpäeva pikkus pikeneb iga saja aasta tagant sekundisajandiku võrra. Tundub jama, kuid pidage meeles, et Maa on eksisteerinud miljardeid aastaid. Lihtne on välja arvutada, et dinosauruste ajal oli ööpäevas umbes 18 tundi (praegused tunnid muidugi).
Kui Kuu eemaldub, muutuvad loodete jõud väiksemaks. Kuid see eemaldus alati ja kui vaatame minevikku, näeme, et enne oli Kuu Maale lähemal, mis tähendab, et looded olid kõrgemad. Võite hinnata näiteks seda, et Arheuse ajastul, 3 miljardit aastat tagasi, olid looded kilomeetri kõrgused.
Loodete nähtused teistel planeetidel
Loomulikult esinevad samad nähtused ka teiste satelliitidega planeetide süsteemides. Näiteks Jupiter on väga massiivne planeet, millel on palju satelliite. Selle neli suurimat satelliiti (neid nimetatakse Galileideks, sest Galileo avastas need) on Jupiteri poolt üsna olulisel määral mõjutatud. Lähim neist, Io, on üleni kaetud vulkaanidega, mille hulgas on üle viiekümne aktiivse vulkaani, ja need eraldavad “lisaainet” 250-300 km ülespoole. See avastus oli üsna ootamatu: Maal pole nii võimsaid vulkaane, kuid siin on Kuu-suurune väike keha, mis oleks pidanud juba ammu jahtuma, kuid see-eest purskab kuumast igast suunast. Kus on selle energia allikas?
Io vulkaaniline aktiivsus ei olnud kõigile üllatus: kuus kuud enne seda, kui esimene sond Jupiterile lähenes, avaldasid kaks Ameerika geofüüsikut artikli, milles nad arvutasid välja Jupiteri loodete mõju sellele kuule. See osutus nii suureks, et võis satelliidi keha deformeerida. Ja deformatsiooni ajal eraldub alati soojust. Kui võtame tüki külma plastiliini ja hakkame seda käes sõtkuma, muutub see pärast mitut kokkusurumist pehmeks ja painduvaks. See ei juhtu mitte sellepärast, et käsi soojendas seda oma kuumusega (sama juhtub siis, kui seda külma kruustangiga pigistada), vaid seetõttu, et deformatsioon pani sellesse mehaanilise energia, mis muundati soojusenergiaks.
Aga miks maa peal satelliidi kuju Jupiterist lähtuvate loodete mõjul muutub? Näib, et ringikujulisel orbiidil liikudes ja sünkroonselt pöörledes, nagu meie Kuu, muutus see kunagi ellipsoidiks - ja pole põhjust kuju hilisemaks moonutamiseks? Io lähedal on aga ka teisi satelliite; kõik need põhjustavad selle (Io) orbiidi veidi edasi-tagasi nihkumise: see kas läheneb Jupiterile või eemaldub. See tähendab, et loodete mõju kas nõrgeneb või tugevneb ning keha kuju muutub kogu aeg. Muide, loodetest Maa tahkes kehas pole ma veel rääkinud: loomulikult on need ka olemas, need pole nii kõrged, detsimeetri suurusjärgus. Kui istud kuus tundi oma kohal, siis tänu loodetele “kõnnite” Maa keskpunkti suhtes paarkümmend sentimeetrit. Inimesele on see vibratsioon muidugi märkamatu, kuid geofüüsikalised instrumendid registreerivad selle.
Erinevalt tahkest maast kõigub Io pind igal orbitaalperioodil mitme kilomeetri amplituudiga. Suur hulk deformatsioonienergiat hajub soojusena ja soojendab aluspinda. Muide, meteoriidikraatreid sellel näha ei ole, sest vulkaanid pommitavad pidevalt kogu pinda värske ainega. Niipea, kui tekib kokkupõrkekraater, kaetakse see sada aastat hiljem naabervulkaanide pursete saadustega. Need töötavad pidevalt ja väga võimsalt ning sellele lisanduvad murded planeedi maakoores, mille kaudu voolab sügavusest läbi erinevate mineraalide, peamiselt väävli sula. Kõrgel temperatuuril see tumeneb, nii et kraatrist väljuv oja näeb must välja. Ja vulkaani kerge serv on jahtunud aine, mis langeb ümber vulkaani. Meie planeedil aeglustab vulkaanist välja paiskuvat ainet tavaliselt õhk ja see langeb tuulutusava lähedale, moodustades koonuse, kuid Iol puudub atmosfäär ja see lendab mööda ballistilist trajektoori kaugele igas suunas. Võib-olla on see näide päikesesüsteemi võimsaimast loodete mõjust.
Jupiteri teine satelliit Europa näeb kõik välja nagu meie Antarktika, see on kaetud pideva jääkoorikuga, mõnest kohast mõranenud, sest ka seda miski pidevalt deformeerib. Kuna see satelliit asub Jupiterist kaugemal, ei ole siinne loodete mõju nii tugev, kuid siiski üsna märgatav. Selle jäise maakoore all on vedel ookean: fotodel on mõnest avanenud praost purskkaevud. Loodejõudude mõjul märatseb ookean ning selle pinnal hõljuvad ja põrkuvad jääväljad, sarnaselt Põhja-Jäämeres ja Antarktika ranniku lähedal. Europa ookeanivedeliku mõõdetud elektrijuhtivus näitab, et tegemist on soolase veega. Miks ei võiks seal elu olla? Oleks kiusatus lasta seade mõnda prakku ja vaadata, kes seal elab.
Tegelikult ei tule kõik planeedid otsad kokku. Näiteks Saturni kuul Enceladusel on samuti jäine maakoor ja selle all on ookean. Kuid arvutused näitavad, et loodete energiast ei piisa jääaluse ookeani vedelas olekus hoidmiseks. Muidugi on igal taevakehal lisaks loodetele ka muid energiaallikaid - näiteks lagunevad radioaktiivsed elemendid (uraan, toorium, kaalium), kuid väikestel planeetidel ei saa need peaaegu üldse olulist rolli mängida. See tähendab, et me ei mõista veel midagi.
Loodete mõju on tähtede jaoks äärmiselt oluline. Miks – sellest lähemalt järgmises loengus.