Відбувається підйом і спад води. Це явище морських припливів та відливів. Вже в давнину спостерігачі помітили, що приплив настає через деякий час після кульмінації Місяця в місці спостереження. Більше того, припливи найбільш сильні в дні ново-і повного місяця, коли центри Місяця і Сонця розташовуються приблизно на одній прямій.
Враховуючи це, І. Ньютон пояснив припливи дією тяжіння з боку Місяця і Сонця, а саме тим, що різні частини Землі притягуються Місяцем по-різному.
Земля обертається навколо своєї осі набагато швидше, ніж Місяць звертається навколо Землі. В результаті приливний горб (взаємне розташування Землі та Місяця показано на малюнку 38) рухається, по Землі біжить приливна хвиля, виникають припливні течії. При наближенні до берега висота хвилі зростає, оскільки піднімається дно . У внутрішніх морях висота приливної хвилі буває лише кількох сантиметрів, у відкритому океані досягає близько одного метра. У сприятливо розташованих вузьких затоках висота припливу зростає ще кілька разів.
Тертя води про дно, і навіть де-формации твердої оболонки Землі супроводжуються виділенням тепла, що зумовлює розсіювання енергії системи Земля — Місяць. Оскільки приливний горб відноситься до сходу, максимальний приплив відбувається після кульмінації Місяця, тяжіння горба викликає прискорення Місяця та уповільнення обертання Землі. Місяць поступово відсувається від Землі. Справді, геологічні дані показують, що в юрському періоді (190-130 млн років тому) припливи були набагато вищі, а доба — коротша. Слід зазначити, що при зменшенні відстані до Місяця в 2 рази висота припливу зростає в 8 разів. В даний час доба збільшується на 0,00017 з на рік. Так що приблизно через 1,5 млрд років їх довжина збільшиться до 40 сучасних діб. Такої ж довжини буде й місяць. В результаті Земля і Місяць будуть завжди звернені один до одного однією і тією ж стороною. Після цього Місяць почне поступово наближатися до Землі і ще через 2-3 млрд років буде розірвано приливними силами (якщо, звичайно, на той час Сонячна система ще буде існувати).
Вплив Місяця на приплив
Розглянемо, слідуючи Ньютону, більш докладно припливи, викликані тяжінням Місяця, так як вплив Сонця істотно (в 2,2 рази) менше.
Запишемо висловлювання для прискорень, викликаних притягненням Місяця щодо різних точок Землі, враховуючи, що всім тіл у цій точці простору ці прискорення однакові. В інерційній системі відліку, пов'язаної з центром мас системи, значення прискорень будуть:
A A = -GM / (R - r) 2 , a B = GM / (R + r) 2 , a O = -GM / R 2 ,
де a A, a O, a B— прискорення, спричинені тяжінням Місяця в точках A, O, B(Рис. 37); М- Маса Місяця; r- Радіус Землі; R- Відстань між центрами Землі та Місяця (для розрахунків його можна прийняти рівним 60 r); G- Гравітаційна постійна.
Але ми живемо на Землі і всі спостереження проводимо в системі відліку, пов'язаної з центром Землі, а не з центром мас Земля - Місяць. Щоб перейти в цю систему, необхідно від усіх прискорень відняти прискорення центру Землі. Тоді
A' A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a' B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .
Виконаємо дії в дужках та врахуємо, що rмало в порівнянні з Rі в сумах і різницях їм можна знехтувати. Тоді
A' A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .
Прискорення a’Aі a’Bоднакові за модулем, протилежні за напрямом, кожне направлене від центру Землі. Вони називаються приливними прискореннями. У точках Cі Dприливні прискорення, менші за модулем і спрямовані до центру Землі.
Приливними прискоренняминазиваються прискорення, що виникають у системі відліку, що з тілом через те, що внаслідок кінцевих розмірів цього тіла різні його частини по-різному притягуються обурюючим тілом. У точках Aі Bприскорення сили тяжіння виявляється меншим, ніж у точках Cі D(Рис. 37). Отже, для того щоб тиск на однаковій глибині був однаковим (як у сполучених судин) у цих точках, вода повинна піднятися, утворюючи так званий приливний горб. Підрахунок показує, що підйом води або приплив у відкритому океані становить близько 40 см. У прибережних водах він набагато більше, а рекорд становить близько 18 м. Ньютонівська теорія цього пояснити не може.
На узбережжі багатьох зовнішніх морів можна побачити цікаву картину: вздовж берега неподалік води натягнуті рибальські сіті. Причому мережі ці поставлені задля сушіння, а лову риби . Якщо залишитися на березі і спостерігати за морем, то все стане зрозумілим. Ось вода починає прибувати, і там, де всього кілька годин тому була піщана мілину, заплескалися хвилі. Коли вода відступила, з'явилися мережі, в яких засяяла лускою риба, що заплуталася. Рибалки, обійшовши сіті, зняли улов. Матеріал із сайту
Ось як описує наступ припливу очевидець: «Ми дісталися моря — сказав мені попутник. Я здивовано дивився навколо. Переді мною справді був берег: сліду брижів, напівзасипаний кістяк тюленя, рідкісні шматки плавника, уламки черепашок. А далі тягнувся рівний простір... і ніякого моря. Але через три години нерухома лінія горизонту задихала, захвилювалася. І ось уже за нею заіскрилася морська брижа. Вал припливу котився нестримно вперед по сірій поверхні. Переганяючи один одного, хвилі набігали на берег. Одна за одною потонули далекі скелі — і навколо видно тільки воду. Вона кидає мені в обличчя солоні бризки. Замість мертвої рівнини переді мною живе і дихає водна гладь».
Коли приливна хвиля входить у затоку, має у плані лійкоподібну форму, береги затоки хіба що стискають її, через що висота припливу збільшується у кілька разів. Так, у затоці Фанді біля східного берега Північної Америки висота припливу досягає 18 м. У Європі найвищі припливи (до 13,5 метрів) бувають у Бретані поблизу міста Сен-Мало.
Дуже часто приливна хвиля заходить у гирла річок, підвищуючи рівень води у них кілька метрів. Наприклад, у Лондона у гирлі річки Темзи висота припливу – 5 м.
Як Місяць впливає на океанські припливи?
Слово «припливи» - це загальний термін, що використовується для визначення змінного зльоту та падіння рівня моря по відношенню до Землі, внаслідок впливу гравітаційного тяжіння Місяця та Сонця. У значно меншою мірою припливи відбуваються і у великих озерах, атмосфері, а також у твердій земній корі під впливом цих гравітаційних сил Місяця і Сонця.
Що являють собою місячні припливи
Припливи створюються тому, що Земля і Місяць подібно до магнітів притягуються один до одного. Місяць намагається притягувати те, що знаходиться на Землі, але Земля здатна утримати все, окрім води. Оскільки вода постійно рухається, Земля не може її утримати. Щодня трапляються два найвищі припливи та відливи. Океан постійно переходить від припливу до відливу, а потім назад у приплив. Між двома найвищими припливами проходить близько 12 години 25 хвилин.
Припливи – це періодичне підвищення та падіння великих мас води. Вітри та течії створюють рухи поверхневих вод, викликаючи хвилі. Гравітаційне тяжіння Місяця є причиною своєрідної опуклості океанів у напрямі Місяця. Інша опуклість відбувається на протилежному боці, оскільки Земля також тягнеться до Місяця. Рівень океану коливається щодня через взаємодію Сонця, Місяця та Землі. У міру руху Місяця щодо Землі та руху їх разом навколо Сонця, комбіновані гравітаційні сили впливають на злети та падіння рівня світового океану. Завдяки тому, що Земля обертається, щодня відбуваються два припливи.
Різні типи припливів
Положення Місяця щодо Сонця, коли вони вирівняні, призводить до виключно сильних гравітаційних сил, викликаючи дуже високі та низькі припливи, які називаються Spring Tide (сизігійними припливами), хоча вони не мають нічого спільного із сезоном. Коли Сонце і Місяць не вирівняні, гравітаційні сили врівноважують одна одну, і припливи менш істотні. І тут вони називаються квадратурні припливи.
Сизігійні припливи
Коли Місяць повний або новий, гравітаційне тяжіння Місяця та Сонця посилюється. У цей час виникають високі рівні припливів та низькі рівні відливів. Це явище відоме як сизігійні припливи. Вони відбуваються, коли Земля, Сонце та Місяць знаходяться на одній лінії. Сизігійні припливи відбуваються під час повного місяця та молодика.
Квадратурні припливи
У той час, коли Місяць знаходиться у фазі чверті або під прямим кутом, водяні опуклості хіба що компенсують одна одну. Внаслідок чого спостерігається менша різниця між високими та низькими припливами і це явище відоме як квадратурні припливи. Квадратурні припливи відбуваються, коли гравітаційні сили Місяця та Сонця розташовані перпендикулярно одна до одної (стосовно Землі).
Припливи і відливи, як вважається сьогодні, викликані тяжінням Місяця. Так, Земля повертається до супутника тим чи іншим боком, Місяць притягує цю воду до себе – от і припливи. У зоні, звідки йде вода – відливи. Земля обертається, припливи та відливи змінюють один одного. Ось така місячна теорія, в якій все добре крім ряду незрозумілих фактів.
Наприклад, ви знаєте, що Середземне море вважається без припливним, але біля Венеції і на протоці Еврікос на сході Греції, припливи і відливи бувають до одного метра і більше. Це вважається однією із загадок природи. Проте італійські фізики виявили на сході Середземного моря, на глибині понад три кілометри ланцюжка підводних вир, по десять кілометрів у діаметрі кожен. Цікавий збіг аномальних припливів і вир, чи не так?
Помічена закономірність, там де є вири, в океанах морях і озерах, там є припливи і відливи, а там де немає вир, там немає припливів і відливів... просторі, незалежно від обертання землі.
Якщо дивитися на землю з боку Сонця, вир обертаючись разом із Землею, перекидаються двічі на добу, в результаті чого вісь вир прецесує (1-2 градусів) і створює приливну хвилю, що і є причиною припливів і відливів, і вертикального переміщення океанічних вод .
Прецесія дзиги
Гігантський океанічний вир
Середземне море вважається без припливним, але біля Венеції та на протоці Еврікос на сході Греції, припливи та відливи бувають до одного метра і більше. І це вважається однією із загадок природи, але в той же час, Італійські фізики виявили на сході Середземного моря, на глибині понад три кілометри ланцюжка підводних вир, по десять кілометрів у діаметрі кожен. Із цього можна зробити висновок, що вздовж узбережжя Венеції, на глибині кількох кілометрів, знаходиться ланцюг підводних вир.
Якби в Чорному морі вода оберталася як і в Білому морі, то припливи і відливи були б значнішими. Якщо бухту заливає приливна хвиля і хвиля там закручується, то припливи і відливи в цьому випадку бувають вищими... Місце вир, і атмосферних циклонів і антициклонів у науці, на стику океанології метеорології, і небесної механіки гіроскопи, що вивчає. Поведінка атмосферних циклонів і антициклонів, вважаю аналогічні поведінці вир в океанах.
Щоб перевірити цю ідею, на глобусі, там де знаходиться вир, я закріпив вентилятор, замість лопат вставив металеві кульки на пружинах. Включив вентилятор (вир) одночасно обертаючи глобус як навколо осі, так і навколо Сонця, і отримав імітацію припливів і відливів.
Привабливість цієї гіпотези в тому, що вона досить переконливо перевіряється, закріпленим на глобусі вентилятором-вир. Чутливість гіроскоп-вир настільки висока що глобус доводиться обертати вкрай повільно (один оборот за 5 хвилин). І якщо гіроскоп-вир, встановити на глобусі, біля гирла річки Амазонки, то поза всяким сумнівом, він покаже точну механіку припливу та відливу річки Амазонки. При обертанні тільки глобуса навколо осі, гіроскоп - вир нахиляється в один бік, і нерухомо стоїть, а якщо глобус рухати і по орбіті, вир - гороскоп починає коливатися (прецесувати) і дає два припливи і відливу на добу.
Сумніви в наявності прецесії у вир, внаслідок повільного обертання, знімаються великою швидкістю перекидання вир, за 12 годин .. І не треба забувати, що орбітальна швидкість землі, тридцять рази більше орбітальної швидкості місяця.
Досвід з глобусом переконливіший, ніж теоретичний опис гіпотези. Дрейф вир так само пов'язаний з ефектом гіроскопа -вир, і в залежності в якій півкулі знаходиться вир, і в яку сторону обертається вир, навколо своєї осі, залежить напрямок дрейфу виру.
Гнучкий диск
Перекидний гіроскоп
Досвід з гіроскопом
Океанологи в середині океану, насправді заміряють не висоту приливної хвилі, а хвилю створювану гіроскопічним ефектом виру, створюваного прецесією, осі обертання виру. І лише вирами можна пояснити наявність приливного горба на протилежному боці землі. У природі немає метушні і якщо вири існують, то у них у природі є призначення, і це призначення, вважаю вертикальне та горизонтальне перемішування океанічних вод, для вирівнювання температури та вмісту кисню у світовому океані.
А місячні припливи якби існували, то не перемішували б океанічні води. Вир у якійсь мірі, не дають океанам замулятися. Якщо пару мільярдів років тому земля дійсно оберталася швидше, то вири були активнішими. Маріанська западина та маріанські острови, вважаю результат діяльності виру.
Календар припливів і відливів існував задовго до відкриття приливної хвилі. Як існував і звичайний календар, до Птолемея, і після Птолемея, і до Коперника, і після Коперника. Є сьогодні й незрозумілі питання особливостей припливів. Так, у деяких місцях (Південно-Китайське море, Перська затока, Мексиканська та Сіамська затоки) спостерігається лише один приплив на день. У ряді районів Землі (наприклад, в Індійському океані) буває то один, то два припливи на день.
500 років тому, коли формувалася ідея припливів і відливів, мислителі не мали достатньо технічних засобів, щоб перевірити цю ідею, і про вири в океанах мало що було відомо. І сьогодні, ця ідея своєю привабливістю та правдоподібністю настільки вкоренилася у свідомості громадськості та мислителів, що відмовитися від неї буде нелегко.
Чому кожен рік і кожне десятиліття, в один і той же календарний день (наприклад, перше травня) в гирлах річок і заток, не буває однакової приливної хвилі? Вважаю вири які знаходяться в гирлах річок і заток дрейфують і змінюють свої розміри.
А якби причиною припливної хвилі була гравітація місяця, висота припливів і відливів не змінювалася б тисячоліттями. Існує думка, що приливну хвилю, що рухається зі сходу на захід, створює тяжіння місяця, і хвиля заливає бухти та гирло річок. Але чомусь, гирло Амазонки добре заливає, а затока Ла плата, що знаходиться на південь від Амазонки, не дуже добре заливає, хоча затока Ла плата за всіма параметрами має заливати більше Амазонки.
Вважаю приливну хвилю біля гирла Амазонки створює один вир, а для горлвини Ла плата приливну хвилю створює, інший вир, менш потужний (діаметр, висота, оберти).
Вир Амазоноки
Приливна хвиля врізається в Амазонку зі швидкістю близько 20 кілометрів на годину, висота хвилі становить близько п'яти метрів, ширина хвилі, десять кілометрів. Ці параметри більше підходять для приливної хвилі, що створюється прецесією виру. А якби це була місячна приливна хвиля, то вона врізалася б зі швидкістю кілька сотень кілометрів на годину, а ширина хвилі становила б близько тисячі кілометрів.
Вважається, якби глибина океану становила 20 кілометрів, то місячна хвиля рухалася б як і належить 1600 км.год, кажуть що їй заважає дрібний океан. Нині ж вона врізається в Амазонку зі швидкістю 20км.час, а річку Фучуньцзян, зі швидкістю 40км.час. Вважаю сумнівна математика.
І якщо Місячна хвиля рухається так повільно, то чому на картинках і анімаціях приливний горб завжди спрямований у бік Місяця, Місяць набагато швидше обертається. І незрозуміло чому, не змінюється тиск води під приливним горбом на дні океану... Є зони в океанах, де взагалі не бувають припливи та відливи (амфідромічні точки).
Амфідромічна точка
M2 приплив, висота припливу показана кольором. Білі лінії - це катидальні лінії з фазовим інтервалом 30 °. Амфідромічні точки – темно-сині області, де сходяться білі лінії. Стрілки навколо цих точок показують напрямок "оббігання".Амфідромічна точка - це точка в океані, де амплітуда приливної хвилі дорівнює нулю. Висота припливу збільшується з віддаленням від амфідромічної точки. Іноді ці точки називають вузлами припливів: приливна хвиля "оббігає" цю точку навколо або проти годинникової стрілки. У цих точках сходяться котидальні лінії. Амфідромічні точки виникають завдяки інтерференції первинної приливної хвилі та її відображень від берегової лінії та підводних перешкод. Здійснює свій внесок і сила Коріоліса.
Хоча для приливної хвилі, вони знаходяться в зручній зоні, вважаю в цих зонах вир обертаються вкрай повільно. Вважається, що максимальні припливи та відливи бувають у молодому місяці, тому що Місяць і Сонце впливають гравітацією на Землю в одному напрямку.
Для довідки: гіроскоп - це прилад, який рахунок обертання інакше реагує на зовнішні сили, ніж нерухомий предмет. Найпростіший гіроскоп – дзиґа. Розкрутивши юлу на горизонтальній поверхні та нахиливши поверхню, ви помітите, що дзиґа зберігає горизонтальне кручення.
Але з іншого боку, в молодому місяці орбітальна швидкість землі, буває максимальною, а в повні, мінімальною, і виникає питання, яка з причин є ключовою. Відстань від землі до місяця складає 30 діаметрів землі, наближення і видалення місяця від землі становить 10 відсотків, це можна порівняти взявши на витягнуті руки камінь і камень, і наближати і віддаляти їх на 10 відсотків, чи можливі припливи і відливи за такої математики. Вважають, що в молодому місяці континенти нариваються на приливний горб, зі швидкістю близько 1600 кілометрів на годину, чи можливе таке.
Існує думка, що приливні сили зупинили обертання місяця, і тепер він обертається синхронно. Але відомих супутників більше трьох сотень, і чому вони всі зупинилися одночасно, і куди поділася сила, що обертала супутники... Гравітаційна сила між Сонцем і Землею не залежить від орбітальної швидкості Землі, а відцентрова сила залежить від орбітальної швидкості Землі, і цей факт не може бути причиною місячних припливів і відливів.
Називати припливи та відливи, явище горизонтального і вертикального переміщення океанічних вод, не зовсім відповідає дійсності, тому що більшість вир не контактує з береговою лінією океану... більш активні, оскільки вони перебувають у зоні відносного руху.
А коли вир входить у зону заходу сонця і світанку і стає рубом до Сонця, то вир потрапляє у владу сил Коріоліса і стихає. У молодому місяці припливи і відливи збільшуються з тієї причини, що орбітальна швидкість землі буває максимальною.
Матеріал надісланий автором: Юсуп Хізіров
© Володимир Каланов,
"Знання-сила".
Явище припливів на морі було помічено з найдавніших часів. Геродот писав про припливи ще V столітті до нашої ери. Природу припливів люди тривалий час було неможливо зрозуміти. Висловлювалися різні фантастичні припущення на кшталт того, що Земля дихає. Навіть знаменитий учений (1571-1630), який відкрив закони руху планет, розглядав припливи і відпливи як результат дихання планети Земля.
Французький математик і філософ (1596-1650) першим серед європейських вчених вказав на зв'язок припливів з , але не зрозумів, у чому цей зв'язок полягає. Тому дав таке далеке від істини пояснення явищу припливу: Місяць, обертаючись довкола Землі, тисне на воду, змушуючи її знижуватися.
Поступово вчені розібралися в цій, треба сказати, непростій проблемі, і було встановлено, що припливи - це наслідок впливу гравітаційних сил Місяця і (меншою мірою) Сонця на поверхню океану.
В океанології дано таке визначення: ритмічні підняття і опускання вод, а також течії, що супроводжують їх, називаються припливами і відливами.
Припливи і відливи відбуваються у океані, а й у атмосфері і земної корі. Підняття земної кори дуже незначні, тому їх можна визначити лише спеціальними приладами. Інша річ – водна поверхня. Частинки води рухаються, і, одержуючи з боку Місяця прискорення, наближаються до неї набагато більше, ніж земна твердь. Тому на боці, зверненій до Місяця, вода піднімається вгору, утворюючи вигин, своєрідний водяний бугор на поверхні океану. Оскільки Земля обертається навколо своєї осі, цей водяний бугор переміщається по поверхні океану за .
Теоретично в утворенні припливів беруть участь навіть далекі зірки. Але це залишається суто теоретичним посилом, оскільки вплив зірок мізерний, і його можна знехтувати. Точніше навіть, їм неможливо знехтувати, бо нема чим нехтувати. Вплив Сонця на поверхню океану через велику віддаленість світила в 3-4 рази слабший за вплив Місяця. Потужні місячні припливи маскують тяжіння Сонця і тому сонячних припливів не спостерігається.
Крайнє положення рівня води в кінці припливу називається повною водою, а в кінці відливу - малою водою.
Дві фотографії, зроблені з однієї точки в моменти малої та повної води,
дають уявлення про припливні коливання рівня.
Якщо почати спостереження за припливом у момент повної води, ми побачимо, що за 6 годин настане найнижче стояння води. Після цього знову розпочнеться приплив, який також триватиме шість годин до досягнення найвищого рівня. Наступний приплив настане через 24 години після початку спостереження.
Але так відбуватиметься лише у разі ідеальних, теоретичних умов. Реально протягом доби буває по одній повній та малій воді – і тоді приплив називається добовим. А може встигнути статися у два припливні цикли. У цьому випадку йдеться про напівдобовий приплив.
Період добового припливу продовжується не 24 години, а на 50 хвилин довше. Відповідно, півдобовий приплив триває 12 годин 25 хвилин.
У світовому океані відбуваються переважно півдобові припливи. Оголошується це обертанням Землі навколо осі. Приплив, як величезна полога хвиля, довжина якої становить багато сотень кілометрів, поширюється по всій поверхні Світового океану. Період виникнення такої хвилі коливається у кожному місці океану від половини доби до доби. За ознакою періодичності наступу припливів їх і розрізняють як добові та напівдобові.
За час повного обороту Землі навколо своєї осі Місяць переміщається небозводом приблизно на 13 градусів. Щоб «наздогнати», Місяць, приливній хвилі якраз і потрібно 50 хвилин. Це означає, що час приходу повної води в тому самому місці океану постійно зміщується щодо часу доби. Так, якщо сьогодні повна вода була опівдні, то завтра вона буде о 12 годині 50 хвилин, а післязавтра – о 13 годині 40 хвилин.
У відкритому океані, де приливна хвиля не зустрічає опору з боку материків, островів, нерівностей дна та берегової лінії, мають місце переважно правильні напівдобові припливи. Приливні хвилі у відкритому океані непомітні, там їхня висота не перевищує одного метра.
На повну силу приплив виявляє себе на відкритому узбережжі океану, де на десятки та сотні миль, не видно ні островів, ні різких вигинів берегової лінії.
Коли Сонце і Місяць розташовуються однією лінії по одну сторону Землі, сила тяжіння обох світил хіба що складається. Це буває двічі протягом місячного місяця - в молодик або повний місяць. Таке становище світил називається сизигием, а приплив, що настає у дні, називається . Сизігійні припливи – це найвищі та найпотужніші припливи. На відміну від них найнижчі припливи називаються.
Слід зазначити, що рівень сизигийных припливів у тому самому місці який завжди однаковий. Причина все та ж: рух Місяця навколо - Землі та Землі - навколо Сонця. Не забудемо, що орбіта Місяця навколо Землі – це не коло, а еліпс, що створює досить відчутну різницю між перигеєм та апогеєм Місяця – 42 тисячі кілометрів. Якщо під час сизигія Місяць перебуватиме в перигеї, тобто на найменшій відстані від Землі, це викличе високу приливну хвилю. Ну а якщо в цей же період Земля, рухаючись своєю еліптичною орбітою навколо Сонця, виявиться на найменшій від нього відстані (а також збіги рідко відбуваються), то припливи і відливи досягнуть максимально великої величини.
Ось кілька прикладів, що показують максимальну висоту, яку досягають океанські припливи в окремих місцях земної кулі (в метрах):
Назва |
Розташування |
Висота припливу (м) |
Мезенський затоку Білого моря | ||
Гирло річки Колорадо | ||
Пенжинська губа Охотського моря | ||
Устя річки Сеул | Південна Корея | |
Устя річки Фіцрой | Австралія | |
Гренвілл | ||
Устя річки Коксоак | ||
Порт Галлегас | Аргентина | |
Затока Фанді |
Вода під час припливу піднімається із різною швидкістю. Характер припливу великою мірою залежить від кута нахилу морського дна. Біля крутих берегів вода піднімається спочатку повільно – 8-10 міліметрів за хвилину. Потім швидкість припливу наростає, стаючи найбільшою до положення «напівводи». Потім вона сповільнюється до верхньої межі припливу. Динаміка відливу аналогічна динаміці припливу. Але зовсім інакше виглядає приплив на широких пляжах. Тут рівень води наростає дуже швидко і іноді супроводжується високою приливною хвилею, що стрімко мчить по мілину. Любителям купання, що позіхалися на таких пляжах, в цих випадках нічого хорошого очікувати не доводиться. Морська стихія жартувати не вміє.
У внутрішні моря, відгороджені від решти океану вузькими і дрібними звивистими протоками або скупченнями невеликих островів, припливи приходять із ледь помітними амплітудами. Це бачимо з прикладу Балтійського моря, надійно закритого від припливів мілководними датськими протоками. Теоретично висота припливу у Балтійському морі становить 10 сантиметрів. Але ці припливи на око непомітні, вони ховаються коливаннями рівня води від вітру чи змін атмосферного тиску.
Відомо, що у Петербурзі часто бувають повені, іноді дуже сильні. Згадаймо, як яскраво і правдиво передав драму найсильнішої повені 1824 року у поемі «Мідний вершник» великий російський поет А.С. Пушкін. На щастя, повені такої сили в Петербурзі жодного відношення до припливів не мають. Ці повені викликаються вітрами циклонів, які значно на 4–5 метрів піднімають рівень води у східній частині Фінської затоки та в Неві.
Ще менше впливають океанські припливи на внутрішні моря Чорне та Азовське, а також Егейське та Середземне. В Азовському морі, сполученому з Чорним морем вузькою Керченською протокою, амплітуда припливів близька до нуля. У Чорному морі коливання рівня води під впливом припливів не досягають 10 сантиметрів.
І навпаки, у затоках та вузьких бухтах, що мають вільне сполучення з океаном, припливи досягають значної величини. Вільно входячи в затоку, приливні маси спрямовуються вперед, і, не знаходячи виходу серед берегів, що звужуються, піднімаються вгору і заливають сушу на великій площі.
Під час океанських припливів у гирлах деяких річок спостерігається небезпечне явище, що називається бором. Потік морської води, увійшовши в русло річки і зустрівшись із річковим потоком, утворює потужний пінистий вал, що встає стіною і стрімко рухається проти течії річки. На своєму шляху бір розмиває береги і може зруйнувати та потопити будь-яке судно, якщо воно опинилося у фарватері річки.
На найбільшій річці Південної Америки Амазонці потужна приливна хвиля заввишки 5-6 метрів проходить зі швидкістю 40-45 км/год на відстань до півтори тисячі кілометрів від гирла.
Іноді приливні хвилі зупиняють перебіг річок і навіть повертають його у зворотний бік.
На території Росії невеликий по висоті бор відчувають річки, що впадають у Мезенський затоку Білого моря.
З метою використання енергії припливів у деяких країнах, у тому числі в Росії, збудовано приливні електростанції. Перша приливна електростанція, побудована в Кислогубській губі Білого моря, була потужністю лише 800 кіловат. Надалі ПЕМ проектувалися вже потужністю в десятки та сотні тисяч кіловат. Це означає, що припливи починають працювати на користь людині.
І останнє, проте глобально важливе про припливи. Течії, що викликаються припливами, зустрічають опір материків, островів та морського дна. Деякі вчені вважають, що в результаті тертя водних мас про зазначені перешкоди обертання Землі навколо своєї осі сповільнюється. На перший погляд це уповільнення зовсім незначне. Розрахунки показали, що за весь час нашої ери, тобто за 2000 років, доба на Землі стала довшою на 0,035 секунди. Але на чому ґрунтувався розрахунок?
Виявляється, з'явилися докази, хоч і непрямі, того, що обертання нашої планети сповільнюється. Вивчаючи вимерлі корали девонського періоду, англійський учений Д. Уеллс виявив, що кількість добових кілець наростання в 400 разів більше, ніж річних. В астрономії визнано теорію стійкості планетних рухів, за якою тривалість року залишається практично незмінною.
Виходить, що в девонському періоді, тобто 380 млн років тому, рік складався з 400 діб. Отже, доба тоді мала тривалість 21 годину 42 хвилини.
Якщо Д.Уеллс не помилився при підрахунку добових кілець древніх коралів, і якщо інші розрахунки вірні, то все йде до того, що не пройде і якихось 12-13 мільярдів років, як земна доба стане рівною за тривалістю місячному місяцю. І що ж тоді? Тоді наша Земля буде постійно звернена однією стороною до Місяця, як це зараз відбувається з Місяцем по відношенню до Землі. Підняття води стабілізується на одній стороні Землі, припливи перестануть існувати, а сонячні припливи занадто слабкі, щоб бути відчутними.
Ми надаємо можливість нашим читачам самостійно оцінити цю досить екзотичну гіпотезу.
© Володимир Каланов,
"Знання-сила"
Що таке відлив та приплив
На багатьох морських узбережжях можна спостерігати, як рівень води з певною періодичністю поступово опускається і залишається лише в'язкий грунт. Цей процес називається відливом. Однак за кілька годин рівень води знову піднімається і ґрунт на березі знову покривається водою. Цей процес називається припливом. Рівень води змінюється регулярно двічі на день.
Коли припливи змінюються відливами
Відплив і приплив регулярно змінюють один одного: за відливом слідує приплив, за ним — наступний відлив. Найвищий рівень води в морі чи океані під час припливу називають повною водою, а мінімальний під час відливу – відповідно малою водою. Цикл "повна вода - відлив - мала вода - приплив - повна вода" складає 12 годин 25 хвилин. А це означає, що припливи та відливи можна спостерігати двічі на день.
Як відбуваються припливи та відливи
Сила тяжіння Місяця зумовлює освіту в морі першого приливного гребеня на зверненому до нього боці Землі. У силу законів фізики, пов'язаних з обертанням Землі та виникненням відцентрової сили, на протилежному боці Землі формується другий приливний гребінь, ще потужніший, ніж перший. Тому і тут рівень води підвищується.
Між двома цими гребенями він опускається і відбувається відлив! І Сонце силою свого тяжіння впливає Землю, і навіть на припливи і відливи. Але сила впливу Сонця набагато менша, ніж Місяця, хоча маса Сонця в 30 мільйонів разів перевищує масу Місяця. Причина цього в тому, що Сонце від Землі в 390 разів далі, ніж Місяць від Землі.
Перша приливна гідроелектростанція
Завдяки припливам та відливам, тобто підняттю та падінню рівня моря, виробляється багато енергії. Її можна використовуватиме виробництва електрики. Першу і найбільшу нині приливну гідроелектростанцію у світі було побудовано в естуарії (вузькій затоці гирла) річки Ране (Сен-Мало, Франція) і в 1966 році введено в експлуатацію. Там різниця між відливом та припливом дуже велика (амплітуда 8,5 метра).
Які ще фактори впливають на припливи та відливи
Крім сил тяжіння, космічних тіл, Місяця та Сонця, на припливи та відливи впливають інші фактори: обертання Землі уповільнює припливи, береги не дають воді підніматися. Крім того, на припливи та відливи впливають сильні шторми, при яких з узбережжя утруднюється відтік морської води. Тому її рівень у таких місцях значно вищий, ніж за звичайного припливу. На припливи та відливи також впливає сила вітру: якщо він дме з берега, рівень води падає значно нижче за норму.
Чи завжди видно припливи та відливи
Кажуть, що у деяких морях, наприклад у Середземному чи Балтійському, припливів та відливів немає. Звичайно, це не так, тому що вони бувають у всіх морях. Однак у Середземному та Балтійському морях різниця між повною та малою водою (амплітуда припливу та відливу) настільки незначна, що практично непомітна. У Північному морі, навпаки, дуже чітко різняться припливи і відливи.
Приливні хвилі з'являються в океанах і переходять в окраїнні моря. Якщо окраїнне море з'єднане з океаном лише вузькою протокою, як, наприклад, Середземне море, приливні хвилі або не досягають його, або дуже слабшають. Північне море повідомляється з Атлантичним океаном широкою протокою, тому приливні хвилі легко досягають узбережжя і приплив у цьому місці чудово видно.
Що таке сизігійний приплив
Особливо сильні припливи і відливи можна спостерігати протягом 14 днів, коли Місяць і Сонце під час повного місяця та молодика (сизігій) знаходяться на одній лінії із Землею. У цей час припливоутворюючі сили обох небесних тіл, що діють в одному напрямку, підсумовуються і посилюють приплив. Починається так званий сизігійний приплив, коли повна вода піднімається найвище. Відповідно, при відпливі вода опускається на мінімальний рівень.
Що таке амплітуда припливу та відливу
Різниця між повною та малою водою під час припливу та відливу називається амплітудою. При цьому свою роль відіграють сили тяжіння Сонця та Місяця: коли вони посилюють одна одну, амплітуда збільшується (сизігійний приплив), а коли сили тяжіння слабшають – амплітуда, навпаки, зменшується (квадратурний приплив). У відкритому морі амплітуда припливу не перевищує 50 сантиметрів. На берегах вона, навпаки, набагато більше.
Так, на узбережжі Північного моря Німеччини вона, наприклад, становить 2-3 метри, на англійському узбережжі Північного моря – до 8 метрів, а в бухті Сен-Мало (Франція) у протоці Ла-Манш – сягає 11 метрів. Це можна пояснити тим, що в дрібних водах приливні хвилі, як і решта, втрачають швидкість і уповільнюють свій хід, внаслідок чого рівень води піднімається.
Що таке квадратурний приплив
Протягом семи днів після повні і молодика Сонце, Земля і Місяць вже не знаходяться на одній прямій. Коли припливоутворюючі сили Місяця і Сонця взаємодіють під прямим кутом один до одного, починається квадратурний приплив: повна вода піднімається незначно, а рівень малої води практично не падає.
Що таке приливні течії
Припливи не тільки є причиною підняття та падіння рівня води. Коли море піднімається і опускається, вода рухається вперед і назад. У відкритому морі це навряд чи помітно, але в протоках та бухтах, де рух води обмежений, можна спостерігати приливні та відливні течії. У першому випадку (приливна течія) вона спрямована до берега, у другому (відливна течія) — у протилежний бік. Зміну припливних течій фахівці зазвичай називають поворотом. У момент повороту вода перебуває у спокійному стані, і це явище називається «мертвою точкою» припливу.
Де спостерігаються найбільші амплітуди припливів та відливів
У бухті Фанді на східному узбережжі Канади можна спостерігати найбільші амплітуди припливів та відливів на нашій планеті. Це означає, що різниця між повною та малою водою під час припливу та відливу тут є максимальною. При сизігійному припливі вона сягає 21 метра. Раніше рибалки встановлювали сіті при повній воді, а збирали рибу з них під час малої води: незвичайний спосіб риболовлі!
Як виникає штормовий приплив
Штормовим називають приплив, коли вода накочується на береги особливо високо. Він виникає внаслідок сильних вітрів, які дмуть у напрямку до суші та приходять разом із сизігійним припливом. Нагадаємо: під час нього повна вода піднімається особливо високо, а мала вода опускається особливо низько. Це відбувається в періоди повного місяця і молодика.
Сила вітрів та їх тривалість призводять до виникнення штормового припливу, коли вода піднімається на понад метр над середньою точкою припливу. Розрізняють сильний штормовий приплив, при якому вода піднімається на 2,5 метри, і надсильний - коли вода піднімається на понад 3 метри.
Якої швидкості можуть досягати припливні течії
У глибині океанів припливні течії досягають швидкості близько кілометра на годину. У вузьких протоках вона може становити від 15 до 20 кілометрів на годину.