Penyebab terjadinya pasang surut adalah. Pasang surut - apa itu? Apa yang menyebabkan pasang surut air laut

Pasang surut air laut saat ini diyakini disebabkan oleh tarikan gravitasi Bulan. Jadi, Bumi berbelok ke satelit dalam satu arah atau lainnya, Bulan menarik air ini ke dirinya sendiri - inilah pasang surutnya. Di daerah keluarnya air terjadi air surut. Bumi berputar, pasang surut air laut saling berganti. Inilah teori bulan, di mana semuanya baik-baik saja kecuali sejumlah fakta yang tidak dapat dijelaskan.

Misalnya, tahukah Anda bahwa Laut Mediterania dianggap pasang surut, namun di dekat Venesia dan di Selat Eurekos di Yunani bagian timur, pasang surutnya mencapai satu meter atau lebih. Ini dianggap sebagai salah satu misteri alam. Namun, fisikawan Italia menemukan di Laut Mediterania bagian timur, pada kedalaman lebih dari tiga kilometer, rangkaian pusaran air bawah air, masing-masing berdiameter sepuluh kilometer. Kebetulan yang menarik antara pasang surut dan pusaran air yang tidak normal, bukan?

Sebuah pola telah diperhatikan: di mana ada pusaran air, di samudra, lautan dan danau, ada pasang surut, dan di mana tidak ada pusaran air, tidak ada pasang surut... Luasnya lautan di dunia sepenuhnya tertutup oleh pusaran air, dan pusaran air memiliki sifat giroskop untuk mempertahankan posisi sumbu di ruang angkasa, terlepas dari rotasi bumi.

Jika kita melihat bumi dari sisi Matahari, maka pusaran air yang berputar bersama Bumi akan terbalik dua kali sehari, akibatnya sumbu pusaran air tersebut mengalami presesi (1-2 derajat) dan menimbulkan gelombang pasang, yang mana merupakan penyebab terjadinya pasang surut, dan pergerakan vertikal perairan laut.

Presesi puncak

Pusaran air laut raksasa

Laut Mediterania dianggap pasang surut, tetapi di dekat Venesia dan di Selat Eurekos di Yunani timur, pasang surut mencapai satu meter atau lebih. Dan ini dianggap sebagai salah satu misteri alam, tetapi pada saat yang sama, fisikawan Italia menemukan di timur Laut Mediterania, pada kedalaman lebih dari tiga kilometer, rangkaian pusaran air bawah air, masing-masing berdiameter sepuluh kilometer. Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa di sepanjang pantai Venesia, pada kedalaman beberapa kilometer, terdapat rangkaian pusaran air bawah air.

Jika di Laut Hitam airnya berputar seperti di Laut Putih, maka pasang surutnya akan lebih besar. Jika sebuah teluk dibanjiri oleh gelombang pasang dan gelombang tersebut berputar di sana, maka pasang surutnya dalam hal ini lebih tinggi... Tempat pusaran air, dan siklon atmosfer serta antisiklon dalam sains, di persimpangan ilmu oseanologi, meteorologi, dan mekanika langit yang mempelajari giroskop. Perilaku siklon dan antisiklon di atmosfer, menurut saya, mirip dengan perilaku pusaran air di lautan.

Untuk menguji ide ini, saya memasang kipas angin di bola dunia, tempat pusaran air berada, dan sebagai pengganti bilah, saya memasukkan bola logam ke pegas. Saya menyalakan kipas angin (pusaran air), sekaligus memutar bola bumi pada porosnya dan mengelilingi Matahari, dan mendapatkan tiruan pasang surut air laut.

Daya tarik hipotesis ini adalah bahwa hipotesis ini dapat diuji secara meyakinkan dengan menggunakan kipas pusaran air yang dipasang pada bola bumi. Sensitivitas giroskop pusaran air sangat tinggi sehingga bola bumi harus diputar dengan sangat lambat (satu putaran setiap 5 menit). Dan jika giroskop pusaran air dipasang pada bola dunia di muara Sungai Amazon, maka tidak diragukan lagi, itu akan menunjukkan mekanisme pasti pasang surut Sungai Amazon. Ketika hanya bola bumi yang berputar pada porosnya, pusaran air giroskop miring ke satu arah dan tidak bergerak, dan jika bola bumi digerakkan dalam orbitnya, pusaran air horoskop mulai berosilasi (presesi) dan menghasilkan dua pasang surut per hari.

Keraguan tentang adanya presesi dalam pusaran air, sebagai akibat dari rotasi yang lambat, dihilangkan dengan kecepatan tinggi pembalikan pusaran air, dalam waktu 12 jam.. Dan kita tidak boleh lupa bahwa kecepatan orbit bumi tiga puluh kali lebih besar dari kecepatan orbit bumi. kecepatan orbit bulan.

Pengalaman dengan globe lebih meyakinkan daripada deskripsi teoritis dari hipotesis tersebut. Pergeseran pusaran air juga dikaitkan dengan efek giroskop - pusaran air, dan bergantung pada belahan bumi mana pusaran air itu berada, dan ke arah mana pusaran air berputar pada porosnya, arah aliran pusaran air tersebut bergantung.

disket

Memiringkan giroskop

Pengalaman dengan giroskop

Ahli kelautan di tengah lautan sebenarnya tidak mengukur ketinggian gelombang pasang, melainkan gelombang yang tercipta dari efek giroskopik pusaran air yang tercipta dari presesi, sumbu rotasi pusaran air. Dan hanya pusaran air yang bisa menjelaskan keberadaan punuk pasang surut di seberang bumi. Tidak ada keributan di alam, dan jika pusaran air ada, maka pusaran air memiliki tujuan di alam, dan tujuan ini, saya yakin, adalah pencampuran air laut secara vertikal dan horizontal untuk menyamakan suhu dan kandungan oksigen di lautan dunia.

Dan bahkan jika ada pasang surut di bulan, mereka tidak akan mencampurkan air laut. Pusaran air, sampai batas tertentu, mencegah lautan dari pendangkalan. Jika beberapa miliar tahun yang lalu bumi berotasi lebih cepat, maka pusaran air lebih aktif. Palung Mariana dan Kepulauan Mariana, saya yakin, adalah akibat dari pusaran air.

Kalender pasang surut sudah ada jauh sebelum ditemukannya gelombang pasang. Sama seperti ada kalender biasa, sebelum Ptolemy, dan setelah Ptolemy, dan sebelum Copernicus, dan setelah Copernicus. Saat ini juga terdapat pertanyaan yang tidak jelas tentang karakteristik pasang surut. Dengan demikian, di beberapa tempat (Laut Cina Selatan, Teluk Persia, Teluk Meksiko, dan Teluk Thailand) hanya terjadi satu kali pasang per hari. Di beberapa wilayah di bumi (misalnya, di Samudera Hindia), terjadi satu atau dua pasang surut per hari.

500 tahun yang lalu, ketika gagasan tentang pasang surut sedang dikembangkan, para pemikir tidak memiliki sarana teknis yang cukup untuk menguji gagasan tersebut, dan hanya sedikit yang diketahui tentang pusaran air di lautan. Dan saat ini, gagasan tersebut, dengan daya tarik dan masuk akalnya, begitu mengakar di benak masyarakat dan para pemikir sehingga tidak akan mudah untuk meninggalkannya.

Mengapa setiap tahun dan setiap dekade, pada hari kalender yang sama (misalnya tanggal 1 Mei) di muara sungai dan teluk tidak terjadi gelombang pasang yang sama? Saya yakin pusaran air yang terletak di muara sungai dan teluk hanyut dan berubah ukurannya.

Dan jika penyebab gelombang pasang adalah gravitasi bulan, maka ketinggian pasang surut tidak akan berubah selama ribuan tahun. Ada pendapat bahwa gelombang pasang yang bergerak dari timur ke barat disebabkan oleh gravitasi bulan, dan gelombang tersebut membanjiri teluk dan muara sungai. Tapi kenapa, muara Amazon tergenang dengan baik, tetapi Teluk La Plata, yang terletak di selatan Amazon, tidak tergenang dengan baik, meskipun secara keseluruhan Teluk La Plata seharusnya lebih banyak banjir daripada Amazon.

Saya percaya bahwa gelombang pasang di muara Amazon diciptakan oleh satu pusaran air, dan untuk leher sungai La Plata, gelombang pasang disebabkan oleh pusaran air lain, yang kurang kuat (diameter, tinggi, putaran).

pusaran Amazon

Gelombang pasang menerjang Amazon dengan kecepatan sekitar 20 kilometer per jam, tinggi gelombang sekitar lima meter, dan lebar gelombang sepuluh kilometer. Parameter ini lebih cocok untuk gelombang pasang yang disebabkan oleh presesi pusaran air. Dan jika itu adalah gelombang pasang bulan, maka kecepatannya akan mencapai beberapa ratus kilometer per jam, dan lebar gelombangnya akan menjadi sekitar seribu kilometer.

Dipercaya bahwa jika kedalaman lautan adalah 20 kilometer, maka gelombang bulan akan bergerak seperti yang diharapkan pada kecepatan 1600 km.jam, mereka mengatakan bahwa lautan dangkal mengganggu hal itu. Dan sekarang ia menabrak Amazon dengan kecepatan 20 km/jam, dan ke Sungai Fuchunjiang dengan kecepatan 40 km/jam. Saya pikir perhitungannya meragukan.

Dan jika gelombang Bulan bergerak sangat lambat, lalu mengapa dalam gambar dan animasi punuk pasang surut selalu mengarah ke Bulan, Bulan berputar jauh lebih cepat. Dan tidak jelas kenapa, tekanan air tidak berubah, di bawah punuk pasang surut, di dasar lautan... Ada zona di lautan yang tidak mengalami pasang surut sama sekali (titik amphidromik).

Titik amphidromik

Pasang surut M2, tinggi pasang surut ditampilkan dalam warna. Garis putih merupakan garis kotidal dengan interval fase 30°. Titik amphidromik adalah area berwarna biru tua tempat bertemunya garis-garis putih. Panah di sekitar titik-titik ini menunjukkan arah “berlari”.Titik amphidromik adalah suatu titik di lautan yang amplitudo gelombang pasangnya nol. Ketinggian pasang surut meningkat seiring dengan jarak dari titik amphidromik. Kadang-kadang titik-titik ini disebut simpul pasang surut: gelombang pasang “berjalan mengelilingi” titik ini searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Garis cotidal bertemu di titik-titik ini. Titik amphidromik timbul karena adanya interferensi gelombang pasang primer dan pantulannya dari garis pantai serta hambatan bawah air. Gaya Coriolis juga berkontribusi.

Meskipun untuk gelombang pasang mereka berada di zona yang nyaman, saya yakin di zona ini pusaran air berputar sangat lambat. Dipercaya bahwa pasang surut maksimum terjadi pada bulan baru, karena Bulan dan Matahari mengerahkan gravitasi ke Bumi dalam arah yang sama.

Sebagai referensi: giroskop adalah perangkat yang, karena rotasi, bereaksi berbeda terhadap gaya eksternal dibandingkan benda diam. Giroskop yang paling sederhana adalah gasing yang berputar. Dengan melepaskan bagian atas yang berputar pada permukaan horizontal dan memiringkan permukaan tersebut, Anda akan melihat bahwa bagian atas yang berputar menahan torsi horizontal.

Namun sebaliknya, pada bulan baru kecepatan orbit bumi maksimum, dan pada bulan purnama kecepatan orbit bumi minimum, dan timbul pertanyaan, alasan mana yang menjadi kuncinya. Jarak bumi ke bulan adalah 30 diameter bumi, jarak mendekat dan jarak bulan dari bumi adalah 10 persen, hal ini dapat diibaratkan dengan memegang batu bulat dan kerikil dengan tangan terentang, lalu mendekatkannya dan menjauhkannya. sebesar 10 persen, apakah pasang surut mungkin terjadi dengan matematika seperti itu. Dipercaya bahwa pada bulan baru, benua-benua mengalami pasang surut, dengan kecepatan sekitar 1.600 kilometer per jam, apakah mungkin?

Dipercayai bahwa gaya pasang surut telah menghentikan rotasi bulan, dan sekarang ia berputar secara serempak. Tetapi ada lebih dari tiga ratus satelit yang diketahui, dan mengapa mereka semua berhenti pada saat yang sama, dan ke mana perginya gaya yang memutar satelit... Gaya gravitasi antara Matahari dan Bumi tidak bergantung pada kecepatan orbit bumi, dan gaya sentrifugal bergantung pada kecepatan orbit bumi, dan fakta ini tidak dapat menjadi penyebab pasang surutnya bulan.

Menyebut pasang surut, fenomena pergerakan air laut secara horizontal dan vertikal, tidak sepenuhnya benar, karena sebagian besar pusaran air tidak bersentuhan dengan garis pantai lautan. Jika Anda melihat Bumi dari sisi Matahari, pusaran air yang terletak di sisi bumi tengah malam dan siang hari lebih aktif karena berada pada zona pergerakan relatif.

Dan ketika pusaran air memasuki zona matahari terbenam dan fajar serta menjadi tepian menuju Matahari, pusaran air tersebut jatuh ke dalam gaya gaya Coriolis dan mereda. Pada saat bulan baru, pasang surut air laut bertambah dan berkurang karena kecepatan orbit bumi berada pada titik maksimum...

© Vladimir Kalanov,
“Pengetahuan adalah kekuatan.”

Fenomena pasang surut air laut telah diketahui sejak zaman dahulu kala. Herodotus menulis tentang pasang surut air laut pada abad ke-5 SM. Untuk waktu yang lama orang tidak dapat memahami sifat pasang surut air laut. Berbagai asumsi fantastis telah dibuat, seperti Bumi bernafas. Bahkan ilmuwan terkenal (1571-1630), yang menemukan hukum gerak planet, menganggap pasang surut air laut sebagai akibat... pernapasan planet Bumi.

Matematikawan dan filsuf Perancis (1596-1650) adalah ilmuwan Eropa pertama yang menunjukkan hubungan antara pasang surut, tetapi tidak memahami apa hubungan ini. Oleh karena itu, ia memberikan penjelasan tentang fenomena pasang surut yang sangat jauh dari kebenaran: Bulan yang berputar mengelilingi bumi memberikan tekanan pada air sehingga menyebabkannya tenggelam.

Secara bertahap, para ilmuwan menemukan masalah yang sulit ini, dan ditemukan bahwa pasang surut adalah konsekuensi dari pengaruh gaya gravitasi Bulan dan (pada tingkat lebih rendah) Matahari pada permukaan laut.

Dalam oseanologi diberikan definisi sebagai berikut: Naik turunnya air secara berirama serta arus yang menyertainya disebut pasang surut.

Pasang surut tidak hanya terjadi di lautan, tetapi juga di atmosfer dan kerak bumi. Pengangkatan kerak bumi sangat kecil sehingga hanya dapat diketahui dengan alat khusus. Hal lainnya adalah permukaan air. Partikel-partikel air bergerak, dan, menerima percepatan dari Bulan, mendekatinya jauh lebih besar daripada cakrawala bumi. Oleh karena itu, pada sisi yang menghadap Bulan, air naik ke atas, membentuk tikungan, semacam gundukan air di permukaan laut. Saat bumi berputar pada porosnya, gundukan air ini bergerak mengikuti permukaan laut.

Secara teoritis, bahkan bintang-bintang jauh pun ikut serta dalam pembentukan pasang surut. Namun hal ini tetap merupakan proposisi teoritis semata, karena pengaruh bintang dapat diabaikan dan dapat diabaikan. Lebih tepatnya, tidak mungkin untuk mengabaikannya, karena tidak ada yang perlu diabaikan. Dampak Matahari terhadap permukaan laut akibat jarak bintang yang sangat jauh 3-4 kali lebih lemah dibandingkan dampak Bulan. Pasang surut bulan yang kuat menutupi daya tarik Matahari dan oleh karena itu pasang surut matahari tidak teramati.

Posisi ekstrim permukaan air pada akhir pasang disebut penuh air, dan di akhir air surut - air rendah.

Dua foto diambil dari titik yang sama pada momen air rendah dan air tinggi,
memberikan gambaran tentang fluktuasi tingkat pasang surut.

Jika kita mulai mengamati pasang surut pada saat air pasang, kita akan melihat bahwa setelah 6 jam akan terjadi permukaan air terendah. Setelah itu, air pasang akan kembali terjadi, yang juga akan berlanjut selama 6 jam hingga mencapai titik tertinggi. Air pasang berikutnya akan terjadi 24 jam setelah dimulainya pengamatan kami.

Namun hal ini hanya akan terjadi dalam kondisi ideal dan teoritis. Kenyataannya, pada siang hari terjadi satu pasang dan satu pasang surut - dan kemudian pasang surut tersebut disebut diurnal. Atau mungkin terjadi dalam dua siklus pasang surut. Dalam hal ini kita berbicara tentang pasang surut semidiurnal.

Periode pasang surut harian tidak berlangsung selama 24 jam, melainkan lebih lama 50 menit. Oleh karena itu, pasang surut semidiurnal berlangsung selama 12 jam 25 menit.

Samudra Dunia sebagian besar mengalami pasang surut semidiurnal. Hal ini dinyatakan dengan perputaran bumi pada porosnya. Pasang surut, seperti gelombang lembut besar yang panjangnya ratusan kilometer, menyebar ke seluruh permukaan Samudra Dunia. Periode terjadinya gelombang tersebut bervariasi di setiap tempat di lautan dari setengah hari hingga satu hari. Berdasarkan frekuensi timbulnya pasang surut, dibedakan menjadi diurnal dan semidiurnal.

Selama rotasi penuh Bumi pada porosnya, Bulan bergerak melintasi langit sekitar 13 derajat. Gelombang pasang hanya membutuhkan waktu 50 menit untuk “mengejar” Bulan. Artinya, waktu tibanya air penuh di tempat yang sama di lautan selalu berubah relatif terhadap waktu. Jadi, jika hari ini terjadi high air pada siang hari, maka besok pada pukul 12 jam 50 menit, dan lusa pada pukul 13 jam 40 menit.

Di lautan terbuka, di mana gelombang pasang tidak menghadapi hambatan dari benua, pulau, dasar laut yang tidak rata, dan garis pantai, sebagian besar terjadi pasang surut semidiurnal yang teratur. Gelombang pasang di lautan terbuka tidak terlihat, yang tingginya tidak melebihi satu meter.

Gelombang pasang memanifestasikan dirinya dengan kekuatan penuh di pantai laut terbuka, di mana selama puluhan dan ratusan mil, tidak ada pulau atau tikungan tajam di garis pantai yang terlihat.

Ketika Matahari dan Bulan terletak pada garis yang sama di satu sisi Bumi, gaya gravitasi kedua tokoh tersebut tampaknya bertambah. Ini terjadi dua kali selama bulan lunar - pada bulan baru atau bulan purnama. Posisi tokoh-tokoh ini disebut syzygy, dan pasang surut yang terjadi pada hari-hari tersebut disebut. Pasang surut musim semi adalah pasang tertinggi dan terkuat. Sebaliknya pasang surut terendah disebut .

Perlu diketahui bahwa tinggi pasang surut air laut di suatu tempat tidak selalu sama. Alasannya masih sama: pergerakan Bulan mengelilingi Bumi dan Bumi mengelilingi Matahari. Jangan lupa bahwa orbit Bulan mengelilingi Bumi bukanlah lingkaran, melainkan elips, sehingga menimbulkan perbedaan yang cukup mencolok antara perigee dan apogee Bulan - 42 ribu km. Jika pada saat syzygy Bulan berada pada perigee, yaitu jarak terpendek dari Bumi, maka akan menimbulkan gelombang pasang yang tinggi. Nah, jika dalam periode yang sama Bumi, yang bergerak dalam orbit elips mengelilingi Matahari, berada pada jarak terkecil darinya (dan kebetulan juga kadang-kadang terjadi), maka pasang surut air laut akan mencapai besaran maksimumnya.

Berikut beberapa contoh yang menunjukkan ketinggian maksimum yang dicapai pasang surut air laut di tempat-tempat tertentu di seluruh dunia (dalam meter):

Saat air pasang, air naik dengan kecepatan berbeda. Sifat pasang surut sangat bergantung pada sudut kemiringan dasar laut. Di tepian yang curam, air awalnya naik perlahan - 8-10 milimeter per menit. Kemudian kecepatan air pasang meningkat, menjadi paling besar pada posisi “setengah air”. Kemudian melambat hingga posisi batas atas pasang surut. Dinamika air surut serupa dengan dinamika air pasang. Namun air pasang terlihat sangat berbeda di pantai yang luas. Di sini permukaan air naik sangat cepat dan kadang-kadang disertai gelombang pasang tinggi yang mengalir deras di sepanjang perairan dangkal. Dalam kasus ini, perenang yang menganga di pantai seperti itu seharusnya tidak mengharapkan sesuatu yang baik. Elemen laut tidak tahu cara bercanda.

Di laut pedalaman, yang dipagari dari lautan lainnya oleh selat sempit dan dangkal yang berkelok-kelok atau gugusan pulau-pulau kecil, air pasang datang dengan amplitudo yang nyaris tidak terlihat. Kita melihat hal ini dalam contoh Laut Baltik, yang tertutup rapat dari pasang surut oleh selat dangkal Denmark. Secara teoritis, tinggi pasang surut di Laut Baltik adalah 10 sentimeter. Namun pasang surut ini tidak terlihat oleh mata; mereka tersembunyi oleh fluktuasi permukaan air akibat angin atau perubahan tekanan atmosfer.

Diketahui bahwa di Sankt Peterburg sering terjadi banjir, terkadang sangat deras. Mari kita ingat betapa jelas dan jujurnya penyair besar Rusia A.S. menyampaikan drama banjir besar tahun 1824 dalam puisi “Penunggang Kuda Perunggu”. Pushkin. Untungnya, banjir sebesar itu di St. Petersburg tidak ada hubungannya dengan air pasang. Banjir ini disebabkan oleh angin topan, yang menaikkan permukaan air secara signifikan sebesar 4–5 meter di bagian timur Teluk Finlandia dan di Neva.

Pasang surut air laut memiliki dampak yang lebih kecil lagi terhadap perairan pedalaman Laut Hitam dan Azov, serta Laut Aegea dan Mediterania. Di Laut Azov, terhubung ke Laut Hitam melalui Selat Kerch yang sempit, amplitudo pasang surut mendekati nol. Di Laut Hitam, fluktuasi ketinggian air akibat pengaruh pasang surut tidak mencapai 10 sentimeter.

Sebaliknya, di teluk dan teluk sempit yang mempunyai komunikasi bebas dengan laut, pasang surut mencapai tingkat yang signifikan. Dengan bebas memasuki teluk, massa pasang surut bergegas maju, dan, karena tidak menemukan jalan keluar di antara pantai-pantai yang menyempit, mereka naik dan membanjiri daratan di wilayah yang luas.

Saat air laut pasang, terjadi fenomena berbahaya yang disebut boron. Aliran air laut yang masuk ke dasar sungai dan bertemu dengan aliran sungai membentuk poros berbusa yang kuat, naik seperti tembok dan bergerak cepat melawan aliran sungai. Dalam perjalanannya, boron mengikis tepian sungai dan dapat menghancurkan serta menenggelamkan kapal apa pun jika sampai di alur sungai.

Di sungai terbesar di Amerika Selatan, Amazon, gelombang pasang dahsyat setinggi 5-6 meter melintas dengan kecepatan 40-45 km/jam pada jarak hingga satu setengah ribu kilometer dari muara.

Terkadang gelombang pasang menghentikan aliran sungai bahkan membelokkannya ke arah sebaliknya.

Di wilayah Rusia, sungai yang mengalir ke Teluk Mezen di Laut Putih mengalami sedikit boron.

Untuk memanfaatkan energi pasang surut, pembangkit listrik tenaga pasang surut telah dibangun di beberapa negara, termasuk Rusia. Pembangkit listrik tenaga pasang surut pertama, yang dibangun di Teluk Kislogubskaya di Laut Putih, hanya berkapasitas 800 kilowatt. Selanjutnya, PES dirancang dengan kapasitas puluhan hingga ratusan ribu kilowatt. Ini berarti bahwa pasang surut mulai bekerja untuk kepentingan manusia.

Dan yang terakhir, namun penting secara global, adalah tentang pasang surut air laut. Arus yang disebabkan oleh pasang surut mendapat hambatan dari benua, pulau, dan dasar laut. Beberapa ilmuwan percaya bahwa akibat gesekan massa air terhadap hambatan tersebut, rotasi bumi pada porosnya melambat. Sekilas, perlambatan ini tidak signifikan. Perhitungan menunjukkan bahwa sepanjang zaman kita, yaitu selama 2000 tahun, hari-hari di Bumi menjadi lebih panjang 0,035 detik. Tapi perhitungannya didasarkan pada apa?

Ternyata terdapat bukti, meski tidak langsung, bahwa rotasi planet kita sedang melambat. Saat mempelajari karang punah pada periode Devonian, ilmuwan Inggris D. Wells menemukan bahwa jumlah cincin pertumbuhan harian 400 kali lebih banyak daripada jumlah cincin pertumbuhan tahunan. Dalam astronomi, teori stabilitas pergerakan planet diakui, yang menurutnya panjang tahun praktis tidak berubah.

Ternyata pada masa Devonian, yaitu 380 juta tahun yang lalu, satu tahun terdiri dari 400 hari. Akibatnya, hari itu berdurasi 21 jam 42 menit.

Jika D. Wells tidak salah dalam menghitung cincin harian karang purba, dan jika perhitungan lainnya benar, maka semuanya akan sampai pada titik bahwa dalam waktu kurang dari 12–13 miliar tahun lamanya hari bumi akan sama dengan bulan lunar. Lalu bagaimana? Maka Bumi kita akan terus-menerus menghadap satu sisi ke arah Bulan, seperti yang terjadi saat ini dengan Bulan dalam hubungannya dengan Bumi. Kenaikan air akan menjadi stabil di satu sisi bumi, pasang surut akan hilang, dan pasang surut matahari terlalu lemah untuk dirasakan.

Kami memberikan kesempatan kepada pembaca kami untuk mengevaluasi secara independen hipotesis yang agak eksotik ini.

© Vladimir Kalanov,
"Pengetahuan adalah kekuatan"

Laut dan samudera menjauh dari pantai dua kali sehari (air surut) dan mendekatinya dua kali sehari (air pasang). Di beberapa perairan praktis tidak ada pasang surut, sedangkan di perairan lain perbedaan pasang surut di sepanjang garis pantai bisa mencapai 16 meter. Kebanyakan pasang surut terjadi secara semidiurnal (dua kali sehari), namun di beberapa tempat terjadi diurnal, yaitu perubahan ketinggian air hanya sekali dalam sehari (satu kali air surut dan satu kali air pasang).

Pasang surutnya air pasang paling terlihat di jalur pantai, namun kenyataannya pasang surut terjadi di seluruh ketebalan lautan dan perairan lainnya. Di selat dan tempat sempit lainnya, air surut dapat mencapai kecepatan sangat tinggi - hingga 15 km/jam. Pada dasarnya fenomena pasang surut dipengaruhi oleh Bulan, namun sampai batas tertentu Matahari juga terlibat di dalamnya. Jarak Bulan jauh lebih dekat ke Bumi dibandingkan Matahari, sehingga pengaruhnya terhadap planet lebih kuat meskipun satelit alaminya jauh lebih kecil, dan kedua benda langit tersebut berputar mengelilingi bintang.

Pengaruh bulan terhadap pasang surut air laut

Jika benua dan pulau tidak mengganggu pengaruh Bulan terhadap air, dan seluruh permukaan bumi tertutup lautan dengan kedalaman yang sama, maka pasang surut air laut akan terlihat seperti ini. Karena gaya gravitasi, bagian lautan yang paling dekat dengan Bulan akan naik ke arah satelit alami; karena gaya sentrifugal, bagian berlawanan dari reservoir juga akan naik, yang akan menjadi air pasang. Penurunan muka air akan terjadi pada garis yang tegak lurus dengan jalur pengaruh Bulan, pada bagian tersebut akan terjadi pasang surut.

Matahari juga dapat memberikan pengaruh terhadap lautan di dunia. Pada saat bulan baru dan bulan purnama, ketika Bulan dan Matahari berada pada garis lurus dengan Bumi, gaya tarik menarik kedua tokoh tersebut bertambah sehingga menyebabkan pasang surut yang paling kuat. Jika benda-benda langit ini tegak lurus satu sama lain terhadap Bumi, maka kedua gaya gravitasi akan saling berlawanan, dan pasang surut akan menjadi yang paling lemah, namun tetap menguntungkan Bulan.

Kehadiran pulau-pulau yang berbeda membawa variasi yang besar terhadap pergerakan air saat pasang surut. Pada beberapa waduk, dasar sungai dan hambatan alam berupa daratan (pulau) memegang peranan penting, sehingga aliran air yang masuk dan keluar tidak merata. Perairan berubah posisinya tidak hanya sesuai dengan gravitasi Bulan, tetapi juga tergantung medan. Dalam hal ini, ketika ketinggian air berubah, ia akan mengalir sepanjang jalur yang hambatannya paling kecil, tetapi sesuai dengan pengaruh bintang malam.

Pasang surut
fluktuasi periodik ketinggian air (naik dan turunnya) pada wilayah perairan di Bumi yang disebabkan oleh gaya tarik gravitasi Bulan dan Matahari yang bekerja pada perputaran Bumi. Semua wilayah perairan yang luas, termasuk samudra, lautan, dan danau, sampai tingkat tertentu dapat mengalami pasang surut, meskipun di danau ukurannya kecil. Ketinggian air tertinggi yang diamati dalam satu atau setengah hari pada saat air pasang disebut air tinggi, permukaan air terendah pada saat air surut disebut air rendah, dan saat mencapai tanda ketinggian maksimum tersebut disebut kedudukan (atau tahap) tinggi. pasang atau surut, masing-masing. Ketinggian permukaan laut rata-rata adalah nilai bersyarat, yang di atasnya terdapat tanda ketinggian pada saat air pasang, dan di bawahnya pada saat air surut. Ini adalah hasil rata-rata dari serangkaian observasi mendesak yang besar. Rata-rata air pasang (atau air surut) adalah nilai rata-rata yang dihitung dari serangkaian besar data tinggi atau rendahnya permukaan air. Kedua tingkat menengah ini diikatkan pada batang kaki setempat. Fluktuasi vertikal ketinggian air pada saat air pasang dan surut berhubungan dengan pergerakan horizontal massa air terhadap pantai. Proses-proses ini diperumit oleh gelombang angin, limpasan sungai dan faktor lainnya. Pergerakan massa air secara horizontal di wilayah pantai disebut arus pasang surut (tidal), sedangkan fluktuasi vertikal ketinggian air disebut pasang surut. Semua fenomena yang terkait dengan pasang surut dicirikan oleh periodisitas. Arus pasang surut secara berkala berbalik arah, sedangkan arus laut, yang bergerak terus menerus dan searah, didorong oleh sirkulasi umum atmosfer dan menutupi wilayah lautan terbuka yang luas (lihat juga LAUT). Selama interval peralihan dari air pasang ke air surut dan sebaliknya, sulit untuk menentukan tren arus pasang surut. Pada saat ini (tidak selalu bertepatan dengan pasang atau surutnya air) dikatakan “genangan”. Pasang naik dan surut bergantian secara siklis sesuai dengan perubahan kondisi astronomi, hidrologi, dan meteorologi.
Urutan fase pasang surut ditentukan oleh dua maksimum dan dua minimum dalam siklus harian. Meskipun Matahari memainkan peran penting dalam proses pasang surut, faktor penentu perkembangannya adalah tarikan gravitasi Bulan. Besarnya pengaruh gaya pasang surut pada setiap partikel air, terlepas dari lokasinya di permukaan bumi, ditentukan oleh hukum gravitasi universal Newton. Hukum ini menyatakan bahwa dua partikel material saling tarik menarik dengan gaya yang berbanding lurus dengan hasil kali massa kedua partikel dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Dapat dipahami bahwa semakin besar massa suatu benda, semakin besar pula gaya tarik-menarik yang timbul di antara benda-benda tersebut (dengan massa jenis yang sama, benda yang lebih kecil akan menghasilkan gaya tarik-menarik yang lebih kecil dibandingkan benda yang lebih besar). Hukum ini juga menyatakan bahwa semakin besar jarak antara dua benda, semakin kecil gaya tarik menarik di antara keduanya. Karena gaya ini berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua benda, faktor jarak mempunyai peranan yang jauh lebih besar dalam menentukan besarnya gaya pasang surut dibandingkan massa benda. Gaya tarik gravitasi bumi yang bekerja pada bulan dan mempertahankannya pada orbit dekat bumi berlawanan dengan gaya tarik bumi terhadap bulan yang cenderung menggerakkan bumi menuju bulan dan “mengangkat” semua benda yang berada di dalamnya. di bumi searah dengan bulan. Titik di permukaan bumi yang terletak tepat di bawah Bulan hanya berjarak 6.400 km dari pusat Bumi dan rata-rata 386.063 km dari pusat Bulan. Selain itu, massa Bumi kurang lebih 89 kali massa Bulan. Jadi, pada titik di permukaan bumi ini, gravitasi bumi yang bekerja pada benda apa pun kira-kira 300 ribu kali lebih besar daripada gravitasi bulan. Ada anggapan umum bahwa air di Bumi yang berada tepat di bawah Bulan naik ke arah Bulan, menyebabkan air mengalir menjauh dari tempat lain di permukaan Bumi, namun karena gravitasi Bulan sangat kecil dibandingkan dengan Bumi, hal tersebut tidak akan terjadi. cukup untuk mengangkat begitu banyak air. Namun, samudra, lautan, dan danau-danau besar di Bumi, sebagai benda cair yang besar, bebas bergerak di bawah pengaruh gaya lateral, dan kecenderungan apa pun untuk bergerak secara horizontal akan menyebabkan mereka bergerak. Semua perairan yang tidak berada tepat di bawah Bulan terkena aksi komponen gaya gravitasi Bulan yang diarahkan secara tangensial (tangensial) terhadap permukaan bumi, serta komponennya yang diarahkan ke luar, dan mengalami perpindahan horizontal relatif terhadap benda padat. kerak bumi. Akibatnya, air mengalir dari wilayah yang berdekatan di permukaan bumi menuju suatu tempat yang terletak di bawah Bulan. Akumulasi air yang dihasilkan pada suatu titik di bawah Bulan membentuk pasang surut di sana. Gelombang pasang sendiri di lautan terbuka tingginya hanya 30-60 cm, namun meningkat secara signifikan ketika mendekati pantai benua atau pulau. Karena pergerakan air dari daerah tetangga menuju suatu titik di bawah Bulan, pasang surut air yang sesuai terjadi di dua titik lain yang jaraknya sama dengan seperempat keliling bumi. Menariknya, penurunan muka air laut di kedua titik tersebut dibarengi dengan kenaikan muka air laut tidak hanya pada sisi Bumi yang menghadap Bulan, tetapi juga pada sisi sebaliknya. Fakta ini juga dijelaskan oleh hukum Newton. Dua atau lebih benda yang terletak pada jarak berbeda dari sumber gravitasi yang sama dan, oleh karena itu, mengalami percepatan gravitasi yang besarnya berbeda, bergerak relatif satu sama lain, karena benda yang paling dekat dengan pusat gravitasi paling tertarik padanya. Air di titik sublunar mengalami tarikan yang lebih kuat ke arah Bulan dibandingkan dengan Bumi di bawahnya, namun Bumi, pada gilirannya, mempunyai tarikan yang lebih kuat ke arah Bulan dibandingkan air di sisi berlawanan dari planet ini. Dengan demikian timbullah gelombang pasang surut, yang pada sisi bumi yang menghadap Bulan disebut langsung, dan pada sisi yang berlawanan disebut terbalik. Yang pertama hanya 5% lebih tinggi dari yang kedua. Akibat perputaran Bulan dalam orbitnya mengelilingi Bumi, kira-kira 12 jam 25 menit berlalu antara dua pasang naik atau dua pasang surut di lokasi tertentu. Interval antara klimaks pasang naik dan surut berturut-turut adalah kira-kira. 6 jam 12 menit Jangka waktu 24 jam 50 menit antara dua pasang surut yang berurutan disebut hari pasang surut (atau lunar).
Penjelasan asal usul gaya pasang surut. Proses pasang surut sangat kompleks dan banyak faktor yang harus dipertimbangkan untuk memahaminya. Bagaimanapun, ciri-ciri utama akan ditentukan oleh: 1) tahap perkembangan pasang surut relatif terhadap perjalanan Bulan; 2) amplitudo pasang surut dan 3) jenis fluktuasi pasang surut, atau bentuk kurva ketinggian air. Banyaknya variasi arah dan besarnya gaya pasang surut menimbulkan perbedaan besaran pasang surut pagi dan sore hari di suatu pelabuhan, serta antara pasang surut yang sama di pelabuhan yang berbeda. Perbedaan-perbedaan ini disebut ketimpangan pasang surut.
Efek semi diurnal. Biasanya dalam sehari, karena gaya pasang surut utama - rotasi bumi pada porosnya - dua siklus pasang surut lengkap terbentuk. Jika dilihat dari Kutub Utara ekliptika, terlihat jelas bahwa Bulan berputar mengelilingi Bumi searah dengan putaran Bumi pada porosnya – berlawanan arah jarum jam. Pada setiap revolusi berikutnya, suatu titik tertentu di permukaan bumi kembali mengambil posisi tepat di bawah Bulan agak lambat dibandingkan pada revolusi sebelumnya. Oleh karena itu, pasang surutnya air laut tertunda sekitar 50 menit setiap hari. Nilai ini disebut penundaan bulan.
Ketimpangan setengah bulan. Jenis variasi utama ini dicirikan oleh periodisitas sekitar 143/4 hari, yang dikaitkan dengan rotasi Bulan mengelilingi Bumi dan perjalanannya melalui fase-fase yang berurutan, khususnya syzygies (bulan baru dan bulan purnama), yaitu. momen ketika Matahari, Bumi dan Bulan terletak pada satu garis lurus. Sejauh ini kita hanya menyentuh pengaruh pasang surut Bulan. Medan gravitasi Matahari juga mempengaruhi pasang surut, namun meskipun massa Matahari jauh lebih besar daripada massa Bulan, namun jarak Bumi ke Matahari jauh lebih besar daripada jarak ke Bulan sehingga gaya pasang surut Matahari kurang dari setengah jumlah Bulan. Namun, ketika Matahari dan Bulan berada pada garis lurus yang sama, baik pada sisi Bumi yang sama atau pada sisi berlawanan (saat bulan baru atau bulan purnama), gaya gravitasi keduanya bertambah, bekerja pada sumbu yang sama, dan gaya gravitasi keduanya bertambah. pasang surut matahari tumpang tindih dengan pasang surut bulan. Demikian pula gaya tarik Matahari meningkatkan pasang surut akibat pengaruh Bulan. Akibatnya, pasang surut menjadi lebih tinggi dan pasang surut lebih rendah dibandingkan jika disebabkan oleh gravitasi Bulan saja. Pasang surut seperti ini disebut pasang surut musim semi (spring tide). Ketika vektor gaya gravitasi Matahari dan Bulan saling tegak lurus (selama kuadratur, yaitu ketika Bulan berada pada kuartal pertama atau terakhir), gaya pasang surutnya berlawanan, karena pasang surut yang disebabkan oleh tarikan Matahari ditumpangkan pada pasang surut yang disebabkan oleh Bulan. Dalam kondisi seperti itu, pasang surut air laut tidak akan setinggi dan surutnya tidak akan serendah-rendahnya seolah-olah hanya disebabkan oleh gaya gravitasi Bulan. Pasang surut perantara seperti itu disebut kuadratur. Kisaran tanda air tinggi dan rendah dalam hal ini berkurang sekitar tiga kali lipat dibandingkan dengan pasang surut musim semi. Di Samudera Atlantik, pasang surut musim semi dan pasang surut quadrature biasanya tertunda satu hari dibandingkan dengan fase Bulan yang bersangkutan. Di Samudra Pasifik, penundaan seperti itu hanya 5 jam. Di pelabuhan New York dan San Francisco serta di Teluk Meksiko, pasang surut air laut 40% lebih tinggi dibandingkan pasang surut persegi.
Ketimpangan paralaktik bulan. Periode fluktuasi ketinggian pasang surut akibat paralaks bulan adalah 271/2 hari. Alasan ketidaksetaraan ini adalah perubahan jarak Bulan dari Bumi selama rotasi Bumi. Karena bentuk orbit bulan yang elips, gaya pasang surut Bulan saat perigee 40% lebih tinggi dibandingkan saat apogee. Perhitungan ini berlaku untuk Pelabuhan New York, di mana pengaruh Bulan pada apogee atau perigee biasanya tertunda sekitar 11/2 hari dibandingkan dengan fase Bulan yang bersangkutan. Untuk pelabuhan San Francisco, perbedaan ketinggian pasang surut akibat Bulan berada pada titik perigee atau apogee hanya sebesar 32%, dan mengikuti fase Bulan yang sesuai dengan penundaan selama dua hari.
Ketimpangan harian. Periode ketimpangan tersebut adalah 24 jam 50 menit. Penyebab terjadinya adalah perputaran bumi pada porosnya dan perubahan deklinasi bulan. Ketika Bulan berada di dekat ekuator langit, dua pasang naik pada hari tertentu (serta dua pasang surut) sedikit berbeda, dan ketinggian air pasang dan surut pagi dan sore hari sangat dekat. Namun, seiring bertambahnya deklinasi Bulan di utara atau selatan, tinggi pasang surut pagi dan sore hari yang sama akan berbeda ketinggiannya, dan saat Bulan mencapai deklinasi terbesarnya di utara atau selatan, perbedaan ini menjadi paling besar. Pasang surut tropis juga dikenal, dinamakan demikian karena posisi Bulan hampir berada di atas daerah tropis Utara atau Selatan. Ketimpangan diurnal tidak berpengaruh secara signifikan terhadap tinggi dua kali air surut berturut-turut di Samudera Atlantik, dan bahkan pengaruhnya terhadap tinggi air pasang pun kecil dibandingkan dengan amplitudo fluktuasi secara keseluruhan. Namun, di Samudera Pasifik, variabilitas diurnal tiga kali lebih besar pada saat air surut dibandingkan saat air pasang.
Ketimpangan setengah tahunan. Penyebabnya adalah rotasi Bumi mengelilingi Matahari dan perubahan deklinasi Matahari. Dua kali setahun selama beberapa hari selama ekuinoks, Matahari berada di dekat ekuator langit, yaitu. deklinasinya mendekati 0°. Bulan juga terletak di dekat ekuator langit selama kurang lebih 24 jam setiap setengah bulan. Jadi, selama ekuinoks, terdapat periode ketika deklinasi Matahari dan Bulan kira-kira 0°. Efek pasang surut total dari tarik-menarik kedua benda ini pada saat-saat seperti itu paling nyata terlihat di daerah yang terletak di dekat ekuator bumi. Jika pada saat yang sama Bulan berada pada fase bulan baru atau bulan purnama, disebut demikian. pasang surut musim semi ekuinoks.
Ketimpangan paralaks matahari. Jangka waktu terjadinya ketimpangan ini adalah satu tahun. Penyebabnya adalah perubahan jarak Bumi ke Matahari selama pergerakan orbit Bumi. Sekali dalam setiap revolusi mengelilingi Bumi, Bulan berada pada jarak terpendek dari Bumi di titik perigee. Setahun sekali, sekitar tanggal 2 Januari, Bumi yang bergerak pada orbitnya juga mencapai titik terdekat dengan Matahari (perihelion). Ketika dua momen pendekatan terdekat ini terjadi bersamaan, sehingga menyebabkan gaya pasang surut terbesar, maka tingkat pasang surut yang lebih tinggi dan tingkat pasang surut yang lebih rendah dapat diperkirakan terjadi. Demikian pula, jika perjalanan aphelion bertepatan dengan apogee, maka terjadi pasang surut dan pasang surut dangkal.
Metode observasi dan prakiraan ketinggian pasang surut. Ketinggian pasang surut diukur menggunakan berbagai jenis perangkat. Batang kaki adalah batang biasa dengan skala dalam sentimeter yang tercetak di atasnya, dipasang secara vertikal pada tiang atau pada penyangga yang dicelupkan ke dalam air sehingga tanda nol berada di bawah muka air surut terendah. Perubahan level dibaca langsung dari skala ini.
Batang apung. Batang kaki seperti itu digunakan ketika gelombang konstan atau gelombang dangkal menyulitkan penentuan ketinggian pada skala tetap. Di dalam sumur penahanan (ruang berongga atau pipa) yang dipasang secara vertikal di dasar laut, ditempatkan pelampung, yang dihubungkan ke penunjuk yang dipasang pada skala tetap, atau ke stylus perekam. Air masuk ke dalam sumur melalui lubang kecil yang terletak jauh di bawah permukaan laut minimum. Perubahan pasang surutnya ditransmisikan melalui pelampung ke alat ukur.
Perekam permukaan laut hidrostatik. Sebuah balok kantong karet diletakkan pada kedalaman tertentu. Dengan perubahan ketinggian pasang (lapisan air), terjadi perubahan tekanan hidrostatis yang dicatat dengan alat ukur. Alat pencatat otomatis (pengukur pasang surut) juga dapat digunakan untuk memperoleh pencatatan fluktuasi pasang surut secara terus menerus pada titik mana pun.
Tabel pasang surut. Ada dua metode utama yang digunakan dalam menyusun tabel pasang surut: harmonis dan non-harmonik. Metode non harmonik seluruhnya didasarkan pada hasil observasi. Selain itu, karakteristik perairan pelabuhan dan beberapa data astronomi dasar juga terlibat (sudut jam Bulan, waktu perjalanannya melalui meridian langit, fase, deklinasi, dan paralaks). Setelah melakukan penyesuaian terhadap faktor-faktor yang terdaftar, penghitungan momen permulaan dan tingkat pasang surut untuk pelabuhan mana pun merupakan prosedur matematis murni. Metode harmonik sebagian bersifat analitis dan sebagian lagi didasarkan pada pengamatan ketinggian pasang surut yang dilakukan setidaknya selama satu bulan lunar. Untuk memastikan jenis prakiraan ini untuk setiap pelabuhan, diperlukan serangkaian pengamatan yang panjang, karena distorsi timbul karena fenomena fisik seperti inersia dan gesekan, serta konfigurasi kompleks pantai di wilayah perairan dan ciri-ciri topografi dasar. . Karena proses pasang surut bersifat periodik, analisis getaran harmonik diterapkan pada proses tersebut. Pasang surut yang diamati dianggap sebagai hasil penambahan rangkaian komponen gelombang pasang sederhana yang masing-masing disebabkan oleh salah satu gaya pasang surut atau salah satu faktor. Untuk solusi lengkap, 37 komponen sederhana digunakan, meskipun dalam beberapa kasus komponen tambahan di luar 20 komponen dasar dapat diabaikan. Substitusi 37 konstanta secara simultan ke dalam persamaan dan penyelesaian aktualnya dilakukan di komputer.
Pasang surut dan arus sungai. Interaksi pasang surut dan arus sungai terlihat jelas dimana sungai-sungai besar mengalir ke lautan. Ketinggian pasang surut di teluk, muara, dan muara dapat meningkat secara signifikan sebagai akibat dari peningkatan aliran di sungai-sungai marginal, terutama pada saat banjir. Pada saat yang sama, pasang surut air laut menembus jauh ke hulu sungai dalam bentuk arus pasang surut. Misalnya di Sungai Hudson gelombang pasang mencapai jarak 210 km dari muara. Arus pasang surut biasanya mengalir ke hulu menuju air terjun atau jeram yang sulit dilalui. Saat air pasang, arus sungai lebih deras dibandingkan saat air surut. Kecepatan arus pasang surut maksimum mencapai 22 km/jam.
membosankan. Ketika air, yang bergerak di bawah pengaruh air pasang, dibatasi pergerakannya oleh saluran yang sempit, maka terbentuklah gelombang yang agak curam, yang bergerak ke hulu dalam satu front. Fenomena ini disebut gelombang pasang surut, atau gelombang bore. Gelombang seperti itu diamati di sungai yang jauh lebih tinggi daripada muaranya, di mana kombinasi gesekan dan arus sungai paling menghambat penyebaran air pasang. Fenomena pembentukan boron di Teluk Fundy di Kanada sudah diketahui. Dekat Moncton (New Brunswick), Sungai Pticodiac mengalir ke Teluk Fundy, membentuk aliran marginal. Di perairan rendah lebarnya 150 m, dan melintasi jalur pengeringan. Saat air pasang, dinding air sepanjang 750 m dan tinggi 60-90 cm mengalir ke sungai dalam pusaran yang mendesis dan mendidih. Hutan pinus terbesar yang diketahui, setinggi 4,5 m, terbentuk di Sungai Fuchunjiang, yang mengalir ke Teluk Hanzhou. Lihat juga BOR. Air terjun terbalik (membalikkan arah) adalah fenomena lain yang terkait dengan pasang surut air sungai. Contoh tipikalnya adalah air terjun di Sungai Saint John (New Brunswick, Kanada). Di sini, melalui ngarai yang sempit, air pada saat air pasang menembus ke dalam cekungan yang terletak di atas permukaan air rendah, tetapi sedikit di bawah permukaan air tinggi di ngarai yang sama. Dengan demikian, muncullah penghalang, mengalir melalui mana air membentuk air terjun. Saat air surut, air mengalir ke hilir melalui saluran yang menyempit dan, melewati tepian bawah air, membentuk air terjun biasa. Saat air pasang, gelombang curam yang menembus ngarai jatuh seperti air terjun ke cekungan di atasnya. Aliran mundur berlanjut hingga ketinggian air di kedua sisi ambang sama dan air pasang mulai surut. Kemudian air terjun yang menghadap ke hilir direstorasi kembali. Perbedaan ketinggian air rata-rata di ngarai adalah kira-kira. 2,7 m, namun pada saat air pasang tertinggi, ketinggian air terjun langsung bisa melebihi 4,8 m, dan air terjun sebaliknya - 3,7 m.
Amplitudo pasang surut terbesar. Pasang tertinggi di dunia dihasilkan oleh arus kuat di Teluk Minas di Teluk Fundy. Fluktuasi pasang surut di sini ditandai dengan perjalanan normal dengan periode semi diurnal. Ketinggian air saat air pasang sering kali naik lebih dari 12 m dalam enam jam, dan kemudian turun dengan jumlah yang sama dalam enam jam berikutnya. Ketika pengaruh pasang surut musim semi, posisi Bulan di perigee, dan deklinasi maksimum Bulan terjadi pada hari yang sama, ketinggian pasang surut bisa mencapai 15 m. Amplitudo fluktuasi pasang surut yang sangat besar ini sebagian disebabkan oleh bentuk corong bentuk Teluk Fundy, yang kedalamannya mengecil dan pantainya semakin mendekat ke arah puncak teluk.
Angin dan cuaca. Angin mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap fenomena pasang surut. Angin dari laut mendorong air menuju pantai, ketinggian air pasang meningkat di atas normal, dan pada saat air surut ketinggian air juga melebihi rata-rata. Sebaliknya, ketika angin bertiup dari daratan, air menjauh dari pantai dan permukaan laut turun. Karena peningkatan tekanan atmosfer di wilayah perairan yang luas, permukaan air menurun, seiring dengan bertambahnya berat atmosfer. Ketika tekanan atmosfer meningkat sebesar 25 mm Hg. Seni., permukaan air turun sekitar 33 cm. Penurunan tekanan atmosfer menyebabkan peningkatan permukaan air. Akibatnya, penurunan tajam tekanan atmosfer yang dikombinasikan dengan angin topan dapat menyebabkan kenaikan permukaan air secara signifikan. Gelombang seperti itu, meskipun disebut pasang surut, namun nyatanya tidak terkait dengan pengaruh gaya pasang surut dan tidak mempunyai sifat periodisitas seperti fenomena pasang surut. Pembentukan gelombang ini dapat dikaitkan dengan angin topan atau gempa bumi bawah air (dalam kasus terakhir disebut gelombang laut seismik, atau tsunami).
Menggunakan energi pasang surut. Empat metode telah dikembangkan untuk memanfaatkan energi pasang surut, namun yang paling praktis adalah dengan menciptakan sistem kolam pasang surut. Pada saat yang sama, fluktuasi ketinggian air yang terkait dengan fenomena pasang surut digunakan dalam sistem kunci sehingga perbedaan ketinggian tetap terjaga, sehingga memungkinkan dihasilkannya energi. Kekuatan pembangkit listrik tenaga pasang surut secara langsung bergantung pada luas kolam perangkap dan perbedaan tingkat potensial. Faktor terakhir, pada gilirannya, merupakan fungsi dari amplitudo fluktuasi pasang surut. Perbedaan tingkat yang dapat dicapai sejauh ini merupakan hal yang paling penting untuk pembangkit listrik, meskipun biaya strukturnya bergantung pada luas wilayah sungai. Saat ini, pembangkit listrik tenaga pasang surut besar beroperasi di Rusia di Semenanjung Kola dan di Primorye, di Prancis di muara Sungai Rance, di Cina dekat Shanghai, serta di wilayah lain di dunia.
LITERATUR
Shuleikin V.V. Fisika laut. M., 1968 Harvey J. Suasana dan lautan. M., 1982 Drake Ch., Imbrie J., Knaus J., Turekian K. Lautan itu sendiri dan untuk kita. M., 1982

Ensiklopedia Collier. - Masyarakat Terbuka. 2000 .

Lihat apa itu "Pasang dan Arus" di kamus lain:

- (Banjir pasang dan pasang surut, pasang surut dan banjir) perubahan periodik tinggi muka air laut yang disebabkan oleh pengaruh gaya gravitasi Bulan dan Matahari serta gaya sentrifugal yang timbul akibat perputaran Bumi Bulan terhadap partikel air, Sistem Bumi Matahari di sekitar kesamaannya ... ... Kamus Kelautan

pasang surut- - Topik telekomunikasi, konsep dasar EN pasang surut dan arus... Panduan Penerjemah Teknis

Mari kita lanjutkan pembicaraan tentang gaya-gaya yang bekerja pada benda langit dan akibat yang ditimbulkannya. Hari ini saya akan berbicara tentang pasang surut dan gangguan non-gravitasi.

Apa maksudnya – “gangguan non-gravitasi”? Gangguan biasanya disebut koreksi kecil terhadap kekuatan utama yang besar. Artinya, kita akan berbicara tentang beberapa gaya, yang pengaruhnya terhadap suatu benda jauh lebih kecil dibandingkan gaya gravitasi

Gaya apa lagi yang ada di alam selain gravitasi? Mari kita kesampingkan interaksi nuklir kuat dan lemah; keduanya bersifat lokal (bertindak dalam jarak yang sangat pendek). Namun elektromagnetisme, seperti yang kita ketahui, jauh lebih kuat daripada gravitasi dan meluas hingga tak terhingga. Namun karena muatan listrik yang bertanda berlawanan biasanya seimbang, dan “muatan” gravitasi (yang berperan sebagai massa) selalu bertanda sama, maka dengan massa yang cukup besar, tentu saja gravitasi akan lebih menonjol. Jadi sebenarnya kita akan berbicara tentang gangguan pergerakan benda langit di bawah pengaruh medan elektromagnetik. Tidak ada pilihan lagi, walaupun masih ada energi gelap, namun kita akan membicarakannya nanti, ketika kita berbicara tentang kosmologi.

Seperti yang saya jelaskan di atas, hukum gravitasi Newton yang sederhana F = G∙M∙M/R² sangat mudah digunakan dalam astronomi, karena sebagian besar benda mempunyai bentuk yang hampir bulat dan jaraknya cukup jauh satu sama lain, sehingga ketika menghitungnya dapat diganti dengan titik - benda titik yang memuat seluruh massanya. Tetapi suatu benda yang ukurannya terbatas, sebanding dengan jarak antara benda-benda yang berdekatan, tetap saja mengalami pengaruh gaya yang berbeda di bagian-bagiannya yang berbeda, karena letak bagian-bagian ini berbeda dari sumber gravitasi, dan hal ini harus diperhitungkan.

Ketertarikan hancur dan terkoyak

Untuk merasakan efek pasang surut, mari lakukan eksperimen pemikiran yang populer di kalangan fisikawan: bayangkan diri kita berada di dalam lift yang jatuh bebas. Kami memotong tali yang menahan kabin dan mulai terjatuh. Sebelum kita terjatuh, kita bisa melihat apa yang terjadi di sekitar kita. Kami menggantungkan massa bebas dan mengamati bagaimana mereka berperilaku. Pada awalnya mereka jatuh secara serempak, dan kami mengatakan ini adalah keadaan tanpa bobot, karena semua benda di kabin ini dan kabin itu sendiri merasakan percepatan jatuh bebas yang kira-kira sama.

Namun seiring berjalannya waktu, titik material kita akan mulai mengubah konfigurasinya. Mengapa? Karena yang lebih rendah pada awalnya sedikit lebih dekat ke pusat gravitasi daripada yang di atas, maka yang lebih rendah, karena tertarik lebih kuat, mulai melampaui yang di atas. Dan titik-titik samping selalu berada pada jarak yang sama dari pusat gravitasi, tetapi ketika mereka mendekatinya, mereka mulai saling mendekat, karena percepatan yang besarnya sama tidak sejajar. Akibatnya, sistem benda-benda yang tidak terhubung menjadi cacat. Hal ini disebut efek pasang surut.

Dari sudut pandang seorang pengamat yang menyebarkan butiran di sekelilingnya dan mengamati bagaimana butiran individu bergerak sementara seluruh sistem jatuh ke suatu benda masif, seseorang dapat memperkenalkan konsep seperti medan gaya pasang surut. Mari kita definisikan gaya-gaya ini di setiap titik sebagai selisih vektor antara percepatan gravitasi di titik ini dan percepatan pengamat atau pusat massa, dan jika kita hanya mengambil suku pertama dari pemuaian deret Taylor untuk jarak relatif, kita akan mendapatkan gambaran yang simetris: butiran terdekat akan berada di depan pengamat, butiran yang jauh akan tertinggal di belakangnya, yaitu. sistem akan meregang sepanjang sumbu yang mengarah ke benda gravitasi, dan sepanjang arah tegak lurus partikel akan ditekan ke arah pengamat.

Menurut Anda apa yang akan terjadi jika sebuah planet ditarik ke dalam lubang hitam? Mereka yang belum mendengarkan ceramah astronomi biasanya mengira bahwa lubang hitam hanya akan merobek materi dari permukaan yang menghadap dirinya sendiri. Mereka tidak mengetahui bahwa efek yang hampir sama kuatnya terjadi pada sisi lain benda yang jatuh bebas. Itu. ia terkoyak dalam dua arah yang berlawanan secara diametral, tidak dalam satu arah sama sekali.

Bahaya Luar Angkasa

Untuk menunjukkan betapa pentingnya memperhitungkan efek pasang surut, mari kita ambil contoh Stasiun Luar Angkasa Internasional. Ia, seperti semua satelit Bumi, jatuh bebas dalam medan gravitasi (jika mesin tidak dihidupkan). Dan medan gaya pasang surut di sekitarnya adalah hal yang cukup nyata, sehingga astronot, ketika bekerja di luar stasiun, harus mengikat dirinya ke sana, dan, sebagai aturan, dengan dua kabel - untuk berjaga-jaga, Anda tidak pernah tahu apa yang mungkin terjadi. Dan jika dia mendapati dirinya tidak terikat dalam kondisi di mana kekuatan pasang surut menariknya menjauh dari pusat stasiun, dia dapat dengan mudah kehilangan kontak dengannya. Hal ini sering terjadi pada alat, karena Anda tidak dapat menghubungkan semuanya. Jika sesuatu jatuh dari tangan astronot, maka benda tersebut akan menjauh dan menjadi satelit independen Bumi.

Rencana kerja ISS mencakup pengujian jetpack pribadi di luar angkasa. Dan ketika mesinnya mati, gaya pasang surut membawa astronot tersebut pergi, dan kita kehilangan dia. Nama-nama orang hilang dirahasiakan.

Ini tentu saja sebuah lelucon: untungnya, kejadian seperti itu belum terjadi. Namun hal ini bisa saja terjadi! Dan mungkin suatu hari nanti hal itu akan terjadi.

Planet-samudera

Ayo kembali ke Bumi. Ini adalah objek yang paling menarik bagi kami, dan gaya pasang surut yang bekerja padanya cukup terasa. Dari benda langit manakah mereka bertindak? Yang utama adalah Bulan, karena letaknya dekat. Dampak terbesar berikutnya adalah Matahari, karena ukurannya yang sangat besar. Planet-planet lain juga mempunyai pengaruh terhadap Bumi, namun pengaruhnya hampir tidak terlihat.

Untuk menganalisis pengaruh gravitasi eksternal terhadap Bumi, biasanya direpresentasikan sebagai bola padat yang ditutupi cangkang cair. Ini adalah model yang bagus, karena planet kita sebenarnya memiliki cangkang bergerak berupa lautan dan atmosfer, dan segala sesuatunya cukup padat. Meskipun kerak bumi dan lapisan dalamnya memiliki kekakuan yang terbatas dan sedikit rentan terhadap pengaruh pasang surut, deformasi elastisnya dapat diabaikan saat menghitung pengaruhnya terhadap lautan.

Jika kita menggambar vektor gaya pasang surut pada sistem pusat massa bumi, maka diperoleh gambaran sebagai berikut: medan gaya pasang surut menarik lautan sepanjang sumbu Bumi-Bulan, dan pada bidang yang tegak lurus menekannya ke pusat bumi. . Jadi, planet (setidaknya cangkangnya yang bergerak) cenderung berbentuk ellipsoid. Dalam hal ini, dua tonjolan muncul (disebut punuk pasang surut) di sisi berlawanan bumi: satu menghadap Bulan, yang lain menghadap jauh dari Bulan, dan di jalur di antara keduanya, “tonjolan” yang sesuai muncul (lebih tepatnya) , permukaan laut di sana memiliki kelengkungan yang lebih kecil).

Hal yang lebih menarik terjadi pada celah – di mana vektor gaya pasang surut mencoba menggerakkan cangkang cair di sepanjang permukaan bumi. Dan ini wajar: jika Anda ingin menaikkan air laut di satu tempat, dan menurunkannya di tempat lain, maka Anda perlu memindahkan air dari sana ke sini. Dan di antara keduanya, gaya pasang surut mendorong air ke “titik sublunar” dan ke “titik anti-bulan”.

Mengukur efek pasang surut sangat sederhana. Gravitasi bumi mencoba membuat lautan berbentuk bulat, dan bagian pasang surut pengaruh bulan dan matahari mencoba meregangkannya sepanjang porosnya. Jika kita membiarkan Bumi dan membiarkannya jatuh bebas ke Bulan, maka ketinggian tonjolan tersebut akan mencapai sekitar setengah meter, yaitu. Permukaan laut naik hanya 50 cm di atas permukaan rata-rata. Jika Anda berlayar dengan kapal di laut lepas atau samudera, setengah meter tidak akan terlihat. Ini disebut pasang surut statis.

Namun untuk membuat tonjolan setengah meter di titik sublunar, Anda perlu menyuling air dalam jumlah besar di sini. Namun permukaan bumi tidak tetap tidak bergerak, ia berputar dengan cepat searah dengan Bulan dan Matahari, membuat satu revolusi penuh dalam sehari (dan Bulan bergerak perlahan dalam orbitnya - satu revolusi mengelilingi Bumi dalam waktu hampir sebulan. ). Oleh karena itu, punuk pasang surut terus menerus mengalir di sepanjang permukaan laut, sehingga permukaan padat bumi berada di bawah punuk pasang surut sebanyak 2 kali sehari dan 2 kali di bawah penurunan pasang surut permukaan laut. Mari kita perkirakan: 40 ribu kilometer (panjang garis khatulistiwa bumi) per hari, itu berarti 463 meter per detik. Artinya, gelombang setinggi setengah meter ini, seperti tsunami mini, menghantam pantai timur benua di wilayah khatulistiwa dengan kecepatan supersonik. Di garis lintang kita, kecepatannya mencapai 250-300 m/s - juga cukup banyak: walaupun gelombangnya tidak terlalu tinggi, namun karena inersianya dapat menimbulkan efek yang besar.

Objek kedua yang paling berpengaruh terhadap Bumi adalah Matahari. Jaraknya 400 kali lebih jauh dari kita dibandingkan Bulan, tetapi 27 juta kali lebih besar. Oleh karena itu, efek dari Bulan dan Matahari memiliki besaran yang sebanding, meskipun efek Bulan masih sedikit lebih kuat: efek pasang surut gravitasi dari Matahari sekitar setengah lebih lemah dari efek pasang surut gravitasi dari Bulan. Terkadang pengaruhnya digabungkan: ini terjadi pada bulan baru, saat Bulan melintas dengan latar belakang Matahari, dan pada bulan purnama, saat Bulan berada di sisi berlawanan dari Matahari. Pada hari-hari ini - ketika Bumi, Bulan dan Matahari sejajar, dan ini terjadi setiap dua minggu - total efek pasang surut adalah satu setengah kali lebih besar dibandingkan dengan Bulan saja. Dan setelah seminggu, Bulan melewati seperempat orbitnya dan mendapati dirinya berada pada kuadratur dengan Matahari (sudut siku-siku antara arahnya), dan kemudian pengaruhnya saling melemahkan. Rata-rata, ketinggian pasang surut di laut lepas bervariasi dari seperempat meter hingga 75 sentimeter.

Pelaut sudah mengenal pasang surut sejak lama. Apa yang dilakukan nakhoda ketika kapalnya kandas? Jika Anda pernah membaca novel petualangan laut, maka Anda pasti tahu bahwa dia langsung melihat fase Bulan saat ini dan menunggu bulan purnama atau bulan baru berikutnya. Kemudian air pasang maksimum dapat mengangkat kapal dan mengapungkannya kembali.

Masalah dan ciri-ciri pesisir

Pasang surut sangat penting bagi pekerja pelabuhan dan bagi pelaut yang akan membawa kapalnya masuk atau keluar pelabuhan. Biasanya, masalah perairan dangkal muncul di dekat pantai, dan untuk mencegahnya mengganggu pergerakan kapal, saluran bawah air - jalur pelayaran buatan - digali untuk memasuki teluk. Kedalamannya harus memperhitungkan ketinggian air surut maksimum.

Jika kita melihat ketinggian pasang surut pada suatu titik waktu dan menggambar garis dengan ketinggian air yang sama pada peta, kita akan mendapatkan lingkaran konsentris yang berpusat di dua titik (sublunar dan antilunar), di mana pasang surut maksimum. . Jika bidang orbit Bulan bertepatan dengan bidang ekuator Bumi, maka titik-titik tersebut akan selalu bergerak sepanjang ekuator dan akan melakukan revolusi penuh per hari (lebih tepatnya pada 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Namun, Bulan tidak bergerak pada bidang ini, melainkan mendekati bidang ekliptika, yang kemiringan ekuatornya sebesar 23,5 derajat. Oleh karena itu, titik sublunar juga “berjalan” di sepanjang garis lintang. Jadi, di pelabuhan yang sama (yaitu pada garis lintang yang sama), ketinggian pasang maksimum, yang berulang setiap 12,5 jam, berubah pada siang hari tergantung pada orientasi Bulan relatif terhadap ekuator Bumi.

“Hal sepele” ini penting bagi teori pasang surut. Mari kita lihat lagi: Bumi berputar pada porosnya, dan bidang orbit bulan condong ke arahnya. Oleh karena itu, setiap pelabuhan “berjalan” mengelilingi kutub bumi pada siang hari, pernah jatuh ke daerah air pasang tertinggi, dan setelah 12,5 jam - kembali ke daerah air pasang, tetapi tidak terlalu tinggi. Itu. dua pasang surut pada siang hari tidak sama tingginya. Yang satu selalu lebih besar dari yang lain, karena bidang orbit bulan tidak terletak pada bidang ekuator bumi.

Bagi penduduk pesisir, dampak pasang surut sangatlah penting. Misalnya di Perancis ada yang terhubung ke daratan melalui jalan aspal yang terletak di sepanjang dasar selat. Banyak penduduk yang tinggal di pulau tersebut, namun mereka tidak dapat menggunakan jalan ini saat permukaan laut sedang tinggi. Jalan ini hanya bisa dilalui dua kali sehari. Orang-orang berkendara dan menunggu air surut, ketika permukaan air turun dan jalan dapat diakses. Orang-orang melakukan perjalanan ke dan dari tempat kerja di pantai menggunakan tabel pasang surut air laut khusus yang diterbitkan untuk setiap pemukiman pesisir. Jika fenomena ini tidak diperhitungkan, air dapat membanjiri pejalan kaki di sepanjang jalan. Wisatawan cukup datang ke sana dan berjalan-jalan melihat dasar laut saat tidak ada air. Dan penduduk setempat mengumpulkan sesuatu dari bawah, bahkan terkadang untuk dimakan, mis. pada dasarnya, efek ini memberi makan masyarakat.

Kehidupan muncul dari lautan berkat pasang surutnya air pasang. Akibat air surut, beberapa hewan pantai terjebak di pasir dan terpaksa belajar menghirup oksigen langsung dari atmosfer. Jika tidak ada Bulan, maka kehidupan mungkin tidak akan keluar dari lautan dengan begitu aktif, karena di sana baik dalam segala hal - lingkungan termostatik, tanpa bobot. Tetapi jika Anda tiba-tiba menemukan diri Anda berada di pantai, Anda harus bertahan hidup.

Pesisirnya, terutama jika datar, sangat terbuka saat air surut. Dan untuk beberapa waktu orang-orang kehilangan kesempatan untuk menggunakan perahu mereka, tergeletak tak berdaya seperti ikan paus di tepi pantai. Namun ada manfaatnya, karena saat air surut bisa dimanfaatkan untuk memperbaiki kapal, terutama di beberapa teluk: kapal berlayar, lalu air surut, dan saat itu juga bisa diperbaiki.

Misalnya saja Teluk Fundy di pantai timur Kanada yang konon memiliki pasang surut tertinggi di dunia: penurunan permukaan air bisa mencapai 16 meter, yang dianggap sebagai rekor pasang surut air laut di Bumi. Para pelaut telah beradaptasi dengan sifat ini: saat air pasang mereka membawa kapal ke pantai, memperkuatnya, dan ketika air surut, kapal menggantung, dan bagian bawahnya dapat didempul.

Masyarakat sudah lama mulai memantau dan mencatat secara rutin momen dan karakteristik air pasang untuk mengetahui cara memprediksi fenomena tersebut. Segera ditemukan pengukur pasang surut- alat yang pelampungnya bergerak naik turun tergantung permukaan laut, dan pembacaannya otomatis digambar di atas kertas dalam bentuk grafik. Omong-omong, alat pengukuran hampir tidak berubah sejak pengamatan pertama hingga saat ini.

Berdasarkan sejumlah besar catatan hidrograf, para ahli matematika mencoba menciptakan teori pasang surut. Jika Anda memiliki catatan jangka panjang dari suatu proses periodik, Anda dapat menguraikannya menjadi harmonik dasar - sinusoidal dengan amplitudo berbeda dengan beberapa periode. Dan kemudian, setelah menentukan parameter harmonik, perpanjang kurva total ke masa depan dan buatlah tabel pasang surut berdasarkan ini. Sekarang tabel-tabel tersebut diterbitkan untuk setiap pelabuhan di Bumi, dan setiap kapten yang akan memasuki suatu pelabuhan akan mengambil sebuah meja untuknya dan melihat kapan akan ada ketinggian air yang cukup untuk kapalnya.

Kisah paling terkenal terkait perhitungan prediktif terjadi selama Perang Dunia Kedua: pada tahun 1944, sekutu kita - Inggris dan Amerika - akan membuka front kedua melawan Nazi Jerman, untuk itu perlu mendarat di pantai Prancis. Pantai utara Perancis sangat tidak menyenangkan dalam hal ini: pantainya curam, tingginya 25-30 meter, dan dasar laut cukup dangkal, sehingga kapal hanya dapat mendekati pantai hanya pada saat air pasang maksimum. Jika mereka kandas, mereka hanya akan ditembak dengan meriam. Untuk menghindari hal ini, diciptakanlah komputer mekanis khusus (belum ada yang elektronik). Dia melakukan analisis Fourier terhadap deret waktu permukaan laut menggunakan drum yang berputar dengan kecepatannya sendiri, yang dilalui oleh kabel logam, yang merangkum semua suku deret Fourier, dan bulu yang dihubungkan ke kabel memplot grafik ketinggian pasang surut versus waktu. Ini adalah pekerjaan rahasia yang sangat memajukan teori pasang surut karena dimungkinkan untuk memprediksi dengan cukup akurat momen air pasang tertinggi, berkat kapal angkut militer berat yang berenang melintasi Selat Inggris dan mendaratkan pasukan ke darat. Inilah cara para ahli matematika dan geofisika menyelamatkan nyawa banyak orang.

Beberapa ahli matematika mencoba menggeneralisasi data pada skala planet, mencoba menciptakan teori pasang surut yang terpadu, namun membandingkan catatan yang dibuat di tempat berbeda sulit dilakukan karena Bumi sangat tidak beraturan. Hanya dalam perkiraan nol satu samudera menutupi seluruh permukaan planet ini, namun pada kenyataannya terdapat benua dan beberapa samudera yang terhubung secara lemah, dan setiap lautan memiliki frekuensi osilasi alaminya sendiri-sendiri.

Diskusi sebelumnya mengenai fluktuasi permukaan laut akibat pengaruh Bulan dan Matahari berkaitan dengan ruang laut terbuka, di mana percepatan pasang surut sangat bervariasi dari satu pantai ke pantai lainnya. Dan di perairan setempat - misalnya danau - dapatkah air pasang memberikan dampak yang nyata?

Tampaknya tidak demikian, karena di semua titik danau percepatan pasang surutnya kurang lebih sama, selisihnya kecil. Misalnya, di tengah Eropa terdapat Danau Jenewa, yang panjangnya hanya sekitar 70 km dan sama sekali tidak terhubung dengan lautan, namun orang telah lama memperhatikan bahwa terdapat fluktuasi air harian yang signifikan di sana. Mengapa hal itu terjadi?

Ya, gaya pasang surut sangat kecil. Tapi yang penting teratur, mis. beroperasi secara berkala. Semua fisikawan mengetahui efek bahwa, ketika suatu gaya diterapkan secara berkala, terkadang menyebabkan peningkatan amplitudo osilasi. Misalnya, Anda mengambil semangkuk sup dari kafetaria dan... Artinya, frekuensi langkah Anda selaras dengan getaran alami cairan di dalam pelat. Menyadari hal ini, kami secara drastis mengubah kecepatan berjalan - dan supnya “menenangkan”. Setiap perairan memiliki frekuensi resonansi dasarnya sendiri. Dan semakin besar ukuran reservoir maka semakin rendah frekuensi getaran alami zat cair di dalamnya. Jadi, frekuensi resonansi Danau Jenewa sendiri ternyata merupakan kelipatan frekuensi pasang surut, dan pengaruh pasang surut yang kecil “melepaskan” Danau Jenewa sehingga ketinggian permukaan di tepiannya berubah cukup nyata. Gelombang berdiri jangka panjang yang terjadi di perairan tertutup disebut seiches.

Energi pasang surut

Saat ini, mereka mencoba menghubungkan salah satu sumber energi alternatif dengan efek pasang surut. Seperti yang saya katakan, pengaruh utama pasang surut bukanlah naik dan turunnya air. Efek utamanya adalah arus pasang surut yang menggerakkan air ke seluruh planet dalam sehari.

Di tempat yang dangkal, efek ini sangat penting. Di wilayah Selandia Baru, para kapten bahkan tidak mengambil risiko membimbing kapal melewati selat tertentu. Perahu layar tidak pernah bisa lewat sana, bahkan kapal modern pun kesulitan melewatinya, karena dasarnya dangkal dan arus pasang surut sangat cepat.

Namun karena air mengalir, energi kinetik tersebut dapat dimanfaatkan. Dan pembangkit listrik telah dibangun, di mana turbin berputar maju mundur karena arus pasang surut. Mereka cukup fungsional. Pembangkit listrik tenaga pasang surut (TPP) pertama buatan Perancis, masih terbesar di dunia, berkapasitas 240 MW. Dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga air, tentu saja tidak terlalu besar, tetapi melayani daerah pedesaan terdekat.

Semakin dekat ke kutub, semakin rendah kecepatan gelombang pasang, oleh karena itu di Rusia tidak ada pantai yang memiliki pasang surut yang sangat kuat. Secara umum, kita hanya mempunyai sedikit saluran keluar ke laut, dan pesisir Samudra Arktik tidak terlalu menguntungkan untuk memanfaatkan energi pasang surut, juga karena pasang surut mendorong air dari timur ke barat. Namun masih ada tempat yang cocok untuk PES, misalnya Teluk Kislaya.

Faktanya adalah bahwa di teluk, air pasang selalu menimbulkan efek yang lebih besar: gelombang naik, mengalir ke teluk, dan menyempit, menyempit - dan amplitudo meningkat. Proses serupa terjadi seolah-olah sebuah cambuk dipecah: mula-mula gelombang panjang merambat perlahan di sepanjang cambuk, tetapi kemudian massa bagian cambuk yang terlibat dalam gerakan tersebut berkurang, sehingga kecepatannya meningkat (impuls). mv dipertahankan!) dan mencapai supersonik di ujung yang sempit, sebagai akibatnya kita mendengar bunyi klik.

Dengan menciptakan TPP Kislogubskaya berdaya rendah eksperimental, para insinyur listrik mencoba memahami seberapa efektif pasang surut di garis lintang sirkumpolar dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Ini tidak masuk akal secara ekonomi. Namun, sekarang ada proyek TPP Rusia (Mezenskaya) yang sangat kuat – sebesar 8 gigawatt. Untuk mencapai kekuatan kolosal ini, perlu untuk memblokir sebuah teluk besar, memisahkan Laut Putih dari Laut Barents dengan sebuah bendungan. Benar, sangat diragukan hal ini akan terlaksana selama kita memiliki minyak dan gas.

Pasang surut masa lalu dan masa depan

Ngomong-ngomong, energi pasang surut berasal dari mana? Turbin berputar, listrik dihasilkan, dan benda manakah yang kehilangan energi?

Karena sumber energi pasang surut adalah perputaran bumi, maka jika kita memanfaatkannya berarti perputarannya harus melambat. Tampaknya Bumi memiliki sumber energi internal (panas dari kedalaman berasal dari proses geokimia dan peluruhan unsur radioaktif), dan terdapat sesuatu yang dapat mengimbangi hilangnya energi kinetik. Hal ini benar, tetapi aliran energi, yang rata-rata menyebar hampir merata ke segala arah, hampir tidak dapat mempengaruhi momentum sudut dan mengubah rotasi secara signifikan.

Jika Bumi tidak berotasi, punuk pasang surut akan mengarah tepat ke arah Bulan dan sebaliknya. Namun, saat ia berputar, tubuh bumi membawanya ke depan searah rotasinya - dan timbul perbedaan konstan antara puncak pasang surut dan titik sublunar sebesar 3-4 derajat. Hal ini menyebabkan apa? Punuk yang lebih dekat ke Bulan tertarik lebih kuat padanya. Gaya gravitasi ini cenderung memperlambat rotasi bumi. Dan punuk yang berlawanan terletak lebih jauh dari Bulan, ia mencoba untuk mempercepat rotasi, tetapi tertarik lebih lemah, sehingga momen gaya yang dihasilkan mempunyai efek pengereman pada rotasi Bumi.

Jadi, planet kita terus-menerus mengurangi kecepatan rotasinya (walaupun tidak terlalu teratur, dalam lompatan, hal ini disebabkan oleh kekhasan perpindahan massa di lautan dan atmosfer). Apa pengaruh pasang surut air laut terhadap bulan? Tonjolan pasang surut yang dekat menarik Bulan bersamanya, sedangkan tonjolan pasang surut yang jauh, sebaliknya, memperlambatnya. Gaya pertama lebih besar, akibatnya Bulan mengalami percepatan. Sekarang ingat dari kuliah sebelumnya, apa yang terjadi pada satelit yang ditarik paksa ke depan saat bergerak? Ketika energinya meningkat, ia menjauh dari planet dan kecepatan sudutnya berkurang karena jari-jari orbitnya bertambah. Omong-omong, peningkatan periode revolusi Bulan mengelilingi Bumi telah diketahui sejak zaman Newton.

Berbicara tentang angka, Bulan menjauh dari kita sekitar 3,5 cm per tahun, dan lamanya hari di Bumi bertambah seperseratus detik setiap seratus tahun. Kelihatannya tidak masuk akal, tapi ingatlah bahwa Bumi telah ada selama miliaran tahun. Sangat mudah untuk menghitung bahwa pada zaman dinosaurus, ada sekitar 18 jam dalam sehari (tentu saja, jam saat ini).

Saat Bulan menjauh, gaya pasang surut menjadi lebih kecil. Namun ia selalu menjauh, dan jika kita melihat ke masa lalu, kita akan melihat bahwa sebelumnya Bulan berada lebih dekat ke Bumi, yang berarti air pasang lebih tinggi. Anda dapat melihat, misalnya, bahwa di era Archean, 3 miliar tahun yang lalu, air pasang mencapai ketinggian beberapa kilometer.

Fenomena pasang surut di planet lain

Tentu saja, fenomena yang sama terjadi di sistem planet lain yang memiliki satelit. Jupiter, misalnya, adalah planet yang sangat masif dengan jumlah satelit yang banyak. Empat satelit terbesarnya (disebut Galilea karena Galileo menemukannya) cukup dipengaruhi oleh Jupiter. Yang terdekat, Io, seluruhnya ditutupi oleh gunung berapi, di antaranya terdapat lebih dari lima puluh gunung berapi aktif, dan mereka mengeluarkan materi “ekstra” sejauh 250-300 km ke atas. Penemuan ini sangat tidak terduga: tidak ada gunung berapi sekuat itu di Bumi, namun di sini ada sebuah benda kecil seukuran Bulan, yang seharusnya sudah mendingin sejak lama, namun malah meledak dengan panas ke segala arah. Dimana sumber energi ini?

Aktivitas vulkanik Io bukanlah kejutan bagi semua orang: enam bulan sebelum wahana pertama mendekati Jupiter, dua ahli geofisika Amerika menerbitkan sebuah makalah yang menghitung pengaruh pasang surut Jupiter terhadap bulan ini. Ternyata ukurannya sangat besar sehingga bisa merusak bentuk tubuh satelit. Dan selama deformasi, panas selalu dilepaskan. Saat kita mengambil sepotong plastisin dingin dan mulai menguleninya dengan tangan kita, setelah beberapa kali ditekan, plastisin menjadi lunak dan lentur. Hal ini terjadi bukan karena tangan memanaskannya dengan panasnya (hal yang sama akan terjadi jika diratakan dengan alat dingin), tetapi karena deformasi tersebut memasukkan energi mekanik ke dalamnya, yang diubah menjadi energi panas.

Tapi mengapa bentuk satelit berubah karena pengaruh pasang surut Jupiter? Tampaknya, bergerak dalam orbit melingkar dan berputar secara sinkron, seperti Bulan kita, ia pernah menjadi ellipsoid - dan tidak ada alasan untuk distorsi bentuk selanjutnya? Namun, ada juga satelit lain di dekat Io; semuanya menyebabkan orbitnya (Io) sedikit bergeser maju mundur: ia mendekati Jupiter atau menjauh. Artinya pengaruh pasang surut melemah atau meningkat, dan bentuk tubuh berubah setiap saat. Ngomong-ngomong, saya belum membicarakan tentang pasang surut di benda padat Bumi: tentu saja, pasang surut juga ada, tidak terlalu tinggi, sekitar satu desimeter. Jika Anda duduk di tempat Anda selama enam jam, berkat pasang surut, Anda akan “berjalan” sekitar dua puluh sentimeter relatif terhadap pusat bumi. Getaran ini tentu saja tidak terlihat oleh manusia, tetapi instrumen geofisika mencatatnya.

Berbeda dengan bumi padat, permukaan Io berfluktuasi dengan amplitudo beberapa kilometer pada setiap periode orbit. Sejumlah besar energi deformasi hilang sebagai panas dan memanaskan bawah permukaan. Omong-omong, kawah meteorit tidak terlihat di sana, karena gunung berapi terus-menerus membombardir seluruh permukaan dengan materi segar. Segera setelah kawah tumbukan terbentuk, seratus tahun kemudian kawah tersebut ditutupi dengan hasil letusan gunung berapi di sekitarnya. Mereka bekerja terus-menerus dan sangat kuat, dan ditambah lagi dengan retakan di kerak bumi, yang melaluinya lelehan berbagai mineral, terutama belerang, mengalir dari kedalaman. Pada suhu tinggi warnanya menjadi gelap, sehingga aliran dari kawah tampak hitam. Dan tepian gunung berapi yang terang adalah zat dingin yang jatuh di sekitar gunung berapi. Di planet kita, materi yang dikeluarkan dari gunung berapi biasanya diperlambat oleh udara dan jatuh di dekat lubang angin, membentuk kerucut, namun di Io tidak ada atmosfer, dan ia terbang sepanjang lintasan balistik jauh ke segala arah. Mungkin ini adalah contoh efek pasang surut paling kuat di tata surya.

Satelit kedua Jupiter, Europa, semuanya tampak seperti Antartika kita, ditutupi dengan kerak es yang terus menerus, retak di beberapa tempat, karena ada sesuatu yang terus-menerus merusaknya. Karena satelit ini lebih jauh dari Jupiter, efek pasang surut di sini tidak begitu kuat, namun masih cukup terlihat. Di bawah kerak es ini terdapat lautan cair: foto-foto menunjukkan air mancur mengalir keluar dari beberapa retakan yang terbuka. Di bawah pengaruh gaya pasang surut, lautan mengamuk, dan hamparan es mengapung dan bertabrakan di permukaannya, seperti yang terjadi di Samudra Arktik dan lepas pantai Antartika. Konduktivitas listrik yang diukur dari cairan laut Europa menunjukkan bahwa itu adalah air asin. Mengapa tidak ada kehidupan di sana? Anda mungkin tergoda untuk menurunkan perangkat ke salah satu celah dan melihat siapa yang tinggal di sana.

Faktanya, tidak semua planet dapat memenuhi kebutuhannya. Misalnya, Enceladus, bulan Saturnus, juga memiliki kerak es dan lautan di bawahnya. Namun perhitungan menunjukkan bahwa energi pasang surut tidak cukup untuk menjaga lautan subglasial tetap cair. Tentu saja, selain pasang surut, benda langit mana pun memiliki sumber energi lain - misalnya, unsur radioaktif yang membusuk (uranium, thorium, kalium), tetapi di planet kecil sumber energi tersebut hampir tidak dapat memainkan peran penting. Artinya ada sesuatu yang belum kita pahami.

Efek pasang surut sangat penting bagi bintang. Mengapa - lebih lanjut tentang ini di kuliah berikutnya.