Pagrindinė jūros potvynių priežastis. Kodėl susidaro atoslūgiai ir atoslūgiai? Mėnulio įtaka skysčiams

Įdubimai ir srautai
periodiniai vandens lygio svyravimai (kyla ir krinta) vandens plotuose Žemėje, kuriuos sukelia Mėnulio ir Saulės gravitacinė trauka, veikianti besisukančią Žemę. Visi dideli vandens plotai, įskaitant vandenynus, jūras ir ežerus, vienokiu ar kitokiu laipsniu yra veikiami potvynių ir atoslūgių, nors ežeruose jie yra nedideli. Aukščiausias vandens lygis, stebimas per dieną ar pusę paros atoslūgio metu, vadinamas aukštu vandeniu, žemiausias lygis atoslūgio metu – žemu vandeniu, o šių didžiausio lygio žymių pasiekimo momentas vadinamas atoslūgio stovėjimu (arba etapu). atitinkamai potvynis arba atoslūgis. Vidutinis jūros lygis yra sąlyginė reikšmė, virš kurios lygio žymės yra potvynių ir atoslūgių metu, o žemiau jos – atoslūgių metu. Tai yra didelės skubių stebėjimų serijos vidurkis rezultatas. Vidutinis potvynis (arba atoslūgis) yra vidutinė vertė, apskaičiuota iš daugybės duomenų apie aukštą arba žemą vandens lygį. Abu šie viduriniai lygiai yra pririšti prie vietinės pėdos strypo. Vertikalūs vandens lygio svyravimai potvynių ir atoslūgių metu yra susiję su horizontaliais vandens masių judėjimais kranto atžvilgiu. Šiuos procesus apsunkina vėjo bangavimas, upių nuotėkis ir kiti veiksniai. Horizontalūs vandens masių judėjimai pakrantės zonoje vadinami potvynių (arba potvynių) srovėmis, o vertikalūs vandens lygio svyravimai – atoslūgiais ir atoslūgiais. Visi reiškiniai, susiję su atoslūgiais ir atoslūgiais, pasižymi periodiškumu. Potvynių ir atoslūgių srovės periodiškai keičia kryptį, o vandenynų srovės, nuolat ir vienakrypčiai judančios, yra skatinamos bendros atmosferos cirkuliacijos ir apima didelius atviro vandenyno plotus (taip pat žr. VANDENYNAS). Perėjimo intervalais nuo potvynio iki atoslūgio ir atoslūgio ir atvirkščiai sunku nustatyti potvynio srovės tendenciją. Šiuo metu (kuris ne visada sutampa su potvyniu ar atoslūgiu) sakoma, kad vanduo „sąstingsta“. Atoslūgiai ir atoslūgiai keičiasi cikliškai, atsižvelgiant į kintančias astronomines, hidrologines ir meteorologines sąlygas. Potvynių fazių seka nustatoma pagal du maksimumus ir du minimumus dienos cikle.
Potvynių jėgų kilmės paaiškinimas. Nors Saulė vaidina svarbų vaidmenį potvynio procesuose, lemiamas veiksnys jų vystymuisi yra Mėnulio gravitacinė trauka. Potvynių jėgų įtakos kiekvienai vandens dalelei, nepriklausomai nuo jos vietos žemės paviršiuje, laipsnis nustatomas pagal Niutono visuotinės gravitacijos dėsnį. Šis dėsnis teigia, kad dvi medžiagos dalelės traukia viena kitą jėga, tiesiogiai proporcinga abiejų dalelių masių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Suprantama, kad kuo didesnė kūnų masė, tuo didesnė jų tarpusavio traukos jėga (esant tokiam pačiam tankiui, mažesnis kūnas sukurs mažesnę trauką nei didesnis). Įstatymas taip pat reiškia, kad kuo didesnis atstumas tarp dviejų kūnų, tuo mažesnė trauka tarp jų. Kadangi ši jėga yra atvirkščiai proporcinga atstumo tarp dviejų kūnų kvadratui, atstumo koeficientas vaidina daug didesnį vaidmenį nustatant potvynio jėgos dydį nei kūnų masės. Žemės gravitacinė trauka, veikianti Mėnulį ir išlaikanti ją artimoje Žemės orbitoje, yra priešinga Mėnulio Žemės traukos jėgai, kuri linkusi nukreipti Žemę link Mėnulio ir „pakelia“ visus esančius objektus. Žemėje Mėnulio kryptimi. Taškas žemės paviršiuje, esantis tiesiai po Mėnuliu, yra tik 6 400 km nuo Žemės centro ir vidutiniškai 386 063 km nuo Mėnulio centro. Be to, Žemės masė yra maždaug 89 kartus didesnė už Mėnulio masę. Taigi, šiame žemės paviršiaus taške bet kurį objektą veikianti Žemės gravitacija yra maždaug 300 tūkstančių kartų didesnė už Mėnulio gravitaciją. Įprasta mintis, kad vanduo Žemėje tiesiai po Mėnuliu kyla Mėnulio kryptimi, todėl vanduo nuteka tolyn iš kitų Žemės paviršiaus vietų, tačiau kadangi Mėnulio gravitacija yra tokia maža, palyginti su Žemės, tai nebūtų. užtektų pakelti tiek daug vandens. Tačiau vandenynai, jūros ir dideli ežerai Žemėje, būdami dideli skysti kūnai, gali laisvai judėti veikiami šoninių poslinkių jėgų, o bet koks nedidelis polinkis judėti horizontaliai priverčia juos judėti. Visus vandenis, kurie nėra tiesiai po Mėnuliu, veikia Mėnulio gravitacinės jėgos komponentas, nukreiptas tangentiškai (tangentiškai) į žemės paviršių, taip pat jo komponentas, nukreiptas į išorę, ir yra veikiamas horizontalaus poslinkio kietojo kūno atžvilgiu. žemės pluta. Dėl to vanduo iš gretimų žemės paviršiaus sričių teka į vietą, esančią po Mėnuliu. Dėl vandens susikaupimo taške po Mėnuliu susidaro potvynis. Pačios potvynio bangos atvirame vandenyne aukštis siekia vos 30-60 cm, tačiau artėjant prie žemynų ar salų krantų ji gerokai padidėja. Dėl vandens judėjimo iš gretimų sričių link taško po Mėnuliu, atitinkami vandens atoslūgiai atsiranda dviejuose kituose taškuose, nutoltuose nuo jo atstumu, lygiu ketvirtadaliui Žemės apskritimo. Įdomu pastebėti, kad jūros lygio mažėjimą šiuose dviejuose taškuose lydi jūros lygio kilimas ne tik toje Žemės pusėje, kuri atsukta į Mėnulį, bet ir priešingoje pusėje. Šį faktą paaiškina ir Niutono dėsnis. Du ar daugiau objektų, esantys skirtingais atstumais nuo to paties gravitacijos šaltinio ir todėl veikiami skirtingo dydžio gravitacijos pagreitėjimo, juda vienas kito atžvilgiu, nes arčiausiai svorio centro esantis objektas jį labiausiai traukia. Vanduo submėnulio taške jaučia stipresnį trauką Mėnulio link nei Žemė po juo, tačiau Žemė savo ruožtu stipriau traukia Mėnulį nei vanduo priešingoje planetos pusėje. Taigi kyla potvynio banga, kuri toje Žemės pusėje, kuri atsukta į Mėnulį, vadinama tiesiogine, o priešinga – atvirkštine. Pirmasis iš jų yra tik 5% didesnis nei antrasis. Dėl Mėnulio sukimosi savo orbitoje aplink Žemę tarp dviejų iš eilės atoslūgių arba dviejų atoslūgių tam tikroje vietoje praeina maždaug 12 valandų ir 25 minučių. Intervalas tarp nuoseklių atoslūgių ir atoslūgių kulminacijų yra apytikslis. 6 valandos 12 minučių 24 valandų 50 minučių laikotarpis tarp dviejų nuoseklių potvynių ir atoslūgių vadinamas potvynio (arba mėnulio) diena.
Potvynių nelygybės. Potvynių procesai yra labai sudėtingi, todėl norint juos suprasti, reikia atsižvelgti į daugelį veiksnių. Bet kokiu atveju pagrindinius bruožus lems: 1) potvynių ir atoslūgių vystymosi stadija, palyginti su Mėnulio praėjimu; 2) potvynio amplitudė ir 3) potvynio svyravimų tipas arba vandens lygio kreivės forma. Dėl daugybės potvynių ir atoslūgių jėgų krypties ir dydžio skirtumų tam tikrame uoste atsiranda skirtumų tarp rytinių ir vakarinių potvynių, taip pat tarp tų pačių potvynių skirtinguose uostuose. Šie skirtumai vadinami potvynių nelygybėmis.
Pusiau paros efektas. Paprastai per parą dėl pagrindinės potvynio jėgos – Žemės sukimosi aplink savo ašį – susidaro du pilni potvynių ciklai. Žiūrint iš ekliptikos Šiaurės ašigalio, akivaizdu, kad Mėnulis sukasi aplink Žemę ta pačia kryptimi, kuria Žemė sukasi aplink savo ašį – prieš laikrodžio rodyklę. Su kiekvienu paskesniu apsisukimu tam tikras taškas žemės paviršiuje vėl užima vietą tiesiai po Mėnuliu šiek tiek vėliau nei per ankstesnę revoliuciją. Dėl šios priežasties potvynių ir atoslūgių atoslūgiai kiekvieną dieną vėluoja maždaug 50 minučių. Ši vertė vadinama mėnulio vėlavimu.
Pusės mėnesio nelygybė.Šiam pagrindiniam svyravimo tipui būdingas maždaug 143/4 dienų periodiškumas, susijęs su Mėnulio sukimu aplink Žemę ir jo perėjimu per nuoseklias fazes, ypač sizigijas (jaunatį ir pilnatį), t.y. akimirkos, kai Saulė, Žemė ir Mėnulis yra vienoje tiesėje. Iki šiol palietėme tik Mėnulio potvynio įtaką. Saulės gravitacinis laukas taip pat veikia potvynius, tačiau, nors Saulės masė yra daug didesnė už Mėnulio masę, atstumas nuo Žemės iki Saulės yra toks didesnis nei atstumas iki Mėnulio, kad potvynio jėga Saulės yra mažiau nei pusė Mėnulio. Tačiau kai Saulė ir Mėnulis yra toje pačioje tiesėje, toje pačioje Žemės pusėje arba priešingose ​​pusėse (per jaunatį ar pilnatį), jų gravitacinės jėgos sumuojasi, veikiančios išilgai tos pačios ašies ir saulės potvynis sutampa su mėnulio potvyniu. Taip pat Saulės trauka padidina Mėnulio įtakos sukeltą atoslūgį. Dėl to potvyniai tampa aukštesni, o potvyniai – mažesni nei tuo atveju, jei juos sukeltų vien Mėnulio gravitacija. Tokie potvyniai vadinami pavasario potvyniais. Kai Saulės ir Mėnulio gravitacinių jėgų vektoriai yra vienas kitą statmeni (kvadratūrų metu, t. y. kai Mėnulis yra pirmame arba paskutiniame ketvirtyje), jų potvynio jėgos yra priešingos, nes Saulės traukos sukeltas potvynis yra uždėtas ant paviršiaus. Mėnulio sukeltas atoslūgis. Tokiomis sąlygomis potvyniai nėra tokie aukšti ir potvyniai nėra tokie žemi, lyg būtų nulemti tik Mėnulio gravitacinės jėgos. Tokie tarpiniai atoslūgiai ir atoslūgiai vadinami kvadratūra. Aukštos ir žemos vandens žymių diapazonas šiuo atveju sumažėja maždaug tris kartus, palyginti su pavasario potvyniu. Atlanto vandenyne tiek pavasariniai, tiek kvadratiniai potvyniai paprastai vėluoja para, palyginti su atitinkama Mėnulio faze. Ramiajame vandenyne toks vėlavimas yra tik 5 valandos Niujorko ir San Francisko uostuose bei Meksikos įlankoje pavasario potvyniai yra 40% didesni nei kvadratiniai.
Mėnulio paralaktinė nelygybė. Potvynių aukščio svyravimų laikotarpis, atsirandantis dėl mėnulio paralakso, yra 271/2 dienos. Šios nelygybės priežastis yra Mėnulio atstumo nuo Žemės pokytis pastarajai sukantis. Dėl elipsės Mėnulio orbitos formos Mėnulio potvynio jėga perigėjuje yra 40% didesnė nei apogėjuje. Šis skaičiavimas galioja Niujorko uostui, kur Mėnulio poveikis apogėjuje arba perigėjuje paprastai vėluoja maždaug 11/2 dienų, palyginti su atitinkama Mėnulio faze. San Francisko uoste potvynių aukščių skirtumas dėl Mėnulio buvimo perigėjuje arba apogėjuje yra tik 32%, o jie seka atitinkamas Mėnulio fazes su dviejų dienų vėlavimu.
Kasdienė nelygybė.Šios nelygybės laikotarpis yra 24 valandos 50 minučių. Jo atsiradimo priežastys yra Žemės sukimasis aplink savo ašį ir Mėnulio deklinacijos pasikeitimas. Kai Mėnulis yra netoli dangaus pusiaujo, du potvyniai tam tikrą dieną (taip pat ir du atoslūgiai) šiek tiek skiriasi, o ryto ir vakaro didžiausių ir žemų vandenų aukščiai yra labai arti. Tačiau didėjant Mėnulio šiaurės ar pietų deklinacijai, to paties tipo rytiniai ir vakariniai potvyniai skiriasi aukščiu, o kai Mėnulis pasiekia didžiausią šiaurinę ar pietinę deklinaciją, šis skirtumas yra didžiausias. Taip pat žinomi atogrąžų potvyniai, vadinami todėl, kad Mėnulis yra beveik aukščiau šiaurinių ar pietinių tropikų. Dienos nelygybė neturi didelės įtakos dviejų iš eilės atoslūgių aukščiams Atlanto vandenyne ir net jos įtaka potvynių aukščiams yra nedidelė, palyginti su bendra svyravimų amplitude. Tačiau Ramiajame vandenyne atoslūgių lygių paros kintamumas yra tris kartus didesnis nei atoslūgių lygių.
Pusmečio nelygybė. Jo priežastis – Žemės sukimasis aplink Saulę ir atitinkamas Saulės deklinacijos pokytis. Du kartus per metus po kelias dienas per lygiadienius Saulė yra šalia dangaus pusiaujo, t.y. jo nuokrypis artimas 0°. Mėnulis taip pat yra šalia dangaus pusiaujo maždaug 24 valandas kas pusę mėnesio. Taigi lygiadienių metu būna laikotarpių, kai tiek Saulės, tiek Mėnulio pokrypiai yra maždaug 0°. Bendras potvynius generuojantis šių dviejų kūnų traukos poveikis tokiais momentais labiausiai pasireiškia vietovėse, esančiose netoli žemės pusiaujo. Jei tuo pat metu Mėnulis yra jaunaties ar pilnaties fazėje, vadinamoji. lygiadienio pavasario potvyniai.
Saulės paralakso nelygybė.Šios nelygybės pasireiškimo laikotarpis yra vieneri metai. Jo priežastis – atstumo nuo Žemės iki Saulės pokytis Žemės orbitos judėjimo metu. Kartą per kiekvieną apsisukimą aplink Žemę Mėnulis yra trumpiausiu atstumu nuo jo perigėjuje. Kartą per metus, apie sausio 2 d., Žemė, judėdama savo orbita, taip pat pasiekia artimiausio Saulės priartėjimo tašką (perihelį). Kai šie du artimiausio artėjimo momentai sutampa ir sukelia didžiausią grynąją potvynio jėgą, galima tikėtis didesnių potvynių ir mažesnių potvynių lygių. Panašiai, jei afelio praėjimas sutampa su apogėjumi, atsiranda žemesni potvyniai ir atoslūgiai.
Stebėjimo metodai ir potvynių aukščio prognozė. Potvynių lygis matuojamas naudojant įvairių tipų prietaisus. Pėdų strypas – tai įprasta meškerė, ant kurios atspausdinta skalė centimetrais, vertikaliai pritvirtinta prie prieplaukos arba prie atramos, panardintos į vandenį taip, kad nulio žyma būtų žemiau žemiausio atoslūgio lygio. Lygių pokyčiai nuskaitomi tiesiai iš šios skalės.
Plūdinis strypas. Tokie pėdų strypai naudojami ten, kur dėl nuolatinių bangų ar nedidelio bangavimo sunku nustatyti lygį pagal fiksuotą skalę. Vertikaliai ant jūros dugno sumontuoto izoliacinio šulinio (tuščiavidurės kameros arba vamzdžio) viduje įtaisyta plūdė, kuri jungiama prie fiksuotose skalės sumontuotos rodyklės arba registratoriaus rašiklio. Vanduo į šulinį patenka per nedidelę skylę, esančią gerokai žemiau minimalaus jūros lygio. Jo potvynio pokyčiai per plūdę perduodami į matavimo priemones.
Hidrostatinis jūros lygio registratorius. Tam tikrame gylyje dedamas guminių maišelių blokas. Keičiantis atoslūgio (vandens sluoksnio) aukščiui, keičiasi ir hidrostatinis slėgis, kuris fiksuojamas matavimo prietaisais. Automatiniai registravimo prietaisai (potvynių matuokliai) taip pat gali būti naudojami nuolatiniam potvynio svyravimų įrašui bet kuriame taške gauti.
Potvynių lentelės. Rengiant potvynių lenteles naudojami du pagrindiniai metodai: harmoninis ir neharmoninis. Neharmoninis metodas yra visiškai pagrįstas stebėjimo rezultatais. Be to, įtraukiamos uosto akvatorijos charakteristikos ir kai kurie pagrindiniai astronominiai duomenys (Mėnulio valandos kampas, jo praėjimo per dangaus dienovidinį laikas, fazės, deklinacija ir paralaksas). Pakoregavus išvardintus veiksnius, bet kurio uosto potvynio pradžios momento ir lygio apskaičiavimas yra grynai matematinė procedūra. Harmonikos metodas iš dalies yra analitinis ir iš dalies pagrįstas potvynių aukščio stebėjimais, atliktais bent vieną mėnulio mėnesį. Norint patvirtinti tokio tipo prognozes kiekvienam uostui, reikia ilgų stebėjimų serijų, nes iškraipymų atsiranda dėl fizinių reiškinių, tokių kaip inercija ir trintis, taip pat dėl ​​sudėtingos akvatorijos krantų konfigūracijos ir dugno topografijos ypatybių. . Kadangi potvynių procesai pasižymi periodiškumu, jiems taikoma harmoninių virpesių analizė. Stebėtas potvynis laikomas paprastų potvynio bangų, kurių kiekvieną sukelia viena iš potvynio jėgų arba vieno iš veiksnių, rezultatas. Visiškam sprendimui naudojami 37 tokie paprasti komponentai, nors kai kuriais atvejais papildomi komponentai, viršijantys 20 pagrindinių, yra nereikšmingi. Vienu metu 37 konstantų pakeitimas į lygtį ir jos tikrasis sprendimas atliekamas kompiuteriu.
Upių potvyniai ir srovės. Potvynių ir upių srovių sąveika aiškiai matoma ten, kur didelės upės įteka į vandenyną. Potvynių ir atoslūgių aukštis įlankose, estuarijose ir estuarijose gali labai padidėti dėl padidėjusių srautų kraštiniuose upeliuose, ypač potvynių metu. Tuo pačiu metu vandenyno potvyniai potvynių ir atoslūgių srovių pavidalu prasiskverbia toli į upes. Pavyzdžiui, Hudsono upėje potvynio banga siekia 210 km atstumą nuo žiočių. Potvynių ir atoslūgių srovės dažniausiai keliauja aukštyn iki nepraeinamų krioklių ar slenksčių. Potvynių metu upės srovės yra greitesnės nei atoslūgių metu. Maksimalus potvynio srovių greitis siekia 22 km/val.
Bor. Kai vandens, pajudėjusio potvynio įtakoje, judėjimas ribojamas siauru kanalu, susidaro gana stačia banga, kuri vienu frontu juda prieš srovę. Šis reiškinys vadinamas potvynio banga arba nuobodu. Tokios bangos stebimos upėse, esančiose daug aukščiau už jų žiotis, kur trinties ir upės srovės derinys labiausiai trukdo potvyniui plisti. Boro susidarymo fenomenas Fundy įlankoje Kanadoje yra žinomas. Netoli Monktono (Naujasis Bransvikas) Pticodiac upė įteka į Fundy įlanką, sudarydama ribinį upelį. Esant žemam vandeniui, jo plotis yra 150 m ir jis kerta džiovinimo juostą. Atoslūgio metu 750 m ilgio ir 60-90 cm aukščio vandens siena šnypščiančiu ir verdančiu sūkuriu veržiasi upe. Didžiausias žinomas 4,5 m aukščio pušynas susiformavo prie Fuchunjiang upės, įtekančios į Handžou įlanką. Taip pat žiūrėkite BOR. Atbulinės eigos krioklys (krypties keitimas) yra dar vienas reiškinys, susijęs su potvyniais upėse. Tipiškas pavyzdys yra krioklys prie Sent Džono upės (New Branswick, Kanada). Čia per siaurą tarpeklį vanduo potvynių ir atoslūgių metu prasiskverbia į baseiną, esantį virš žemo vandens lygio, bet šiek tiek žemiau aukšto vandens lygio tame pačiame tarpeklyje. Taigi atsiranda kliūtis, tekanti per kurią vanduo sudaro krioklį. Per atoslūgį vanduo teka pasroviui susiaurėjusiu praėjimu ir, įveikęs povandeninę atbrailą, suformuoja įprastą krioklį. Atoslūgio metu stačios bangos, prasiskverbiančios į tarpeklį, kaip krioklys patenka į viršutinį baseiną. Atgalinis srautas tęsiasi tol, kol vandens lygis abiejose slenksčio pusėse tampa lygus ir potvynis pradeda slūgti. Tada vėl atkuriamas krioklys, nukreiptas pasroviui. Vidutinis vandens lygio skirtumas tarpeklyje yra apie. 2,7 m, tačiau esant aukščiausiems potvyniams, tiesioginio krioklio aukštis gali viršyti 4,8 m, o atvirkštinio - 3,7 m.
Didžiausios potvynio amplitudės. Didžiausią potvynį pasaulyje sukelia stiprios srovės Minas įlankoje, Fundy įlankoje. Potvynių svyravimai čia pasižymi normalia eiga su pusiau paros periodu. Vandens lygis potvynio metu per šešias valandas dažnai pakyla daugiau nei 12 m, o per kitas šešias valandas nukrenta tiek pat. Kai tą pačią dieną atsiranda pavasario potvynių poveikis, Mėnulio padėtis perigėjuje ir didžiausias Mėnulio deklinacija, potvynių lygis gali siekti 15 m. Ši išskirtinai didelė potvynių svyravimų amplitudė iš dalies atsiranda dėl piltuvo formos Fundy įlankos forma, kur gylis mažėja, o krantai artėja link įlankos viršūnės.
Vėjas ir oras. Vėjas turi didelę įtaką potvynių ir atoslūgių reiškiniams. Vėjas nuo jūros stumia vandenį link pakrantės, atoslūgių aukštis išauga virš normos, o atoslūgio metu vandens lygis taip pat viršija vidutinį. Priešingai, kai vėjas pučia iš sausumos, vanduo nustumiamas nuo kranto, o jūros lygis krenta. Dėl padidėjusio atmosferos slėgio dideliame vandens plote vandens lygis mažėja, nes pridedamas atmosferos svoris. Kai atmosferos slėgis padidėja 25 mmHg. Art., vandens lygis nukrenta maždaug 33 cm. Sumažėjus atmosferos slėgiui, atitinkamai pakyla vandens lygis. Todėl staigus atmosferos slėgio kritimas kartu su uraganiniais vėjais gali sukelti pastebimą vandens lygio kilimą. Tokios bangos, nors ir vadinamos potvyniais, iš tikrųjų nėra susijusios su potvynio jėgų įtaka ir neturi potvynių reiškiniams būdingo periodiškumo. Šių bangų susidarymas gali būti siejamas arba su uraganiniais vėjais, arba su povandeniniais žemės drebėjimais (pastaruoju atveju jos vadinamos seisminėmis jūros bangomis arba cunamis).
Naudojant potvynio energiją. Potvynių ir atoslūgių energijai panaudoti buvo sukurti keturi metodai, tačiau praktiškiausias yra sukurti potvynių baseino sistemą. Tuo pačiu metu šliuzų sistemoje naudojami vandens lygio svyravimai, susiję su potvynio reiškiniais, kad būtų nuolat palaikomas lygių skirtumas, leidžiantis generuoti energiją. Potvynių ir atoslūgių jėgainių galia tiesiogiai priklauso nuo spąstų baseinų ploto ir potencialo lygio skirtumo. Pastarasis veiksnys, savo ruožtu, yra potvynio svyravimų amplitudės funkcija. Pasiekiamas lygių skirtumas yra pats svarbiausias energijos gamybai, nors konstrukcijų kaina priklauso nuo baseinų ploto. Šiuo metu didelės potvynių ir atoslūgių jėgainės veikia Rusijoje Kolos pusiasalyje ir Primorėje, Prancūzijoje Ranso upės žiotyse, Kinijoje prie Šanchajaus, taip pat kitose pasaulio vietose.
LITERATŪRA
Šuleikinas V.V. Jūros fizika. M., 1968 Harvey J. Atmosfera ir vandenynas. M., 1982 Drake Ch., Imbrie J., Knaus J., Turekian K. Vandenynas savaime ir mums. M., 1982 m

Collier enciklopedija. – Atvira visuomenė. 2000 .

Yra vandens kilimas ir kritimas. Tai jūros atoslūgių ir atoslūgių reiškinys. Jau senovėje stebėtojai pastebėjo, kad potvynis ateina praėjus kuriam laikui po Mėnulio kulminacijos stebėjimo vietoje. Be to, potvyniai yra stipriausi jaunaties ir pilnaties dienomis, kai Mėnulio ir Saulės centrai yra maždaug toje pačioje linijoje.

Atsižvelgdamas į tai, I. Newtonas potvynius paaiškino gravitacijos iš Mėnulio ir Saulės veikimu, būtent tuo, kad skirtingas Žemės dalis Mėnulis traukia skirtingai.

Žemė sukasi aplink savo ašį daug greičiau nei Mėnulis sukasi aplink Žemę. Dėl to potvynių kauburėlis (santykinė Žemės ir Mėnulio padėtis parodyta 38 pav.) pasislenka, per Žemę bėga potvynio banga ir kyla potvynių srovės. Bangai artėjant prie kranto, kylant dugnui bangos aukštis didėja. Vidaus jūrose potvynio bangos aukštis siekia vos kelis centimetrus, tačiau atvirame vandenyne ji siekia apie vieną metrą. Gerai išsidėsčiusiose siaurose įlankose potvynio aukštis padidėja kelis kartus.

Vandens trintį į dugną, taip pat kieto Žemės apvalkalo deformaciją lydi šilumos išsiskyrimas, dėl kurio iš Žemės ir Mėnulio sistemos išsisklaido energija. Kadangi potvynių kauburėlis yra į rytus, didžiausias potvynis būna po Mėnulio kulminacijos, dėl kalno traukos Mėnulis įsibėgėja, o Žemės sukimasis sulėtėja. Mėnulis palaipsniui tolsta nuo Žemės. Iš tiesų, geologiniai duomenys rodo, kad Juros periodu (prieš 190–130 mln. metų) potvyniai buvo daug didesni, o dienos trumpesnės. Pažymėtina, kad atstumui iki Mėnulio sumažėjus 2 kartus, potvynių ir atoslūgių aukštis padidėja 8 kartus. Šiuo metu diena pailgėja 0,00017 s per metus. Taigi maždaug per 1,5 milijardo metų jų ilgis padidės iki 40 šiuolaikinių dienų. Mėnuo bus tiek pat ilgio. Dėl to Žemė ir Mėnulis visada bus atsukti vienas į kitą ta pačia puse. Po to Mėnulis pradės palaipsniui artėti prie Žemės ir dar po 2-3 milijardų metų jį suplėšys potvynių jėgos (jei, žinoma, iki to laiko Saulės sistema vis dar egzistuoja).

Mėnulio įtaka potvyniams

Sekdami Niutonu, išsamiau panagrinėkime potvynius, kuriuos sukelia Mėnulio trauka, nes Saulės įtaka yra žymiai (2,2 karto) mažesnė.

Užrašykime pagreičių, kuriuos sukelia Mėnulio trauka skirtingiems Žemės taškams, išraiškas, atsižvelgdami į tai, kad visų kūnų tam tikrame erdvės taške šie pagreičiai yra vienodi. Inercinėje atskaitos sistemoje, susietoje su sistemos masės centru, pagreičio vertės bus:

A A = -GM / (R - r) 2, a B = GM / (R + r) 2, a O = -GM / R2,

Kur a A, a O, a B— pagreičiai, kuriuos sukelia Mėnulio trauka taškuose A, O, B(37 pav.); M- Mėnulio masė; r— Žemės spindulys; R- atstumas tarp Žemės ir Mėnulio centrų (skaičiuojant jis gali būti lygus 60 r); G- gravitacinė konstanta.

Bet mes gyvename Žemėje ir visus stebėjimus atliekame atskaitos sistemoje, susietoje su Žemės centru, o ne su Žemės masės centru – Mėnuliu. Norint pereiti prie šios sistemos, reikia iš visų pagreičių atimti Žemės centro pagreitį. Tada

A’ A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a' B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .

Atlikime veiksmus skliausteliuose ir atsižvelkime į tai r mažai, palyginti su R o sumose ir skirtumai gali būti nepaisoma. Tada

A’ A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .

Pagreitis a’A Ir a’B vienodo dydžio, priešingos krypties, kiekviena nukreipta nuo Žemės centro. Jie vadinami potvynių pagreičiai. Taškuose C Ir D potvynių pagreičiai yra mažesnio dydžio ir nukreipti į Žemės centrą.

Potvynių pagreičiai Pagreičiai vadinami pagreičiais, atsirandančiais atskaitos sistemoje, susietoje su kūnu dėl to, kad dėl šio kūno baigtinių matmenų skirtingas jo dalis trikdantis kūnas traukia skirtingai. Taškuose A Ir B gravitacijos pagreitis pasirodo mažesnis nei taškuose C Ir D(37 pav.). Vadinasi, tam, kad slėgis tame pačiame gylyje būtų toks pat (kaip ir susisiekiančiuose induose) šiuose taškuose, vanduo turi pakilti, sudarydamas vadinamąją potvynio kuprą. Skaičiavimai rodo, kad vandens pakilimas arba potvynis atvirame vandenyne yra apie 40 cm, o rekordas yra apie 18 m.

Daugelio išorinių jūrų pakrantėse galima pamatyti įdomų vaizdą: netoli nuo vandens krante ištempti žvejybos tinklai. Be to, šie tinklai buvo įrengti ne džiovinimui, o žuvims gaudyti. Jei liksite ant kranto ir stebėsite jūrą, viskas paaiškės. Dabar vanduo ima kilti, o ten, kur dar prieš kelias valandas buvo smėlynas, taškėsi bangos. Nuslūgus vandeniui pasirodė tinklai, kuriuose žvynais kibirkščiavo susivėlusi žuvis. Žvejai apėjo tinklus ir išėmė laimikį. Medžiaga iš svetainės

Taip atoslūgio pradžią apibūdina vienas liudininkas: „Pasiekėme jūrą“, – pasakojo bendrakeleivis. Suglumusi apsidairiau aplink. Priešais mane tikrai buvo krantas: raibulių takas, pusiau palaidotas ruonio skerdenas, reti dreifuojančios medienos gabalai, kriauklių nuolaužos. Ir tada buvo plokščia erdvė... ir jokios jūros. Tačiau maždaug po trijų valandų nejudanti horizonto linija pradėjo kvėpuoti ir susijaudino. Ir dabar už jos ėmė kibirkščiuoti jūros bangavimas. Potvynis nevaldomai riedėjo į priekį pilku paviršiumi. Aplenkdamos viena kitą, bangos nubėgo į krantą. Viena po kitos nuskendo tolimos uolos – o aplinkui matosi tik vanduo. Ji išmeta sūrų purškiklį man į veidą. Vietoj negyvos lygumos priešais mane gyvena ir kvėpuoja vandens platybės.

Kai potvynio banga patenka į įlanką, kuri turi piltuvo formos planą, įlankos krantai ją tarsi suspaudžia, todėl potvynio aukštis kelis kartus padidėja. Taigi Fundy įlankoje prie rytinės Šiaurės Amerikos pakrantės potvynių aukštis siekia 18 m. Europoje didžiausi potvyniai (iki 13,5 metro) būna Bretanėje netoli Sen Malo miesto.

Labai dažnai potvynio banga patenka į estuarijas

Vandens paviršiaus lygis mūsų planetos jūrose ir vandenynuose periodiškai kinta ir svyruoja tam tikrais intervalais. Šie periodiniai svyravimai yra jūros potvyniai.

Jūros potvynių paveikslas

Norėdami vizualizuoti jūros atoslūgių ir atoslūgių vaizdas, įsivaizduokite, kad stovite ant šlaito vandenyno kranto, kokioje nors įlankoje, 200–300 metrų nuo vandens. Ant smėlio daug įvairių objektų – senas inkaras, kiek arčiau didelė balto akmens krūva.

Dabar visai netoli guli ant šono nukritusios nedidelės valties geležinis korpusas. Jo korpuso apačia lanke stipriai pažeista. Akivaizdu, kad kartą šis laivas, būdamas netoli nuo kranto, atsitrenkė į inkarą. Ši avarija, greičiausiai, įvyko per atoslūgį, ir, matyt, laivas šioje vietoje gulėjo daug metų, nes beveik visas jo korpusas buvo padengtas rudomis rūdimis. Laivo avarijos kaltininku esate linkęs laikyti neatsargų kapitoną.

Matyt, inkaras buvo aštrus ginklas, į kurį smogė ant borto nukritęs laivas. Jūs ieškote šio inkaro ir negalite jo rasti. Kur jis galėjo dingti? Tada pastebi, kad vanduo jau artėja prie baltų akmenų krūvos, o tada supranti, kad matytą inkarą jau seniai užliejo potvynio banga. Vanduo „žingsniuoja“ į krantą, toliau kyla vis aukščiau. Dabar baltų akmenų krūva pasirodė beveik visa pasislėpusi po vandeniu.

Jūros potvynių reiškiniai

Jūros potvynių reiškiniaižmonės jau seniai buvo siejami su Mėnulio judėjimu, tačiau šis ryšys išliko paslaptis iki pat genialaus matematiko Izaokas Niutonas nepaaiškino remdamasis savo atrastu gravitacijos dėsniu. Šių reiškinių priežastis yra Mėnulio gravitacijos poveikis Žemės vandens apvalkalui.

Vis dar garsus Galilėjus Galilėjus sujungė potvynių ir atoslūgių atoslūgius su Žemės sukimu ir įžvelgė šiame vieną labiausiai pagrįstų ir tikriausių Mikalojaus Koperniko mokymo pagrįstumo įrodymų (plačiau:). Paryžiaus mokslų akademija 1738 m. paskelbė prizą tam, kuris pateiks labiausiai pagrįstą potvynių teorijos pristatymą.

Tada buvo gautas apdovanojimas Euleris, Maclaurinas, D. Bernoulli ir Cavalieri. Pirmieji trys savo darbo pagrindu laikė Niutono gravitacijos dėsnį, o jėzuitas Cavalieri paaiškino potvynius, remdamasis Dekarto sūkurio hipoteze. Tačiau iškiliausi šios srities darbai priklauso Niutonas ir Laplasas o visi tolesni tyrimai yra pagrįsti šių puikių mokslininkų išvadomis.

Kaip paaiškinti atoslūgių ir atoslūgių fenomeną

Kaip aiškiausiai paaiškinti atoslūgių ir atoslūgių fenomeną. Jei dėl paprastumo darysime prielaidą, kad žemės paviršius yra visiškai padengtas vandeniu, o į Žemės rutulį žiūrime iš vieno iš jo ašigalių, tada jūros atoslūgių ir atoslūgių vaizdą galima pateikti taip.

Mėnulio atrakcija

Ta mūsų planetos paviršiaus dalis, kuri yra atsukta į Mėnulį, yra arčiausiai jo; dėl to jį veikia didesnė jėga mėnulio gravitacija, nei, pavyzdžiui, centrinė mūsų planetos dalis ir todėl yra traukiama link Mėnulio labiau nei likusi Žemė. Dėl to pusėje, nukreiptoje į Mėnulį, susidaro potvynių kupra.

Tuo pačiu metu priešingoje Žemės pusėje, kuri mažiausiai veikia Mėnulio gravitaciją, atsiranda ta pati potvynio kupra. Todėl Žemė yra šiek tiek pailgos linijos, jungiančios mūsų planetos ir Mėnulio centrus, pavidalą.

Taigi dviejose priešingose ​​Žemės pusėse, esančiose toje pačioje tiesėje, kuri eina per Žemės ir Mėnulio centrus, susidaro dvi didelės kupros, du didžiuliai vandens patinimai.

Tuo pačiu metu kitose dviejose mūsų planetos pusėse, esančiose devyniasdešimties laipsnių kampu nuo aukščiau nurodytų didžiausio potvynio taškų, vyksta didžiausi atoslūgiai. Čia vandens nukrenta daugiau nei bet kur kitur Žemės rutulio paviršiuje. Linija, jungianti šiuos taškus atoslūgio metu, šiek tiek sutrumpėja ir taip susidaro įspūdis, kad Žemės pailgėjimas didėja didžiausių potvynių taškų kryptimi.

Dėl mėnulio gravitacijos šie didžiausio potvynio taškai nuolat išlaiko savo padėtį Mėnulio atžvilgiu, tačiau kadangi Žemė sukasi aplink savo ašį, dieną jie tarsi juda per visą Žemės rutulio paviršių. Štai kodėl kiekvienoje vietovėje dieną būna po du atoslūgius ir du atoslūgius.

Saulės atoslūgiai

Saulė, kaip ir Mėnulis, sukelia atoslūgius ir teka savo gravitacijos jėga. Tačiau jis yra daug didesniu atstumu nuo mūsų planetos, palyginti su Mėnuliu, o Saulės potvyniai, atsirandantys Žemėje, yra beveik du su puse karto mažesni nei mėnulio. Štai kodėl saulės potvynių, nėra stebimi atskirai, o atsižvelgiama tik į jų įtaką Mėnulio potvynių dydžiui.

Taigi, pvz. Didžiausi jūros potvyniai būna per pilnatį ir jaunatį, kadangi šiuo metu Žemė, Mėnulis ir Saulė yra vienoje tiesėje, o mūsų dienos šviesa savo trauka padidina Mėnulio trauką.

Priešingai, kai stebime Mėnulį pirmame ar paskutiniame ketvirtyje (fazėje), tokių yra žemiausi jūros potvyniai. Tai paaiškinama tuo, kad m šiuo atveju mėnulio potvynis sutampa su saulės atoslūgis. Mėnulio gravitacijos poveikį sumažina Saulės gravitacijos dydis.

Potvynių trintis

« Potvynių trintis“, esantis mūsų planetoje, savo ruožtu veikia Mėnulio orbitą, nes Mėnulio gravitacijos sukelta potvynio banga Mėnulį veikia atvirkštine tvarka, sukeldama tendenciją paspartinti jo judėjimą. Dėl to Mėnulis pamažu tolsta nuo Žemės, jo apsisukimo periodas ilgėja, ir jis, greičiausiai, šiek tiek atsilieka savo judėjime.

Jūros potvynių mastas

Be santykinės Saulės, Žemės ir Mėnulio padėties erdvėje, ant jūros potvynių dydžiui Kiekvienoje atskiroje srityje jūros dugno forma ir kranto linijos įtakos pobūdis. Taip pat žinoma, kad uždarose jūrose, tokiose kaip Aralo, Kaspijos, Azovo ir Juodosios jūros, atoslūgių ir atoslūgių beveik nepastebima.

Atviruose vandenynuose juos sunku aptikti; čia potvyniai vos siekia metrą, vandens lygis pakyla labai nedaug. Tačiau kai kuriose įlankose yra tokio milžiniško masto potvynių, kad vanduo pakyla į daugiau nei dešimties metrų aukštį ir vietomis užlieja kolosalias erdves.

Ebbs ir teka ore ir kietuose Žemės apvalkaluose

Įdubimai ir srautai taip pat atsitikti ore ir kietuose Žemės apvalkaluose. Apatiniuose atmosferos sluoksniuose šių reiškinių beveik nepastebime. Palyginimui atkreipiame dėmesį, kad vandenynų dugne atoslūgių ir atoslūgių nepastebima. Ši aplinkybė paaiškinama tuo, kad potvynių procesuose daugiausia dalyvauja viršutiniai vandens apvalkalo sluoksniai. Potvynių ir atoslūgių atoslūgius oro gaubte galima aptikti tik labai ilgai stebint atmosferos slėgio pokyčius.

Kalbant apie žemės plutą, kiekviena jos dalis dėl Mėnulio potvynių ir atoslūgių per dieną pakyla du kartus ir nukrenta du kartus maždaug keliais decimetrais. Kitaip tariant, kieto mūsų planetos apvalkalo svyravimai yra maždaug tris kartus mažesni nei vandenynų paviršiaus lygio svyravimai. Taigi, atrodo, kad mūsų planeta visą laiką kvėpuoja, giliai kvėpuoja ir iškvepia, o jos išorinis apvalkalas, kaip didžiojo stebuklo herojaus krūtinė, arba šiek tiek pakyla, arba nusileidžia.

Šiuos procesus, vykstančius kietame Žemės apvalkale, galima aptikti tik žemės drebėjimams fiksuoti skirtais instrumentais.

Reikėtų pažymėti, kad atoslūgiai ir tėkmės vyksta ant kitų pasaulio kūnų ir turi didžiulę įtaką jų vystymuisi.

Jei Mėnulis būtų nejudantis Žemės atžvilgiu, tai nesant kitų veiksnių, turinčių įtakos potvynio bangos vėlavimui, kas 6 valandas bet kurioje Žemės rutulio vietoje kas 6 valandas įvyktų du potvyniai ir du atoslūgiai.

Bet kadangi Mėnulis nuolat sukasi aplink Žemę ir, be to, ta pačia kryptimi, kuria mūsų planeta sukasi aplink savo ašį, yra tam tikras vėlavimas: Žemė su kiekviena dalimi sugeba pasisukti link Mėnulio ne per 24 valandas, o maždaug per 24 valandas. 24 valandos ir 50 minučių. Todėl kiekvienoje srityje potvynių atoslūgiai ar atoslūgiai trunka ne tiksliai 6 valandas, o apie 6 valandas ir 12,5 minutės.

Kintamieji potvyniai

Be to, reikia pažymėti, kad teisingumas kintantys potvyniai yra pažeidžiamas priklausomai nuo žemynų išsidėstymo mūsų planetoje pobūdžio ir nuolatinės vandens trinties Žemės paviršiuje. Šie pakaitomis nelygumai kartais siekia kelias valandas.

Taigi „aukščiausias“ vanduo atsiranda ne Mėnulio kulminacijos momentu, kaip turėtų būti pagal teoriją, o keliomis valandomis vėliau nei Mėnulis praplaukia dienovidiniu; šis delsimas vadinamas prievado taikomuoju laikrodžiu ir kartais siekia 12 valandų.

Anksčiau buvo paplitusi nuomonė, kad jūros potvynių ir potvynių atoslūgiai yra susiję su jūros srovėmis. Dabar visi žino, kad tai skirtingos eilės reiškiniai. Potvynis yra bangų judėjimas, panašus į vėjo sukeliamą.

Kas nenorėtų pasivaikščioti iki jūros dugno? „Tai neįmanoma! - sušunka tu. „Tam jums reikia bent jau kesono! Bet ar nežinote, kad du kartus per dieną atsiveria dideli jūros dugno plotai? Tiesa, vargas tiems, kurie nusprendžia pasilikti šioje „parodoje“ ilgiau nei nustatytas laikas! Jūros dugnas atsiveria atoslūgio metu.

- tai aukšto ir žemo vandens kaita. Tai viena iš gamtos paslapčių. Daugelis gamtos mokslininkų bandė tai išspręsti: Kepleris kuris atrado planetų judėjimo dėsnį, Niutonas , nustatęs pagrindinius judėjimo dėsnius, prancūzų mokslininkas Laplasas , tyręs dangaus kūnų kilmę..

Vėjas sukuria bangas jūroje. Tačiau vėjas per silpnas, kad suvaldytų potvynį. Net ir audra gali tik padėti įveikti potvynį. Kokios milžiniškos jėgos atlieka tokį sunkų darbą?

Mėnulio įtaka potvynių ir atoslūgių atoslūgiams

Trys milžinai kovoja už pasaulio vandenynus: Saulė, Mėnulis ir pati Žemė. Saulė yra stipriausia, bet ji per toli nuo mūsų, kad būtume nugalėtoja. Vandens masių judėjimą Žemėje daugiausia valdo Mėnulis. Įsikūręs 384 000 kilometrų atstumu nuo Žemės, jis reguliuoja vandenynų „pulsą“. Kaip didžiulis magnetas, Mėnulis traukia vandens mases keliais metrais į viršų, o Žemė sukasi apie savo ašį.

Nors skirtumas tarp potvynio ir atoslūgio aukščio vidutiniškai yra ne didesnis kaip 4 metrai, Mėnulio darbas yra didžiulis. Tai prilygsta 11 trilijonų arklio galių. Jei šis skaičius parašytas tik skaitmenimis, tada jis turės 18 nulių ir atrodys taip: 11 000 000 000 000 000 000 Jūs negalite surinkti tiek daug arklių, net jei varote bandas iš visų Žemės rutulio „galų“.

Įdubimai ir srautai – energijos šaltiniai

Po Saulės atoslūgis- didžiausias energijos šaltiniai. Jie galėtų suteikti elektros energiją visam pasauliui. Nuo neatmenamų laikų žmogus bandė priversti Mėnulį jam tarnauti. Kinijoje ir kitose šalyse potvyniai jau seniai virto girnų akmenimis.

1913 m. Šiaurės jūroje, netoli Husumo, pradėjo veikti pirmoji „mėnulio“ elektrinė. Anglijoje, Prancūzijoje, JAV ir ypač kuro trūkumą patiriančioje Argentinoje sukurta daug drąsių potvynių stočių statybos projektų. Tačiau sovietų inžinieriai nuėjo toliausiai, sukūrę 100 kilometrų ilgio ir 15 metrų aukščio užtvankos Baltosios jūros Mezeno įlankoje statybos projektą.

Atoslūgio metu už užtvankos susidaro 2 tūkstančių kvadratinių kilometrų talpos rezervuaras. Du tūkstančiai turbogeneratorių pagamins 36 milijardus kilovatvalandžių. Tokį energijos kiekį 1929 m. pagamino Prancūzija, Italija ir Šveicarija kartu. Šios energijos kilovatvalandė kainuos apie vieną centą. Deja, „pulsas“ jūros atoslūgis ir atoslūgis plaka nevienoda jėga, kaip žmogaus pulsas. Potvyniai neužtikrina pastovaus ir vienodo vandens srauto, todėl projektą sunku įgyvendinti.

Potvynis stipriausias, kai Saulė ir Mėnulis traukia vandens mases ta pačia kryptimi. Potvyniai, prie kurių vandens lygis pakyla iki 20 metrų, atsitiks, kai pilnatis ir jaunas mėnulis. Jie vadinami "syzygy". Pirmąjį ir paskutinį mėnesio ketvirtį kai Mėnulis yra stačiu kampu į Saulę, potvyniai yra žemiausi ir vadinami „kvadratūra“.

Jūros atoslūgiai labai svarbūs laivybai, todėl jie yra įžeidžiantys skaičiuoti iš anksto. Šis skaičiavimas yra toks sudėtingas, kad metiniam potvynių kalendoriui sudaryti prireikia daug savaičių. Tačiau išradingas žmogaus protas sukūrė kompiuterį, kurio „elektroninės smegenys“ pateikia potvynių prognozes prieš dvi dienas. Potvynių kalendorius rodo, kad potvynio bangos reguliariais intervalais sklinda visame pasaulyje. Iš jūros krantų jie kyla į upes.

MASKAVOS VALSTYBINIO APLINKOS INŽINERIJOS UNIVERSITETAS

Santrauka "Žemės mokslai"

Tema: „Įstrigo ir teka“

Užbaigta:

N-30 grupės mokinys

Tsvetkovas E.N.

Patikrinta:

Petrova I.F.

Maskva, 2003 m

Apibrėžimas.

Įdubimai ir srautai, periodiniai vandens lygio svyravimai (kyla ir krinta) vandens plotuose Žemėje, kuriuos sukelia Mėnulio ir Saulės gravitacinė trauka, veikianti besisukančią Žemę. Visi dideli vandens plotai, įskaitant vandenynus, jūras ir ežerus, vienokiu ar kitokiu laipsniu yra veikiami potvynių ir atoslūgių, nors ežeruose jie yra nedideli.

Aukščiausias vandens lygis, stebimas per dieną ar pusę paros atoslūgio metu, vadinamas aukštu vandeniu, žemiausias lygis atoslūgio metu – žemu vandeniu, o šių didžiausio lygio žymių pasiekimo momentas vadinamas atoslūgio stovėjimu (arba etapu). atitinkamai potvynis arba atoslūgis. Vidutinis jūros lygis yra sąlyginė reikšmė, virš kurios lygio žymės yra potvynių ir atoslūgių metu, o žemiau jos – atoslūgių metu. Tai yra didelės skubių stebėjimų serijos vidurkis rezultatas. Vidutinis potvynis (arba atoslūgis) yra vidutinė vertė, apskaičiuota iš daugybės duomenų apie aukštą arba žemą vandens lygį. Abu šie viduriniai lygiai yra pririšti prie vietinės pėdos strypo.

Vertikalūs vandens lygio svyravimai potvynių ir atoslūgių metu yra susiję su horizontaliais vandens masių judėjimais kranto atžvilgiu. Šiuos procesus apsunkina vėjo bangavimas, upių nuotėkis ir kiti veiksniai. Horizontalūs vandens masių judėjimai pakrantės zonoje vadinami potvynių (arba potvynių) srovėmis, o vertikalūs vandens lygio svyravimai – atoslūgiais ir atoslūgiais. Visi reiškiniai, susiję su atoslūgiais ir atoslūgiais, pasižymi periodiškumu. Potvynių ir atoslūgių srovės periodiškai keičia kryptį, o vandenynų srovės, nuolat ir vienakrypčiai judančios, yra nulemtos bendros atmosferos cirkuliacijos ir apima didelius atviro vandenyno plotus.

Perėjimo intervalais nuo potvynio iki atoslūgio ir atoslūgio ir atvirkščiai sunku nustatyti potvynio srovės tendenciją. Šiuo metu (ne visada sutampančiu su potvyniu ar atoslūgiu) sakoma, kad vanduo „sąstingsta“.

Atoslūgiai ir atoslūgiai keičiasi cikliškai, atsižvelgiant į kintančias astronomines, hidrologines ir meteorologines sąlygas. Potvynių fazių seka nustatoma pagal du maksimumus ir du minimumus dienos cikle.

Reiškinio esmė.

Nors Saulė vaidina svarbų vaidmenį potvynio procesuose, lemiamas veiksnys jų vystymuisi yra Mėnulio gravitacinė trauka. Potvynių jėgų įtakos kiekvienai vandens dalelei, nepriklausomai nuo jos vietos žemės paviršiuje, laipsnis nustatomas pagal Niutono visuotinės gravitacijos dėsnį. Šis dėsnis teigia, kad dvi medžiagos dalelės traukia viena kitą jėga, tiesiogiai proporcinga abiejų dalelių masių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Suprantama, kad kuo didesnė kūnų masė, tuo didesnė jų tarpusavio traukos jėga (esant tokiam pačiam tankiui, mažesnis kūnas sukurs mažesnę trauką nei didesnis). Įstatymas taip pat reiškia, kad kuo didesnis atstumas tarp dviejų kūnų, tuo mažesnė trauka tarp jų. Kadangi ši jėga yra atvirkščiai proporcinga atstumo tarp dviejų kūnų kvadratui, atstumo koeficientas vaidina daug didesnį vaidmenį nustatant potvynio jėgos dydį nei kūnų masės.

Žemės gravitacinė trauka, veikianti Mėnulį ir išlaikanti ją artimoje Žemės orbitoje, yra priešinga Mėnulio Žemės traukos jėgai, kuri linkusi nukreipti Žemę link Mėnulio ir „pakelia“ visus esančius objektus. Žemėje Mėnulio kryptimi. Taškas žemės paviršiuje, esantis tiesiai po Mėnuliu, yra tik 6 400 km nuo Žemės centro ir vidutiniškai 386 063 km nuo Mėnulio centro. Be to, Žemės masė yra 81,3 karto didesnė už Mėnulio masę. Taigi, šiame žemės paviršiaus taške bet kurį objektą veikianti Žemės gravitacija yra maždaug 300 tūkstančių kartų didesnė už Mėnulio gravitaciją. Įprasta mintis, kad vanduo Žemėje tiesiai po Mėnuliu kyla Mėnulio kryptimi, todėl vanduo nuteka tolyn iš kitų Žemės paviršiaus vietų, tačiau kadangi Mėnulio gravitacija yra tokia maža, palyginti su Žemės, tai nebūtų. užtektų pakelti tiek daug vandens.

Tačiau vandenynai, jūros ir dideli ežerai Žemėje, būdami dideli skysti kūnai, gali laisvai judėti veikiami šoninių poslinkių jėgų, o bet koks nedidelis polinkis judėti horizontaliai priverčia juos judėti. Visus vandenis, kurie nėra tiesiai po Mėnuliu, veikia Mėnulio gravitacinės jėgos komponentas, nukreiptas tangentiškai (tangentiškai) į žemės paviršių, taip pat jo komponentas, nukreiptas į išorę, ir yra veikiamas horizontalaus poslinkio kietojo kūno atžvilgiu. žemės pluta. Dėl to vanduo iš gretimų žemės paviršiaus sričių teka į vietą, esančią po Mėnuliu. Dėl vandens susikaupimo taške po Mėnuliu susidaro potvynis. Pačios potvynio bangos atvirame vandenyne aukštis siekia vos 30–60 cm, tačiau artėjant prie žemynų ar salų krantų ji gerokai padidėja.

Dėl vandens judėjimo iš gretimų sričių link taško po Mėnuliu, atitinkami vandens atoslūgiai atsiranda dviejuose kituose taškuose, nutoltuose nuo jo atstumu, lygiu ketvirtadaliui Žemės apskritimo. Įdomu pastebėti, kad jūros lygio mažėjimą šiuose dviejuose taškuose lydi jūros lygio kilimas ne tik toje Žemės pusėje, kuri atsukta į Mėnulį, bet ir priešingoje pusėje. Šį faktą paaiškina ir Niutono dėsnis. Du ar daugiau objektų, esantys skirtingais atstumais nuo to paties gravitacijos šaltinio ir todėl veikiami skirtingo dydžio gravitacijos pagreitėjimo, juda vienas kito atžvilgiu, nes arčiausiai svorio centro esantis objektas jį labiausiai traukia. Vanduo submėnulio taške jaučia stipresnį trauką Mėnulio link nei Žemė po juo, tačiau Žemė savo ruožtu stipriau traukia Mėnulį nei vanduo priešingoje planetos pusėje. Taigi kyla potvynio banga, kuri toje Žemės pusėje, kuri atsukta į Mėnulį, vadinama tiesiogine, o priešinga – atvirkštine. Pirmasis iš jų yra tik 5% didesnis nei antrasis.

Dėl Mėnulio sukimosi savo orbitoje aplink Žemę tarp dviejų iš eilės atoslūgių arba dviejų atoslūgių tam tikroje vietoje praeina maždaug 12 valandų ir 25 minučių. Intervalas tarp nuoseklių atoslūgių ir atoslūgių kulminacijų yra apytikslis. 6 valandos 12 minučių 24 valandų 50 minučių laikotarpis tarp dviejų nuoseklių potvynių ir atoslūgių vadinamas potvynio (arba mėnulio) diena.

Potvynių nelygybės. Potvynių procesai yra labai sudėtingi, todėl norint juos suprasti, reikia atsižvelgti į daugelį veiksnių. Bet kokiu atveju pagrindinius bruožus lems: 1) potvynių ir atoslūgių vystymosi stadija, palyginti su Mėnulio praėjimu; 2) potvynio amplitudė ir 3) potvynio svyravimų tipas arba vandens lygio kreivės forma. Dėl daugybės potvynių ir atoslūgių jėgų krypties ir dydžio skirtumų tam tikrame uoste atsiranda skirtumų tarp rytinių ir vakarinių potvynių, taip pat tarp tų pačių potvynių skirtinguose uostuose. Šie skirtumai vadinami potvynių nelygybėmis.

Pusiau paros efektas. Paprastai per parą dėl pagrindinės potvynio jėgos – Žemės sukimosi aplink savo ašį – susidaro du pilni potvynių ciklai. Žiūrint iš ekliptikos Šiaurės ašigalio, akivaizdu, kad Mėnulis sukasi aplink Žemę ta pačia kryptimi, kuria Žemė sukasi aplink savo ašį – prieš laikrodžio rodyklę. Su kiekvienu paskesniu apsisukimu tam tikras taškas žemės paviršiuje vėl užima vietą tiesiai po Mėnuliu šiek tiek vėliau nei per ankstesnę revoliuciją. Dėl šios priežasties potvynių ir atoslūgių atoslūgiai kiekvieną dieną vėluoja maždaug 50 minučių. Ši vertė vadinama mėnulio vėlavimu.

Pusės mėnesio nelygybė.Šiam pagrindiniam svyravimo tipui būdingas maždaug 14 3/4 dienų periodiškumas, susijęs su Mėnulio sukimu aplink Žemę ir jo perėjimu per nuoseklias fazes, ypač sizigijas (jaunatį ir pilnatį), t.y. akimirkos, kai Saulė, Žemė ir Mėnulis yra vienoje tiesėje. Iki šiol palietėme tik Mėnulio potvynio įtaką. Saulės gravitacinis laukas taip pat veikia potvynius, tačiau, nors Saulės masė yra daug didesnė už Mėnulio masę, atstumas nuo Žemės iki Saulės yra toks didesnis nei atstumas iki Mėnulio, kad potvynio jėga Saulės yra mažiau nei pusė Mėnulio. Tačiau kai Saulė ir Mėnulis yra toje pačioje tiesėje, toje pačioje Žemės pusėje arba priešingose ​​pusėse (per jaunatį ar pilnatį), jų gravitacinės jėgos sumuojasi, veikiančios išilgai tos pačios ašies ir saulės potvynis sutampa su mėnulio potvyniu. Taip pat Saulės trauka padidina Mėnulio įtakos sukeltą atoslūgį. Dėl to potvyniai tampa aukštesni, o potvyniai – mažesni nei tuo atveju, jei juos sukeltų vien Mėnulio gravitacija. Tokie potvyniai vadinami pavasario potvyniais.

Kai Saulės ir Mėnulio gravitacinių jėgų vektoriai yra vienas kitą statmeni (kvadratūrų metu, t. y. kai Mėnulis yra pirmame arba paskutiniame ketvirtyje), jų potvynio jėgos yra priešingos, nes Saulės traukos sukeltas potvynis yra uždėtas ant paviršiaus. Mėnulio sukeltas atoslūgis. Tokiomis sąlygomis potvyniai nėra tokie aukšti ir potvyniai nėra tokie žemi, lyg būtų nulemti tik Mėnulio gravitacinės jėgos. Tokie tarpiniai atoslūgiai ir atoslūgiai vadinami kvadratūra. Aukštos ir žemos vandens žymių diapazonas šiuo atveju sumažėja maždaug tris kartus, palyginti su pavasario potvyniu. Atlanto vandenyne tiek pavasariniai, tiek kvadratiniai potvyniai paprastai vėluoja para, palyginti su atitinkama Mėnulio faze. Ramiajame vandenyne toks vėlavimas yra tik 5 valandos Niujorko ir San Francisko uostuose bei Meksikos įlankoje pavasario potvyniai yra 40% didesni nei kvadratiniai.

Mėnulis Potvynių aukščio svyravimų laikotarpis, atsirandantis dėl mėnulio paralakso, yra 27 1/2 dienos. Šios nelygybės priežastis yra Mėnulio atstumo nuo Žemės pokytis pastarajai sukantis. Dėl elipsės Mėnulio orbitos formos Mėnulio potvynio jėga perigėjuje yra 40% didesnė nei apogėjuje. Šis skaičiavimas galioja Niujorko uostui, kur Mėnulio apogėjuje arba perigėjuje poveikis paprastai vėluoja maždaug 1 1/2 dienos, palyginti su atitinkama Mėnulio faze. San Francisko uoste potvynių aukščių skirtumas dėl Mėnulio buvimo perigėjuje arba apogėjuje yra tik 32%, o jie seka atitinkamas Mėnulio fazes su dviejų dienų vėlavimu.

Kasdienė nelygybė.Šios nelygybės laikotarpis yra 24 valandos 50 minučių. Jo atsiradimo priežastys yra Žemės sukimasis aplink savo ašį ir Mėnulio deklinacijos pasikeitimas. Kai Mėnulis yra netoli dangaus pusiaujo, du potvyniai tam tikrą dieną (taip pat ir du atoslūgiai) šiek tiek skiriasi, o ryto ir vakaro didžiausių ir žemų vandenų aukščiai yra labai arti. Tačiau didėjant Mėnulio šiaurės ar pietų deklinacijai, to paties tipo rytiniai ir vakariniai potvyniai skiriasi aukščiu, o kai Mėnulis pasiekia didžiausią šiaurinę ar pietinę deklinaciją, šis skirtumas yra didžiausias. Taip pat žinomi atogrąžų potvyniai, vadinami todėl, kad Mėnulis yra beveik aukščiau šiaurinių ar pietinių tropikų.

Dienos nelygybė neturi didelės įtakos dviejų iš eilės atoslūgių aukščiams Atlanto vandenyne ir net jos įtaka potvynių aukščiams yra nedidelė, palyginti su bendra svyravimų amplitude. Tačiau Ramiajame vandenyne atoslūgių lygių paros kintamumas yra tris kartus didesnis nei atoslūgių lygių.

Pusmečio nelygybė. Jo priežastis – Žemės sukimasis aplink Saulę ir atitinkamas Saulės deklinacijos pokytis. Du kartus per metus po kelias dienas per lygiadienius Saulė yra šalia dangaus pusiaujo, t.y. jo deklinacija artima 0. Mėnulis taip pat yra šalia dangaus pusiaujo maždaug 24 valandas kas pusę mėnesio. Taigi lygiadienių metu būna laikotarpių, kai tiek Saulės, tiek Mėnulio deklinacijos yra maždaug lygios 0. Bendras potvynius generuojantis šių dviejų kūnų traukos poveikis tokiais momentais labiausiai pasireiškia vietovėse, esančiose netoli žemės pusiaujo. Jei tuo pat metu Mėnulis yra jaunaties ar pilnaties fazėje, vadinamoji. lygiadienio pavasario potvyniai.

Saulėta paralaktine nelygybe.Šios nelygybės pasireiškimo laikotarpis yra vieneri metai. Jo priežastis – atstumo nuo Žemės iki Saulės pokytis Žemės orbitos judėjimo metu. Kartą per kiekvieną apsisukimą aplink Žemę Mėnulis yra trumpiausiu atstumu nuo jo perigėjuje. Kartą per metus, apie sausio 2 d., Žemė, judėdama savo orbita, taip pat pasiekia artimiausio Saulės priartėjimo tašką (perihelį). Kai šie du artimiausio artėjimo momentai sutampa ir sukelia didžiausią grynąją potvynio jėgą, galima tikėtis didesnių potvynių ir mažesnių potvynių lygių. Panašiai, jei afelio praėjimas sutampa su apogėjumi, atsiranda žemesni potvyniai ir atoslūgiai.

Keistis laikui bėgant.

Potvynių ir atoslūgių reiškinys laikui bėgant nepasikeitė, nes ir Mėnulio, ir Saulės judėjimas išlieka toks pat kaip ir prieš tūkstantį metų – būtent šių dviejų dangaus kūnų judėjimas įtakoja potvynių ir atoslūgių atoslūgius ir atoslūgius. Žemėje.

Pasiskirstymas ir pasireiškimo mastas.

Potvynių mastas ir pobūdis įvairiose Pasaulio vandenyno pakrantės vietose priklauso nuo pakrančių konfigūracijos, jūros dugno pasvirimo kampo ir daugelio kitų priežasčių. Dažniausiai jie atsiranda atviroje vandenyno pakrantėje. Potvynių bangų prasiskverbimas į vidaus jūras yra sunkus, todėl potvynių ir atoslūgių amplitudė jose nedidelė.

Siauras, seklus Danijos sąsiauris patikimai apsaugo Baltijos jūrą nuo potvynių ir atoslūgių. Teoriniai skaičiavimai rodo, kad Baltijos vandens lygio aukščio svyravimų amplitudė yra apie 10 centimetrų, tačiau šių potvynių beveik neįmanoma pamatyti, nes juos visiškai ištrina vandens lygio svyravimai, veikiami vėjo ar pokyčių. atmosferos slėgyje. Mūsų pietinės jūros – Juodoji ir Azovo jūros, kurios susisiekia su Pasaulio vandenyno vandenimis per daugybę siaurų sąsiaurių, bei vidinės Egėjo ir Viduržemio jūros – yra dar patikimiau apsaugotos nuo potvynio bangų. Jei vandens lygio skirtumas potvynio ir atoslūgio metu Ispanijos Atlanto vandenyno pakrantėje prie Gibraltaro siekė 3 metrus, tai Viduržemio jūroje prie sąsiaurio jis siekia vos 1,3 metro. Kitose jūros vietose potvyniai dar mažiau reikšmingi ir dažniausiai neviršija 0,5 metro. Egėjo jūroje ir Bosforo bei Dardanelų sąsiauriuose potvynio banga dar labiau susilpnėja. Todėl Juodojoje jūroje vandens lygio svyravimai dėl potvynių ir atoslūgių yra mažesni nei 10 centimetrų. Azovo jūroje, su Juodąja jūra sujungtoje tik siauru Kerčės sąsiauriu, potvynio amplitudė yra artima nuliui.

Dėl tos pačios priežasties potvyniai Japonijos jūroje yra labai žemi – čia jie vos siekia 0,5 metro.

Jei vidaus jūrose potvynių ir atoslūgių dydis yra mažesnis, palyginti su atvira vandenyno pakrante, tai įlankose ir įlankose, turinčiose platų ryšį su vandenynu, jis didėja. Potvynio banga laisvai patenka į tokias įlankas. Vandens masės veržiasi į priekį, tačiau, suvaržytos siaurėjančių krantų ir nerasdamos išeities, kyla aukštyn ir užlieja žemę į nemažą aukštį.

Prie įėjimo į Baltąją jūrą, vadinamojoje Voronkoje, potvyniai yra beveik tokie patys kaip ir Barenco jūros pakrantėje, tai yra, lygūs 4–5 metrams. Kanin Nos kyšulyje jie net neviršija 3 metrų. Tačiau įžengus į pamažu siaurėjantį Baltosios jūros piltuvą potvynio banga vis aukštėja ir Mezeno įlankoje pasiekia dešimties metrų aukštį.

Vandens lygio kilimas šiauriausioje Ochotsko jūros dalyje yra dar reikšmingesnis. Taigi prie įėjimo į Šelikhovo įlanką jūros lygis potvynių metu pakyla iki 4–5 metrų, viršūnėje (tolimiausioje nuo jūros) įlankos dalyje pakyla iki 9,5 metro, o Penžinskajos įlankoje siekia beveik 13 metrų. !

Potvyniai Lamanšo sąsiauryje yra labai dideli. Anglijos pakrantėje, nedidelėje Laimo įlankoje, vanduo syzygy pakyla iki 14,4 metro, o Prancūzijoje, prie Granvilio miestelio, net 15 metrų.

Kai kuriose Kanados Atlanto vandenyno pakrantės vietose potvyniai pasiekia kraštutines vertes. Frobisher sąsiauryje (esančiame prie įėjimo į Hudsono sąsiaurį) – 15,6 metro, o Fundy įlankoje (netoli JAV sienos) – net 18 metrų.

Kartais jūros potvynių įtaka matoma upėms. Estuarijos regione potvynio banga kyla iš atvirų vandenyno ar jūros sričių. Artėjant prie kranto, lygis pakyla, o potvynio bangos profilis, mažėjant gyliui ir kranto konfigūracijos ypatybėms, deformuojasi. Pajūryje jo priekinis šlaitas tampa statesnis nei užpakalinis. Iš žiočių pakrantės zonos potvynio banga prasiskverbia į upės kanalų sistemą. Sūresnis vanduo upės vagos dugne tarsi pleištas greitai juda prieš srovę. Dėl dviejų artėjančių srautų, jūros ir upės, susidūrimo susidaro stačia šachta, vadinama bora. Kantangdziango upėje, įtekančioje į Rytų Kinijos jūrą į pietus nuo Šanchajaus, gręžinys siekia 7–8 metrų aukštį, o bangos statumas – 70 laipsnių. Ši baisi vandens siena upe veržiasi 15–16 kilometrų per valandą greičiu, išgrauždama krantus ir grasindama nuskandinti bet kurį laivą, kuris laiku neprisiglaudė ramiame užkampyje. Didžiausia Pietų Amerikos upė Amazonė taip pat garsėja galingu mišku. Ten 5-6 metrų aukščio banga upe kyla tris tūkstančius kilometrų nuo vandenyno. Mekonge potvynio bangos tęsiasi iki 500 km, Misisipėje - iki 400 km, Šiaurės Dvinoje - iki 140 km. Potvynis į upę neša sūrų vandenį. Tokiu atveju upės žiotyse visiškai arba iš dalies susimaišo upės ir sūrūs jūros vandenys, arba susidaro stratifikuota būsena, kai pastebimas staigus paviršiaus ir požeminių vandenų druskingumo skirtumas. Sūrus vanduo kuo toliau prasiskverbia į upės žiotis, tuo didesnis vagos gylis ir jūros vandens tankis (druskingumas) bei mažesnis upės vandens tėkmė.

Mitai ir legendos.

Ilgą laiką potvynių priežastys liko neaiškios. Senovėje jie buvo aiškinami jūroje gyvenančios vandenyno dievybės kvėpavimu arba planetos kvėpavimo pasekme. Buvo padarytos ir kitos fantastiškos prielaidos apie potvynių pobūdį. (taip pat žr. Studijų istoriją)