Curge și reflux
fluctuații periodice ale nivelului apei (creșteri și scăderi) în zonele de apă de pe Pământ, care sunt cauzate de atracția gravitațională a Lunii și a Soarelui care acționează asupra Pământului în rotație. Toate zonele mari de apă, inclusiv oceanele, mările și lacurile, sunt supuse mareelor ​​într-un grad sau altul, deși în lacuri sunt mici. Cel mai înalt nivel al apei observat într-o zi sau o jumătate de zi în timpul mareei înalte se numește ape înalte, cel mai scăzut nivel în timpul refluxului se numește ape joase, iar momentul atingerii acestor repere de nivel maxim se numește staționarea (sau treapta) de maree înaltă. maree sau, respectiv, joasă. Nivelul mediu al mării este o valoare condiționată, deasupra căreia se află reperele de nivel în timpul mareelor ​​înalte și sub care în timpul mareelor ​​joase. Acesta este rezultatul unei serii medii mari de observații urgente. Marea mare medie (sau mareea joasă) este o valoare medie calculată dintr-o serie mare de date privind nivelurile ridicate sau scăzute ale apei. Ambele niveluri medii sunt legate de tija locală. Fluctuațiile verticale ale nivelului apei în timpul mareelor ​​înalte și joase sunt asociate cu mișcările orizontale ale maselor de apă în raport cu țărm. Aceste procese sunt complicate de valul vântului, scurgerea râului și alți factori. Mișcările orizontale ale maselor de apă din zona de coastă se numesc curenți de maree (sau de maree), în timp ce fluctuațiile verticale ale nivelului apei sunt numite fluxuri și reflux. Toate fenomenele asociate fluxurilor și refluxurilor se caracterizează prin periodicitate. Curenții de maree inversează periodic direcția, în timp ce curenti oceanici, care se deplasează continuu și unidirecțional, sunt cauzate de circulația generală a atmosferei și acoperă suprafețe mari din oceanul deschis (vezi și OCEAN). În intervalele de tranziție de la maree înaltă la maree joasă și invers, este dificil de stabilit tendința curentului de maree. În acest moment (nu coincide întotdeauna cu marea înaltă sau joasă) se spune că apa „stagnează”. Mareele înalte și joase alternează ciclic în funcție de condițiile astronomice, hidrologice și meteorologice în schimbare. Secvența fazelor de maree este determinată de două maxime și două minime în ciclul zilnic.
Explicația originii forțelor mareelor. Deși Soarele joacă un rol semnificativ în procesele mareelor, factorul decisiv în dezvoltarea lor este atracția gravitațională a Lunii. Gradul de influență a forțelor de maree asupra fiecărei particule de apă, indiferent de locația acesteia pe suprafața pământului , este determinată de legea gravitației universale a lui Newton. Această lege prevede că două particule materiale se atrag reciproc cu o forță direct proporțională cu produsul maselor ambelor particule și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Se înțelege că cu cât masa corpurilor este mai mare, cu atât este mai mare forța de atracție reciprocă care apare între ele (cu aceeași densitate, un corp mai mic va crea mai puțină atracție decât unul mai mare). Legea mai înseamnă că, cu cât distanța dintre două corpuri este mai mare, cu atât atracția dintre ele este mai mică. Deoarece această forță este invers proporțională cu pătratul distanței dintre două corpuri, factorul distanță joacă un rol mult mai mare în determinarea mărimii forței mareelor ​​decât masele corpurilor. Atracția gravitațională a Pământului, acționând asupra Lunii și menținând-o pe orbită apropiată de Pământ, este opusă forței de atracție a Pământului de către Lună, care tinde să deplaseze Pământul spre Lună și „ridică” toate obiectele localizate. pe Pământ în direcția Lunii. Punctul de pe suprafața pământului situat direct sub Lună se află la doar 6.400 km de centrul Pământului și în medie la 386.063 km de centrul Lunii. În plus, masa Pământului este de aproximativ 89 de ori masa Lunii. Astfel, în acest punct de pe suprafața pământului, gravitația Pământului care acționează asupra oricărui obiect este de aproximativ 300 de mii de ori mai mare decât gravitația Lunii. Este o idee comună că apa de pe Pământ direct sub Lună se ridică în direcția Lunii, determinând apa să curgă departe de alte locuri de pe suprafața Pământului, dar, deoarece gravitația Lunii este atât de mică în comparație cu cea a Pământului, nu ar fi fi suficient pentru a ridica atâta apă.greutate uriașă. Cu toate acestea, oceanele, mările și lacurile mari de pe Pământ, fiind corpuri lichide mari, sunt libere să se miște sub influența forțelor de deplasare laterală, iar orice ușoară tendință de deplasare pe orizontală le pune în mișcare. Toate apele care nu se află direct sub Lună sunt supuse acțiunii componentei forței gravitaționale a Lunii direcționată tangențial (tangențial) la suprafața pământului, precum și a componentei acesteia îndreptată spre exterior și sunt supuse deplasării orizontale în raport cu solidul. Scoarta terestra. Ca urmare, apa curge din zonele adiacente ale suprafeței pământului către un loc situat sub Lună. Acumularea rezultată de apă într-un punct de sub Lună formează acolo o maree. Valul în sine în oceanul deschis are o înălțime de doar 30-60 cm, dar crește semnificativ atunci când se apropie de țărmurile continentelor sau insulelor. Datorită mișcării apei din zonele învecinate către un punct de sub Lună, refluxuri corespunzătoare de apă au loc în alte două puncte îndepărtate de aceasta, la o distanță egală cu un sfert din circumferința Pământului. Este interesant de observat că scăderea nivelului mării în aceste două puncte este însoțită de o creștere a nivelului mării nu numai pe partea Pământului îndreptată spre Lună, ci și pe partea opusă. Acest fapt este explicat și prin legea lui Newton. Două sau mai multe obiecte situate la distanțe diferite de aceeași sursă de gravitație și, prin urmare, supuse accelerării gravitației de mărimi diferite, se mișcă unul față de celălalt, deoarece obiectul cel mai apropiat de centrul de greutate este cel mai puternic atras de acesta. Apa din punctul sublunar experimentează o atracție mai puternică către Lună decât Pământul de sub ea, dar Pământul, la rândul său, are o atracție mai puternică către Lună decât apa de pe partea opusă a planetei. Astfel, apare un val mare, care pe partea Pământului îndreptată spre Lună se numește directă, iar pe partea opusă - invers. Prima dintre ele este cu doar 5% mai mare decât a doua. Datorită rotației Lunii pe orbita ei în jurul Pământului, între două maree mari succesive sau două maree joase trec aproximativ 12 ore și 25 de minute într-un loc dat. Intervalul dintre punctele culminante ale mareelor ​​înalte și joase succesive este de cca. 6 ore 12 minute Perioada de 24 de ore și 50 de minute dintre două maree succesive se numește zi de maree (sau lunară).
Inegalități de maree. Procesele mareelor ​​sunt foarte complexe și trebuie luați în considerare mulți factori pentru a le înțelege. În orice caz, principalele trăsături vor fi determinate de: 1) stadiul de dezvoltare a mareei raportat la trecerea Lunii; 2) amplitudinea mareei și 3) tipul de fluctuații ale mareelor ​​sau forma curbei nivelului apei. Numeroase variații ale direcției și mărimii forțelor de maree dau naștere la diferențe de mărime a mareelor ​​de dimineață și de seară într-un anumit port, precum și între aceleași maree în diferite porturi. Aceste diferențe se numesc inegalități de maree.
Efect semi-diurn. De obicei, în decurs de o zi, datorită forței principale de maree - rotația Pământului în jurul axei sale - se formează două cicluri de maree complete. Văzută din exterior polul Nord ecliptică, este evident că Luna se rotește în jurul Pământului în aceeași direcție în care Pământul se rotește în jurul axei sale - în sens invers acelor de ceasornic. Cu fiecare revoluție ulterioară, un punct dat de pe suprafața pământului ia din nou o poziție direct sub Lună ceva mai târziu decât în ​​timpul revoluției anterioare. Din acest motiv, atât fluxul, cât și refluxul mareelor ​​sunt întârziate cu aproximativ 50 de minute în fiecare zi. Această valoare se numește întârziere lunară.
Inegalitatea la jumătate de lună. Acest tip principal de variație se caracterizează printr-o periodicitate de aproximativ 143/4 zile, care este asociată cu rotația Lunii în jurul Pământului și trecerea acesteia prin faze succesive, în special syzygies (luni noi și luni pline), adică. momente în care Soarele, Pământul și Luna sunt situate pe aceeași linie dreaptă. Până acum am atins doar influența mareelor ​​a Lunii. Câmpul gravitațional al Soarelui afectează și mareele, totuși, deși masa Soarelui este mult mai mare decât masa Lunii, distanța de la Pământ la Soare este atât de mai mare decât distanța până la Lună încât forța mareelor a Soarelui este mai puțin de jumătate din cea a Lunii. Cu toate acestea, atunci când Soarele și Luna se află pe aceeași linie dreaptă, fie pe aceeași parte a Pământului, fie pe părți opuse (în timpul lunii noi sau lunii pline), forțele lor gravitaționale se adună, acționând de-a lungul aceleiași axe și mareea solară se suprapune cu mareea lunară. La fel, atracția Soarelui crește refluxul cauzat de influența Lunii. Ca urmare, mareele devin mai ridicate, iar mareele mai scăzute decât dacă ar fi cauzate doar de gravitația Lunii. Astfel de maree se numesc maree de primăvară. Atunci când vectorii forței gravitaționale ai Soarelui și ai Lunii sunt reciproc perpendiculari (în cuadratură, adică atunci când Luna se află în primul sau ultimul trimestru), forțele lor de maree se opun, deoarece marea cauzată de atracția Soarelui este suprapusă reflux cauzat de Lună. În astfel de condiții, mareele nu sunt la fel de înalte și mareele nu sunt la fel de scăzute ca și cum ar fi datorate doar forței gravitaționale a Lunii. Astfel de refluxuri și fluxuri intermediare se numesc cuadratura. Gama de puncte de apă înaltă și scăzută în acest caz este redusă de aproximativ trei ori în comparație cu marea de primăvară. ÎN Oceanul Atlantic atât mareele de primăvară, cât și mareele de cuadratura sunt de obicei întârziate cu o zi în comparație cu faza corespunzătoare a Lunii. În Oceanul Pacific, o astfel de întârziere este de numai 5 ore.În porturile New York și San Francisco și în Golful Mexic, mareele de primăvară sunt cu 40% mai mari decât cele în cuadratura.
Inegalitatea paralactică lunară. Perioada de fluctuații ale înălțimii mareelor, care apare din cauza paralaxei lunare, este de 271/2 zile. Motivul acestei inegalități este modificarea distanței Lunii față de Pământ în timpul rotației acestuia din urmă. Datorită formei eliptice a orbitei lunare, forța de maree a Lunii la perigeu este cu 40% mai mare decât la apogeu. Acest calcul este valabil pentru portul New York, unde efectul Lunii la apogeu sau perigeu este de obicei întârziat cu aproximativ 1/2 zile față de faza corespunzătoare a Lunii. Pentru portul San Francisco, diferența de înălțimi a mareelor ​​datorită faptului că Lunii se află la perigeu sau apogeu este de doar 32%, iar acestea urmează fazele corespunzătoare ale Lunii cu o întârziere de două zile.
Inegalitatea zilnică. Perioada acestei inegalități este de 24 de ore și 50 de minute. Motivele apariției sale sunt rotația Pământului în jurul axei sale și o schimbare a declinării Lunii. Când Luna se află în apropierea ecuatorului ceresc, cele două maree mari într-o anumită zi (precum și cele două maree joase) diferă ușor, iar înălțimile apelor înalte și joase ale dimineții și serii sunt foarte apropiate. Cu toate acestea, pe măsură ce declinația nordică sau sudică a Lunii crește, mareele de dimineață și de seară de același tip diferă în înălțime, iar atunci când Luna atinge cea mai mare declinație nordică sau sudică, această diferență este cea mai mare. Sunt cunoscute și mareele tropicale, numite așa deoarece Luna este aproape deasupra tropicilor de nord sau de sud. Inegalitatea diurnă nu afectează semnificativ înălțimile a două joase succesive din Oceanul Atlantic și chiar și efectul acesteia asupra înălțimii mareelor ​​este mic în comparație cu amplitudinea globală a fluctuațiilor. Cu toate acestea, în Oceanul Pacific, variabilitatea diurnă este de trei ori mai mare la nivelul mareelor ​​joase decât la nivelul mareelor ​​înalte.
Inegalitatea semestrială. Cauza sa este revoluția Pământului în jurul Soarelui și modificarea corespunzătoare a declinării Soarelui. De două ori pe an timp de câteva zile în timpul echinocțiului, Soarele este aproape de ecuatorul ceresc, adică. declinarea sa este aproape de 0°. Luna este, de asemenea, situată în apropierea ecuatorului ceresc timp de aproximativ 24 de ore la fiecare jumătate de lună. Astfel, în timpul echinocțiului există perioade în care declinațiile atât ale Soarelui, cât și ale Lunii sunt de aproximativ 0°. Efectul total generator de maree al atracției acestor două corpuri în astfel de momente se manifestă cel mai vizibil în zonele situate în apropierea ecuatorului Pământului. Dacă în același timp Luna se află în faza de lună nouă sau lună plină, așa-numita. maree de primăvară echinocțiale.
Inegalitatea paralaxei solare. Perioada de manifestare a acestei inegalități este de un an. Cauza sa este modificarea distanței de la Pământ la Soare în timpul mișcării orbitale a Pământului. O dată pentru fiecare revoluție în jurul Pământului, Luna se află la cea mai scurtă distanță față de ea, la perigeu. O dată pe an, în jurul datei de 2 ianuarie, Pământul, mișcându-se pe orbita sa, ajunge și la punctul de cea mai apropiată apropiere de Soare (periheliu). Când aceste două momente de cea mai apropiată apropiere coincid, provocând cea mai mare forță totală de maree, ne putem aștepta la mai mult niveluri înalte maree înaltă și niveluri scăzute ale mareelor. La fel, dacă trecerea afeliului coincide cu apogeul, apar maree mai joase și maree mai puțin adânci.
Metode de observare și prognoză a înălțimii mareelor. Nivelurile mareelor ​​sunt măsurate folosind diferite tipuri de dispozitive. O tijă de picior este o tijă obișnuită cu o scară în centimetri imprimată pe ea, atașată vertical de un dig sau de un suport scufundat în apă, astfel încât marcajul zero să fie sub cel mai scăzut nivel al mareei joase. Modificările de nivel sunt citite direct de pe această scală.
Tija plutitoare. Astfel de tije pentru picioare sunt folosite acolo unde valurile constante sau umflarea superficială fac dificilă determinarea nivelului pe o scară fixă. În interiorul unei puțuri de protecție (cameră goală sau conductă) montată vertical pe fundul mării, se pune un plutitor, care este conectat la un pointer montat pe o scară fixă, sau la un stilou înregistrator. Apa intră în fântână printr-o mică gaură situată mult sub nivelul minim al mării. Schimbările sale de maree sunt transmise prin plutitor la instrumentele de măsură.
Inregistrator hidrostatic al nivelului marii. Un bloc de saci de cauciuc este plasat la o anumită adâncime. Pe măsură ce înălțimea mareei (stratul de apă) se modifică, se modifică presiunea hidrostatică, care este înregistrată de instrumentele de măsură. Dispozitivele automate de înregistrare (mareometre) pot fi, de asemenea, utilizate pentru a obține o înregistrare continuă a fluctuațiilor mareelor ​​în orice punct.
Tabelele mareelor. Există două metode principale utilizate în compilarea tabelelor de maree: armonice și nearmonice. Metoda nearmonică se bazează în întregime pe rezultate observaționale. În plus, sunt implicate caracteristicile apelor portuare și câteva date astronomice de bază (unghiul orar al Lunii, timpul trecerii acesteia prin meridianul ceresc, faze, declinație și paralaxă). După efectuarea ajustărilor pentru factorii enumerați, calcularea momentului de debut și a nivelului mareei pentru orice port este o procedură pur matematică. Metoda armonică este parțial analitică și parțial se bazează pe observațiile înălțimii mareelor ​​efectuate pe cel puțin un lunar, lună. Pentru a confirma acest tip de prognoză pentru fiecare port, sunt necesare serii lungi de observații, deoarece apar distorsiuni din cauza fenomenelor fizice precum inerția și frecarea, precum și configurația complexă a țărmurilor zonei de apă și caracteristicile topografiei de fund. . Deoarece procesele de maree sunt caracterizate de periodicitate, li se aplică analiza vibrațiilor armonice. Marea observată este considerată a fi rezultatul adunării unei serii de valuri de maree simple componente, fiecare dintre acestea fiind cauzată de una dintre forțele de maree sau de unul dintre factori. Pentru o soluție completă, sunt utilizate 37 de astfel de componente simple, deși în unele cazuri componente suplimentare dincolo de cele 20 de bază sunt neglijabile. Înlocuirea simultană a 37 de constante în ecuație și soluția reală a acesteia se realizează pe un computer.
Marea și curenții râului. Interacțiunea mareelor ​​și a curenților râului este clar vizibilă unde râuri mari curge în ocean. Înălțimile mareelor ​​în golfuri, estuare și estuare pot crește semnificativ ca urmare a debitelor crescute în cursurile marginale, în special în timpul inundațiilor. În același timp, mareele oceanice pătrund departe în sus, sub formă de curenți de maree. De exemplu, pe râul Hudson un val de maree ajunge la o distanță de 210 km de la gura de vărsare. Curenții de maree se deplasează, de obicei, în amonte, spre cascade sau repezi insolubile. În timpul mareelor ​​înalte, curenții râului sunt mai rapizi decât în ​​timpul mareelor ​​joase. Viteze maxime curenții de maree ajung la 22 km/h.
Bor. Când apa se mișcă sub influența mareei altitudine inalta, limitat în deplasarea sa de un canal îngust, se formează un val destul de abrupt, care se deplasează în amonte ca un singur front. Acest fenomen se numește val mare sau foraj. Astfel de valuri se observă pe râuri mult mai înalte decât gurile lor, unde combinația de frecare și curentul fluvial împiedică cel mai mult răspândirea mareei. Fenomenul de formare a borului în Golful Fundy din Canada este cunoscut. Lângă Moncton (New Brunswick), râul Pticodiac se varsă în Golful Fundy, formând un pârâu marginal. La apă joasă lățimea sa este de 150 m și traversează banda de uscare. La maree înaltă, un zid de apă de 750 m lungime și 60-90 cm înălțime se repezi pe râu într-un vârtej șuierător și clocotitor. Cea mai mare pădure de pini cunoscută, cu o înălțime de 4,5 m, se formează pe râul Fuchunjiang, care se varsă în golful Hanzhou. Vezi și BOR. O cascadă inversată (direcția inversă) este un alt fenomen asociat cu mareele în râuri. Un exemplu tipic este cascada de pe râul Saint John (New Brunswick, Canada). Aici, printr-un defileu îngust, apa în timpul mareei pătrunde în bazinul situat deasupra nivelului apă scăzută, însă, puțin sub nivelul maxim al apei în același defileu. Astfel, apare o barieră, care curge prin care apa formează o cascadă. În timpul valului scăzut, apa curge în aval printr-un pasaj îngust și, depășind o margine subacvatică, formează o cascadă obișnuită. În timpul valului ridicat, un val abrupt care pătrunde în defileu cade ca o cascadă în bazinul de deasupra. Curgerea înapoi continuă până când nivelurile apei de ambele părți ale pragului sunt egale și marea începe să scadă. Apoi cascada orientată spre aval este restabilită. Diferența medie de nivel a apei în defileu este de cca. 2,7 m, însă, la mareele cele mai mari, înălțimea cascadei directe poate depăși 4,8 m, iar cea inversă - 3,7 m.
Cele mai mari amplitudini ale mareelor. Cea mai mare maree din lume este generată de curenții puternici din Golful Minas din Golful Fundy. Fluctuațiile mareelor ​​aici se caracterizează printr-un curs normal cu o perioadă semi-diurnă. Nivelul apei la maree înaltă crește adesea cu mai mult de 12 m în șase ore, apoi scade cu aceeași cantitate în următoarele șase ore. Când efectul mareelor ​​de primăvară, poziția Lunii la perigeu și declinarea maximă a Lunii au loc în aceeași zi, nivelul mareelor ​​poate ajunge la 15 m. Această amplitudine excepțional de mare a fluctuațiilor mareelor ​​se datorează parțial formei de pâlnie. forma golfului Fundy, unde adâncimea scad și țărmurile se apropie unul de celălalt spre vârful golfului.
Vânt și vreme. Vântul exercită influenta semnificativa la fenomenele mareelor. Vântul de la mare împinge apa spre coastă, înălțimea mareei crește peste normal, iar la reflux și nivelul apei depășește media. Dimpotrivă, atunci când vântul bate de pe uscat, apa este alungată de coastă, iar nivelul mării scade. Datorita cresterii presiune atmosferică pe o suprafață vastă de apă, nivelul apei scade pe măsură ce se adaugă greutatea suprapusă a atmosferei. Când presiunea atmosferică crește cu 25 mm Hg. Art., nivelul apei scade cu aproximativ 33 cm.Scaderea presiunii atmosferice determina o crestere corespunzatoare a nivelului apei. În consecință, o scădere bruscă a presiunii atmosferice combinată cu vânturile puternice de uragan poate provoca o creștere vizibilă a nivelului apei. Astfel de valuri, deși numite maree, nu sunt de fapt asociate cu influența forțelor mareelor ​​și nu au periodicitatea caracteristică fenomenelor de maree. Formarea acestor valuri poate fi asociată fie cu vânturile de forță uraganelor, fie cu cutremure subacvatice (în acest din urmă caz ​​se numesc valuri seismice ale mării, sau tsunami).
Utilizarea energiei mareelor. Au fost dezvoltate patru metode pentru a valorifica energia mareelor, dar cea mai practică este crearea unui sistem de bazine de maree. În același timp, în sistemul de blocare sunt utilizate fluctuațiile nivelului apei asociate cu fenomenele de maree, astfel încât să se mențină constant o diferență de nivel, ceea ce permite generarea de energie. Puterea centralelor de maree depinde direct de suprafața bazinelor de capcană și de diferența de nivel potențial. Cel din urmă factor, la rândul său, este o funcție a amplitudinii fluctuațiilor mareelor. Diferența de nivel realizabilă este de departe cea mai importantă pentru generarea de energie, deși costul structurilor depinde de zona bazinelor. În prezent, marile hidrocentrale funcționează în Rusia pe Peninsula Kola și în Primorye, în Franța în estuarul râului Rance, în China, lângă Shanghai, precum și în alte zone ale globului.
LITERATURĂ
Shuleikin V.V. Fizica mării. M., 1968 Harvey J. Atmosferă și ocean. M., 1982 Drake Ch., Imbrie J., Knaus J., Turekian K. Oceanul în sine și pentru noi. M., 1982

Enciclopedia lui Collier. - Societate deschisă. 2000 .

Mările și oceanele se îndepărtează de țărm de două ori pe zi (maree joasă) și se apropie de el de două ori pe zi (maree mare). Pe unele corpuri de apă practic nu există maree, în timp ce pe altele diferența dintre marea joasă și marea de-a lungul coastei poate fi de până la 16 metri. Majoritatea mareelor ​​sunt semidiurne (de două ori pe zi), dar pe alocuri sunt diurne, adică nivelul apei se modifică o singură dată pe zi (o maree joasă și una maree înaltă).

Fluxul și refluxul mareelor ​​este cel mai vizibil în dungile de coastă, dar de fapt ele trec pe toată grosimea oceanelor și a altor corpuri de apă. În strâmtori și alte locuri înguste, mareele joase pot atinge viteze foarte mari - până la 15 km/h. Practic, fenomenul fluxului și refluxului este influențat de Lună, dar într-o oarecare măsură Soarele este implicat și în acest lucru. Luna este mult mai aproape de Pământ decât de Soare, așa că influența sa asupra planetelor este mai puternică chiar dacă satelitul natural este mult mai mic, iar ambele corpuri cerești se învârt în jurul stelei.

Influența Lunii asupra mareelor

Dacă continentele și insulele nu ar interfera cu influența Lunii asupra apei și întreaga suprafață a Pământului ar fi acoperită de un ocean de adâncime egală, atunci mareele ar arăta așa. Datorită forței gravitației, secțiunea oceanului cea mai apropiată de Lună s-ar ridica spre satelitul natural; din cauza forței centrifuge, s-ar ridica și partea opusă a rezervorului, aceasta ar fi o maree. Scăderea nivelului apei s-ar produce pe o linie perpendiculară pe fâșia de influență a Lunii, în acea parte ar fi un reflux.

Soarele poate avea, de asemenea, o anumită influență asupra oceanelor lumii. În timpul lunii noi și lunii pline, când Luna și Soarele sunt situate în linie dreaptă cu Pământul, se adaugă forța de atracție a ambelor corpuri de iluminat, provocând astfel cele mai puternice fluxuri și refluxuri. Dacă aceste corpuri cerești sunt perpendiculare între ele în raport cu Pământul, atunci cele două forțe de gravitație se vor contracara reciproc, iar mareele vor fi cele mai slabe, dar totuși în favoarea Lunii.

Prezența diferitelor insule aduce o mare varietate mișcării apei în timpul fluxului și refluxului. Pe unele lacuri de acumulare, canalul și obstacolele naturale sub formă de pământ (insule) joacă un rol important, astfel încât apa curge înăuntru și iese neuniform. Apele își schimbă poziția nu numai în funcție de gravitația Lunii, ci și în funcție de teren. În acest caz, atunci când nivelul apei se schimbă, aceasta va curge pe calea cu cea mai mică rezistență, dar în conformitate cu influența stelei nopții.

Să continuăm conversația despre forțele care acționează asupra corpurilor cerești și efectele cauzate de aceasta. Astăzi voi vorbi despre maree și perturbații non-gravitaționale.

Ce înseamnă aceasta – „tulburări non-gravitaționale”? Perturbațiile sunt de obicei numite mici corecții la o forță mare, principală. Adică, vom vorbi despre unele forțe a căror influență asupra unui obiect este mult mai mică decât cele gravitaționale.

Ce alte forțe există în natură în afară de gravitație? Să lăsăm deoparte interacțiunile nucleare puternice și slabe; ele sunt de natură locală (acționează la distanțe extrem de scurte). Dar electromagnetismul, după cum știm, este mult mai puternic decât gravitația și se extinde la fel de departe - la infinit. Dar, deoarece sarcinile electrice de semne opuse sunt de obicei echilibrate, iar „sarcina” gravitațională (al cărei rol este jucat de masă) este întotdeauna de același semn, atunci cu mase suficient de mari, desigur, gravitația iese în prim-plan. Deci, în realitate, vom vorbi despre perturbări în mișcarea corpurilor cerești sub influența unui câmp electromagnetic. Nu mai există opțiuni, deși mai există energie întunecată, dar despre asta vom vorbi mai târziu, când vom vorbi despre cosmologie.

După cum am explicat pe , legea simplă a gravitației a lui Newton F = G∙M∙m/R² este foarte convenabil de utilizat în astronomie, deoarece majoritatea corpurilor au o formă apropiată de sferică și sunt suficient de îndepărtate unul de celălalt, astfel încât atunci când se calculează, ele pot fi înlocuite cu puncte - obiecte punctuale care conțin întreaga lor masă. Dar un corp de dimensiune finită, comparabilă cu distanța dintre corpurile învecinate, experimentează totuși influențe de forță diferite în diferitele sale părți, deoarece aceste părți sunt situate diferit de sursele de gravitație și acest lucru trebuie luat în considerare.

Atracția se zdrobește și se sfâșie

Pentru a simți efectul de maree, să facem un experiment de gândire popular printre fizicieni: să ne imaginăm într-un lift care căde liber. Tăiem frânghia care ține cabina și începem să cădem. Înainte să cădem, putem urmări ce se întâmplă în jurul nostru. Atârnăm masele libere și observăm cum se comportă. La început cad sincron, iar noi spunem că aceasta este imponderabilitate, deoarece toate obiectele din această cabină și ea însăși simt aproximativ aceeași accelerație de cădere liberă.

Dar, în timp, punctele noastre materiale vor începe să-și schimbe configurația. De ce? Pentru că cel de jos la început era puțin mai aproape de centrul de atracție decât cel de sus, așa că cel de jos, fiind atras mai puternic, începe să depășească cel de sus. Și punctele laterale rămân întotdeauna la aceeași distanță de centrul de greutate, dar pe măsură ce se apropie de el încep să se apropie unul de celălalt, deoarece accelerațiile de mărime egală nu sunt paralele. Ca urmare, sistemul de obiecte neconectate este deformat. Acesta se numește efect de maree.

Din punctul de vedere al unui observator care a împrăștiat cereale în jurul său și urmărește cum se mișcă boabele individuale în timp ce întregul sistem cade pe obiect masiv, putem introduce un astfel de concept ca un câmp de forță de maree. Să definim aceste forțe în fiecare punct ca diferența vectorială dintre accelerația gravitațională în acest punct și accelerația observatorului sau a centrului de masă și dacă luăm doar primul termen al expansiunii din seria Taylor pentru distanța relativă, vom obține o imagine simetrică: boabele cele mai apropiate vor fi înaintea observatorului, cele îndepărtate vor rămâne în urma lui, adică. sistemul se va întinde de-a lungul axei îndreptate către obiectul gravitant, iar pe direcții perpendiculare pe acesta particulele vor fi presate spre observator.

Ce crezi că se va întâmpla când o planetă va fi atrasă într-o gaură neagră? Cei care nu au ascultat prelegeri despre astronomie cred de obicei asta gaură neagră Numai de pe suprafața care se confruntă cu ea însăși substanța va fi ruptă. Ei nu știu că un efect aproape la fel de puternic are loc asupra partea din spate corp în cădere liberă. Acestea. este ruptă în două direcții diametral opuse, deloc într-una singură.

Pericolele spațiului cosmic

Pentru a arăta cât de important este să luați în considerare efectul de maree, luați International statie spatiala. Ea, ca toți sateliții Pământului, cade liber într-un câmp gravitațional (dacă motoarele nu sunt pornite). Și câmpul forțelor mareelor ​​din jurul său este un lucru destul de tangibil, așa că astronautul, când lucrează în exteriorul stației, trebuie să se lege de el și, de regulă, cu două cabluri - pentru orice eventualitate, nu se știe niciodată ce s-ar putea întâmpla. Și dacă se trezește nelegat în acele condiții în care forțele mareelor ​​îl trage departe de centrul stației, poate pierde ușor contactul cu ea. Acest lucru se întâmplă adesea cu instrumentele, deoarece nu le puteți conecta pe toate. Dacă ceva cade din mâinile unui astronaut, atunci acest obiect merge în depărtare și devine un satelit independent al Pământului.

Planul de lucru pentru ISS include teste în spațiul cosmic al unui jetpack personal. Și când motorul i se defectează, forțele de maree îl duc pe astronautul și îl pierdem. Numele celor dispăruți sunt clasificate.

Aceasta este, desigur, o glumă: din fericire, un astfel de incident nu s-a întâmplat încă. Dar asta se poate întâmpla foarte bine! Și poate într-o zi se va întâmpla.

Planeta-ocean

Să ne întoarcem pe Pământ. Acesta este cel mai interesant obiect pentru noi, iar forțele de maree care acționează asupra lui se simt destul de vizibil. Din ce corpuri cerești acționează ele? Principala este Luna, pentru că este aproape. Următorul impact cel mai mare este Soarele, deoarece este masiv. Celelalte planete au și ele o oarecare influență asupra Pământului, dar abia se observă.

Pentru a analiza influențele gravitaționale externe asupra Pământului, acesta este de obicei reprezentat ca o minge solidă acoperită cu o înveliș lichid. Acesta este un model bun, deoarece planeta noastră are de fapt o înveliș mobilă sub formă de ocean și atmosferă, iar orice altceva este destul de solid. Deși scoarța terestră și straturile interioare au o rigiditate limitată și sunt ușor susceptibile la influența mareelor, deformarea lor elastică poate fi neglijată atunci când se calculează efectul asupra oceanului.

Dacă desenăm vectori de forță de maree în sistemul centrului de masă al Pământului, obținem următoarea imagine: câmpul de forțe de maree trage oceanul de-a lungul axei Pământ-Lună și, într-un plan perpendicular pe acesta, îl apasă pe centrul Pământului. . Astfel, planeta (cel puțin învelișul său în mișcare) tinde să ia forma unui elipsoid. În acest caz, apar două umflături (se numesc cocoașe de maree) pe părțile opuse ale globului: unul este îndreptat spre Lună, celălalt cu fața în depărtare de Lună, iar în fâșia dintre ele apare o „bombă” corespunzătoare (mai precis , suprafața oceanului de acolo are o curbură mai mică).

Un lucru mai interesant se întâmplă în gol - unde vectorul forței mareelor ​​încearcă să miște învelișul lichid de-a lungul suprafeței pământului. Și acest lucru este firesc: dacă doriți să ridicați marea într-un loc și să o coborâți în alt loc, atunci trebuie să mutați apa de acolo până aici. Și între ele, forțele mareelor ​​conduc apa către „punctul sublunar” și către „punctul anti-lunar”.

Cuantificarea efectului de maree este foarte simplă. Gravitația Pământului încearcă să facă oceanul sferic, iar partea de maree a lunii și influența solară– trageți-l de-a lungul axei. Dacă am lăsa Pământul în pace și l-am lăsa să cadă liber pe Lună, înălțimea umflăturii ar ajunge la aproximativ jumătate de metru, adică. Oceanul se ridică cu doar 50 cm deasupra nivelului său mediu. Dacă călătoriți cu barca pe mare deschisă sau oceanul, jumătate de metru nu se observă. Aceasta se numește maree statică.

Dar pentru a crea o umflătură de jumătate de metru în punctul sublunar, trebuie să distilați o cantitate mare de apă aici. Dar suprafața Pământului nu rămâne nemișcată, se rotește rapid în raport cu direcția Lunii și a Soarelui, făcând o revoluție completă într-o zi (iar Luna se mișcă încet pe orbită - o revoluție în jurul Pământului în aproape o zi). lună). Prin urmare, cocoașa de maree se desfășoară în mod constant de-a lungul suprafeței oceanului, astfel încât suprafața solidă a Pământului se află sub cocoașa de maree de 2 ori pe zi și de 2 ori sub scăderea mareei a nivelului oceanului. Să estimăm: 40 de mii de kilometri (lungimea ecuatorului Pământului) pe zi, adică 463 de metri pe secundă. Aceasta înseamnă că acest val de jumătate de metru, ca un mini-tsunami, lovește coastele de est ale continentelor din regiunea ecuatorului cu viteză supersonică. La latitudinile noastre, viteza ajunge la 250-300 m/s - de asemenea destul de mult: desi valul nu este foarte mare, datorita inertiei poate crea un efect mare.

Al doilea obiect în ceea ce privește influența asupra Pământului este Soarele. Este de 400 de ori mai departe de noi decât Luna, dar de 27 de milioane de ori mai masivă. Prin urmare, efectele de la Lună și de la Soare sunt comparabile ca mărime, deși Luna acționează încă puțin mai puternic: efectul de maree gravitațional de la Soare este aproximativ la jumătate mai slab decât de la Lună. Uneori influența lor este combinată: acest lucru se întâmplă pe o lună nouă, când Luna trece pe fundalul Soarelui, și pe o lună plină, când Luna se află pe partea opusă față de Soare. În aceste zile - când Pământul, Luna și Soarele se aliniază, iar acest lucru se întâmplă la fiecare două săptămâni - efectul total de maree este de o ori și jumătate mai mare decât numai pe Lună. Și după o săptămână, Luna trece un sfert din orbită și se găsește în cuadratură cu Soarele (un unghi drept între direcțiile de pe ele), iar apoi influența lor se slăbește reciproc. În medie, înălțimea mareelor ​​în larg variază de la un sfert de metru până la 75 de centimetri.

Marinarii cunosc mareele de mult timp. Ce face căpitanul când nava eșuează? Dacă ai citit romane de aventuri pe mare, atunci știi că el se uită imediat la ce fază se află Luna și așteaptă următoarea lună plină sau lună nouă. Apoi, marea maximă poate ridica nava și o poate relua.

Probleme și caracteristici de coastă

Mareele sunt deosebit de importante pentru lucrătorii portuari și pentru marinarii care sunt pe cale să-și aducă nava în sau din port. De regulă, problema apelor de mică adâncime apare în apropierea coastei și pentru a preveni interferarea cu mișcarea navelor, canale subacvatice - canale artificiale - sunt săpate pentru a intra în golf. Adâncimea lor ar trebui să țină cont de înălțimea valului maxim de joasă.

Dacă ne uităm la înălțimea mareelor ​​la un moment dat și trasăm linii de înălțimi egale de apă pe hartă, vom obține cercuri concentrice cu centre în două puncte (sublunar și anti-lunar), în care marea este maximă. . Dacă planul orbital al Lunii coincide cu planul ecuatorului Pământului, atunci aceste puncte s-ar mișca întotdeauna de-a lungul ecuatorului și ar face o revoluție completă pe zi (mai precis, în 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Luna însă nu se mișcă în acest plan, ci în apropierea planului ecliptic, în raport cu care ecuatorul este înclinat cu 23,5 grade. Prin urmare, punctul sublunar „plimbă” de-a lungul latitudinii. Astfel, în același port (adică, la aceeași latitudine), înălțimea mareei maxime, care se repetă la fiecare 12,5 ore, se modifică în timpul zilei în funcție de orientarea Lunii față de ecuatorul Pământului.

Acest „fleeac” este important pentru teoria mareelor. Să ne uităm din nou: Pământul se rotește în jurul axei sale, iar planul orbitei lunare este înclinat spre el. Prin urmare, fiecare port maritim „aleargă” în jurul polului Pământului în timpul zilei, o dată căzând în regiunea celei mai înalte maree, iar după 12,5 ore - din nou în regiunea mareei, dar mai puțin înaltă. Acestea. două maree în timpul zilei nu sunt egale ca înălțime. Unul este întotdeauna mai mare decât celălalt, deoarece planul orbitei lunare nu se află în planul ecuatorului Pământului.

Pentru locuitorii de pe coastă, efectul mareelor ​​este vital. De exemplu, în Franța există unul care este legat de continent printr-un drum asfaltat așezat de-a lungul fundului strâmtorii. Există mulți oameni care trăiesc pe insulă, dar nu pot folosi acest drum cât timp nivelul mării este ridicat. Acest drum poate fi parcurs doar de două ori pe zi. Oamenii conduc în sus și așteaptă valul scăzut, când nivelul apei scade și drumul devine accesibil. Oamenii călătoresc la și de la locul de muncă de pe coastă folosind un tabel special de maree care este publicat pentru fiecare așezare de coastă. Dacă acest fenomen nu este luat în considerare, apa poate copleși un pieton pe parcurs. Turiștii vin pur și simplu acolo și se plimbă pentru a privi fundul mării când nu există apă. Și locuitorii locali adună ceva de jos, uneori chiar pentru mâncare, de exemplu. în esență, acest efect hrănește oamenii.

Viața a ieșit din ocean datorită fluxului și refluxului mareelor. Ca urmare a valului scăzut, unele animale de coastă s-au trezit pe nisip și au fost nevoite să învețe să respire oxigen direct din atmosferă. Dacă nu ar exista Lună, atunci viața s-ar putea să nu fi ieșit atât de activ din ocean, pentru că acolo este bine din toate punctele de vedere - un mediu termostatic, imponderabilitate. Dar dacă te-ai trezit brusc pe mal, trebuia să supraviețuiești cumva.

Coasta, mai ales dacă este plată, este foarte expusă la reflux. Și de ceva timp oamenii pierd ocazia de a-și folosi ambarcațiunile, zacând neputincioși ca balenele pe țărm. Dar este ceva util în asta, pentru că perioada de maree joasă poate fi folosită pentru repararea navelor, mai ales în unele golfuri: navele au navigat, apoi apa a dispărut și pot fi reparate în acest moment.

De exemplu, există Golful Fundy de pe coasta de est a Canadei, despre care se spune că are cele mai mari maree din lume: scăderea nivelului apei poate ajunge la 16 metri, ceea ce este considerat un record pentru o maree pe Pământ. Marinarii s-au adaptat acestei proprietăți: în timpul valului ridicat aduc nava la țărm, o întăresc, iar atunci când apa dispare, nava atârnă, iar fundul poate fi calafat.

Oamenii au început de mult să monitorizeze și să înregistreze în mod regulat momentele și caracteristicile mareelor ​​înalte pentru a învăța cum să prezică acest fenomen. In scurt timp inventat mareometru- un dispozitiv in care un plutitor se misca in sus si in jos in functie de nivelul marii, iar citirile sunt trasate automat pe hartie sub forma unui grafic. Apropo, mijloacele de măsurare s-au schimbat cu greu de la primele observații până în zilele noastre.

Pe baza unui număr mare de înregistrări hidrografice, matematicienii încearcă să creeze o teorie a mareelor. Dacă aveți o înregistrare pe termen lung a unui proces periodic, îl puteți descompune în armonici elementare - sinusoide de diferite amplitudini cu perioade multiple. Și apoi, după ce ai determinat parametrii armonicilor, extindeți curba totală în viitor și faceți tabele de maree pe această bază. În zilele noastre, astfel de tabele sunt publicate pentru fiecare port de pe Pământ, iar orice căpitan care urmează să intre într-un port ia o masă pentru el și vede când va fi suficient nivel de apă pentru nava sa.

Cea mai faimoasă poveste legată de calculele predictive a avut loc în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. razboi mondial: în 1944, aliații noștri - britanicii și americanii - urmau să deschidă un al doilea front împotriva Germania lui Hitler, pentru aceasta a fost necesar să aterizeze pe coasta franceză. Coasta de nord a Franței este foarte neplăcută în acest sens: coasta este abruptă, înaltă de 25-30 de metri, iar fundul oceanului este destul de puțin adânc, astfel încât navele se pot apropia de coastă doar în perioadele de maree maximă. Dacă eșau, ar fi pur și simplu împușcați din tunuri. Pentru a evita acest lucru, a fost creat un computer mecanic special (încă nu existau electronice). Ea a efectuat o analiză Fourier a seriilor temporale la nivelul mării folosind tamburi care se roteau cu propria lor viteză, prin care trecea un cablu metalic, care rezuma toți termenii seriei Fourier, iar o pană conectată la cablu a trasat un grafic al înălțimii mareei în funcție de timp. Aceasta a fost o lucrare super-secretă care a avansat foarte mult teoria mareelor, deoarece a fost posibil să se prezică cu suficientă precizie momentul celei mai mari maree, datorită căruia navele militare grele de transport au înotat peste Canalul Mânecii și au debarcat trupele la țărm. Astfel, matematicienii și geofizicienii au salvat viețile multor oameni.

Unii matematicieni încearcă să generalizeze datele la scară planetară, încercând să creeze o teorie unificată a mareelor, dar compararea înregistrărilor făcute în diferite locuri este dificilă, deoarece Pământul este atât de neregulat. Doar în aproximarea zero, un singur ocean acoperă întreaga suprafață a planetei, dar în realitate există continente și mai multe oceane slab conectate, iar fiecare ocean are propria frecvență de oscilații naturale.

Discuțiile anterioare despre fluctuațiile nivelului mării sub influența Lunii și a Soarelui au vizat spațiile oceanice deschise, unde accelerația mareelor ​​variază foarte mult de la o coastă la alta. Și în corpurile de apă locale - de exemplu, lacuri - poate marea să creeze un efect vizibil?

S-ar părea că nu ar trebui, deoarece în toate punctele lacului accelerația mareelor ​​este aproximativ aceeași, diferența este mică. De exemplu, în centrul Europei se află lacul Geneva, are doar aproximativ 70 de km lungime și nu are nicio legătură cu oceanele, dar oamenii au observat de mult că acolo există fluctuații zilnice semnificative ale apei. De ce apar ele?

Da, forța mareelor ​​este extrem de mică. Dar principalul lucru este că este obișnuit, adică. operează periodic. Toți fizicienii știu efectul că, atunci când o forță este aplicată periodic, provoacă uneori o amplitudine crescută a oscilațiilor. De exemplu, iei un castron cu supă de la cantină și... Aceasta înseamnă că frecvența pașilor tăi este în rezonanță cu vibrațiile naturale ale lichidului din placă. Observând acest lucru, schimbăm brusc ritmul de mers - iar supa „se calmează”. Fiecare corp de apă are propria frecvență de rezonanță de bază. Si ce marime mai mare rezervor, cu atât frecvența vibrațiilor naturale ale lichidului din acesta este mai mică. Deci, frecvența de rezonanță a Lacului Geneva s-a dovedit a fi un multiplu al frecvenței mareelor, iar o mică influență a mareelor ​​„slăbește” Lacul Geneva, astfel încât nivelul de pe țărmurile sale se schimbă destul de vizibil. Aceste unde staționare de lungă perioadă care apar în corpurile închise de apă sunt numite seiches.

Energia valurilor

În zilele noastre, ei încearcă să conecteze una dintre sursele alternative de energie cu efectul de maree. După cum am spus, principalul efect al mareelor ​​nu este că apa crește și scade. Efectul principal este un curent de maree care mișcă apa în jurul întregii planete într-o zi.

În locurile puțin adânci, acest efect este foarte important. În zona Noii Zeelande, căpitanii nici măcar nu riscă să ghideze navele prin unele strâmtori. Barcile cu pânze nu au reușit niciodată să treacă prin acolo și chiar și navele moderne au dificultăți să treacă prin acolo, deoarece fundul este puțin adânc, iar curenții de maree au o viteză enormă.

Dar, deoarece apa curge, această energie cinetică poate fi folosită. Și deja au fost construite centrale electrice, în care turbinele se rotesc înainte și înapoi din cauza curenților de maree. Sunt destul de funcționale. Prima centrală maremotrică (TPP) a fost realizată în Franța, este încă cea mai mare din lume, cu o capacitate de 240 MW. În comparație cu o centrală hidroelectrică, nu este atât de grozav, desigur, dar deservește cele mai apropiate zone rurale.

Cu cât este mai aproape de pol, cu atât viteza mareei este mai mică, prin urmare în Rusia nu există coaste care ar avea maree foarte puternice. În general, avem puține ieșiri către mare, iar coasta Oceanului Arctic nu este deosebit de profitabilă pentru utilizarea energiei mareelor, și pentru că marea conduce apa de la est la vest. Dar există încă locuri potrivite pentru PES, de exemplu, Golful Kislaya.

Cert este că în golfuri marea creează întotdeauna un efect mai mare: valul se întinde în sus, se repezi în golf și se îngustează, se îngustează - iar amplitudinea crește. Un proces similar are loc ca și cum ar fi crăpat un bici: la început unda lungă se deplasează lent de-a lungul biciului, dar apoi masa părții biciului implicată în mișcare scade, astfel încât viteza crește (impulsul mv se păstrează!) și ajunge supersonic la capătul îngust, în urma căruia auzim un clic.

Prin crearea TPP-ului experimental Kislogubskaya de putere redusă, inginerii energetici au încercat să înțeleagă cât de eficient pot fi folosite mareele la latitudini circumpolare pentru a produce electricitate. Nu prea are sens economic. Cu toate acestea, acum există un proiect pentru un TPP rusesc foarte puternic (Mezenskaya) – pentru 8 gigawați. Pentru a atinge această putere colosală, este necesar să blocați un golf mare, care separă Marea Albă de Marea Barents cu un baraj. Adevărat, este foarte îndoielnic că acest lucru se va face atâta timp cât avem petrol și gaze.

Trecutul și viitorul mareelor

Apropo, de unde vine energia mareelor? Turbina se rotește, se generează electricitate și ce obiect pierde energie?

Deoarece sursa energiei mareelor ​​este rotația Pământului, dacă tragem din el, înseamnă că rotația trebuie să încetinească. S-ar părea că Pământul are surse interne de energie (căldura din adâncime provine din procese geochimice și dezintegrarea elementelor radioactive), și există ceva care să compenseze pierderea de energie cinetică. Acest lucru este adevărat, dar fluxul de energie, răspândindu-se în medie aproape uniform în toate direcțiile, poate afecta cu greu momentul unghiular și modifica rotația.

Dacă Pământul nu s-ar roti, cocoașele de maree ar indica exact în direcția Lunii și în direcția opusă. Dar, pe măsură ce se rotește, corpul Pământului le poartă înainte în direcția de rotație - și apare o divergență constantă a vârfului mareei și a punctului sublunar de 3-4 grade. La ce duce asta? Cocoașa care este mai aproape de Lună este atrasă mai puternic de aceasta. Această forță gravitațională tinde să încetinească rotația Pământului. Iar cocoașa opusă este mai departe de Lună, încearcă să accelereze rotația, dar este atrasă mai slab, astfel încât momentul de forță rezultat are un efect de frânare asupra rotației Pământului.

Deci, planeta noastră își scade constant viteza de rotație (deși nu destul de regulat, în salturi, ceea ce se datorează particularităților transferului de masă în oceane și atmosferă). Ce efect au mareele Pământului asupra Lunii? Bombonul apropiat de maree trage Luna împreună cu ea, în timp ce cel îndepărtat, dimpotrivă, o încetinește. Prima forță este mai mare, drept urmare Luna accelerează. Acum amintiți-vă din prelegerea anterioară, ce se întâmplă cu un satelit care este tras cu forța înainte în mișcare? Pe măsură ce energia sa crește, se îndepărtează de planetă și viteza sa unghiulară scade deoarece raza orbitală crește. Apropo, o creștere a perioadei de revoluție a Lunii în jurul Pământului a fost observată în timpul lui Newton.

Vorbind în cifre, Luna se îndepărtează de noi cu aproximativ 3,5 cm pe an, iar lungimea zilei Pământului crește cu o sutime de secundă la fiecare sută de ani. Pare o prostie, dar amintiți-vă că Pământul există de miliarde de ani. Este ușor de calculat că pe vremea dinozaurilor existau aproximativ 18 ore într-o zi (orele curente, desigur).

Pe măsură ce Luna se îndepărtează, forțele mareelor ​​devin mai mici. Dar se îndepărta mereu și, dacă ne uităm în trecut, vom vedea că, înainte ca Luna să fie mai aproape de Pământ, ceea ce înseamnă că mareele erau mai mari. Puteți aprecia, de exemplu, că în epoca arheică, acum 3 miliarde de ani, mareele erau înalte de kilometri.

Fenomene de maree pe alte planete

Desigur, aceleași fenomene apar și în sistemele altor planete cu sateliți. Jupiter, de exemplu, este o planetă foarte masivă număr mare sateliți. Cei patru sateliți cei mai mari ai săi (se numesc Galileeni pentru că Galileo i-a descoperit) sunt influențați destul de semnificativ de Jupiter. Cea mai apropiată dintre ele, Io, este acoperită în întregime de vulcani, printre care sunt peste cincizeci de vulcani activi, și emit materie „în plus” cu 250-300 km în sus. Această descoperire a fost destul de neașteptată: nu există vulcani atât de puternici pe Pământ, ci aici corp mic de dimensiunea Lunii, care ar fi trebuit să se răcească cu mult timp în urmă, dar în schimb radiază căldură în toate direcțiile. Unde este sursa acestei energii?

Activitatea vulcanică a lui Io nu a fost o surpriză pentru toată lumea: cu șase luni înainte ca prima sondă să se apropie de Jupiter, doi geofizicieni americani au publicat o lucrare în care au calculat influența mareelor ​​a lui Jupiter asupra acestei luni. S-a dovedit a fi atât de mare încât ar putea deforma corpul satelitului. Și în timpul deformării, căldura este întotdeauna eliberată. Când luăm o bucată de plastilină rece și începem să o frământăm în mâini, după mai multe compresii devine moale și flexibilă. Acest lucru se întâmplă nu pentru că mâna l-a încălzit cu căldura ei (același lucru se va întâmpla dacă îl striviți într-un menghin rece), ci pentru că deformarea a pus energie mecanică în ea, care a fost transformată în energie termică.

Dar de ce naiba se schimbă forma satelitului sub influența mareelor ​​de pe Jupiter? S-ar părea că, mișcându-se pe o orbită circulară și rotindu-se sincron, ca Luna noastră, a devenit odată un elipsoid - și nu există niciun motiv pentru distorsiunile ulterioare ale formei? Există însă și alți sateliți lângă Io; toate fac ca orbita sa (Io) să se deplaseze ușor înainte și înapoi: fie se apropie de Jupiter, fie se îndepărtează. Aceasta înseamnă că influența mareelor ​​fie slăbește, fie se intensifică, iar forma corpului se schimbă tot timpul. Apropo, încă nu am vorbit despre maree în corpul solid al Pământului: desigur, există și ele, nu sunt atât de înalte, de ordinul unui decimetru. Dacă stai în locul tău timp de șase ore, atunci, datorită mareelor, vei „mergi” aproximativ douăzeci de centimetri față de centrul Pământului. Această vibrație este imperceptibilă pentru oameni, desigur, dar instrumentele geofizice o înregistrează.

Spre deosebire de pământul solid, suprafața lui Io fluctuează cu o amplitudine de mulți kilometri în timpul fiecărei perioade orbitale. O cantitate mare de energie de deformare este disipată sub formă de căldură și încălzește subsolul. Apropo, cratere de meteoriți nu sunt vizibile pe el, deoarece vulcanii bombardează în mod constant întreaga suprafață cu materie proaspătă. De îndată ce se formează un crater de impact, o sută de ani mai târziu este acoperit cu produse ale erupțiilor vulcanilor învecinați. Ele lucrează continuu și foarte puternic, iar la aceasta se adaugă fracturi în scoarța planetei, prin care din adâncuri curge o topitură a diferitelor minerale, în principal sulf. La temperatura ridicata se întunecă, așa că fluxul din crater pare negru. Și marginea ușoară a vulcanului este substanța răcită care cade în jurul vulcanului. Pe planeta noastră, materia ejectată dintr-un vulcan este de obicei decelerata de aer și cade aproape de orificiu de ventilație, formând un con, dar pe Io nu există atmosferă și zboară pe o traiectorie balistică departe, în toate direcțiile. Poate că acesta este un exemplu al celui mai puternic efect de maree din sistemul solar.

Cel de-al doilea satelit al lui Jupiter, Europa, seamănă cu Antarctica noastră, este acoperit cu o crustă de gheață continuă, crăpată pe alocuri, pentru că și ceva o deformează constant. Deoarece acest satelit este mai departe de Jupiter, efectul de maree aici nu este atât de puternic, dar încă destul de vizibil. Sub această crustă înghețată se află un ocean lichid: fotografiile arată fântâni care țâșnesc din unele dintre crăpăturile care s-au deschis. Sub influența forțelor mareelor, oceanul se dezlănțuie, iar câmpurile de gheață plutesc și se ciocnesc pe suprafața lui, la fel ca în Oceanul Arctic și în largul coastei Antarcticii. Conductivitatea electrică măsurată a fluidului oceanic al Europei sugerează că aceasta Apă sărată. De ce nu ar trebui să existe viață acolo? Ar fi tentant să cobori un dispozitiv într-una dintre crăpături și să vezi cine locuiește acolo.

De fapt, nu toate planetele se întâlnesc. De exemplu, Enceladus, o lună a lui Saturn, are, de asemenea, o crustă de gheață și un ocean dedesubt. Dar calculele arată că energia mareelor ​​nu este suficientă pentru a menține oceanul subglaciar în stare lichidă. Desigur, pe lângă maree, orice corp ceresc are și alte surse de energie - de exemplu, elementele radioactive în descompunere (uraniu, toriu, potasiu), dar pe planetele mici cu greu pot juca un rol semnificativ. Aceasta înseamnă că există ceva ce încă nu înțelegem.

Efectul mareelor ​​este extrem de important pentru stele. De ce - mai multe despre asta în prelegerea următoare.

UNIVERSITATEA DE STAT DE INGINERIA MEDIULUI MOSCOVA

Rezumat despre „Științele Pământului”

Subiect: „Reflux și curge”

Efectuat:

Elev din grupa N-30

Tsvetkov E.N.

Verificat:

Petrova I.F.

Moscova, 2003

Definiție.

Curge și reflux, fluctuații periodice ale nivelului apei (creșteri și scăderi) în zonele de apă de pe Pământ, care sunt cauzate de atracția gravitațională a Lunii și a Soarelui care acționează asupra Pământului în rotație. Toate zonele mari de apă, inclusiv oceanele, mările și lacurile, sunt supuse mareelor ​​într-un grad sau altul, deși în lacuri sunt mici.

Cel mai înalt nivel al apei observat într-o zi sau o jumătate de zi în timpul mareei înalte se numește ape înalte, cel mai scăzut nivel în timpul refluxului se numește ape joase, iar momentul atingerii acestor repere de nivel maxim se numește staționarea (sau treapta) de maree înaltă. maree sau, respectiv, joasă. Nivelul mediu al mării este o valoare condiționată, deasupra căreia se află reperele de nivel în timpul mareelor ​​înalte și sub care în timpul mareelor ​​joase. Acesta este rezultatul unei serii medii mari de observații urgente. Marea mare medie (sau mareea joasă) este o valoare medie calculată dintr-o serie mare de date privind nivelurile ridicate sau scăzute ale apei. Ambele niveluri medii sunt legate de tija locală.

Fluctuațiile verticale ale nivelului apei în timpul mareelor ​​înalte și joase sunt asociate cu mișcările orizontale ale maselor de apă în raport cu țărm. Aceste procese sunt complicate de valul vântului, scurgerea râului și alți factori. Mișcările orizontale ale maselor de apă din zona de coastă se numesc curenți de maree (sau de maree), în timp ce fluctuațiile verticale ale nivelului apei sunt numite fluxuri și reflux. Toate fenomenele asociate fluxurilor și refluxurilor se caracterizează prin periodicitate. Curenții de maree își inversează periodic direcția, în timp ce curenții oceanici, care se deplasează continuu și unidirecțional, sunt determinați de circulația generală a atmosferei și acoperă suprafețe mari ale oceanului deschis.

În intervalele de tranziție de la maree înaltă la maree joasă și invers, este dificil de stabilit tendința curentului de maree. În acest moment (care nu coincide întotdeauna cu marea înaltă sau joasă), se spune că apa „stagnează”.

Mareele înalte și joase alternează ciclic în funcție de condițiile astronomice, hidrologice și meteorologice în schimbare. Secvența fazelor de maree este determinată de două maxime și două minime în ciclul zilnic.

Esența fenomenului.

Deși Soarele joacă un rol semnificativ în procesele mareelor, factorul decisiv în dezvoltarea lor este atracția gravitațională a Lunii. Gradul de influență a forțelor de maree asupra fiecărei particule de apă, indiferent de locația acesteia pe suprafața pământului, este determinat de legea gravitației universale a lui Newton. Această lege prevede că două particule materiale se atrag reciproc cu o forță direct proporțională cu produsul maselor ambelor particule și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Se înțelege că cu cât masa corpurilor este mai mare, cu atât este mai mare forța de atracție reciprocă care apare între ele (cu aceeași densitate, un corp mai mic va crea mai puțină atracție decât unul mai mare). Legea mai înseamnă că, cu cât distanța dintre două corpuri este mai mare, cu atât atracția dintre ele este mai mică. Deoarece această forță este invers proporțională cu pătratul distanței dintre două corpuri, factorul distanță joacă un rol mult mai mare în determinarea mărimii forței mareelor ​​decât masele corpurilor.

Atracția gravitațională a Pământului, acționând asupra Lunii și menținând-o pe orbită apropiată de Pământ, este opusă forței de atracție a Pământului de către Lună, care tinde să miște Pământul spre Lună și „ridică” toate obiectele localizate. pe Pământ în direcția Lunii. Punctul de pe suprafața pământului situat direct sub Lună se află la doar 6.400 km de centrul Pământului și în medie la 386.063 km de centrul Lunii. În plus, masa Pământului este de 81,3 ori masa Lunii. Astfel, în acest punct de pe suprafața pământului, gravitația Pământului care acționează asupra oricărui obiect este de aproximativ 300 de mii de ori mai mare decât gravitația Lunii. Este o idee comună că apa de pe Pământ direct sub Lună se ridică în direcția Lunii, determinând apa să curgă departe de alte locuri de pe suprafața Pământului, dar, deoarece gravitația Lunii este atât de mică în comparație cu cea a Pământului, nu ar fi fi suficient pentru a ridica atâta apă.greutate uriașă.

Cu toate acestea, oceanele, mările și lacurile mari de pe Pământ, fiind corpuri lichide mari, sunt libere să se miște sub influența forțelor de deplasare laterală, iar orice ușoară tendință de deplasare pe orizontală le pune în mișcare. Toate apele care nu se află direct sub Lună sunt supuse acțiunii componentei forței gravitaționale a Lunii direcționată tangențial (tangențial) la suprafața pământului, precum și a componentei acesteia îndreptată spre exterior și sunt supuse deplasării orizontale în raport cu solidul. Scoarta terestra. Ca urmare, apa curge din zonele adiacente ale suprafeței pământului către un loc situat sub Lună. Acumularea rezultată de apă într-un punct de sub Lună formează acolo o maree. Valul în sine în oceanul deschis are o înălțime de numai 30–60 cm, dar crește semnificativ atunci când se apropie de țărmurile continentelor sau insulelor.

Datorită mișcării apei din zonele învecinate către un punct de sub Lună, refluxuri corespunzătoare de apă au loc în alte două puncte îndepărtate de aceasta, la o distanță egală cu un sfert din circumferința Pământului. Este interesant de observat că scăderea nivelului mării în aceste două puncte este însoțită de o creștere a nivelului mării nu numai pe partea Pământului îndreptată spre Lună, ci și pe partea opusă. Acest fapt este explicat și prin legea lui Newton. Două sau mai multe obiecte situate la distanțe diferite de aceeași sursă de gravitație și, prin urmare, supuse accelerării gravitației de mărimi diferite, se mișcă unul față de celălalt, deoarece obiectul cel mai apropiat de centrul de greutate este cel mai puternic atras de acesta. Apa din punctul sublunar experimentează o atracție mai puternică către Lună decât Pământul de sub ea, dar Pământul, la rândul său, are o atracție mai puternică către Lună decât apa de pe partea opusă a planetei. Astfel, apare un val mare, care pe partea Pământului îndreptată spre Lună se numește directă, iar pe partea opusă - invers. Prima dintre ele este cu doar 5% mai mare decât a doua.

Datorită rotației Lunii pe orbita ei în jurul Pământului, între două maree mari succesive sau două maree joase trec aproximativ 12 ore și 25 de minute într-un loc dat. Intervalul dintre punctele culminante ale mareelor ​​înalte și joase succesive este de cca. 6 ore 12 minute Perioada de 24 de ore și 50 de minute dintre două maree succesive se numește zi de maree (sau lunară).

Inegalități de maree. Procesele mareelor ​​sunt foarte complexe și trebuie luați în considerare mulți factori pentru a le înțelege. În orice caz, principalele trăsături vor fi determinate de: 1) stadiul de dezvoltare a mareei raportat la trecerea Lunii; 2) amplitudinea mareei și 3) tipul de fluctuații ale mareelor ​​sau forma curbei nivelului apei. Numeroase variații ale direcției și mărimii forțelor de maree dau naștere la diferențe de mărime a mareelor ​​de dimineață și de seară într-un anumit port, precum și între aceleași maree în diferite porturi. Aceste diferențe se numesc inegalități de maree.

Efect semi-diurn. De obicei, în decurs de o zi, datorită forței principale de maree - rotația Pământului în jurul axei sale - se formează două cicluri de maree complete. Când este privită de la Polul Nord al eclipticii, este evident că Luna se rotește în jurul Pământului în aceeași direcție în care Pământul se rotește în jurul axei sale - în sens invers acelor de ceasornic. Cu fiecare revoluție ulterioară, un punct dat de pe suprafața pământului ia din nou o poziție direct sub Lună ceva mai târziu decât în ​​timpul revoluției anterioare. Din acest motiv, atât fluxul, cât și refluxul mareelor ​​sunt întârziate cu aproximativ 50 de minute în fiecare zi. Această valoare se numește întârziere lunară.

Inegalitatea la jumătate de lună. Acest tip principal de variație se caracterizează printr-o periodicitate de aproximativ 14 3/4 zile, care este asociată cu rotația Lunii în jurul Pământului și trecerea acesteia prin faze succesive, în special syzygies (luni noi și luni pline), adică. momente în care Soarele, Pământul și Luna sunt situate pe aceeași linie dreaptă. Până acum am atins doar influența mareelor ​​a Lunii. Câmpul gravitațional al Soarelui afectează și mareele, totuși, deși masa Soarelui este mult mai mare decât masa Lunii, distanța de la Pământ la Soare este atât de mai mare decât distanța până la Lună încât forța mareelor a Soarelui este mai puțin de jumătate din cea a Lunii. Cu toate acestea, atunci când Soarele și Luna se află pe aceeași linie dreaptă, fie pe aceeași parte a Pământului, fie pe părți opuse (în timpul lunii noi sau lunii pline), forțele lor gravitaționale se adună, acționând de-a lungul aceleiași axe și mareea solară se suprapune cu mareea lunară. La fel, atracția Soarelui crește refluxul cauzat de influența Lunii. Ca urmare, mareele devin mai ridicate, iar mareele mai scăzute decât dacă ar fi cauzate doar de gravitația Lunii. Astfel de maree se numesc maree de primăvară.

Atunci când vectorii forței gravitaționale ai Soarelui și ai Lunii sunt reciproc perpendiculari (în cuadratură, adică atunci când Luna se află în primul sau ultimul trimestru), forțele lor de maree se opun, deoarece marea cauzată de atracția Soarelui este suprapusă reflux cauzat de Lună. În astfel de condiții, mareele nu sunt la fel de înalte și mareele nu sunt la fel de scăzute ca și cum ar fi datorate doar forței gravitaționale a Lunii. Astfel de refluxuri și fluxuri intermediare se numesc cuadratura. Gama de puncte de apă înaltă și scăzută în acest caz este redusă de aproximativ trei ori în comparație cu marea de primăvară. În Oceanul Atlantic, atât mareele de primăvară, cât și mareele de cuadratura sunt de obicei întârziate cu o zi în comparație cu faza corespunzătoare a Lunii. În Oceanul Pacific, o astfel de întârziere este de numai 5 ore.În porturile New York și San Francisco și în Golful Mexic, mareele de primăvară sunt cu 40% mai mari decât cele în cuadratura.

Lunar Perioada de fluctuații a înălțimii mareelor, care apare din cauza paralaxei lunare, este de 27 1/2 zile. Motivul acestei inegalități este modificarea distanței Lunii față de Pământ în timpul rotației acestuia din urmă. Datorită formei eliptice a orbitei lunare, forța de maree a Lunii la perigeu este cu 40% mai mare decât la apogeu. Acest calcul este valabil pentru portul New York, unde efectul Lunii la apogeu sau perigeu este de obicei întârziat cu aproximativ 1 1/2 zi față de faza corespunzătoare a Lunii. Pentru portul San Francisco, diferența de înălțimi a mareelor ​​datorită faptului că Lunii se află la perigeu sau apogeu este de doar 32%, iar acestea urmează fazele corespunzătoare ale Lunii cu o întârziere de două zile.

Inegalitatea zilnică. Perioada acestei inegalități este de 24 de ore și 50 de minute. Motivele apariției sale sunt rotația Pământului în jurul axei sale și o schimbare a declinării Lunii. Când Luna se află în apropierea ecuatorului ceresc, cele două maree mari într-o anumită zi (precum și cele două maree joase) diferă ușor, iar înălțimile apelor înalte și joase ale dimineții și serii sunt foarte apropiate. Cu toate acestea, pe măsură ce declinația nordică sau sudică a Lunii crește, mareele de dimineață și de seară de același tip diferă în înălțime, iar atunci când Luna atinge cea mai mare declinație nordică sau sudică, această diferență este cea mai mare. Sunt cunoscute și mareele tropicale, numite așa deoarece Luna este aproape deasupra tropicilor de nord sau de sud.

Inegalitatea diurnă nu afectează semnificativ înălțimile a două joase succesive din Oceanul Atlantic și chiar și efectul acesteia asupra înălțimii mareelor ​​este mic în comparație cu amplitudinea globală a fluctuațiilor. Cu toate acestea, în Oceanul Pacific, variabilitatea diurnă este de trei ori mai mare la nivelul mareelor ​​joase decât la nivelul mareelor ​​înalte.

Inegalitatea semestrială. Cauza sa este revoluția Pământului în jurul Soarelui și modificarea corespunzătoare a declinării Soarelui. De două ori pe an timp de câteva zile în timpul echinocțiului, Soarele este aproape de ecuatorul ceresc, adică. declinaţia sa este apropiată de 0. Luna este, de asemenea, situată în apropierea ecuatorului ceresc timp de aproximativ 24 de ore la fiecare jumătate de lună. Astfel, în timpul echinocțiului există perioade în care declinațiile atât ale Soarelui, cât și ale Lunii sunt aproximativ egale cu 0. Efectul total generator de maree al atracției acestor două corpuri în astfel de momente se manifestă cel mai vizibil în zonele situate în apropierea ecuatorului Pământului. Dacă în același timp Luna se află în faza de lună nouă sau lună plină, așa-numita. maree de primăvară echinocțiale.

Însorit inegalitatea paralactică. Perioada de manifestare a acestei inegalități este de un an. Cauza sa este modificarea distanței de la Pământ la Soare în timpul mișcării orbitale a Pământului. O dată pentru fiecare revoluție în jurul Pământului, Luna se află la cea mai scurtă distanță față de ea, la perigeu. O dată pe an, în jurul datei de 2 ianuarie, Pământul, mișcându-se pe orbita sa, ajunge și la punctul de cea mai apropiată apropiere de Soare (periheliu). Atunci când aceste două momente de cea mai apropiată apropiere coincid, provocând cea mai mare forță mare netă, se pot aștepta niveluri mai mari ale mareelor ​​și niveluri mai mici ale mareelor. La fel, dacă trecerea afeliului coincide cu apogeul, apar maree mai joase și maree mai puțin adânci.

Schimbare de-a lungul timpului.

Fenomenul fluxului și refluxului mareelor ​​nu s-a schimbat de-a lungul timpului, deoarece mișcarea atât a Lunii, cât și a Soarelui rămâne aceeași ca acum o mie de ani - și anume, mișcarea acestor două corpuri cerești influențează fluxul și refluxul mareelor. pe pamant.

Distribuția și scara manifestării.

Mărimea și natura mareelor ​​în diferite părți ale coastei Oceanului Mondial depind de configurația coastelor, de unghiul de înclinare a fundului mării și de o serie de alte motive. Cel mai adesea apar pe coasta oceanului deschis. Pătrunderea valurilor de maree în mările interioare este dificilă și, prin urmare, amplitudinea mareelor ​​în ele este mică.

Strâmtorii daneze înguste și puțin adânci protejează în mod fiabil Marea Baltică de maree. Calculele teoretice arată că amplitudinea fluctuațiilor în înălțimea apei în Marea Baltică este de aproximativ 10 centimetri, dar este aproape imposibil să se vadă aceste maree, deoarece sunt complet șterse de fluctuațiile nivelului apei sub influența vântului sau modificări ale presiunii atmosferice. Mările noastre sudice - mările Negre și Azov, care comunică cu apele Oceanului Mondial printr-o serie de strâmtori înguste, și mările interioare Egee și Mediterană - sunt și mai bine protejate de valuri. Dacă diferența de nivel al apei în timpul valului înalt și al mareei joase de pe coasta atlantică a Spaniei, lângă Gibraltar, a ajuns la 3 metri, atunci în Marea Mediterană, lângă strâmtoare, este de doar 1,3 metri. În alte părți ale mării, mareele sunt și mai puțin semnificative și de obicei nu depășesc 0,5 metri. În Marea Egee și în strâmtorile Bosfor și Dardanele, marea se atenuează și mai mult. Prin urmare, în Marea Neagră, fluctuațiile nivelului apei sub influența mareelor ​​sunt mai mici de 10 centimetri. În Marea Azov, conectată la Marea Neagră doar prin strâmtoarea îngustă Kerci, amplitudinea mareelor ​​este aproape de zero.

Din același motiv, mareele din Marea Japoniei sunt foarte scăzute - aici abia ating 0,5 metri.

Dacă în mările interioare magnitudinea mareelor ​​este redusă în comparație cu coasta oceanului deschis, atunci în golfuri și golfuri care au o legătură largă cu oceanul, crește. Valul mare pătrunde liber în astfel de golfuri. Masele de apă se repezi înainte, dar, constrânse de malurile înguste și negăsind o ieșire, se ridică și inundă pământul la o înălțime considerabilă.

La intrarea în Marea Albă, în așa-numita Voronka, mareele sunt aproape aceleași ca pe coasta Mării Barents, adică egale cu 4-5 metri. La Cape Kanin Nos nu depășesc nici măcar 3 metri. Cu toate acestea, intrând în Pâlnia Mării Albe care se îngustează treptat, valul devine din ce în ce mai mare și în Golful Mezen atinge o înălțime de zece metri.

Creșterea nivelului apei în partea cea mai de nord a Mării Okhotsk este și mai semnificativă. Astfel, la intrarea în golful Shelikhov, nivelul mării la maree înaltă crește la 4–5 metri, în vârful (cea mai îndepărtată de mare) o parte a golfului se ridică la 9,5 metri, iar în golful Penzhinskaya ajunge la aproape 13 metri. !

Mareele în Canalul Mânecii sunt foarte mari. Pe coasta engleză, în micul Golf Lyme, apa în sizigie se ridică la 14,4 metri, iar pe cea franceză, lângă orașul Granville, chiar și 15 metri.

Marea ating valori extreme în unele zone de pe coasta atlantică a Canadei. În strâmtoarea Frobisher (situată la intrarea în strâmtoarea Hudson) - 15,6 metri, iar în Golful Fundy (lângă granița cu SUA) - până la 18 metri.

Uneori, influența mareelor ​​este vizibilă asupra râurilor. În regiunea estuarului, un val de maree vine din zone deschise ale oceanului sau mării. Pe măsură ce vă apropiați de țărm, nivelul crește, iar profilul valului, sub influența unei scăderi a adâncimii și a caracteristicilor configurației țărmului, se deformează. La malul mării, panta sa din față devine mai abruptă decât panta din spate. Din zona de coastă a gurii, marea pătrunde în sistemul de canale ale râului. Apa mai sărată de-a lungul fundului albiei râului, ca o pană, se mișcă rapid împotriva curentului. Ciocnirea a două fluxuri care se apropie, mare și râu, determină formarea unui puț abrupt, numit bora. În râul Cantanjiang, care se varsă în Marea Chinei de Est la sud de Shanghai, alezajul atinge o înălțime de 7 - 8 metri, iar abruptul valului este de 70 de grade. Acest zid teribil de apă se repezi în susul râului cu o viteză de 15 - 16 kilometri pe oră, erodând malurile și amenințănd cu scufundarea oricărei nave care nu se refugiază în timp util în bătaia calmă. De asemenea, este renumit pentru borul său puternic cel mai mare fluviu America de Sud - Amazon. Acolo, un val de 5-6 metri înălțime străbate râul la trei mii de kilometri de ocean. Pe Mekong, valurile se extind până la 500 km, pe Mississippi - până la 400 km, pe Dvina de Nord - până la 140 km. Marea duce ape sărate în râu. În acest caz, la gura de vărsare a râului are loc fie amestecarea completă sau parțială a apelor râului și a apelor sărate de mare, fie apare o stare stratificată, când se observă o diferență accentuată a salinității apelor de suprafață și subiacente. Apa sărată pătrunde în gura de vărsare a râului cu cât este mai departe mai multa profunzime canale și densitate (salinitate) apa de mareși un consum mai mic de apă de râu.

Mituri și legende.

Multă vreme, cauzele mareelor ​​au rămas neclare. În cele mai vechi timpuri, ele erau explicate prin respirația zeității oceanului care trăia în mare sau ca o consecință a respirației planetei. S-au făcut și alte presupuneri fantastice despre natura mareelor. (vezi și secțiunea Istoricul studiului)

În prezent, se crede că fluxul și refluxul mareelor ​​sunt cauzate de atracția gravitațională a Lunii. Deci, Pământul se întoarce către satelit într-o direcție sau alta, Luna atrage această apă la sine - acestea sunt mareele. În zona de unde pleacă apa sunt joase. Pământul se rotește, curge și reflux se schimbă reciproc. Aceasta este teoria lunară, în care totul este bine, cu excepția unui număr de fapte neexplicate.

De exemplu, știați că Marea Mediterană este considerată mare, dar lângă Veneția și pe strâmtoarea Eurekos din estul Greciei, mareele sunt de până la un metru sau mai mult. Acesta este considerat unul dintre misterele naturii. Cu toate acestea, fizicienii italieni au descoperit în estul Mării Mediterane, la o adâncime de peste trei kilometri, un lanț de vârtejuri subacvatice, fiecare cu zece kilometri în diametru. Interesantă coincidență a mareelor ​​și vârtejelor anormale, nu-i așa?

S-a observat un tipar: acolo unde sunt vârtejuri, în oceane, mări și lacuri, sunt fluxuri și reflux, și unde nu există vârtejuri, nu există fluxuri și reflux... vastitatea oceanelor lumii este complet acoperită cu vârtejurile, iar vârtejurile au proprietatea unui giroscop de a menține poziția axei în spațiu, indiferent de rotația pământului.

Dacă priviți pământul din partea Soarelui, vârtejurile, care se rotesc cu Pământul, se răstoarnă de două ori pe zi, drept urmare axa vârtejurilor precedează (1-2 grade) și creează un val mare, care este cauza fluxurilor și refluxurilor și mișcării pe verticală a apelor oceanice.

Precesia unui vârf

Vârtej oceanic gigant

Marea Mediterană este considerată mare, dar lângă Veneția și pe strâmtoarea Eurekos din estul Greciei, mareele sunt de până la un metru sau mai mult. Și acesta este considerat unul dintre misterele naturii, dar în același timp, fizicienii italieni au descoperit în estul Mării Mediterane, la o adâncime de peste trei kilometri, un lanț de vârtejuri subacvatice, fiecare cu zece kilometri în diametru. De aici putem concluziona că de-a lungul coastei Veneției, la o adâncime de câțiva kilometri, există un lanț de vârtejuri subacvatice.

Dacă în Marea Neagră apa s-ar roti ca în Marea Albă, atunci fluxul și refluxul mareelor ​​ar fi mai semnificative. Dacă un golf este inundat de un val și valul se învârte acolo, atunci fluxurile și refluxurile în acest caz sunt mai mari... Locul vârtejelor, și ciclonilor și anticiclonilor atmosferici în știință, la intersecția oceanologiei, meteorologiei și mecanica cerească studiind giroscoapele. Comportamentul ciclonilor și anticiclonilor atmosferici, cred, este similar cu comportamentul vârtejelor din oceane.

Pentru a testa această idee, am montat un ventilator pe glob, unde se află vârtejul, iar în loc de lame am introdus bile metalice pe arcuri. Am pornit ventilatorul (vârtej), rotind simultan globul atât în ​​jurul axei sale, cât și în jurul Soarelui și am obținut o imitație a fluxului și refluxului mareelor.

Atractivitatea acestei ipoteze este că poate fi testată destul de convingător folosind un ventilator cu hidromasaj atașat globului. Sensibilitatea giroscopului cu hidromasaj este atât de mare încât globul trebuie rotit extrem de lent (o rotație la fiecare 5 minute). Și dacă un giroscop cu vârtej este instalat pe un glob la gura râului Amazon, atunci, fără îndoială, va arăta mecanica exactă a fluxului și refluxului râului Amazon. Când doar globul se rotește în jurul axei sale, giroscopul-vârtej se înclină într-o direcție și stă nemișcat, iar dacă globul este mișcat pe orbită, vârtejul-horoscop începe să oscileze (precess) și dă două fluxuri și refluxuri pe zi.

Îndoielile cu privire la prezența precesiei în vârtejuri, ca urmare a rotației lente, sunt înlăturate prin viteza mare de răsturnare a vârtejelor, în 12 ore.. Și nu trebuie să uităm că viteza orbitală a Pământului este de treizeci de ori mai mare decât viteza orbitală a lunii.

Experiența cu globul este mai convingătoare decât descrierea teoretică a ipotezei. Deriva vârtejului este, de asemenea, asociată cu efectul unui giroscop - un vârtej și, în funcție de emisferă se află vârtejul și în ce direcție vârtejul se rotește în jurul axei sale, direcția derivării vârtejului depinde.

floppy disk

Giroscop inclinabil

Experiență cu un giroscop

Oceanografii din mijlocul oceanului nu măsoară de fapt înălțimea valului, ci valul creat de efectul giroscopic al vârtejului creat de precesiune, axa de rotație a vârtejului. Și numai vârtejele pot explica prezența unei cocoașe de maree pe partea opusă a pământului. Nu există zgomot în natură, iar dacă există vârtejuri, atunci au un scop în natură, iar acest scop, cred eu, este amestecarea verticală și orizontală a apelor oceanice pentru a egaliza temperatura și conținutul de oxigen din oceanele lumii.

Și chiar dacă ar exista maree lunare, ele nu ar amesteca apele oceanice. Vârtejurile, într-o oarecare măsură, împiedică înfundarea oceanelor. Dacă în urmă cu câteva miliarde de ani, pământul se rotea de fapt mai repede, atunci vârtejurile erau mai active. Mariana Trenchși Insulele Mariane, cred că rezultatul vârtejului.

Calendarul mareelor ​​a existat cu mult înainte de descoperirea valului de maree. Așa cum a existat un calendar obișnuit, înainte de Ptolemeu și după Ptolemeu și înainte de Copernic și după Copernic. Astăzi există și întrebări neclare cu privire la caracteristicile mareelor. Deci, în unele locuri (Marea Chinei de Sud, Golful Persic, Golful Mexic și Golful Thailandei) există o singură maree pe zi. Într-un număr de regiuni ale Pământului (de exemplu, în Oceanul Indian) există uneori una sau două maree fierbinți pe zi.

Acum 500 de ani, când s-a format ideea fluxurilor și refluxului, gânditorii nu aveau suficient mijloace tehnice pentru a testa această idee și se știa puțin despre vârtejurile din oceane. Și astăzi, această idee, cu atractivitatea și plauzibilitatea ei, este atât de înrădăcinată în conștiința publicului și a gânditorilor, încât nu va fi ușor să o abandonezi.

De ce, în fiecare an și în fiecare deceniu, în aceeași zi calendaristică (de exemplu, 1 mai) la gurile de râuri și golfuri, nu există același val? Cred că vârtejurile care sunt situate la gurile râurilor și golfurilor se deplasează în derivă și își schimbă dimensiunea.

Și dacă cauza mareei ar fi gravitația lunii, înălțimea mareelor ​​nu s-ar schimba timp de milenii. Există o părere că un val care se mișcă de la est la vest este creat de gravitația lunii, iar valul inundă golfurile și gurile de râu. Dar de ce, gura Amazonului inundă bine, dar Golful La Plata, care este situat la sud de Amazon, nu se inundă foarte bine, deși după toți parametrii Golful La Plata ar trebui să se inunde mai mult Amazon.

Cred că un val de marea la gura Amazonului este creat de un vârtej, iar pentru gâtul La Plata al râului un val de maree este creat de un alt vârtej, mai puțin puternic (diametru, înălțime, revoluții).

Amazon Maelstrom

Valul se prăbușește în Amazon cu o viteză de aproximativ 20 de kilometri pe oră, înălțimea valului este de aproximativ cinci metri, lățimea valului este de zece kilometri. Acești parametri sunt mai potriviti pentru un val de maree creat de precesia unui turbioare. Și dacă ar fi un val lunar, acesta ar lovi cu o viteză de câteva sute de kilometri pe oră, iar lățimea valului ar fi de aproximativ o mie de kilometri.

Se crede că, dacă adâncimea oceanului ar fi de 20 de kilometri, atunci valul lunar s-ar mișca conform așteptărilor la 1600 km.oră, se spune că oceanul de mică adâncime interferează cu el. Și acum se prăbușește în Amazon cu o viteză de 20 km.h. și în râul Fuchunjiang cu o viteză de 40 km.h. Cred că matematica este dubioasă.

Și dacă valul Lunii se mișcă atât de încet, atunci de ce în imagini și animații cocoașa de maree este întotdeauna îndreptată spre Lună, Luna se rotește mult mai repede. Și nu este clar de ce, presiunea apei nu se modifică, sub cocoașa mareei, pe fundul oceanului... Sunt zone în oceane în care nu există deloc fluxuri și reflux (puncte amfidromice).

Punct amfidromic

Marea M2, înălțimea mareei afișată color. Liniile albe sunt linii cotidale cu un interval de fază de 30°. Punctele amfidromice sunt zone de culoare albastru închis unde liniile albe converg. Săgețile din jurul acestor puncte indică direcția „alergarii”.Un punct amfidromic este un punct din ocean în care amplitudinea valului de maree este zero. Înălțimea mareei crește odată cu distanța de la punctul amfidromic. Uneori, aceste puncte sunt numite noduri de maree: unda de maree „curge în jurul” acestui punct în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic. Liniile cotidale converg în aceste puncte. Punctele amfidromice apar din cauza interferenței valului primar de marea și a reflexiilor sale de la coasta și obstacolele subacvatice. Forța Coriolis contribuie și ea.

Deși pentru un val se află într-o zonă convenabilă, cred că în aceste zone vârtejurile se rotesc extrem de încet. Se crede că mareele maxime apar în timpul lunii noi, datorită faptului că Luna și Soarele exercită gravitația asupra Pământului în aceeași direcție.

Pentru referință: un giroscop este un dispozitiv care, datorită rotației, reacționează diferit la forțe externe decât un obiect staționar. Cel mai simplu giroscop este un spinning top. Dezvoltând topul pe o suprafață orizontală și înclinând suprafața, veți observa că topul menține torsiune orizontală.

Dar, pe de altă parte, pe o lună nouă, viteza orbitală a Pământului este maximă, iar pe o lună plină este minimă și se pune întrebarea care dintre motive este cheia. Distanța de la pământ la lună este de 30 de diametre a pământului, apropierea și distanța lunii de pământ este de 10 la sută, acest lucru poate fi comparat ținând un pietruc și o pietricică cu brațele întinse și aducându-le mai aproape și mai departe. cu 10 la sută, sunt posibile fluxuri și refluxuri cu astfel de matematică. Se crede că la luna nouă, continentele se lovesc de o cocoașă de maree, cu o viteză de aproximativ 1600 de kilometri pe oră, este posibil acest lucru?

Se crede că forțele mareelor ​​au oprit rotația Lunii, iar acum aceasta se rotește sincron. Dar există peste trei sute de sateliți cunoscuți și de ce s-au oprit toți în același timp și unde s-a dus forța care a rotit sateliții... Forta gravitationalaîntre Soare și Pământ, nu depinde de viteza orbitală a Pământului, iar forța centrifugă depinde de viteza orbitală a Pământului, iar acest fapt nu poate fi motivul Mareele lunareși mareele joase.

Numirea mareelor, fenomenul de mișcare orizontală și verticală a apelor oceanului, nu este pe deplin adevărată, din motivul că majoritatea vârtejurilor nu sunt în contact cu coasta oceanului... Dacă priviți Pământul din partea Soarelui, vârtejurile. care sunt situate pe partea de miezul nopții și la amiază a pământului sunt mai active deoarece se află în zona de mișcare relativă.

Și când vârtejul intră în zona apusului și a zorilor și devine la marginea Soarelui, vârtejul cade în puterea forțelor Coriolis și se diminuează. În timpul lunii noi, mareele cresc și scad datorită faptului că viteza orbitală a Pământului este la maxim...