Прилив моря как происходит

Приливы и отливы

В древности мореплаватели ежедневно наблюдали повышение и понижение уровня воды, но не имели представления о природе этих процессов. Считалось, что таким образом дышит живая планета. На протяжении многих столетий ученые разгадывали загадку циклических изменений уровня воды в Мировом океане. Но лишь в 20 веке океанологи выяснили, что приливы и отливы на Земле – следствие гравитационного влияния Луны.

Что такое прилив и отлив

Прилив и отлив – изменение уровня воды в Мировом океане, вызванное влиянием на планету Луны и Солнца.

Механизм приливно-отливного процесса следующий:

1. Вода постепенно поднимается, достигает пикового значения, называемого «полной водой».
2. Уровень держится некоторое время, затем начинает опускаться.
3. Опускание длится около 6 часов. Минимальный уровень называется «малой водой».

Средняя продолжительность цикла – 12-13 часов. Из-за вращения Земли процесс имеет определенную периодичность, отмечается 2 раза в сутки. Вертикальный промежуток между уровнями «полной» и «малой воды» – это приливная амплитуда.

Явление имеет не только суточную, но и месячную цикличность. Положение «полной» и «малой» точки изо дня в день меняется, находится в зависимости от фаз Луны – полнолуния и новолуния. Поэтому частота максимальной приливной амплитуды составляет 2 раза в месяц, минимальной – такая же.

Также высота прилива определятся особенностями рельефа берегов. Если участок суши воронкообразной формы, то при движении приливной волны берег сжимается. В итоге уровень воды становится выше, чем на соседних участках суши, имеющих другую форму. Так, из мест самых высоких приливов следует назвать:

• североамериканский залив Фанди (отметки воды – до 19 м).
• заливы Бретани в Европе (приливные волны до 14 м).

Что вызывает приливы и отливы

Главные причины образования приливов и отливов:

• гравитационное воздействие Луны (в большей степени);
• воздействие Солнца (в меньшей степени).

Воздействие Луны

Земля и Луна пребывают в непрерывной связи согласно закону всемирного тяготения. Планета притягивает спутник, но и Луна влияет на планету. Благодаря такой связи, сохраняется определенное расстояние между орбитами космических объектов. Земля и Луна при движении то приближаются друг к другу, то отдаляются.

Когда спутник приближается к планете, планетарная кора изгибается в сторону объекта притяжения. Из-за этого воды Мирового океана смещаются, поднимаются над планетарной поверхностью. Но куда уходит вода во время отлива, когда Луна отдаляется? Водная масса не исчезает, она возвращается в исходное положение. То есть на планете вода постоянно перемещается с места на место.

Причем приливы в аналогичное время происходят и на противоположной к Луне стороне Земли. Но если в первом случае вспучивание земной коры и подъем воды обусловлены прямым притяжением спутника, то на противоположной стороне явление вызвано снижением притяжения. То есть земная кора оседает, и освободившееся пространство заполняется водой.

Поскольку оборот Луны вокруг планеты чуть больше 24 часов, то каждые следующие сутки время наступления прилива и отлива сдвигается на 50 минут. То есть волна, движущаяся со скоростью 1600 км/ч, «догоняет» спутник, за планетарные сутки переместившийся на 13°.

В астрономии считается, что приливные волны влияют на скорость движения Земли. Они создают течения, а те движутся, испытывая сопротивление земной коры. В результате планета постепенно замедляется. Несколько миллиардов лет назад земные сутки длились 22 часа. В далеком будущем Земля замедлится настолько, что ее сутки синхронизируются с лунными, и тогда приливно-отливные явления исчезнут.

Воздействие Солнца

Гравитационное воздействие Солнца на Землю не так выражено, как лунное. Звезда как притягивающий объект гораздо крупнее Луны, но находится на значительном расстоянии от планеты. Поэтому солнечная приливная амплитуда меньше в 2 раза, чем лунная.

При полнолунии и новолунии три космических тела (Солнце, Луна, Земля) выстраиваются в линию. В результате солнечная амплитуда накладывается на лунную, отмечаются максимальные колебания воды – сизигийные.

Минимальный по силе прилив наблюдается при действии сил Луны и Солнца под прямым углом друг к другу. Он носит название квадратурный.

Разновидности

По длительности цикла приливы и отливы бывают следующих видов:

1. Полусуточные (Атлантический океан, моря Северного Ледовитого океана). В сутки отмечаются по 2 прилива и отлива. Чередующиеся амплитуды почти не различаются, представляются синусоидальной кривой.
2. Суточные (Тихий океан). Фиксируются редко. В сутки по 1 приливу и отливу. Если Луна находится на линии экватора, то вода стоит. Если спутник незначительно склоняется, то в экваториальной зоне наблюдаются небольшие приливы. Если склонение значительное, то отмечаются сильные подъемы воды в тропических областях.
3. Смешанные (Тихий океан). По высоте фиксируются суточные или полусуточные явления с искаженной конфигурацией. То есть за половину суток уровень воды изменяется в соответствии с полусуточными приливами, а за сутки – с суточными. Процесс определяется склонением Луны в конкретный временной промежуток.
4. Аномальные (Белое море, Английский канал). Вода поднимается и спадает, не соответствуя ни одному из вышеуказанных типов цикла. Такие явления связаны с мелководными участками, влияют на состояние речных устий, где приливы короче отливов.

Как человек использует приливы и отливы

Приливно-отливный процесс обладает огромной силой, но эффективному использованию ее на данном этапе пока не научились. Гидроэлектростанции, работающие на энергии морских приливов, начали сооружать еще в 50 годы 20 века. Но они технически несовершенны, их производительность неудовлетворительная. Поэтому сегодня приливная энергетика не распространена в мире.

Существует связь между судоходными реками и приливами. Во время морского прилива суда получают возможность зайти в реку на многие километры против течения, добраться до портового пункта. График движения судов капитаны сопоставляют с таблицами, в которых отмечено, когда будет подъем и спад воды.

В завершение следует отметить влияние колебаний океанической воды на живую природу. Особенно зависимы от процесса мелкие организмы прибрежной зоны. Их цикл жизни зависит от спада и подъема воды. Во время приливов и отливов представители фауны ищут пищу, перебираются на новое место обитания. Но даже глубоководные организмы чувствительны к колебаниям воды: с приливным циклом у них связаны изменения метаболизма и половой активности.

Источник

Почему образуются приливы и отливы?

Приливы и отливы — периодические повышения и понижения уровня воды в океанах и морях. Дважды в течение суток с промежутком около 12 ч 25 мин вода у берега океана или открытого моря поднимается и, если нет преград, заливает иногда большие пространства − так происходит прилив, а затем уровень воды понижается и вода отступает, обнажая дно, − так происходит отлив.

Еще в древние времена люди связывали приливы и отливы с Луной. И действительно, основная причина приливов, как впервые указал Ньютон, это притяжение Земли Луной, точнее говоря, разность между притяжением Луной всей Земли в целом, с одной стороны, и водной оболочки планеты — с другой.

Теория Ньютона объясняет приливы и отливы следующим образом. Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли. Частицы, находящиеся в данный момент ближе к Луне, притягиваются ею сильнее, а более далекие — слабее. Если бы Земля была абсолютно твердой, то это различие в силе притяжения не играло бы никакой роли. Но Земля — не абсолютно твердое тело. Поэтому разность сил притяжения частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра (эту разность называют приливообразующей силой), смещает частицы друг относительно друга, и водная оболочка Земли деформируется.

В результате на стороне Земли, обращенной к Луне, и на противоположной стороне (красные выпуклости) вода поднимается, образуя приливные выступы, и там накапливается излишек воды. За счет этого уровень воды в точках, равноудаленных от Луны (отмечены красными стрелками), в это время снижается — здесь наступает отлив.

Приливные выступы стремятся сохранить по отношению к Луне одно и то же положение, и если бы Земля не вращалась, а Луна оставалась неподвижной, то Земля вместе со своей водной оболочкой всегда сохраняла бы одну и ту же вытянутую форму. Но Земля вращается, а Луна движется вокруг Земли, причем для земного наблюдателя Луна делает оборот вокруг Земли примерно за 24 ч 50 мин. С таким же периодом приливные выступы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей с востока на запад. Поскольку таких выступов два, над каждым пунктом в океане дважды в сутки с интервалом около 12 ч 25 мин проходит приливная волна.

В открытом океане вода поднимается при прохождении приливной волны незначительно (примерно на 1 м и менее), что остается практически незаметным для мореплавателей. Но у берегов даже такой подъем уровня воды заметен. В бухтах и узких заливах уровень воды поднимается во время приливов гораздо выше, так как берег препятствует движению приливной волны, и вода накапливается здесь в течение всего времени между отливом и приливом. Самый большой прилив (около 18 м) наблюдается в одной из бухт на побережье Канады. В России наибольшие приливы (около 13 м) происходят в Гижигинской и Пенжинской губах Охотского моря. Во внутренних морях, например в Балтийском и Черном, приливы и отливы почти незаметны, поскольку в эти моря не успевают проникнуть за время от отлива до прилива массы воды, перемещающиеся вместе с океанской приливной волной. Правда, в каждом закрытом море или даже озере возникают самостоятельные приливные волны, но они несут с собой относительно небольшие массы воды. Высота приливов в Черном море достигает лишь 10 см.

В одной и той же местности высота прилива непостоянна, так как расстояние от Луны до Земли и наибольшая высота Луны над горизонтом с течением времени не остаются неизменными, а это приводит к изменению величины приливообразующих сил. В частности, изменение расстояния от Луны до Земли в течение месяца от 356 тыс. км до 406 тыс.км приводит к изменению этих сил в 1,4 раза.

Заметное приливное действие оказывает также и Солнце. Подсчитано, что в среднем приливные силы Солнца меньше приливные сил Луны в 2,2 раза.

Во время новолуния и полнолуния приливные силы Солнца и Луны действуют в одном направлении, и получаются наиболее высокие приливы. Во время же первой и третьей четвертей Луны приливные силы Солнца и Луны как бы противодействуют одна другой, и приливы бывают значительно меньшими. Во многих странах издаются «Таблицы приливов», где указана высота прилива в различных портах на каждый час в течение всех дней в году.

Явления приливов происходят не только в водной, но и в воздушной оболочке Земли (атмосферные приливы и отливы), а также в твердом теле Земли (поскольку Земля не является абсолютно твердой). Вертикальные колебания поверхности Земли вследствие приливов достигают нескольких десятков сантиметров.

Из-за высокой периодичности этих явлений и по причине переноса большого количества воды свою экономическую эффективность доказали приливные электростанции, в которых перемещающиеся во время приливов и отливов массы воды вращают колеса турбин. В 1967 г. во Франции пущена в эксплуатацию приливная электростанция в устье реки Ране. В 1968 г. дала ток опытная приливная электростанция, построенная еще в СССР в Кислой губе близ Мурманска. В будущем планируется строительство и других приливных электростанций.

Источник

Откуда приходит вода во время прилива и куда уходит во время отлива

Некоторые цикличные явления природы на первый взгляд кажутся очень привычными и простыми. Многие из них можно наблюдать почти в любой точке земного шара.

Однако порой возникают не совсем стандартные вопросы относительно их взаимодействия с окружающей средой, механики самого процесса. Например, многих интересует, куда уходит вода во время отлива и откуда она приходит во время прилива. Чтобы ответить на этот вопрос, следует сначала понять природу самого явления.

Почему происходят приливы и отливы?

Для многих не секрет, что данный процесс – это результат взаимодействия планеты с Луной. Она, как огромный небесный магнит, притягивает к себе частицы Земли. Это явление объясняется законом всемирного тяготения.

Чем ближе частицы к Луне, тем сильнее они притягиваются. Наиболее удаленные не притягиваются совсем. Таким образом, поверхность Земли деформируется, и со стороны, обращенной к Луне, образуется водяной горб.

Однако и с обратной стороны планеты, прямо противоположной и необращенной к спутнику, также образуется выпуклость. Земля приобретает вытянутую по направлению к Луне форму. Почему же образуется не один, а два горба?

Все дело в центробежной силе, которая возникает из-за вращения Земли вокруг своей оси. Второй горб появляется именно по этой причине.

Следует заметить, что на это явление оказывает влияние не только спутник. Солнце тоже притягивает частицы Земли и, с его стороны также могут образовываться выпуклости . Но не такие большие, так как в данном случае приливная сила в четыре раза меньше из-за удаленности звезды от поверхности Земли.

Когда Солнце и Луна выстраиваются по отношению к планете так, что их силы начинают действовать перпендикулярно, каждое из космических тел как бы перетягивает частицы на себя, противодействуя друг другу. В это время наблюдаются самые низкие приливы. Их называют квадратурными .

И напротив, когда Луна, Земля и Солнце выстраиваются в одну линию, силы светил действуют слажено, и в этот период наблюдаются самые высокие приливы. Их называют сизигийными.

Стоит отметить, что такое влияние Луна оказывает не только на водную поверхность планеты. Существуют также земные и воздушные приливы и отливы. Такого рода изменения можно замерить лишь с помощью специальных приборов.

Однако влияние Луны на океаны, моря и реки является наиболее заметным и значимым.

Куда уходит вода?

Можно сказать, что частично ответ на этот вопрос уже был дан выше. Как выяснилось, из-за воздействия Луны вода концентрируется в двух точках. И в зависимости от положения Солнца, могут присутствовать еще два небольших горба.

Таким образом, в этих двух или четырех точках планеты наблюдается повышение уровня воды. А в точках, наиболее удаленных от этих горбов, воды становится намного меньше.

Грубо говоря, если Луна находится над океаном примерно за 10 000 км от берега , то там наблюдается отлив. Если же она приближается к береговой линии, образуется прилив.

При этом, концентрация воды посреди океана не будет так заметна, как возле материков. Потому что приливные волны, не встретив препятствия, распределяются равномерно и уровень воды повышается не более чем на метр. Там же, где на пути течения образуется препятствие в виде берегов, вода скапливается до наступления отлива.

Ввиду того, что Земля вращается вокруг своей оси, горбы остаются неподвижными по отношению к Луне и, следуя за ней, огибают всю поверхность планеты за 24 часа 50 минут – это время полного оборота Луны вокруг Земли. А так как приливных волн две с каждой стороны, то интервал между приливами в любой местности примерно равен 12 часам 25 минутам. Временной промежуток между отливами и приливами соответствует 6 часам.

Источник