Источники энергии — Приливы и отливы морские и океанские (Часть №1)

Жители многих населенных пунктов на побережьях морей и океанов ежедневно наблюдают очень интересное явление природы - периодические повышения и понижения уровня воды у берегов. Такие периодические колебания воды в океанах и морях называются приливам и отливами. Заметнее всего приливы и отливы у берегов океанов или открытых морей. Здесь обычно наблюдается такая картина. В течение суток, точнее 24 часов 50 минут, уровень воды у берегов дважды повышается и дважды понижается.

Повышение от наименьшего уровня воды до наибольшего происходит постепенно и сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее. Оно длится в среднем около 6 часов 12,5 минут. После этого начинается понижение уровня воды. Понижение продолжается в среднем также 6 часов 12,5 минут.

Один из двух приливов в течение суток в данной местности наступает вскоре после того, как Луна достигнет самого высокого положения на небе (верхней кульминации). Основываясь на этом и на совпадении удвоенного периода приливов (24 часа 50 минут) с периодом видимого обращения Луны вокруг Земли, еще в древние времена люди связывали приливы и отливы с Луной.

И действительно, основная причина приливов, как впервые указал Исаак Ньютон,— это притяжение Земли Луной, точнее говоря, разность между притяжением Луной всей Земли в целом, с одной стороны, и водной оболочки ее — с другой. В общих чертах теория Ньютона объясняет приливы и отливы так.

Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли. Частицы, которые находятся 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 ее частиц не играло бы никакой роли. Но Земля не абсолютно твердое небесное тело. Кроме того, она покрыта океанами и морями, которые занимают 71% ее поверхности. Поэтому разное притяжение частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра (эту разность называют приливообразующей силой), смещает эти частицы друг относительно друга, и Земля, прежде всего ее водная оболочка, изменяет свою форму, деформируется.

Частицы воды, наиболее близкие к Луне в данный момент притягиваются Луной сильнее, а частицы, наиболее далекие от нее — слабее, чем частицы, находящиеся в центре Земли.

Поэтому частицы водная оболочка Земли деформируется — она вытягивается в направлении Луны. Деформируется и вытягивается к Луне вообще все твердое тело Земли, но гораздо меньше, так как оно состоит из вещества, гораздо более вязкого, чем вода.

Таким образом, на стороне Земли, обращенной к Луне, и на противоположной ее стороне вода поднимается, образуются так называемые приливные выступы и накопляется излишек воды. В других местах уровень воды снижается, оттуда вода стекает, и здесь наступает отлив.

Приливные выступы вблизи стремятся сохранить по отношению к Луне одно и то же положение. И если бы Земля не вращалась, а Луна была неподвижной по отношению к Земле, то Земля вместе со своей водной оболочкой всегда сохраняла бы одну и ту же форму, вытянутую по направлению к Луне, и никаких приливов и отливов не было бы. Однако, Луна обращается вокруг Земли (в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси). Поэтому приливные выступы следуют за направлением к Луне и перемещаются по поверхности океанов. Образуется так называемая приливная волна (точнее, две волны в противоположных точках земного шара). Вращение Земли со своей стороны непрерывно вносит в полосу прилива все новые и новые области океанов и потому приливы как бы бегут по поверхности Земли. Над каждым пунктом в океане приливная волна, поднимающая уровень воды, проходит дважды в сутки.

В открытом океане уровень воды при прохождении приливной волны поднимается незначительно, в среднем на несколько десятков сантиметров, и естественно, что это остается незаметным, например, для плывущих на корабле людей. Но у берегов даже такой подъем уровня воды уже заметен. Кроме того, у берегов, особенно в узких заливах или бухтах, уровень воды поднимается гораздо выше, чем в открытом океане, так как берег материка препятствует движению приливной волны и вода здесь накапливается в течение всего времени между отливом и приливом. Поэтому около берегов приливы (точнее говоря, разность между уровнями воды при приливе и отливе) достигают в среднем 4—5 м. Самый большой прилив — около 18 м — наблюдается в одной из бухт побережья Канады.