Министерство образования и науки Украины
Таврический национальный университет
им. В.И.Вернадского
Географический факультет
Кафедра физической географии и океанологии
Ю.Ф.Безруков, А.Н.Тамайчук
Приливы в Мировом океане
Учебное пособие
Симферополь 2001
Безруков Юрий Федорович
Тамайчук Андрей Николаевич
Приливы в Мировом океане
Учебное пособие. - Симферополь: Таврический национальный
университет им. В.И.Вернадского, 2001. – 50 с.
Учебное пособие посвящено одной из наиболее интересных проблем современной океанологии - теоретическому изучению приливов в Мировом океане. В нем собраны и систематизированы любопытные сведения о приливах – их громадной роли в истории человечества, их месте в современной жизни и что можно ожидать от них в будущем. Показаны причины, которые порождают приливы, объясняется, почему приливы ведут себя по-разному в различных частях земного шара. Дается характеристика приливов в различных океанах и морях.
Учебное пособие в первую очередь предназначено для студентов-географов, а также читателей, которые проявляют интерес к познанию этого удивительного природного явления.
Оглавление
Министерство образования и науки Украины 1
Таврический национальный университет 1
им. В.И.Вернадского 1
Географический факультет 1
Кафедра физической географии и океанологии 1
Ю.Ф.Безруков, А.Н.Тамайчук 1
Приливы в Мировом океане 1
Учебное пособие 1
Симферополь 2001 1
Джон Кеннеди, 4
американский президент 4
I. Понятие о приливах 5
II. История исследования приливов 6
2.1. Ньютон и статическая теория приливов 8
2.2. Лаплас и “динамическая” теория приливов 9
2.3. Развитие идей Ньютона и Лапласа 9
III. Элементы приливов и терминология 11
3.1. Термины и определения 11
3.2. Классификация приливов 13
3.3. Неравенства приливов 18
3.3.1. Суточные неравенства. 18
3.3.2. Полумесячные неравенства. 21
3.3.3. Месячные (параллактические) неравенства. 23
3.3.4. Длиннопериодные неравенства. 24
IV. Основы теории приливов 25
4.1. Приливообразующие силы и их потенциал 25
4.1.1. Приливообразующие силы 25
4.2. Равнодействующие сил притяжений и центробежных сил (приливообразующие силы) 27
4.3. Статическая теория приливов 30
4.4. Динамическая теория приливов 36
4.5. Распространение приливных волн с учетом различных сил 40
V. Методы предвычисления приливов 43
VI. Характер распределения приливов в Мировом океане 47
Литература 48
Стремление познать океан – это нечто большее, чем просто любознательность. От уровня наших знаний о нем может зависеть наша участь.
Джон Кеннеди, американский президент
I. Понятие о приливах
Приливами (приливными колебаниями уровня) в Мировом океане называются динамические и физико-химические процессы в водах морей и океанов, вызванные приливообразующими силами Луны и Солнца.
Приливы наблюдаются не только в водной оболочке Земли. Установлены приливные деформации твердого тела Земли и приливные колебания атмосферного давления. Действие приливов сказывается в изменениях некоторых характеристик высоких слоев атмосферы и глубинных слоев океанов. С приливами в атмосфере и гидросфере связаны также электромагнитные явления.
История приливов начинается на самой ранней стадии развития Вселенной. Поскольку взаимное притяжение тел в пространстве — закон Вселенной, то приливы, должно быть, действовали на других планетах еще до того, как образовалась Земля, потому что приливообразующие силы возникли уже тогда в скоплениях звезд.
На Земле приливы существовали задолго до того, как появились океаны. И даже до того, как образовалась Луна, которая отчасти управляет ими. Притяжение Солнца порождало огромные приливы на поверхности Земли еще в те времена, когда она представляла собой расплавленную массу. Согласно одной из теорий даже образование Луны связывается с отрывом от Земли в результате сильного прилива части расплавленной массы.
В начале своего космического путешествия Луна была намного ближе к Земле, чем теперь. И в то время, когда земные испарения, сконденсировавшись во влагу, образовали океаны, приливы, порождаемые Луной, достигали огромной высоты. Они обрушивались на острова — континенты, меняя их очертания и вымывая из твердых земных пород соль и другие химические вещества, которые теперь содержатся в морской воде.
По мере того как Луна отдалялась от Земли, приливы слабели и, наконец, стали такими, какими мы наблюдаем их сегодня. Но и теперь они испытывают заметные колебания. Каждые несколько столетий расположение Луны, Земли и Солнца относительно друг друга повторяется, что обуславливает длительные приливные циклы: около 550 года н. э. приливы были минимальны, в 1400 году они достигли максимума, а следующий минимум ожидается примерно в 2400 году.
В наши дни, по мере того как Луна неуклонно отдаляется от Земли, приливы продолжают незаметно ослабевать. Одновременно приливное трение замедляет вращение Земли, вследствие чего с каждым столетием земные сутки удлиняются на доли секунды. Так будет продолжаться и дальше, и через многие миллионы лет лунные приливы исчезнут вовсе.
Кроме космических сил притяжения между Землей, Луной и Солнцем существенное влияние на величину и характер приливов оказывают физико-географические условия моря или океана, очертания берегов, размеры, глубины, наличие островов и т.д. Если бы океан покрывал Землю сплошь слоем одинаковой глубины, приливы на одной и той же широте были бы одинаковыми и зависели бы только от приливообразующих сил Луны и Солнца. Однако приливные колебания уровня на одной и той же широте меняются в весьма широких пределах. В одних районах, как, например, в заливе Фанди (Канада), приливные колебания уровня достигают 16 м, по расчетным — 18 м, а в других - Балтийском море, расположенном на той же широте, они практически отсутствуют.
Приливные явления представляют собой волновое движение. Под действием периодической приливообразующей силы в океане возникает сложная волна, имеющая период, соответствующий периоду силы, но отличную от нее амплитуду и фазу. Частицы воды в приливной волне движутся по орбитам, имеющим форму эллипса, с осью очень сильно вытянутой по горизонтали. Движение частиц по их орбитам наблюдатель воспринимает как периодические колебания уровня и течений.
В отличие от других видов волн в Мировом океане, приливные волны являются регулярными и выражены чрезвычайно ярко. В прибрежных районах приливные колебания в 5-6 м — не редкость. Вблизи берегов наблюдаются также сильные приливные течения. В узкостях они достигают скорости 5-10 и даже 12 миль в час. С удалением от берегов приливные колебания уровня и течения уменьшаются. Независимо от этого, они все же оказывают существенное влияние на состояние вод всего Мирового океана, так как длинные приливные волны охватывают всю водную толщу.