4.4 Циркуляция водных масс в Японском море

В Японском море существует циклонический круговорот течений. Через Корейский пролив входит мощная ветвь Куросио, образующая в Японском море Цусимское течение. Оно мощной струей следует вдоль берегов Японии, под влиянием рельефа дна течение разделяется на две ветви, южную и северную, между коорыми развивается система антициклонических вихрей. Большая часть вод (около 70%) Цусимского теечения выходит через Сангарский пролив в Тихий океан, остальная часть следует вдоль берегов о-ва Хоккайдо и выходит через пролив Лаперуза в Охотское море.

В северную часть моря проникает лишь незначительное количество (около 5%) вод Цусимского течения, которые, трансформируясь, дают начало Приморскому холодному течению. Принимая ряд побочных струй Цусимского течения, Приморское течение усиливается и следует на юго-запад вдоль берегов Приморья. На широте 41° с. ш. оно поворачивает на восток и сливается с северной ветвью Цусимского течения, тем самым-завершая циклический круговорот.

Цусимское течение наибольшей активности достигает летом, когда скорость его возрастает до 50—60 см/с. Севернее скорость его снижается, уменьшаясь у берегов Хоккайдо до 10 см/с. Приморское течение в это время выражено слабо. В зимнее время с уменьшением поступления вод через Корейский пролив скорости Цусимского течения значительно падают (менее 20 см/с). Сильные северо-западные муссонные ветры прижимают течение к Японским берегам.

Поверхностные течения захватывают толщу воды на глубину не более 300 м, причем на глубине 200 м скорость Цусимского течения уменьшается до-13 см/с, а Приморского — до 2—3 см/с.

5. Приливы и отливы

Еще один тип перемещений воды связан с приливами, в результате которых прибрежная полоса шириной до нескольких десятков километров то периодически затопляется морем, то осушается. Приливы вызываются притяжением Солнца и Луны. Приливы крайне важны в жизни обитателей моря.

Периодические колебания уровня воды (подъемы и спады) в акваториях на Земле, которые обусловлены гравитационным притяжением Луны и Солнца, действующим на вращающуюся Землю называются приливами. Такие колебания уровня воды определяют циркуляцию вод в заливах и эстуариях, оказывают влияние на придонные слои воды.

Масса Земли в 81,3 раза больше массы Луны. Точка земной поверхности, расположенная непосредственно под Луной, удалена всего на 6400 км от центра Земли и в среднем на 386 063 км от центра Луны. В этой точке земной поверхности притяжение Земли действует на любой объект приблизительно в 300 тыс. раз больше притяжения Луны. Гравитационное притяжение Земли, действующее на Луну и удерживающее ее на околоземной орбите, противоположно силе притяжения Земли Луной, которая стремится сместить Землю по направлению к Луне и «приподнимает» все объекты, находящиеся на Земле, в направлении Луны.

В результате "центробежной" силы на дальней от Луны стороне уровень воды повышается. На ближней к Луне стороне наблюдается аналогичная картина, но уж вследствие притяжения Луны. Таким образом, возникают два приливных "горба" воды, перемещающиеся по поверхности Земли вследствие ее вращения уж вокруг собственной оси. Приливообразующие силы обоих небесных тел имеют одинаковый порядок величин на 10⁷ раз меньше, чем сила земного притяжения.

Луна, строго говоря, не вращается вокруг Земли ли. На самом деле обе планеты вращаются вокруг общего центра масс (рис. ).

Понижение уровня океана в этих двух точках сопровождается повышением уровня моря не только на стороне Земли, обращенной к Луне, но и на противоположной стороне. Приливная волна, которая на обращенной к Луне стороне Земли называется прямой, а на противоположной – обратной. Первая из них всего на 5% выше второй.

Вода в подлунной точке испытывает более сильное притяжение к Луне, чем Земля под ней, но Земля, в свою очередь, сильнее притягивается к Луне, чем вода, на противоположной стороне планеты. Таким образом, прилив наблюдался бы дважды в сутки, если бы не ряд дополнительных обстоятельств.

Солнце тоже вызывает приливные волны, но значительно меньшей амплитуды. Из-за пространственной удаленности его влияние на приливы примерно 2 раза меньше, чем влияние Луны.

Самый высокий уровень воды, наблюдаемый за сутки или половину суток во время прилива, называется полной водой, самый низкий уровень во время отлива – малой водой, а момент достижения этих предельных отметок уровня – стоянием (или стадией) соответственно прилива или отлива.

Если Солнце, Луна и Земля оказываются на одной прямой, что случается в каждое ново- и полнолуние, приливные волны накладываются друг на друга, прилив достигает наибольшей амплитуды и называется сизигийным.

Когда векторы силы притяжения Солнца и Луны взаимно перпендикулярны (Солнце и Луна оказываются относительно Земли под углом 90°), что случается в конце первой и третьей лунных четвертей, приливные волны взаимно гасятся до определенной степени, прилив минимален. Во время квадратур приливообразующие силы противодействуют, поскольку прилив, вызванный притяжением Солнца, накладывается на отлив, вызванный Луной. Такие промежуточные приливы и отливы называются квадратурными.

В таких условиях квадратурные приливы не столь высоки, а отливы – не столь низки, как если бы они были обусловлены только силой притяжения Луны.

В сизигий приливные течения быстрее, чем в квадратуру. В Атлантическом океане как сизигийные, так и квадратурные приливы обычно запаздывают на сутки по сравнению с соответствующей фазой луны. В Тихом океане такое запаздывание составляет лишь 5 ч. В портах Нью-Йорк и Сан-Франциско и в Мексиканском заливе сизигийные приливы на 40% выше квадратурных.

Распространено представление, что вода на Земле, находящаяся прямо под Луной, поднимается в направлении Луны, что приводит к оттоку воды из других мест земной поверхности, однако, поскольку притяжение Луны столь мало в сравнении с притяжением Земли, его было бы недостаточно, чтобы поднять столь огромный вес.

Все явления, связанные с приливами и отливами, характеризуются периодичностью. Приливные течения периодически меняют направление на противоположное.

За счет перемещения воды из соседних районов в сторону точки под Луной происходят соответствующие отливы воды в двух других точках, удаленных от нее на расстояние, равное четверти окружности Земли.

Благодаря вращению Луны по орбите вокруг Земли между двумя последовательными приливами или двумя отливами в данном месте проходит примерно 12 ч 25 мин. Интервал между кульминациями последовательных прилива и отлива около 6 ч 12 мин. Период продолжительностью 24 ч 50 мин между двумя последовательными приливами называется приливными (или лунными) сутками.

Полусуточный приливный цикл

Каждые 24 часа наблюдаются две полные и, соответственно, две малые воды. Временной интервал между последовательными полными водами составляет не 12 часов, а 12 часов 26 минут, поэтому полная вода в каждый последующий день наступает на 52 минуты позже, чем в предыдущий.

За полной водой, когда прилив наибольший, следует отлив, продолжающийся 6 часов. После отлива наступает малая вода, которая является наинизшей точкой приливного цикла. За малой водой следует прилив, который также продолжается около 6 часов; уровень постепенно повышается, и, наконец, снова наступает полная вода.

В полную и малую воду уровни могут оставаться неизменными в течение различного времени, обычно постоянного для данного места. Это время известно как "стояние прилива".

Наличие континентов и рельеф морского дна очень сильно искажают описанную картину приливов. В большинстве случаев приливы случаются два раза в сутки, причем оба раза высота их примерно одинакова. Такие приливы обычны для Европы, Африки и восточного побережья Северной Америки. Максимальные полусуточные приливы наблюдаются у атлантического побережья Канады (зал. Фанди, 18 м), в проливе Ла-Манш (до 15 м), в Пенжинской губе (Охотское море) – 13 м, в Мезенском заливе (Белое море) – до 10 м. Приливная волна, проникая в устье реки, может вызвать появление крутой волны.

Суточные приливы

В некоторых местах бывает только одна заметная полная и малая вода в сутки, вторая полная и малая вода немного больше, чем высота прилива при смене вод. В этом случае приливный цикл занимает сутки. Это наблюдается в некоторых частях Карибского моря и Тихого океана, на побережье Антарктиды и в тропиках, например на Филиппинах.

Смешанные приливы

В некоторых случаях один из приливов имеет значительно большую высоту. Приливы, которые сочетают черты каждого из двух названных типов, называются смешанными. Они имеют два приливных цикла в сутки, но между высотами последовательных полных или малых вод может быть большая разница. Они характерны для западного побережья Северной и Южной Америки.

Во всех регионах имеются детальные приливные таблицы для большинства портов.

Периодически осушаемая приливно-отливная зона населена специфическими чрезвычайно богатыми и своеобразными сообществами. Во время сизигийных приливов некоторые животные откладывают яйца в песок в тех местах, где не будет воды в ближайшие полмесяца. Отложенная икра развивается выше уровня воды, и молодь выходит на поверхность во время следующего сизигийного прилива, когда море вновь подступает к самой верхней отметке.

Наконец, в сильно замкнутых внутренних морях амплитуда приливов настолько мала (не больше нескольких сантиметров), что мы говорим об их отсутствии (например, в Черном и Средиземном морях).