9. Приливообразующие силы и их геофизическая роль.

Приливообразующие силы по своей природе подобны силам земного притяжения, но противоположны им по знаку (направлены от центра Земли). Они возникают в системах Земля – Луна, Земля – Солнце и во всех связях Земли с другими планетами С.С. Эти силы несравненно < силы тяжести, однако их геофизическая роль велика: они вызывают явления приливов в атмосфере, гидросфере и твердом теле Земли и как результат – изменения величины силы тяжести(ускорения g). Рассмотрим систему Земля-Луна как единое целое, составляющие которого жестко связаны между собой. Вся система вращается вокруг единой неподвижной оси, проходящей на расстоянии 0,73R от центра Земли. В с-ме Земля – Луна постоянно действуют две силы: сила взаимного притяжения Земли и Луны F_З,л и сила осевого вращения(центробежная сила) I_З,л. В целом эти силы равны между собой и противоположно направлены. Однако от каждой отдельно взятой i-той точки на земной поверхности расстояние до Луны неодинаково. Поэтому в отличие от F_З,л сила взаимодействия i-той точки Земли и Луны F_i,л будет переменной величиной. В результате на каждую i-тую точку земной поверхности одновременно действуют две силы. Геометрическую сумму этих сил обозначим черезR_i,л: R_i,л=F_i,л + I_З,лi. Её направление в плоскости экватора Земли показано на рис., из которого видно, что в области зенита(точка З) сила R_i,л направлена на образование приливообразующей силы в с-меЗ-Л Рис.25:

(Сила R_i,л обозначена толстой линией, сила I_{З,л i} - пунктирной, а сила F_i,л – обычной линией). Луну, так как F_i,л  I_З,л; здесь R_i,л достигает наибольших значений. В надире(точка Н) эта сила имеет наименьшее значение(F_i,л  I_З,л ) и также направлена по радиусу. В обеих точках (З и Н) она уменьшает силу тяжести. В точках А и В сила R_i,л направлена к центру Земли и увеличивает силу тяжести, в промежуточных точках С, D, E, N – по касательной к земной поверхности. Если обозначить радиус Земли R=1, а расстояние от Луны до центра Земли через r, то можно рассчитать величину ускорения приливообразующей силы. Для центра Земли(точка Ц) q_ц=fm/r². Для областей зенита и надира, соответственно: q_з = fm/(r-1)² и q_н = fm/(r+1)². Откуда q_з - q_ц=fm[1/(r-1)² – 1/r²]=fm[(2r – 1)/r²(r – 1)²], так как r и 2r1, то q=q_з - q_ц=2fm/r³ - величина ускорения приливообразующей силы. Аналогично точка Ц(C) притягивается сильнее точки Н, образуя второй горб-прилив. Если разложить силу R_i,л на вертикальную и горизонтальную составляющие (R_i,л =R^в _i,л +R^г _i,л), то станет ясна их геофизическая роль: сила R^в _i,л будет изменять силу тяжести, сила R^г _i,л - вызывать перемещение составных частиц геосфер в горизонтальной плоскости (приливообразующая сила). Приливообразующие силы периодические. Под их воздействием воды Мирового океана на одной половине Земли сгоняются по направлению к точке З, на другой половине – к точке Н, образуются приливные выступы (прилив). В точках З и Н В этот момент в точках А и В уровень воды Мирового океана понижается (отлив). Высота прилива в океане 1-2м, в твердой коре – 0,5м, высота приливов на Луне больше, чем на Земле, т.к. М_з81М_л. Вследствие суточного вращения Земли приливные выступы (приливные волны) перемещаются по поверхности океанов. За период лунных суток 24 ч 52 мин приливные волны обходят вокруг всей Земли и в каждом её месте вызывают два прилива и два отлива. Земная кора под действием приливных сил Луны постоянно пульсирует. Приливное трение, возникающее при движении жидкой и в меньшей степени твердой волн, приводит к торможению осевого вращения Земли и её спутника – Луны. По этой причине Луна уже давно прекратила своё вращение вокруг оси и постоянно обращена к нашей планете одной стороной. Уменьшение угловой скорости вращения Земли составляет 2 с за 100 тысяч лет. В с-ме З–С также действует приливообразующая сила. Её ускорение примерно в 2,2 раза меньше ускорения приливообразующей силы Луны(солнечные приливы в 2,2 раза меньше лунных). Но эти приливы отдельно не наблюдаются, они только изменяют величину лунных приливов. Суммарно эти изменения зависят от взаимного расположения центров масс Солнца, Земли и Луны. Во время новолуний и полнолуний лунный и солнечный приливы наступают одновременно и поэтому приливообразующие силы систем З–Л и З–Солнце складываются, наступает самый большой прилив. Во время первой и последней четвертей фаз Луны в момент лунного прилива происходит солнечный отлив и потому наблюдается наименьший прилив. Различие между величинами приливов для двух указанных ситуаций достигает 250–300%. Величина прилива в любой точке морского побережья во многом зависит от очертания берегов. В узких бухтах, куда приливная волна входит беспрепятственно, приливы наибольшие(Фанди - более чем 8м, Пенжинская губа –13 м. В бухтах, при входе в которые энергия приливной волны гасится узкой горловиной, приливы наименьшие. Явления приливов происходят также в атмосфере(проявляются в периодических изменениях атмосферного давления с периодом в 12ч.) Важная геофизическая роль принадлежит приливообразующей силе системы З–Л в образовании и динамике так называемых сегментов прилива в плоскости экватора твердого тела Земли. Рис.26Асимметрично-трехосный приливный эллипсоид.