9. Приливообразующие силы и их геофизическая роль.

Приливообразующие силы по своей природе подобны силам земного притяжения, но противоположны им по знаку, т.е. направлены от центра Земли. Они возникают в системах Земля – Луна, Земля – Солнце и во всех связях Земли с другими планетами Солнечной системы. Эти силы меньше 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. Рассмотрим систему Земля-Луна. Эта система представляет собой единое целое, составляющие которого жестко связаны между собой. Вся система вращается вокруг единой неподвижной оси, проходящей на расстоянии 0,73R от центра Земли.

В системе Земля – Луна постоянно действуют две силы: сила взаимного притяжения Земли и Луны F_З,ли сила осевого вращенияI_З,л. Для системы в целом эти силы равны между собой и противоположно направлены. Однако от каждой отдельно взятойi-той точки на земной поверхности расстояние до Луны неодинаково. Поэтому в отличие отF_З,лсила взаимодействияi-той точки Земли и ЛуныF_i_,лбудет переменной величиной. В результате на каждуюi-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,л_i.

СD

ЛЦ …

В Рис. 25.

Если разложить силу R_i_,лна 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_,лбудет изменять силу тяжести, силаR^г_i_,л- вызывать перемещение составных частиц геосфер в горизонтальной плоскости. Так как наиболее заметным для человека проявлением такого перемещения являютсяморские приливы, то силаR^г_i_,лполучила названиеприливообразующей силы.

Приливообразующие силы периодические. Под их воздействием воды Мирового океана на одной половине Земли сгоняются по направлению вначале к одной точке, а потом к другой. Отсюда следует, что под влиянием притяжения Луны водная оболочка Земли принимает форму эллипсоида, и в точках образуются приливные выступы (прилив). В этот момент уровень воды Мирового океана понижается (отлив). Высота прилива в океане 1-2 м, в твердой коре – 0,5 м.

Вследствие суточного вращения Земли приливные выступы перемещаются по поверхности океанов и в каждый следующий момент возникают в новых местах. 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 системе Земля – Солнцетакже действует приливообразующая сила. Её ускорение примерно в 2,2 раза меньше ускорения приливообразующей силы Луны. Т о 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 Земля – Луна и Земля – 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. Например, в зал. Фанди уровень воды при приливе повышается более чем на 18 м..

Явления приливов происходят также в атмосфере, причем в атмосфере приливы проявляются в периодических изменениях атмосферного давления, наиболее четко – с периодом в 12 ч. Важная геофизическая роль принадлежит приливообразующей силе системы Земля – Луна в образовании и динамике так называемых сегментов приливав плоскости экватора твердого тела Земли.