39. Приливы и отливы, причины возникновения, геологическая роль.

Прили́в и отли́в - периодическое колебание уровня океана или моря, обусловленное силами притяжения Луны и Солнца, а также другими приливообразующими силами. Приливы вызывают изменения в высоте уровня моря, а также периодические течения, известные как прили́вные течения. Приливообразующая сила непрерывно меняется в каждой точке Земли вследствие её суточного вращения и движения планет по своим орбитам.

Хотя для земного шара сила тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем сила тяготения Луны, прили́вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не от величины гравитационного поля, а от степени его неоднородности (градиента). При увеличении расстояния до источника поля градиент уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то и приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, слабее.

Наибольшее поднятие воды называют полная вода, минимальное - малая вода. Выделяют 3 основных типа приливов: полусуточные, когда в течение т. н. лунных суток (24 часа 54 мин.) наблюдаются 2 полных и 2 малых воды; суточные, когда за тот же период проходит 1 полная и 1 малая вода; смешанные - промежуточные между двумя предыдущими. Максимальной высоты достигают сизигийные приливы, когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной линии (или в одной фазе). Минимальны квадратурные приливы, когда Солнце и Луна занимают взаимно перпендикулярное положение и оказываемые ими влияния оказываются в противодействии.

Приливная волна обходит Землю по экватору за 36 часов, двигаясь по океанам с Востока на Запад со скоростью 1100 км/ч. Из-за того, что океан покрывает не всю Землю, приливная волна встречает преграды в виде материков, испытывает трение о дно. Это порождает обратные течения и другие явления, вследствие которых амплитуды и фазы приливных волн сильно отличаются от расчётных теоретических. На удалении от материков величина приливов составляет ~ 1 м., у берегов разность уровней между полной и малой водой может быть намного больше. Особенно велики колебания в постепенно сужающихся проливах и заливах-эстуариях.

Все крупные акватории, включая океаны, моря и озера, в той или иной степени подвержены приливам и отливам, хотя на озерах они невелики.

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. Средний уровень моря - условная величина, выше которой расположены отметки уровня во время приливов, а ниже - во время отливов. Это результат осреднения больших рядов срочных наблюдений. Средняя высота прилива (или отлива) - осредненная величина, рассчитанная по большой серии данных об уровнях полных или малых вод.

40. Закономерности волновых движений воды; волна, ее элементы, поведение волны на отмелом и приглубом берегу.

Во́лны на пове́рхности жи́дкости — название разнообразных волн, возникающих на поверхности раздела между жидкостью и газом или жидкостью и жидкостью. Волны на поверхности жидкости различаются принципиальным механизмом колебания (капиллярный, гравитационный и т. д.), что приводит к различным законам дисперсии и, как следствие, к различному поведению этих волн.

Нижняя часть волны называется подошвой, верхняя — гребнем. Высота волны (вертикальное расстояние от подошвы до гребня) обозначается латинской буквой h, длина (горизонтальное расстояние от гребня до гребня) — греческой строчной буквой λ. Если глубина водоема сравнима с высотой волны, то во время движения волны гребень опережает подошву, наклоняясь вниз под действием силы тяжести, затем волна разбивается и высота волны уменьшается.

Явление на море, когда волны с большой силой и высоким уровнем звука разбиваются о берег, называется прибоем (морским прибоем). Морской прибой и его шум в частности нередко воспевается в искусстве. Наблюдение прибоя и прослушивание его шума являются хорошими средствами для расслабления. В последнее время появилась тенденция прослушивания аудионосителей с записями шума прибоя. Иногда его звуки сопровождаются лёгкой музыкой.

Ветер, воздействуя на водную поверхность, вызывает колебательные движения воды в ее поверхностной толще. Частицы воды начинают совершать орбитальные движения в плоскости, перпендикулярной поверхности моря, причем движение по этим орбитам совершается в направлении действия ветра. Различают волны глубокого моря и волны мелководья. Так как волновые движения с глубиной затухают, разделение морских волн на эти категории проводят по признаку: глубина моря больше или меньше глубины проникновения волновых движений. На глубине, равной или больше половины длины волны, волновые колебания, а следовательно, и воздействие их на дно водоема, затухают.

В морской волне различают высоту h , длину L , период Т, скорость распространения V и такие элементы, как гребень и ложбина волны, передний и задний склоны, фронт и луч волны (рис. 153). Время, в течение которого частица воды описывает полную орбиту, называется периодом, а величина, получаемая при делении длины волны на ее период, – скоростью распространения.

Параметры волн зависят от силы ветра и его продолжительности, от характера подводного берегового склона, от длины разгона волн. Подобно энергии потока, полная энергия волн может быть выражена формулой: Е = 1/8 pgh2L, где Е – энергия волны, р – плотность воды, g – ускорение силы тяжести, h – высота волны, L – длина волны. Учитывая, что р и g изменяются в незначительных пределах, можно сказать, что энергия волны пропорциональна длине и квадрату высоты волны.

Волны мелководья в отличие от волн открытого моря воздействуют на дно (на подводный береговой склон) и сами испытывают его воздействие. Вследствие этого они расходуют энергию на преобразование рельефа дна, на перенос залегающих на дне обломочных частиц. Волны открытого моря расходуют энергию только на преодоление внутреннего трения и на взаимодействие с атмосферой.

Чем больше затрачивается энергии волнами при прохождении над подводным береговым склоном, тем меньше ее доносится до береговой линии. В результате взаимодействия с дном при прохождении над мелководьем волны меняют свой профиль, становятся асимметричными: передний склон становится круче, а задний выполаживается. Внешней асимметрии отвечает возникающая у волн мелководья асимметрия орбит, по которым движутся водные частицы. Орбиты из круглых становятся эллиптическими, причем сами эллипсы неправильные, сплюснутые снизу (рис. 154). Соответственно утрачивается равенство орбитальных скоростей. Скорости движения, направленные в сторону берега (то есть при прохождении верхней части орбиты), становятся больше скоростей обратного движения (по нижней части орбиты). Такое соотношение скоростей имеет принципиальное значение для понимания процессов перемещения наносов и формирования рельефа в береговой зоне.