Приливы и отливы
Детская энциклопедия




Меню сайта




Реклама











Приливы и отливы

Жители многих населенных пунктов на побережьях морей и океанов ежедневно наблю­дают очень интересное явление природы — периодические повышения и понижения воды у берегов.

Такие периодические колебания воды в оке­анах и морях называются приливами и отливами.

Заметнее всего приливы и отливы у берегов океанов или открытых морей. Здесь обычно на­блюдается такая картина. В течение суток, точ­нее 24 часов 50 минут, уровень воды у берегов дважды повышается и дважды понижается.

Повышение от наименьшего уровня воды до наибольшего происходит постепенно и сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее. Оно длится в среднем около 6 часов 12,5 минуты. После этого начинается понижение уровня воды. Понижение продолжается в среднем также 6 часов 12,5 минуты.

Один из двух приливов в течение суток в данной местности наступает вскоре после того, как Луна достигнет самого высокого положения на небе (верхней кульминации). Основываясь на этом и на совпадении удвоенного периода приливов (24 часа 50 минут) с периодом видимо­го обращения Луны вокруг Земли, еще в древ­ние времена люди связывали приливы и отливы с Луной.

И действительно, основная причина прили­вов, как впервые указал Исаак Ньютон,— это притяжение Земли Луной, точнее говоря, разность между притяжением Луной всей Земли в целом, с одной стороны, и водной оболочки ее — с другой.

 

В общих чертах теория Ньютона объясняет приливы и отливы так.

Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли. Частицы, которые находятся в данный момент ближе к Луне, притягиваются ею сильнее, а более далекие — слабее. Если бы Земля была абсолютно твердой, то это различие в силе при­тяжения ее частиц не играло бы никакой роли. Но Земля не абсолютно твердое небесное тело. Кроме того, она покрыта океанами и морями, которые занимают 71% ее поверхности. По­этому разное притяжение частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра (эту разность называют приливообразующей силой), смещает эти частицы друг относитель­но друга, и Земля, прежде всего ее водная обо­лочка, изменяет свою форму, деформируется.

Рассмотрим рисунок 1. Частицы воды, наибо­лее близкие к Луне в данный момент (на рисунке вблизи точки А), притягиваются Луной сильнее, а частицы, наиболее далекие от нее (вблизи точки В),— слабее, чем частицы, находящиеся в центре Земли. Поэтому частицы воды вблизи точки А смещаются по направлению к Луне больше, а частицы вблизи точки В — меньше, чем частицы в центре Земли, и водная оболоч­ка Земли деформируется — она вытягивается в направлении Луны.

Деформируется и вытягивается к Луне во­обще все твердое тело Земли, но гораздо меньше, так как оно состоит из вещества, гораздо более вязкого, чем вода.

 

Таким образом, на стороне Земли, обращен­ной к Луне, и на противоположной ее стороне (вблизи точек А и В) вода поднимается, обра­зуются так называемые приливные выступы и накопляется излишек воды. Вблизи же точек Б и Г уровень воды снижается, оттуда вода стекает, и здесь наступает отлив.

Приливные выступы вблизи А и В стремят­ся сохранить по отношению к Луне одно и то же положение. И если бы Земля не вращалась, а Луна была неподвижной по отношению к Зем­ле, то Земля вместе со своей водной оболочкой всегда сохраняла бы одну и ту же форму, вы­тянутую по направлению к Луне, и никаких приливов и отливов не было бы. Однако Земля вращается, а Луна для земного наблюдателя движется по небу с запада на восток и за сутки делает как бы полный оборот вокруг Земли. По­этому приливные выступы как бы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей. Образуется так называемая приливная волна (точнее, две волны в противоположных точках земного шара). Она движется в океанах и морях с запада на восток навстречу направ­лению вращения Земли со скоростью около 1800 км/час. Над каждым пунктом в океане приливная волна, поднимающая уровень воды, проходит дважды в сутки.

В открытом океане уровень воды при про­хождении приливной волны поднимается не­значительно, в среднем на несколько десятков сантиметров, и естественно, что это остается незаметным, например, для плывущих на ко­рабле людей. Но у берегов даже такой подъем уровня воды уже заметен. Кроме того, у бере­гов, особенно в узких заливах или бухтах, уровень воды поднимается гораздо выше, чем в открытом океане, так как берег материка препятствует движению приливной волны и во­да здесь накапливается в течение всего времени между отливом и приливом. Поэтому около берегов приливы (точнее говоря, разность меж­ду уровнями воды при приливе и отливе) дости­гают в среднем 4—5 м. Самый большой при­лив — около 18 м — наблюдается в одной из бухт побережья Канады.

В СССР наибольшие приливы — около 13 м — наблюдаются в Гижигинской и Пенжинской губах на Охотском море.

Во внутренних морях, например в Балтий­ском и Черном, приливы и отливы очень малы и почти незаметны. Это происходит потому, что через узкие проливы, соединяющие такие моря с океанами, за время от отлива до прилива не успевают проникнуть в моря сколько-нибудь значительные массы воды, перемещающиеся вместе с океанской приливной волной. Правда, в каждом закрытом море или даже озере воз­никают самостоятельные приливные волны и перемещения масс воды внутри этих морей и озер. Но чем меньше море или озеро, тем меньше воды перемещается в нем от одного берега к другому и тем меньше приливы и отливы. На­пример, в Средиземном море приливы дости­гают 1—2 м, а в Черном море — 10 см.

Такова в общих чертах картина приливов и отливов и причина их возникновения.

При более детальном изучении приливов и отливов наблюдаются такие очень интересные и очень сложные явления.

Момент полной воды в данной местности не совпадает с кульминацией Луны, а всегда запаздывает. Это происходит потому, что тре­ние воды о дно океанов и внутреннее трение воды несколько задерживают движение прилив­ной волны и она не поспевает, так сказать, за Луной. Приливная волна достигает данного пункта в океане лишь через некоторый проме­жуток времени после кульминации Луны, так что прямая линия, проведенная через прилив­ные выступы на противоположных сторонах земного шара, проходит восточнее направления из центра Земли на Луну (рис. 2).

Величина запаздывания приливов в данной местности по сравнению с моментом кульмина­ции Луны называется «прикладным часом».

В разных местностях «прикладной час» раз­ный, так как он зависит от особенностей рельефа дна и берегов. Например, в Остенде (Бельгия) «прикладной час» равен в среднем 25 минутам, в Гибралтаре — 1 часу 47 минутам, в Бресте (Франция) — 3 часам 46 минутам, в некоторых заливах Белого моря — 5 часам и т. д.

В одной и той же местности высота при­ливов изо дня в день меняется. Это связано преж­де всего с тем, что расстояние от Луны до Зем­ли и высота Луны над горизонтом в данной местности в момент кульминации все время изменяются. Изменяется в связи с этим и вели­чина действующей приливообразующей силы. Существует такая формула для приливообразую­щей силы, действующей на единицу массы на по­верхности Земли в момент кульминации Луны:

где f — постоянная тяготения, М — масса Лу­ны, R — радиус Земли, r— расстояние от Луны до Земли, h высота Луны над горизонтом в момент кульминации.

В течение месяца расстояние от Луны до Зем­ли изменяется приблизительно от r=365 тыс. км до r =405 тыс.км, а приливообразующая сила изменяется примерно в 1,4 раза. Высота Луны над горизонтом в момент кульми­нации изменяется в течение месяца в среднем на 47°, причем эта амплитуда изменений ко­леблется с периодом около 19 лет от 37 до 57°; это приводит как к месячным колебаниям высо­ты приливов и отливов, так и к колебаниям с периодом около 19 лет.

Заметное приливное действие оказывает на Землю и Солнце, и по той же причине, что и Луна. Хотя Солнце находится от Земли значи­тельно дальше, чем Луна (в среднем в 389 раз), но его масса намного больше массы Луны (в 27 млн. раз), поэтому и влияние его также велико.

В моменты сизигий (т. е. когда Земля, Луна и Солнце располагаются на прямой линии) сол­нечная и лунная приливные волны складывают­ся друг с другом, а в моменты квадратур (когда направления с Земли на Луну и Солнце отли­чаются друг от друга на 90°) солнечная прилив­ная волна несколько повышает уровень отлива и несколько понижает уровень прилива. По­этому высота приливов во время сизигий бывает примерно в 2,7 раза больше, чем во время квадратур.

Кроме указанных основных причин колеба­ния высоты приливов и отливов, существуют и более мелкие. Они связаны главным образом с особенностями движения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца.

Теоретически приливное действие оказыва­ют также и планеты, но оно слишком мало, чтобы его можно было обнаружить.

Под действием приливообразующих сил де­формируется не только водная оболочка, но и все твердое тело Земли. Таким образом, при­ливные волны возникают и на твердой поверх­ности Земли. Их бы не было совсем, если бы Земля была абсолютно твердой. И наоборот, они были бы наибольшими, если бы Земля была жидкой. Наблюдения приливных волн на твердой поверхности Земли позволяют су­дить об упругости вещества Земли. Эти наблю­дения показывают, что Земля по своей упругости обладает свойствами стального шара.

Приливообразующие силы вызывают также деформации воздушной оболочки Земли. Они выражаются прежде всего в периодических ко­лебаниях атмосферного давления. Обнаружива­ются также периодические изменения свойств различных слоев атмосферы.

Приливы и отливы перемещают большие массы воды, и люди давно стали задумываться над тем, как бы заставить эти массы воды вра­щать колеса турбин, вырабатывающих электро­энергию. В последние годы вопрос этот уже практически решен, и в ближайшем будущем человек широко будет использовать энергию приливов и отливов.

Принцип работы приливной гидроэлектро­станции простой. В заливе, где наблюдаются более или менее значительные приливы и отли­вы, строится плотина, отделяющая часть зали­ва от океана. Во время прилива или отлива образуется разность уровней воды между океа­ном и отделенной частью залива. Вода по спе­циальному каналу устремляется сквозь плотину сверху вниз и приводит в движение установлен­ные там турбины.

На приливной электростанции удобны так называемые реверсивные турбины. Они враща­ются то в одну (во время прилива), то в другую (во время отлива) сторону.

Приливные гидроэлектростанции проекти­руются во Франции, США, Англии и во многих других странах. В СССР начато строительство опытной приливной гидроэлектростанции в Кис­лой губе на побережье Кольского полуострова.



http://elitpolimer.ru/ жироуловители бытовые.


 
 
-------------------------------------------------------
Календарь
«  Июль 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2017