Социальная сеть под парусом (Sailing Social Network)
Роза ветров => Машинный телеграф => Тема начата: Craus от 09.10.2017, 21:34:33
-
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_09_10_17_9_27_17.jpeg)
В предыдущей статье (http://sail-friend.ru/index.php?topic=1956.0) мы познакомились с некоторыми ситуациями приливов и отливов, осложняющих яхтинг. Разобрали опасности, подстерегающие нас при яхтинге в приливной зоне. Так почему происходят приливы и отливы? Об этом поговорим в этой статье, но сначала немного истории. Это кажется невероятным, но значительная часть населения Земли живет на расстоянии до 1 мили от берегов морей и океанов. В силу этого море определяло образ и ритм жизни людей, и они давно знали о приливах и отливах очень много и, конечно, уже с древних времен связывали происхождение приливов с луной, а именно с лунными циклами.
Еще в XVI веке великий испанский историк, географ и натуралист Хосе де Акоста впервые объяснил природу отливов и приливов воды, периодичность и их взаимосвязь с фазами Луны. Первая научная теория была предложена И. Ньютоном (1688) и развита его последователями Д. Бернулли, К. Маклореном, Л. Эйлером и др. Динамическая теория П. Лапласа (1775) была усовершенствована в XIX веке английскими учеными Дж. Эри, У. Томсоном (лордом Кельвином) и Дж. Дарвином.
Всех превзошел в 1922 году А.Т. Дудсон, который определил 380 факторов, влияющих на величину прилива воды. Среди них есть и очень длительные, измеряемые годами, и очень короткие. Понятно, что подавляющее большинство этих факторов не имеют существенного значения для яхтинга ввиду их малости. В практических целях навигации не нужна точность, измеряемая миллиметрами. В открытом море изменение давления на 10 миллибар приводит к изменению уровня воды на 10 сантиметров. Это не очень много, но дает представление о необходимой точности расчетов.
И еще одно замечание: только у нас говорят о приливах и отливах. Мировая океанология оперирует лишь одним термином — «прилив». Но мы же русские, всегда идем своим путем. Поэтому не удивляйтесь, что и далее в тексте будет встречаться привычное нам словосочетание прилив отлив.
Влияние на отливы и приливы Луны. Сизигия и квадратура.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_09_10_17_9_27_25.png)
Известно, что ничто так не влияет на высоту прилива и отлива, как Луна. Наблюдения показывают, что самые большие приливы воды бывают при полной и новой Луне, а самые маленькие — при половинной. Большие приливы воды, происходящие в новолуние и полнолуние, называются сизигийными (англ. Spring). Взаимное положение Луны, Земли и Солнца в это время показано на рисунке.
Самые маленькие отливы и приливы воды происходят, когда мы видим половину Луны. Они называются квадратурными (англ. Neap). На рисунке показано взаимное расположение небесных тел в это время.
Луна движется вокруг Земли таким образом, что от одного новолуния до другого проходит примерно месяц (около 4 недель). Таким образом, интервал времени между двумя последовательными сизигиями (или квадратурами) будет приблизительно 2 недели, а от сизигии до квадратуры или наоборот проходит около одной недели.
Для учета отлива и прилива воды в яхтинге удобно округлять фазы Луны до стандартного недельного чартера: если вы арендовали яхту на одну неделю, то, стартовав в сизигию, возвращаться на базу вы будете в квадратуру. А если на две недели — то вы вернетесь в следующую сизигию.
И еще очень важный момент для понимания сути происходящего. Солнце — это следующий по значимости после Луны фактор, влияющий на отлив и прилив воды. Как мы видим из рисунка, при полной и новой Луне (сизигия) Земля, Солнце и Луна находятся на одной прямой, и влияние Луны и Солнца на поверхность воды суммируется, а при половинной Луне (квадратура) они тянут в разные стороны, и влияние Солнца ослабляет отлив и прилив воды.
Двугорбый прилив воды.
Если Вы обратили внимание на рисунке изображено два прилива и отлива. Возникает вопрос, не ошибся ли художник, нарисовав не один «горб» прилива воды, вызванного притяжением Луны, а два — с двух противоположных сторон? Нет, это не ошибка, и если мы понаблюдаем, как меняется уровень моря в приливной зоне, то увидим, что за сутки происходит не один, а два подъема воды!
Сейчас мы подробно разберем причины такого странного на первый взгляд явления природы, получившего название «двугорбый прилив воды».
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_09_10_17_9_27_35.jpeg)
Дело в том, что нужно рассматривать не то, как Луна вращается вокруг Земли, а как пара небесных тел взаимодействуют. Луна намного меньше Земли, и ее роль в этом дуэте намного слабее, но ее влияние на движение Земли нельзя не учитывать. Фактически мы имеем равновесное вращение двух небесных тел вокруг оси, которое проходит на расстоянии 3/4 земного радиуса от центра Земли .
Давайте определим, какие силы действуют на воды Мирового океана в описанной выше модели. По своей природе это- сила притяжения Луны (сила земного притяжения, действующая на воду по всей поверхности Земли, одинакова и на образование отливов и приливов воды практически не влияет) и центробежная сила, вызванная вращением пары «Земля — Луна».
Векторы этих сип и их результирующие, собственно, и вызывают образование двух мест повышения уровня океанских вод одновременно. Силы сами по себе не велики, но для практически горизонтального перемещения водных масс нужно совсем немного. Уроните каплю воды на чуть-чуть наклонную поверхность, и вы увидите, как бодро она побежит… Таким образом, мы имеем два «горба» прилива воды — один на ближней к Луне стороне Земли, а другой — на дальней. И если мы будем в приливной зоне на берегу наблюдать за уровнем отлива и прилива воды, то увидим колебания с периодом в 12.4 часа (вы ведь помните, что Луна должна гнаться за Землей, бегущей вокруг Солнца). Лунные сутки продолжительностью 24 часа 50 минут дают нам очень удобный инструмент для оценки высоты прилива: зафиксировав уровень воды в любой момент времени, мы можем предсказать, что завтра будет тот же уровень прилива, но на один час позже!
Что влияет на высоту приливов воды.
(http://sail-friend.ru/gallery/3211_09_10_17_9_27_43.jpeg)
Итак, мы разобрались, почему прилив воды «двугорбый». Но дальше — больше, и внимательный наблюдатель заметит, что часто «горбы» различаются по высоте! Давайте разберемся, почему так происходит?
Посмотрев на рисунок , мы увидим, что плоскость эклиптики (эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца), плоскость лунной орбиты и экваториальная плоскость не совпадают. Соответственно, отливы и приливы воды, вызываемые действием Луны и Солнца два раза в сутки, бывают большие и малые. Изменение уровня прилива воды в течение лунных суток показано на рисунке.
В начале статьи мы отметили, что приливы бывают квадратурными (когда Луна и Солнце тянут воду в разные стороны) и сизигийными (действие Луны и Солнца совпадают). А максимальный прилив воды мы будем ожидать во время парада планет, когда все планеты Солнечной системы выстраиваются в одну линию, усиливая приливный эффект. Такое крайне редкое событие называется максимальным астрономическим приливом воды и сопровождается максимальной амплитудой приливных колебаний.
Устали? Мужайтесь! Это еще не все… Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите, а Земля в свою очередь — по эллиптической орбите вокруг Солнца. Это означает появление еще новых факторов со своими периодами и амплитудами. И учтите циклические изменения наклонения плоскости лунной орбиты с периодом в 18.6 года.
Думаете это все? Нет! Еще один очень важный момент. В предыдущей статье мы определили отливы и приливы воды как длинные волны. В каждом океанском бассейне эти волны доходят до берегов океана и отражаются от них, при этом могут возникать резонансные явления. Так, в Тихом океане преобладают суточные резонансные явления, и в результате во многих районах прилив и отлив происходит один раз в сутки, а в Атлантике преобладают полусуточные.
Также вспомним, что при взаимодействии с береговой линией возникают очень мощные местные течения и подъемы воды.
Казалось бы, что задача вычисления высоты прилива воды в заданной точке в заданное время невообразимо сложна и доступна только мощным компьютерам. Но люди давно научились решать ее с достаточной точностью. И мы с вами тоже овладеем этим искусством. Но об этом в следующих статьях.
Источник (https://wind-sail.ru)