Откуда приходит вода во время прилива и куда уходит во время отлива
Некоторые цикличные явления природы на первый взгляд кажутся очень привычными и простыми. Многие из них можно наблюдать почти в любой точке земного шара.
Однако порой возникают не совсем стандартные вопросы относительно их взаимодействия с окружающей средой, механики самого процесса. Например, многих интересует, куда уходит вода во время отлива и откуда она приходит во время прилива. Чтобы ответить на этот вопрос, следует сначала понять природу самого явления.
Почему происходят приливы и отливы?
Для многих не секрет, что данный процесс – это результат взаимодействия планеты с Луной. Она, как огромный небесный магнит, притягивает к себе частицы Земли. Это явление объясняется законом всемирного тяготения.
Чем ближе частицы к Луне, тем сильнее они притягиваются. Наиболее удаленные не притягиваются совсем. Таким образом, поверхность Земли деформируется, и со стороны, обращенной к Луне, образуется водяной горб.
Однако и с обратной стороны планеты, прямо противоположной и необращенной к спутнику, также образуется выпуклость. Земля приобретает вытянутую по направлению к Луне форму. Почему же образуется не один, а два горба?
Все дело в центробежной силе, которая возникает из-за вращения Земли вокруг своей оси. Второй горб появляется именно по этой причине.
Следует заметить, что на это явление оказывает влияние не только спутник. Солнце тоже притягивает частицы Земли и, с его стороны также могут образовываться выпуклости. Но не такие большие, так как в данном случае приливная сила в четыре раза меньше из-за удаленности звезды от поверхности Земли.
Когда Солнце и Луна выстраиваются по отношению к планете так, что их силы начинают действовать перпендикулярно, каждое из космических тел как бы перетягивает частицы на себя, противодействуя друг другу. В это время наблюдаются самые низкие приливы. Их называют квадратурными.
И напротив, когда Луна, Земля и Солнце выстраиваются в одну линию, силы светил действуют слажено, и в этот период наблюдаются самые высокие приливы. Их называют сизигийными.
Стоит отметить, что такое влияние Луна оказывает не только на водную поверхность планеты. Существуют также земные и воздушные приливы и отливы. Такого рода изменения можно замерить лишь с помощью специальных приборов.
Однако влияние Луны на океаны, моря и реки является наиболее заметным и значимым.
Куда уходит вода?
Можно сказать, что частично ответ на этот вопрос уже был дан выше. Как выяснилось, из-за воздействия Луны вода концентрируется в двух точках. И в зависимости от положения Солнца, могут присутствовать еще два небольших горба.
Таким образом, в этих двух или четырех точках планеты наблюдается повышение уровня воды. А в точках, наиболее удаленных от этих горбов, воды становится намного меньше.
Грубо говоря, если Луна находится над океаном примерно за 10 000 км от берега, то там наблюдается отлив. Если же она приближается к береговой линии, образуется прилив.
При этом, концентрация воды посреди океана не будет так заметна, как возле материков. Потому что приливные волны, не встретив препятствия, распределяются равномерно и уровень воды повышается не более чем на метр. Там же, где на пути течения образуется препятствие в виде берегов, вода скапливается до наступления отлива.
Ввиду того, что Земля вращается вокруг своей оси, горбы остаются неподвижными по отношению к Луне и, следуя за ней, огибают всю поверхность планеты за 24 часа 50 минут – это время полного оборота Луны вокруг Земли. А так как приливных волн две с каждой стороны, то интервал между приливами в любой местности примерно равен 12 часам 25 минутам. Временной промежуток между отливами и приливами соответствует 6 часам.
Источник
Приливы и отливы
Похожие записи
Что такое отлив и прилив
Что такое отлив и прилив
На многих морских побережьях можно наблюдать, как уровень воды с определённой периодичностью равномерно опускается и остается лишь вязкая почва. Этот процесс называется отливом. Однако через несколько часов уровень воды вновь поднимается и почва на берегу опять покрывается водой. Этот процесс называется приливом. Уровень воды изменяется регулярно дважды в день.
Когда приливы сменяются отливами
Отлив и прилив регулярно сменяют друг друга: за отливом следует прилив, вслед за ним — следующий отлив. Наивысший уровень воды в море или океане во время прилива называют полной водой, а минимальный во время отлива — соответственно, малой водой. Цикл «полная вода — отлив — малая вода — прилив — полная вода» составляет 12 часов 25 минут. А это значит, что приливы и отливы можно наблюдать дважды в день.
Как происходят приливы и отливы
Сила притяжения Луны обусловливает образование в море первого приливного гребня на обращённой к ней стороне Земли. В силу законов физики, связанных с вращением Земли и возникновением центробежной силы, на противоположной стороне Земли формируется второй приливной гребень, ещё более мощный, чем первый. Поэтому и здесь уровень воды повышается.
Между двумя этими гребнями он опускается, и происходит отлив! И Солнце силой своего притяжения оказывает влияние на Землю, а также на приливы и отливы. Но сила воздействия Солнца гораздо меньше, чем Луны, хотя масса Солнца в 30 миллионов раз превышает массу Луны. Причина этого кроется в том, что Солнце от Земли в 390 раз дальше, чем Луна от Земли.
Первая приливная гидроэлектростанция
Благодаря приливам и отливам, то есть поднятию и падению уровня моря, вырабатывается много энергии. Её можно использовать для производства электричества. Первая и наибольшая в настоящее время приливная гидроэлектростанция в мире была построена в эстуарии (узком заливе устья) реки Ране (Сен-Мало, Франция) и в 1966 году введена в эксплуатацию. Там разница между отливом и приливом очень велика (амплитуда 8,5 метра).
Какие еще факторы влияют на приливы и отливы
Помимо сил притяжения, космических тел, Луны и Солнца, на приливы и отливы воздействуют другие факторы: вращение Земли замедляет приливы, берега не дают воде подниматься. Кроме того, на приливы и отливы влияют сильные шторма, при которых с побережья затрудняется отток морской воды. Поэтому её уровень в таких местах значительно выше, чем при обычном приливе. На приливы и отливы также воздействует сила ветра: если он дует с берега, уровень воды падает значительно ниже нормы.
Всегда ли видны приливы и отливы
Говорят, что в некоторых морях, например в Средиземном или Балтийском, приливов и отливов нет. Конечно же, это не так, потому что они бывают во всех морях. Однако в Средиземном и Балтийском морях разница между полной и малой водой (амплитуда прилива и отлива) настолько незначительна, что практически незаметна. В Северном же море, напротив, очень чётко различаются приливы и отливы.
Приливные волны возникают в океанах и переходят в окраинные моря. Если окраинное море соединено с океаном только узким проливом, как, например, Средиземное море, приливные волны либо не достигают его, либо очень ослабевают. Северное море сообщается с Атлантическим океаном широким проливом, поэтому приливные волны легко достигают побережья и прилив в этом месте прекрасно виден.
Что такое сизигийный прилив
Особенно сильные приливы и отливы можно наблюдать на протяжении 14 дней, когда Луна и Солнце во время полнолуния и новолуния (сизигий) находятся на одной линии с Землёй. В это время приливообразующие силы обоих небесных тел, действующие в одном направлении, суммируются и усиливают прилив. Начинается так называемый сизигийный прилив, когда полная вода поднимается наиболее высоко. Соответственно, при отливе вода опускается на самый минимальный уровень.
Что такое амплитуда прилива и отлива
Разница между полной и малой водой во время прилива и отлива называется амплитудой. При этом свою роль играют силы притяжения Солнца и Луны: когда они усиливают друг друга, амплитуда увеличивается (сизигийный прилив), а когда силы притяжения ослабевают — амплитуда, наоборот, уменьшается (квадратурный прилив). В открытом море амплитуда прилива не превышает 50 сантиметров. На берегах же она, напротив, намного больше.
Так, на побережье Северного моря Германии она, например, составляет 2-3 метра, на английском побережье Северного моря — до 8 метров, а в бухте Сен-Мало (Франция) в проливе Ла-Манш — доходит до 11 метров. Это можно объяснить тем, что в мелких водах приливные волны, как и все остальные, теряют скорость и замедляют свой ход, в результате чего уровень воды поднимается.
Что такое квадратурный прилив
На протяжении семи дней после полнолуния и новолуния Солнце, Земля и Луна уже не находятся на одной прямой. Когда приливообразующие силы Луны и Солнца взаимодействуют под прямым углом друг к другу, начинается квадратурный прилив: полная вода поднимается незначительно, а уровень малой воды практически не падает.
Что такое приливные течения
Приливы не только являются причиной поднятия и падения уровня воды. В то время как море поднимается и опускается, вода движется вперед и назад. В открытом море это едва ли заметно, но в проливах и бухтах, где движение воды ограничено, можно наблюдать приливные и отливные течения. В первом случае (приливное течение) оно направлено к берегу, во втором (отливное течение) — в противоположную сторону. Смену приливных течений специалисты обычно называют поворотом. В момент поворота вода пребывает в спокойном состоянии, и это явление называется «мёртвой точкой» прилива.
Где наблюдаются наибольшие амплитуды приливов и отливов
В бухте Фанди на восточном побережье Канады можно наблюдать самые большие амплитуды приливов и отливов на нашей планете. Это значит, что разница между полной и малой водой во время прилива и отлива тут является максимальной. При сизигийном приливе она достигает 21 метра. Раньше рыбаки устанавливали сети при полной воде, а собирали рыбу из них во время малой воды: необычный способ рыбной ловли!
Как возникает штормовой прилив
Штормовым называют прилив, когда вода накатывается на берега особенно высоко. Он возникает вследствие сильных ветров, которые дуют по направлению к суше и приходят вместе с сизигийным приливом. Напомним: во время него полная вода поднимается особенно высоко, а малая вода опускается особенно низко. Это происходит в периоды полнолуния и новолуния.
Сила ветров и их длительность приводят к возникновению штормового прилива, когда вода поднимается более чем на метр над средней точкой прилива. Различают сильный штормовой прилив, при котором вода поднимается на 2,5 метра, и сверхсильный — когда вода поднимается более чем на 3 метра.
Какой скорости могут достигать приливные течения
В глубине океанов приливные течения достигают скорости около километра в час. В узких проливах она может составлять от 15 до 20 километров в час.
Источник
Приливы и отливы на Земле
Приливы и отливы — это периодические повышения и понижения уровня воды в океане или море. Они происходят под влиянием на Землю приливных сил Луны и Солнца.
Прилив поднимает воду к Земле, когда вода отступает, возникает отлив. Дважды в течение суток с промежутком времени можно наблюдать, как вода у берега поднимается и заливает часть суши. Спустя время уровень воды снова понижается и вода отступает, обнажая прибрежное дно.
Еще с древности люди наблюдали за этим явлением. Основную причину приливов и отливов впервые указал Исаак Ньютон. В 1687 году великий математик изложил закон всемирного тяготения. Этот закон послужил важнейшим шагом к научному пониманию природы приливов.
Что такое приливы и отливы
Приливы и отливы — ритмические поднятия и опускания уровня воды в океанах, вызванные притяжением Луны и Солнца. Они возникают два раза в день и регулярно сменяют друг друга.
Наша планета Земля входит в состав солнечной системы и является третьей по счёту планетой от Солнца. Она имеет единственный спутник — Луну. Положение Земли и её спутника определяют многие процессы, происходящие на Земле. Сила лунного притяжения и сила, возникающая при взаимном вращении Земли и Луны приводит к образования приливов и отливов на Земле.
Солнце гораздо удалено от Земли, поэтому оказывает меньшее влияние. Приливообразующая сила Луны больше в 2,17 раз, поэтому характеристики прилива в основном зависят от взаимного положения Луны и Земли.
Приливно-отливные процессы имеют следующий механизм:
Сначала вода медленно поднимается. Происходит это до тех пор, пока она не достигнет пика, который носит название «полная вода».
Какое-то время вода держится на пиковом уровне, а затем начинает постепенно опускаться.
Опускаться уровень воды может в течение 6 часов. Происходит это до тех пор, пока он не достигнет минимальной отметки, которая называется «малая вода».
В ходе отлива, когда вода начинает отходить (с разной скоростью) обратно в море может возникнуть отбойное течение – это сильное движение воды от берега. Оно наблюдаются в прибрежных зонах. Отбойное течение представляет угрозу для отдыхающих.
Опасность этого течения заключается в том, что оно формируется на малых глубинах. Человек может находиться недалеко от берега (на мелководье), а нарастающая вода может сбить с его ног и унести в открытое море (океан). Главное в таком случае, соблюдать меры предосторожности и технику безопасности. Даже первоклассные пловцы могут не справиться с отбойным течением в результате неправильных действий.
Продолжительность
В среднем полный приливно-отливной цикл длится 12-13 часов. Вращение планеты оказывает на процесс своё влияние — он имеет периодичность (т.е. происходит дважды в сутки). Вертикальный промежуток между пиком и минимумом называется приливной амплитудой.
Но гораздо важнее в приливно-отливном процессе не столько суточная, сколько месячная цикличность. Положение «малой» и «полной» отметки изменяется в зависимости от лунной фазы (т.е. полнолуния и новолуния). Так что частота максимальной приливной амплитуды составляет дважды в месяц, это же касается и минимальной.
На показатели приливной высоты влияет и особенность рельефа побережья. Например, если участок имеет воронкообразную форму, то во время движения приливной волны берег будет сжиматься. Уровень воды станет выше, чем на соседних участках суши, которые имеют отличную от него форму.
Наиболее высокие точки приливов наблюдаются в:
североамериканском заливе Фанди (отметка равна 18 м);
заливах Бретани в Европе (приливная волна доходит до 14 м).
Причина приливов и отливов
Здесь оказывают влияние два главных фактора:
гравитационное воздействие спутника Земли (наибольший процент влияния);
Земля и её спутник — Луна неразрывно связаны друг с другом. Они оказывают друг на друга значительное влияние. Именно благодаря этой связи сохраняется определённое расстояние между орбитами этих космических тел. Планета и спутник стремительно приближаются друг к другу и также стремительно друг от друга отдаляются.
Во время приближения Луны к Земле, планетарная кора последней как бы выгибается в сторону объекта, который к ней притягивается. Именно по этой причине воды Мирового океана начинают смещаться, поднимаются над поверхностью планеты.
Но вот вопрос — куда же уходит вода при отливе, когда Луна отдаляется от Земли? Естественно, водная масса никуда не исчезает, она просто возвращается на своё прежнее место. Это говорит о том, что водные объёмы Земли постоянно перемещаются с места на место.
Интересно, что приливы в то же время происходят и на противоположной к Луне стороне Земли. И если в первом случае планетарная кора выгибается, что объясняет подъём водного пространства при притяжении спутника, то с противоположной стороны это же явление вызывается снижением силы притяжения. То есть там кора как бы оседает, а свободное пространство заполняется водой.
Так как оборот спутника Земли вокруг планеты составляет чуть больше 24 часов, то каждые последующие сутки время наступления прилива и отлива будет отодвигаться на 50 минут. Волна, которая движется со скоростью 1600 км/ч, будет «гнаться» за спутником, смещаясь за планетарные сутки на 13°.
В астрономии принято считать, что приливные волны оказывают влияние на скорость движения Земли. Они формируют течения, а те, в свою очередь, движутся, подвергая испытаниям силу сопротивления земной коры. Это замедляет планету.
Ещё каких-то несколько миллиардов лет назад земные сутки составляли 22 часа, поэтому можно с уверенностью прогнозировать, что в будущем Земля замедлится настолько, что её сутки полностью синхронизируются с лунными сутками, а приливно-отливные процессы прекратят существовать.
Воздействие Солнца
Солнце оказывает только небольшое воздействие на приливные силы. Оно находится на значительном расстоянии от планеты и её спутника (почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна).
При своём движении вокруг Земли Луна занимает различное положение относительно Солнца. Эти положении называются фазами (новолуние, нарождающаяся Луна, неполная Луна, полнолуние, неполная Луна, убывающая).
Во время полнолуния и новолуния сразу три косметических тела (Луна, Солнце и Земля) выстраиваются в линию. В результате таких перемещений солнечная амплитуда накладывается поверх лунной, это приводит к выраженным (максимальным) колебаниям воды. Их называют сизигийными. А минимальный прилив наблюдается тогда, когда действие сил Луны и Солнца находится под прямым углом. Такое явление называется квадратурным приливом.
Разновидности
Приливно-отливные циклы принято разделять по длительности:
Полусуточные (касаются Атлантического океана, морей Северного Ледовитого океана). За сутки происходят 2 прилива и отлива. Амплитуды чередуются, но практически не различаются, поэтому представляются синусоидальной кривой.
Суточные (относятся к Тихому океану). Эти процессы фиксируются редко. В сутки происходит один прилив и один отлив. Однако если Луна располагается на линии экватора, то водные массы вообще стоят на месте. Если спутник Земли несколько склоняется, то в зоне экватора будут наблюдаться лишь небольшие приливы. Но вот если склонение значительное, то в тропических областях будут наблюдаться сильные подъёмы воды.
Смешанные (относятся к Тихому океану). В данном случае по высоте фиксируются лишь суточные или полусуточные явления, имеющие искажённую конфигурацию. За половину суток уровень водного пространства изменяется в соответствии с полусуточными приливами, а за полные сутки — с суточными. На процесс оказывает влияние степень склонения Луны в определённый промежуток времени.
Аномальные (относятся к Белому морю и Английскому каналу). Уровень воды поднимается и снижается, не попадая ни под одну и описанных выше классификационных категорий. Это связано с обилием мелководных участков, которые влияют на состояние речных устьев. Там приливы значительно короче отливов.
Воздействие и использование человеком
Огромная сила приливно-отливных процессов не могла остаться без внимания человека.
Суда получают возможность войти в реку на многие километры против течения и таким образом добраться до нужного портового пункта. График передвижения судов сопоставляется капитанами с таблицами, в которых подробно расписано время начала подъёма и спада водных масс.
Приливы и отливы способствуют формирования прибрежные области, превращая скалы в пляжи.
Обеспечивают доставку соленой воды, микроэлементов(удобрения), живых организмов в устья рек, впадающих в моря и океаны.
Могут стать источником энергии. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины. Приливная энергетика не так широко распространена в мире. Приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.
Высочайшие на Земле приливы (15,6 — 18 м) наблюдаются в бухте Фанди (заливе в северо-восточной части залива Мэн). В России самые высокие приливы случаются в Пенжинской губе Охотского моря — до 12,9 м.
