с чем связаны приливы в мировом океане

Прилив и отлив

Прили́в и отли́в — периодические вертикальные колебания уровня океана или моря, являющиеся результатом изменения положений Луны и Солнца относительно Земли вкупе с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа и проявляющееся в периодическом горизонтальном смещении водных масс. Приливы и отливы вызывают изменения в высоте уровня моря, а также периодические течения, известные как прили́вные течения, делающие предсказание приливов важным для прибрежной навигации.

Интенсивность этих явлений зависит от многих факторов, однако наиболее важным из них является степень связи водоёмов с мировым океаном. Чем более замкнут водоём, тем меньше степень проявления приливо-отливных явлений.

Так, например, на побережье Финского залива эти явления заметны только на мелководье, а периодически происходившие ранее наводнения в Петербурге объяснялись длинной волной, связанной с колебаниями атмосферного давления и нагонными западными ветрами.

С другой стороны, если в месте образования прилива достаточно большой амплитуды имеется сужающийся залив или устье реки, это может привести к образованию мощной приливной волны, которая поднимается вверх по течению реки, иногда на сотни километров. Из таких волн наиболее известны:

Хотя для земного шара величина силы тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем силы 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. При увеличении расстояния от источника поля неоднородность уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, оказываются слабее.

Также одной из причин возникновения приливов и отливов является суточное (собственное) вращение Земли. Массы воды мирового океана, имеющие форму эллипсоида, большая ось которого не совпадает с осью вращения Земли, участвуют в её вращении вокруг этой оси. Это ведёт к тому, что в системе отсчёта, связанной с земной поверхностью, по океану бегут по взаимно противоположным сторонам земного шара две волны, приводящие в каждой точке океанского побережья к периодическим, два раза в сутки повторяющимся явлениям отлива, чередующихся с приливами.

Таким образом, ключевыми моментами в объяснении приливо-отливных явлений являются:

Отсутствие одного из этих факторов исключает возможность появления приливов и отливов.

При объяснении причин приливов внимание обычно обращается лишь на второй из этих факторов. Но расхожее объяснение рассматриваемого явления только действием приливных сил неполно.

Ежегодно повторяющийся приливо-отливной цикл остаётся неизменным вследствие точной компенсации сил притяжения между Солнцем и центром масс планетной пары и силами инерции, приложенными к этому центру.

Поскольку положение Луны и Солнца по отношению к Земле периодически меняется, меняется и интенсивность результирующих приливо-отливных явлений.

Источник

Природное явление приливы и отливы

Механизм явления «приливы и отливы»

Характер образования приливов и отливов уже достаточно изучен. На протяжении многих лет ученые исследовали причины и результаты данного явления.

Подобные колебания уровня земных вод можно показать в следующей системе:

Можно заметить некоторую закономерность, если наблюдать процесс прилива в одном и том же месте на протяжении месяца. Результаты анализа интересны: ежедневно малая и полная вода меняет свое месторасположения. При таком природном факторе, как образование новой луны и полнолуние, уровни изучаемых объектов отдаляются друг от друга.

Следовательно, это делает дважды в месяц амплитуду прилива наиболее максимальной. Также периодично происходит и возникновение наименьшей амплитуды, когда после характерного влияния Луны уровни малых и полных вод постепенно сближаются друг к другу.

Причины возникновения приливов и отливов на Земле

Существует два фактора, которые влияют на формирование приливов и отливов. Следует внимательно рассмотреть оба объекта, которые воздействуют на изменение водного пространства Земли.

Воздействие лунной энергии на приливы и отливы

Хоть и неоспоримо влияние Солнца на причину возникновения приливов и отливов, но все же наибольшее значение в этом вопросе принадлежит воздействию лунной активности. Для того чтобы почувствовать существенное воздействие гравитации спутника на нашу планету, необходимо проследить за разницей притяжения Луны в разных областях Земли.

Результаты эксперимента покажут, что отличие в их параметрах довольно невелико. Все дело в том, что самая близкая к Луне точка земной поверхности подвержена внешнему влиянию буквально на 6% больше, чем наиболее удаленная. Можно с уверенностью сказать, что это размежевание сил раздвигает Землю по направлению траектории Луна-Земля.

С учетом того, что наша планета постоянно оборачивается вокруг своей оси в течение суток, дважды происходит прохождение двойной приливной волны по периметру создавшегося растяжения. Это сопровождается созданием так называемых двойных «долин», высота которых, в принципе, не превышает отметки 2 метров в Мировом океане.

На территории земной суши такие колебания максимально достигают 40-43 сантиметров, что в большинстве случаев остается незамеченным жителями нашей планеты.

Все это приводит к тому, что мы не чувствуем силу приливов и отливов ни на суше, ни в водной стихии. Можно наблюдать подобное явление на узкой полоске береговой линии, потому что воды океана или моря по инерции набирают порой внушительную высоту.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что с Луной приливы и отливы связаны наиболее всего. Это делает исследования в этой области наиболее интересными и актуальными.

Влияние деятельности Солнца на приливы и отливы

Значительная отдаленность главной звезды Солнечной системы от нашей планеты сказывается на том, что ее гравитационное воздействие менее заметно. Как источник энергии Солнце, безусловно, намного массивнее, чем Луна, но все же дает о себе знать внушительное расстоянии между двумя небесными объектами. Амплитуда солнечных приливов практически вдвое меньше, чем у приливно-отливных процессов спутника Земли.

Известным фактом является то, что во время полнолуния и роста Луны все три небесных тела — Земля, Луна и Солнце — располагаются на одной прямой. Это приводит к складыванию лунных и солнечных приливов.

В период направления с нашей планеты на ее спутник и главную звезду Солнечной системы, которое отличается друг от друга на 90 градусов, происходит некоторое влияние Солнца на изучаемый процесс. Наблюдается повышение уровня отлива и понижение уровня прилива земных вод.

Все свидетельствует о том, что солнечная активность также влияет на энергию приливов и отливов на поверхности нашей планеты.

Основные разновидности приливов и отливов

Можно классифицировать подобное понятие по продолжительности цикла приливов-отливов. Размежевание будет зафиксировано с помощью следующих пунктов:

График приливов и отливов на Земле

Существует так называемая таблица приливов и отливов. Необходима она для людей, которые зависят по роду своей деятельности от изменения земного уровня воды. Чтобы иметь точную информацию по данному явлению, нужно обратить внимание на:

Влияние приливов и отливов на окружающую среду и человека

Существует множество факторов влияния приливов и отливов на жизнедеятельность человека и окружающую его среду. Среди них есть открытия феноменального характера, требующие тщательного изучения.

Волны-убийцы: гипотезы и последствия явления

Подобное явление вызывает множество споров среди людей, которые доверяют только безоговорочным фактам. Дело в том, что блуждающие волны не вписываются ни в одну систему возникновения этого феномена.

Изучение данного объекта стало возможным с помощью спутников радарного формата. Эти конструкции позволили зафиксировать за период пары недель десяток волн сверхбольшой амплитуды. Размер такого подъема водной глыбы составляет порядка 25 метров, что свидетельствует о грандиозности изучаемого явления.

Волны-убийцы напрямую влияют на жизнедеятельность человека, потому что за последние десятилетия подобные аномалии унесли в океанические пучины громадные суда типа супертанкеров и контейнеровозов. Природа образования данного ошеломляющего парадокса неизвестна: гигантские волны формируются мгновенно и также быстро исчезают.

Существует множество гипотез относительно причины образования такого каприза природы, но возникновение водоворотов (одиночных волн вследствие столкновения двух солитонов) возможно при вмешательстве активности Солнца и Луны. Данный вопрос до сих пор становится поводом для дискуссий среди ученых, специализирующихся на данной тематике.

Влияние приливов и отливов на организмы, населяющие Землю

Приливы и отливы в океане и море особенно влияют на морских обитателей. Наибольшее давление это явление оказывает на жителей прибрежных вод. Благодаря данному изменению уровня земной воды развиваются организмы, ведущие оседлый образ жизни.

К ним можно отнести моллюсков, которые отлично приспособились к колебаниям жидкой оболочки Земли. Устрицы при наибольших приливах начинают активно размножаться, что свидетельствует о том, что они благоприятно реагируют на подобные изменения в структуре водной стихии.

Но не все организмы так благоприятно реагируют на внешние изменения. Многие разновидности живых существ страдают от периодических колебаний уровня воды.

Хоть природа берет свое и координирует изменения в общем балансе планеты, но биологические субстанции приспосабливаются к тем условиям, которые преподносит им деятельность Луны и Солнца.

Воздействие приливов и отливов на жизнедеятельность человека

На общее состояние человека данное явление влияет больше, чем фазы Луны, к которым организм людей может быть невосприимчив. Однако наиболее приливы и отливы влияют на производственную деятельность обитателей нашей планеты. Влиять на структуру и энергию приливов и отливов моря, а также океанической сферы нереально, потому что их природа зависит от гравитации Солнца и Луны.

В основном, данный циклический феномен приносит только разрушения и неприятности. Современные технологии позволяют этот негативный фактор направить в позитивное русло.

Примером таких инновационных решений могут послужить бассейны по типу ловушек таких колебаний водного баланса. Должны они быть построены с учетом того, чтобы проект был рентабельным и практичным.

Для этого необходимо создавать подобные бассейны довольно значительного размера и объема. Электростанции по удержанию эффекта приливной силы водных ресурсов Земли — дело новое, но довольно перспективное.

Источник

Новая гипотеза приливов и отливов

КУЗНЕЦОВ А. И., КУЗНЕЦОВ А. Р.

Приливами и отливами называются периодические колебания уровня Мирового океана. На большей территории океанского побережья они регулярно наблюдаются два раза в сутки. Принято считать, что одной из главных причин этого является воздействие на воду сил притяжения Луной и Солнцем. Хотя сила тяготения Солнца для земного шара почти в 200 раз больше, чем у Луны, приливные воздействия Луной, в два раза больше.

На противоположных сторонах земного шара по поверхности океанов одновременно перемещаются две волны, создающие в каждой точке океанского побережья, два раза в сутки повторяющиеся явления отлива и прилива.

Многие интересуются темой океанских приливов, но не все удовлетворены общепринятыми объяснениями физических причин этого космического явления. Важные аспекты происхождения приливов и их свойств часто трактуются неточно и даже ошибочно. Множество недоразумений и неточностей связано с ролью орбитальных движений Луны и Земли и осевого суточного вращения Земли в возникновении приливов. Почти невозможно встретить в литературе правильное объяснение физического механизма, ответственного за фазовый сдвиг между кульминациями Луны и максимальными уровнями прилива. Наблюдения показывают, что в некоторых местах Земли этот сдвиг приближается к 90 градусам [1].

Трудно объяснить лунной теорией причину отсутствия приливов и отливов в замкнутых водоемах, а также особенности влияния на приливы сложного рельефа дна океанов и морей, препятствий в виде материков и островов со сложными очертаниями береговых линий, морских течений, ветра и множества других трудно учитываемых факторов.

Невозможно, опираясь на динамическую модель о приливах, объяснить те факты, когда приливные горбы бегут впереди Луны. Непонятно, каким образом Луна умудряется одновременно и отталкивать приливную волну, и притягивать приливной горб? Это необъяснимо гравитацией Луны и неоднородностью гравитационного поля. Для того, чтобы существовал «лунный приливной горб», необходима неоднородность гравитационного поля, а для этого, Луна должна постоянно находиться над горбом, иначе горб развалится [2].

Галилей называл теорию о приливах легкомысленной и считал ее печальным возвращением в область мистических бредней, предпочитая объяснять приливы вращением Земли. Ч. Дарвин писал в 1911 году: «Нет необходимости искать античную литературу ради гротесковых (фр. причудливых, смешных) теорий приливов» [2].

В настоящее время механизм лунных и солнечных приливов носит общий характер. Он подробно нигде не описывается и не объясняет наблюдающиеся в отдельных регионах Земли отклонения от него. Инструментальные наблюдения за величиной приливов и отливов по сравнению с тем временем, когда создавалась эта теория, шагнули далеко вперед и при ее справедливости должны бы ее подтвердить, однако, этого не наблюдается.

Непонятно, как можно, объяснять прилив гравитационным воздействием Луны, если в космонавтике уже давно доказано, что область притяжения Луны ограничена 10 тысячами километров от ее поверхности. При радиусе орбиты более 10 тысяч км искусственные спутники Луны срываются из орбиты [2].

По нашему мнению, сила тяготения, а, следовательно, Луна и Солнце к приливам и отливам не имеют никакого отношения, кроме, как их присутствия в это время на небосводе. Согласно проведенного анализа литературных данных, наиболее реальной причиной этих явлений можно считать наличие постоянно присутствующих спиральных потоков звездного ветра, идущего от Солнца по наружной (теневой) стороне и к Солнцу по внутренней освещенной (солнечной) стороне конуса [3, с. 7]. При этом левое полушарие (левее линии АС) находится под действием опускающегося к Солнцу сверху спирального газового потока, вращающегося по часовой стрелке. Правое полушарие (правее линии АС) находится под действием поднимающегося от Солнца снизу спирального газового потока, вращающегося против часовой стрелки. Эта граница может смещаться как в одну, так и в другую сторону в зависимости от расположения Земли на орбите. Схематично это представлено на рисунке 1.

Данная гипотеза позволяет более аргументированно объяснить механизм и все особенности этого явления. Обычно влияние внешнего и внутреннего потоков звездного ветра практически не ощущается над территорией суши, а также в замкнутых водоемах из-за находящегося над ними плотного слоя атмосферы, удерживаемого природным ландшафтом с обильной растительностью и пересеченной местностью.

Наиболее заметно воздействие потоков звездного ветра на поверхности бескрайнего водного простора океанов. Внешний поток солнечного ветра, идущий от Солнца по теневой стороне, обеспечивает направление обращение Земли вокруг Солнца и вращение вокруг собственной оси. Он имеет большую скорость, чем внутренний поток, поэтому, создаваемая им приливная волна, характеризуется большей высотой.

Как видно из рисунка 1 в месте начала соприкосновения внешнего и внутреннего потоков звездного ветра с водной поверхностью океанов наблюдается отток воды за счет захвата ее поверхностных слоев вращающимися по спирали потоками. В этих местах, на участках АВ и СD, будет наблюдаться отлив. Его величина (высота) будет уменьшаться по мере перемещения от точки А к В и от С к D.

Захваченная потоками солнечного ветра масса воды с участков АВ и CD будет перегоняться соответственно на участки ВС и DA, приводя к образованию здесь эффектов прилива.

Вследствие вращения Земли вокруг своей оси происходит постепенное перетекание, образовавшегося на поверхности избытка (по высоте) воды из зон прилива в соседнюю зону отлива в направлении вращения Земли (против часовой стрелки). При этом на земной поверхности, находящейся в участках CD и АВ, происходит смена отлива на прилив. Наличием сопротивления перемещению потока приливной волны по поверхности воды и участкам суши объясняется ее отставание от скорости вращения Земли в среднем на 50 минут.

Интервал между кульминациями последовательных прилива и отлива составляет в среднем около 6 ч 12 минут. Однако, учитывая наличие на пути приливной волны препятствий в виде материков, отмелей и островов, а также ветра, время и величина прилива могут колебаться. В целом, согласно действующему в природе закону равновесия, происходит непрерывное поочередное выравнивание уровней воды на всех участках с постепенным их смещением по поверхности Земли, вследствие ее вращения вокруг оси.

За время полного оборота Земли вокруг собственной оси почти в каждой точке океанского побережья, за редким исключением, будут дважды наблюдаться прилив и отлив. Один более мощный прилив образуется под действием внешнего потока солнечного ветра на теневой стороне, а другой – более слабый, под действием внутреннего газового потока на солнечной.

Есть на сегодня и непонятные вопросы особенностей приливов, которые теория лунных приливов объяснить не может. Так, в некоторых местах (Южно-Китайское море, Персидский залив, Мексиканский и Сиамский заливы) наблюдается только один прилив в день [2].

Это объясняется тем, что выход к океану у них находится только с одной стороны (с востока). С западной стороны они окружены сушей, поэтому поступление приливной волны возможно только с востока. Такое возможно только тогда, когда Земля на орбите располагается так, что большая часть полушария находится во внутренней части орбиты в зоне действия внутреннего газового потока, вращающегося по часовой стрелке.

В ряде районов Земли (например, в Индийском океане) бывает то один, то два прилива в день [2].

На освещенной стороне, кроме более низкой скорости газового потока, меняется на противоположное его направление. При относительно небольшой скорости, образованию приливной волны может мешать природный ландшафт. В тех местах, где наблюдаются то один, то два прилива, причиной этого явления может быть относительное изменение положения земной поверхности по отношению к Солнцу в процессе ее обращения по орбите (сезонностью).

Согласно водоворотной теории о приливах, на Земле вращаются сотни водоворотов различных размеров и с различными угловыми скоростями, по периметру которых постоянно движется приливная волна [2].

По нашему мнению, водовороты не создают приливной волны. Они возникают, как результат движения приливной волны, которая, вследствие вращения Земли вокруг собственной оси, прижимается к побережью и движется вдоль него в направлении его скоса, обеспечивающего наименьшее сопротивление движению.

Именно приливная волна является источником образования океанских течений и, как частный случай, водоворотов. Образование водоворотов обусловлено природным ландшафтом океанского дна (хребты, впадины, острова и т.д.) и конфигурацией прибрежной зоны (заливы, проливы, устья рек и т.д.). Направление движения течений и вращения водоворотов определяется тем, какой поток солнечного ветра (внутренний или внешний) является причиной образования этой волны. Внешний движется только по теневой стороне орбиты против часовой стрелки, а внутренний наоборот – по солнечной и по часовой стрелке.

Сезонное изменение ориентации поверхности Земли по отношению к Солнцу на орбите оказывает влияние на направление движения некоторых течений и водоворотов, а также на количество периодичность и величину приливов и отливов.

Раз в год Земля максимально приближается к Солнцу (перигелий), при этом максимально увеличивается и орбитальная скорость Земли и, как следствие, увеличивается высота приливов и отливов [2]. С точки зрения нашей гипотезы это легко объясняется более высокой скоростью солнечного ветра, величина которой обратно пропорциональна расстоянию от поверхности Солнца. Увеличение скорости потока солнечного ветра на наружной (теневой) стороне приводит к увеличению разрежения в центре воронки, а, следовательно, к увеличению скорости внутреннего газового потока.

Увеличение их скорости при наличии корональных выбросов на Солнце приводит к появлению сильного шторма и циклонов над океанами, сопровождающихся образованием приливных волн значительной высоты. Такие приливные волны распространяются только в одном направлении.

Именно эти потоки, вследствие их воздействия на слои атмосферы и их смещения, наряду с приливными и отливными процессами, играют важную роль в создании областей пониженного и повышенного давления в атмосфере Земли. Это в свою очередь приводит к возникновению перемещений воздушных масс (ветров) различного направления над поверхностью Земли. Именно эти ветра ощущаются на поверхности Земли, и вызывают волнение на водной поверхности замкнутых водоемов относительно небольших размеров (моря и озера).

Доказано, что все даже замкнутые более-менее крупные озера и моря имеют приливы и отливы, но их высота крайне незначительна и полностью компенсируется воздействием на них атмосферного давления, поэтому визуально они не заметны.

Ветер оказывает существенное влияние на приливо-отливные явления. Ветер с моря нагоняет воду в сторону берега, высота прилива увеличивается сверх обычной, и при отливе уровень воды тоже превосходит средний. Напротив, при ветре, дующем с суши, вода сгоняется от берега, и уровень моря понижается.

Амплитуда прилива в океане вдали от побережья не превышает 1 м, но у берегов в зависимости от их очертаний и глубины приливы могут достигать значительной высоты. Особенно высокие приливы наблюдаются в узких проливах либо в глубине длинных заливов [1].

Величина приливов и отливов на побережье зависит от многих факторов. Согласно проведенным наблюдениям, наиболее важным является наличие участка, соединяющего водоём с океаном. Чем более замкнут водоём, тем меньше степень проявления приливо-отливных явлений.

Наблюдающиеся на берегу и в устьях рек приливы – это отголоски, а иногда и отражение («рикошет») от скалистых берегов тех мощных «приливных волн», которые разгоняются на просторах океана. При столкновении приливной волны с берегом или островом она продолжает движение вдоль берега в сторону его уклона. Попадая таким образом в узкий залив, волна огибает его и выходит вдоль противоположного берега залива через туже горловину, через которую зашла. При этом внутри залива образуется водоворот, вращающийся в направлении движения приливной волны вдоль берега. Учитывая, что за счет торможения о берег скорость волны снижается, то количество поступающей воды превышает ее отток, вследствие этого уровень воды в заливе (приливе) резко повышается.

Возникновение на поверхности морей и океанов, «вблизи» участков суши относительно небольших водоворотов вызвано, очевидно, столкновением встречных потоков накатывающихся и отраженных волн или наличием глубоких впадин или подводных рифов на дне.

Все, имеющиеся «загадки» приливов и отливов для разных мест на Земле, легко можно объяснить с точки зрения нашей теории на основании выше приведенных положений о поведении приливных волн, вызываемых потоками звездного ветра, с учетом природного ландшафта данного места.

Разберем одну из таких «загадок» прилива: «Лунное приливное течение», движущееся с Индийского океана с востока на запад, врезаясь в восточный берег острова Мадагаскар, вопреки ожиданиям, создает нулевые приливы и отливы. А аномально высокая приливная волна почему-то возникает между островом Мадагаскар и восточным берегом Африки [2].

Основные причины этого заключаются в следующем:

1. Энергия набегающей на восточный берег о-ва Мадагаскар приливной волны гасится расположенным перед ним довольно высоким Маскаренским подводным хребтом и Маскаренскими островами, что создает нулевые приливы и отливы.

2. Наиболее мощная приливная волна образуется выше Маскаренского подводного хребта и Сейшельских островов. Минуя относительно невысокий Аравийско-Индийский подводный хребет, она ударяется в побережье Сомали и, с учетом его уклона, движется вдоль берега на юг.

3. Встретившиеся на пути приливной волны Каморские острова и относительно небольшая ширина Мозамбикского пролива между Мозамбик и о. Мадагаскар не в состоянии свободно пропустить такой объем воды. Это приводит к резкому аномально высокому подъему уровня воды в данном месте.

Таким образом, предложенная гипотеза приливов и отливов позволяет объяснить:

1. Отсутствие регулярных приливов и отливов в замкнутых водоемах.

2. Колебания количества и величины суточных приливов и отливов, и их аномалий.

3. Образование океанских течений и водоворотов и их сезонных изменений.

4. Влияние природного ландшафта дна океана и побережья на приливы и отливы.

5. Образование зон пониженного и повышенного давления в атмосфере Земли.

1. Коммуника. Бутиков Е.И. Океанские приливы в компьютерных моделях. [Электронный ресурс]. – URL.: https://kommunikaru268121494.wordpress.com/2019/10/05/ [дата обращения 30.03.2020].

2. Юсуп Хизиров. Приливы и отливы – результат вращения Земли и водоворотов. 06.07.2018. [Электронный ресурс]. – URL.: http://www.rusnor.org/pubs/articles/15638.htm [дата обращения 18.03.2020].

3. Кузнецов А.И. Движение и вращение планет и звезд // Материалы Международной научно-практической конференции «ХI Торайгыровские чтения». – Павлодар, 2019. – Т. 4. – С. 3 – 8.

Источник