Як часто бувають припливи та відливи. Припливи та відливи

October 15th, 2012

Британський фотограф Майкл Мартін (Michael Marten) здобув серію оригінальних знімків, що фіксують узбережжя Бритаїї в однакових ракурсах, але в різний час. Один знімок під час припливу, а другий під час відливу.

Вийшло дуже незвично, а позитивні відгуки про проект буквально змусили автора зайнятися випуском книги. Книга, що отримала назву «Sea Change», побачила світ у серпні цього року і була випущена двома мовами. На створення своєї великої серії знімків, у Майкла Мартіна (Michael Marten) пішло близько восьми років. Час між великою та малою водою становить у середньому трохи більше шести годин. Тому Майклу доводиться у кожному місці затримуватися довше, ніж просто час кількох клацань затвора. Ідея створення серії таких робіт виношувалась автором давно. Він шукав, як реалізувати на плівці зміни природи без впливу людини. І знайшов випадково, в одному з приморських шотландських селищ, де провів весь день і застав час припливу та відливу.

Періодичні коливання рівня води (підйоми та спади) в акваторіях на Землі називаються припливи та відливи.

Найвищий рівень води, що спостерігається за добу або половину доби під час припливу, називається повною водою, найнижчий рівень під час відливу – малою водою, а момент досягнення цих граничних позначок рівня – стоянням (або стадією) відповідно до припливу або відливу. Середній рівень моря - умовна величина, вище за яку розташовані позначки рівня під час припливів, а нижче - під час відливів. Це результат середніх великих рядів термінових спостережень.

Вертикальні коливання рівня води під час припливів та відливів пов'язані з горизонтальними переміщеннями водних мас щодо берега. Ці процеси ускладнюються вітровим нагоном, річковим стоком та іншими факторами. Горизонтальні переміщення водних мас у береговій зоні називають припливними (або припливно-відливними) течіями, тоді як вертикальні коливання рівня води – припливами та відливами. Усі явища, пов'язані з припливами та відливами, характеризуються періодичністю. Припливні течії періодично змінюють напрямок на протилежний, на відміну від них океанічні течії, що рухаються безперервно та односпрямовано, обумовлені загальною циркуляцією атмосфери та охоплюють великі простори відкритого океану.

Припливи і відливи циклічно чергуються відповідно до астрономічної, гідрологічної і метеорологічної обстановки, що змінюється. Послідовність фаз припливів та відливів визначається двома максимумами та двома мінімумами в добовому ході.

Хоча Сонце грає істотну роль припливо-відливних процесах, вирішальним чинником розвитку служить сила гравітаційного тяжіння Місяця. Ступінь впливу припливоутворюючих сил на кожну частинку води, незалежно від її розташування на земній поверхні, визначається законом всесвітнього тяжіння Ньютона.

Цей закон свідчить, що дві матеріальні частинки притягуються одна до одної з силою, прямо пропорційною добутку мас обох частинок і обернено пропорційною квадрату відстані між ними. При цьому мається на увазі, що чим більше маса тіл, тим більше сила взаємного тяжіння, що виникає між ними (при однаковій щільності менше тіло створить менше тяжіння, чим більше).

Закон також означає, що чим більша відстань між двома тілами, тим менше між ними тяжіння. Оскільки ця сила обернено пропорційна квадрату відстані між двома тілами, у визначенні величини припливоутворюючої сили фактор відстані відіграє значно більшу роль, ніж маси тіл.

Гравітаційне тяжіння Землі, що діє на Місяць і утримує її на навколоземній орбіті, протилежне силі тяжіння Землі Місяцем, яка прагне змістити Землю у напрямку до Місяця і «піднімає» всі об'єкти, що знаходяться на Землі, у напрямку Місяця.

Точка земної поверхні, розташована безпосередньо під Місяцем, віддалена лише на 6400 км від центру Землі та в середньому на 386 063 км від центру Місяця. Крім того, маса Землі в 81,3 рази більша за масу Місяця. Таким чином, у цій точці земної поверхні тяжіння Землі, що діє на будь-який об'єкт, приблизно в 300 тис. разів більше за тяжіння Місяця.

Поширене уявлення, що вода на Землі, що знаходиться прямо під Місяцем, піднімається в напрямку Місяця, що призводить до відтоку води з інших місць земної поверхні, проте, оскільки тяжіння Місяця настільки мало порівняно з тяжінням Землі, його було б недостатньо, щоб підняти так величезну вагу.
Проте океани, моря і великі озера Землі, будучи великими рідкими тілами, вільні переміщатися під впливом сили бічного зміщення, і будь-яка слабка тенденція до зсуву по горизонталі наводить їх у рух. Всі води, що не знаходяться безпосередньо під Місяцем, підпорядковуються дії складової сили тяжіння Місяця, спрямованої тангенційно (щодо) до земної поверхні, як і її складової, спрямованої зовні, і піддаються горизонтальному зсуву щодо твердої земної кори.

В результаті виникає течія води з прилеглих районів земної поверхні у напрямку до місця, що знаходиться під Місяцем. Результуюче скупчення води в точці під Місяцем утворює приплив. Власне, приливна хвиля у відкритому океані має висоту лише 30-60 см, але вона значно збільшується при підході до берегів материків або островів.
За рахунок переміщення води із сусідніх районів у бік точки під Місяцем відбуваються відповідні відливи води у двох інших точках, віддалених від неї на відстань, що дорівнює чверті кола Землі. Цікаво відзначити, що зниження рівня океану у цих двох точках супроводжується підвищенням рівня моря не лише на боці Землі, зверненої до Місяця, а й на протилежному боці.

Цей факт також пояснюється законом Ньютона. Два або кілька об'єктів, розташовані на різних відстанях від одного і того ж джерела тяжіння і піддаються, отже, прискорення сили тяжіння різної величини, переміщаються відносно один одного, оскільки найближчий до центру тяжіння об'єкт найсильніше притягається до нього.

Вода в підмісячній точці відчуває сильніше тяжіння до Місяця, ніж Земля під нею, але Земля, своєю чергою, сильніше притягується до Місяця, ніж вода, протилежному боці планети. Таким чином, виникає приливна хвиля, яка на зверненій до Місяця стороні Землі називається прямою, а на протилежній – зворотною. Перша з них лише на 5% вища за другу.

Завдяки обертанню Місяця орбітою навколо Землі між двома послідовними припливами або двома відливами в цьому місці проходить приблизно 12 год 25 хв. Інтервал між кульмінаціями послідовних припливу та відливу бл. 6 год 12 хв. Період тривалістю 24 год 50 хв між двома послідовними припливами називається приливною (або місячною) добою.

Нерівності величин припливу. Припливно-відливні процеси дуже складні, тому, щоб розібратися в них, необхідно брати до уваги багато факторів. У будь-якому випадку головні особливості будуть визначатися:
1) стадією розвитку припливу щодо проходження Місяця;
2) амплітудою припливу та
3) типом приливних коливань, чи формою кривої ходу рівня води.
Численні варіації у бік і величині приливообразующих сил породжують різницю у величинах ранкових і вечірніх припливів у цьому порту, і навіть між одними й тими самими припливами у різних портах. Ці відмінності називаються нерівностями величин припливу.

Напівдобовий ефект. Зазвичай протягом доби завдяки основній припливотворчій силі - обертанню Землі навколо своєї осі - утворюються два повні припливні цикли.

Якщо дивитися з боку Північного полюса екліптики, то очевидно, що Місяць обертається навколо Землі в тому ж напрямку, в якому Земля обертається навколо своєї осі проти годинникової стрілки. При кожному наступному обороті ця точка земної поверхні знову займає позицію безпосередньо під Місяцем дещо пізніше, ніж за попереднього обороту. Тому і припливи і відливи щодня запізнюються приблизно на 50 хв. Ця величина називається місячним запізненням.

Півмісячна нерівність. Цьому основному типу варіацій властива періодичність приблизно 143/4 діб, що пов'язані з обертанням Місяця навколо Землі і проходженням нею послідовних фаз, зокрема сизигий (новолуний і повного місяця), тобто. моментів, коли Сонце, Земля та Місяць розташовуються на одній прямій.

Досі ми торкалися лише припливоутворювальної дії Місяця. Гравітаційне поле Сонця також діє на припливи, однак, хоча маса Сонця набагато більша за масу Місяця, відстань від Землі до Сонця настільки перевершує відстань до Місяця, що припливотворна сила Сонця становить менше половини припливотворної сили Місяця.

Однак, коли Сонце і Місяць знаходяться на одній прямій як по один бік від Землі, так і по різні (у молодик або повний місяць), сили їх тяжіння складаються, діючи вздовж однієї осі, і відбувається накладання сонячного припливу на місячний.

Так само тяжіння Сонця посилює відплив, викликаний впливом Місяця. В результаті припливи стають вищими, а відливи нижчими, ніж якби вони були викликані лише тяжінням Місяця. Такі припливи називаються сизігійними.

Коли вектори сили тяжіння Сонця і Місяця взаємно перпендикулярні (під час квадратур, тобто коли Місяць знаходиться в першій або останній чверті), їх припливоутворюючі сили протидіють, оскільки приплив, спричинений тяжінням Сонця, накладається на відлив, спричинений Місяцем.

У таких умовах припливи не такі високі, а відливи - не такі низькі, як би вони були обумовлені тільки силою тяжіння Місяця. Такі проміжні припливи та відливи називаються квадратурними.

Діапазон відміток повних та малих вод у цьому випадку скорочується приблизно втричі порівняно із сизігійним припливом.

Місячна паралактична нерівність. Період коливань висот припливів, що виникає за рахунок місячного паралаксу, становить 271/2 доби. Причина цієї нерівності полягає у зміні відстані Місяця від Землі у процесі обертання останнього. Через еліптичну форму місячної орбіти приливоутворююча сила Місяця в перигеї на 40% вище, ніж в апогеї.

Добова нерівність. Період цієї нерівності становить 24 год. 50 хв. Причини його виникнення - обертання Землі навколо своєї осі та зміна відміни Місяця. Коли Місяць знаходиться поблизу небесного екватора, два припливи в цю добу (а також два відливи) слабо різняться, і висоти ранкових і вечірніх повних і малих вод дуже близькі. Однак зі збільшенням північного або південного відміни Місяця ранкові та вечірні припливи одного й того ж типу розрізняються по висоті, і коли Місяць досягає найбільшого північного або південного відмінювання, ця різниця максимальна.

Відомі також тропічні припливи, які називаються так через те, що Місяць знаходиться майже над Північним або Південним тропіками.

Добова нерівність істотно не впливає на висоти двох послідовних відливів в Атлантичному океані, і навіть її вплив на висоти припливів мало порівняно із загальною амплітудою коливань. Однак у Тихому океані добова нерівномірність проявляється у рівнях відливів утричі сильніше, ніж у рівнях припливів.

Піврічна нерівність. Його причиною є звернення Землі навколо Сонця та відповідна зміна відміни Сонця. Двічі на рік протягом кількох діб під час рівнодення Сонце знаходиться поблизу небесного екватора, тобто. його відмінювання близько до 0. Місяць також розташовується поблизу небесного екватора приблизно протягом доби кожні півмісяця. Таким чином, під час рівнодень існують періоди, коли відміни і Сонця та Місяця приблизно дорівнюють 0. Сумарний припливоутворюючий ефект тяжіння цих двох тіл у такі моменти найбільш помітно проявляється в районах, розташованих поблизу земного екватора. Якщо в той же час Місяць знаходиться у фазі молодика або повного місяця, виникають т.зв. рівноденні сизігійні припливи.

Сонячна паралактична нерівність. Період прояву цієї нерівності становить один рік. Його причиною є зміна відстані від Землі до Сонця в процесі орбітального руху Землі. Один раз за кожен оборот навколо Землі Місяць знаходиться на найкоротшій відстані в перигеї. Один раз на рік, приблизно 2 січня, Земля, рухаючись своєю орбітою, також досягає точки найбільшого наближення до Сонця (перигелія). Коли ці два моменти найбільшого зближення збігаються, викликаючи найбільшу сумарну припливоутворюючу силу, очікується більш високих рівнів припливів і нижчих рівнів відливів. Подібно до цього, якщо проходження афелію збігається з апогеєм, виникають менш високі припливи і менш глибокі відливи.

Найбільші амплітуди припливів. Найвищий у світі приплив формується в умовах сильної течії в бухті Мінас у затоці Фанді. Приливні коливання тут характеризуються нормальним перебігом із напівдобовим періодом. Рівень води під час припливу часто піднімається за шість годин більш ніж на 12 м, а потім протягом наступних шести годин знижується на ту саму величину. Коли вплив сизигійного припливу, положення Місяця в перигеї і максимальне відмінювання Місяця припадають на одну добу, рівень припливу може досягати 15 м. Така винятково велика амплітуда припливно-відливних коливань частково зумовлена ​​лійкоподібною формою затоки Фанді, де глибини зменшуються, а береги зближу Причини виникнення припливів, що були предметом постійного вивчення протягом багатьох століть, відносяться до тих проблем, які породили багато суперечливих теорій навіть у порівняно недавній час.

Ч.Дарвін писав 1911 р.: “Нема потреби шукати античну літературу заради гротескових теорій припливів”. Однак морякам вдається вимірювати їх висоту і використовувати можливості припливів, не маючи уявлення про дійсні причини їх виникнення.

Думаю, що і нам можна особливо не морочитися з приводу причин походження припливів. На підставі багаторічних спостережень для будь-якої точки акваторії землі розраховуються спеціальні таблиці, в яких вказується час високої та низької води на кожен день. Планую свою поїздку наприклад до Єгипту, який славиться своїми не глибокими лагунами, спробуйте заздалегідь підгадати так щоб повна вода припадала на першу половину дня, що дозволить більшу частину світлого часу повноцінно кататися.
Ще одне питання пов'язане з припливами цікаве для кайтера, це взаємозв'язок вітру і коливання рівня води.

Народна прикмета стверджує, що на приплив вітер посилюється, а на відлив навпаки скисає.
Найзрозуміліший вплив вітру на припливно-відливні явища. Вітер з моря наганяє воду у бік берега, висота припливу збільшується понад звичайну, і за відпливу рівень води теж перевищує середній. Навпаки, при вітрі, що дме з суші, вода зганяється від берега, і рівень моря знижується.

Другий механізм діє рахунок підвищення атмосферного тиску над великої акваторією, відбувається зниження рівня води, оскільки додається накладена вага атмосфери. Коли атмосферний тиск збільшується на 25 мм рт. ст., рівень води знижується приблизно на 33 см. Зона високого тиску або антициклон зазвичай називають гарною погодою, але не для кайтера. У центрі антициклону є штиль. Зниження атмосферного тиску викликає підвищення рівня води. Отже, різке падіння атмосферного тиску разом із вітром ураганної сили здатне викликати помітний підйом рівня води. Подібні хвилі, хоч і називаються приливними, насправді не пов'язані з впливом припливоутворюючих сил і не мають періодичності, характерної для припливо-відливних явищ.

Але цілком можливо, що й відливи можуть впливати на вітер, наприклад зниження рівня води в прибережних лагунах, веде до більшого прогріву води, і як наслідок зменшення різниці температур між холодним морем і нагрітою сушею що послаблює бризовий ефект.

Photo by Michael Marten

Продовжимо розмову про сили, що діють на небесні тіла і викликані при цьому ефекти. Сьогодні я розповім про припливи та негравітаційні обурення.

Що це означає – «негравітаційні збурення»? Обурення зазвичай називають малі поправки до великої, головної сили. Т. е. мова піде про якісь сили, вплив яких на об'єкт значно менше гравітаційних

Які ще в природі бувають сили, крім гравітації? Сильні та слабкі ядерні взаємодії залишимо осторонь, вони мають локальний характер (діють на вкрай малих відстанях). А ось електромагнетизм, як відомо, набагато сильніший за гравітацію і поширюється так само далеко – безмежно. Але оскільки електричні заряди протилежних знаків зазвичай врівноважені, а гравітаційний заряд (роль якого виконує маса) завжди одного знака, то при досить великих масах, звичайно ж, гравітація виходить на перший план. Тож реально ми говоритимемо про збурення руху небесних тіл під дією електромагнітного поля. Більше варіантів немає, хоча є ще темна енергія, але про неї – пізніше, коли йтиметься про космологію.

Як я розповідав на , простий ньютонів закон тяжіння F = G∙M∙m/R² дуже зручно використовувати в астрономії, тому що більшість тіл мають близьку до сферичної форми і досить віддалені один від одного, так що при розрахунку їх можна замінити точками – точковими об'єктами, що містять всю їхню масу. Але тіло кінцевого розміру, порівнянного з відстанню між сусідніми тілами, все-таки, відчуває різний різний вплив у різних своїх частинах, тому що ці частини по-різному віддалені від джерел гравітації, і це потрібно враховувати.

Тяжіння плющить і роздирає

Щоб відчути приливний ефект, проробимо популярний у фізиків уявний експеримент: уявимо себе у вільно ліфті, що вільно падає. Відрізаємо утримуючу кабіну мотузку і починаємо падати. Поки не впали, можемо дивитися, що довкола нас відбувається. Підвішуємо вільні маси і спостерігаємо, як вони поведуться. Спочатку вони падають синхронно, і ми говоримо – це невагомість, тому що всі об'єкти у цій кабіні і вона сама відчувають приблизно однакове прискорення вільного падіння.

Але згодом наші матеріальні точки почнуть змінювати свою конфігурацію. Чому? Тому що нижня з них на початку була трохи ближчою до центру тяжіння, ніж верхня, тому нижня, притягуючись сильніше, починає випереджати верхню. А бічні точки завжди залишаються на однаковій відстані від центру тяжіння, але з наближенням до нього вони починають зближуватися один з одним, тому що рівні за модулем прискорення не паралельні. Через війну система незв'язаних об'єктів деформується. І це називають приливним ефектом.

З погляду спостерігача, який розсипав навколо себе крупу і дивиться, як окремі крупинки переміщаються, доки вся ця система падає на масивний об'єкт, можна запровадити таке поняття, як поле приливних сил. Визначимо ці сили в кожній точці як векторну різницю гравітаційного прискорення в цій точці та прискорення спостерігача або центру мас, і якщо брати тільки перший член розкладання в ряд Тейлора по відносній відстані, то вийде симетрична картина: ближні крупинки випереджатимуть спостерігача, далекі відставатимуть від нього, тобто. система розтягуватиметься вздовж осі, спрямованої на об'єкт, що тяжіє, а вздовж перпендикулярних їй напрямків частинки будуть притискатися до спостерігача.

Як ви вважаєте, що відбуватиметься при затягуванні планети в чорну дірку? Хто не слухав лекцій з астрономії, тим зазвичай здається, що чорна діра тільки зі зверненої до себе поверхні зриватиме речовину. Вони не знають, що майже такий же сильний ефект проявляється на звороті вільно падаючого тіла. Тобто. воно розривається у двох діаметрально протилежних напрямках, аж ніяк не в одному.

Небезпеки відкритого космосу

Щоб показати, наскільки важливо враховувати ефект припливу, візьмемо Міжнародну космічну станцію. Вона, як і всі супутники Землі, вільно падає у гравітаційному полі (якщо не увімкнені двигуни). І поле приливних сил навколо неї – це цілком відчутна річ, тому космонавт, коли працює на зовнішній стороні станції, обов'язково себе до неї прив'язує, причому, як правило, двома тросиками – про всяк випадок, чи мало що може статися. А якби він був неприв'язаним у тих умовах, де приливні сили його відтягують від центру станції, він запросто може втратити з нею контакт. Таке часто буває з інструментами, адже їх не прив'яжеш. Якщо у космонавта щось випало з рук, то цей предмет іде в далечінь і стає самостійним супутником Землі.

План робіт на МКС включає випробування у відкритому космосі індивідуального реактивного портфеля. І коли його двигун відмовляє, приливні сили забирають космонавта, і ми його втрачаємо. Імена зниклих безвісти засекречуються.

Це, звичайно, жарт: подібної події поки що, на щастя, не було. Але таке цілком могло б статися! І, можливо, колись станеться.

Планета-океан

Повернемося до Землі. Це найцікавіший для нас об'єкт, і приливні сили, що діють на нього, відчуваються цілком помітно. З яких небесних тіл вони діють? Головний із них – це Місяць, бо він близький. Наступне за масштабом впливу – Сонце, бо воно є масивним. Решта планет теж впливає на Землю, але вона ледь відчутна.

Щоб аналізувати зовнішній гравітаційний вплив на Землю, її зазвичай представляють у вигляді твердої кулі, покритої рідкою оболонкою. Це непогана модель, оскільки у нашої планети дійсно є рухома оболонка у вигляді океану та атмосфери, а решта досить тверде. Хоча земна кора та внутрішні шари мають обмежену жорсткість і трохи піддаються приливному впливу, їх пружною деформацією можна знехтувати при розрахунках ефекту, що виробляється на океан.

Якщо системі центру мас Землі намалювати вектори приливних сил, то отримаємо таку картину: поле приливних сил витягує океан уздовж осі «Земля – Місяць», а перпендикулярній їй площині притискає його до центру Землі. Таким чином, планета (принаймні її рухлива оболонка) прагне прийняти форму еліпсоїда. При цьому виникають дві опуклості (їх називають приливними горбами) на протилежних сторонах земної кулі: одна звернена до Місяця, інша – від Місяця, а в смузі між ними виникає, відповідно, «напуклість» (точніше, поверхня океану там має меншу кривизну).

Цікавіша річ відбувається в проміжку – там, де вектор приливної сили намагається змістити рідку оболонку вздовж земної поверхні. І це природно: якщо в одному місці ви хочете підняти море, а в іншому місці опустити, то вам треба перемістити воду звідти сюди. І між ними приливні сили переганяють воду в «підмісячну точку» та в «анти-місячну точку».

Кількісно розрахувати ефект припливу дуже просто. Гравітація Землі намагається зробити океан кулястим, а приливна частина місячного та сонячного впливу – витягнути його вздовж осі. Якщо дати Землю у спокої і дати можливість вільно падати на Місяць, то висота опуклості досягла приблизно півметра, тобто. всього на 50 см океан піднімається над своїм середнім рівнем. Якщо Ви пливете на пароплаві відкритим морем або океаном, півметра – це не відчутно. Це називають статичним припливом.

Але щоб створити в підмісячній точці півметрову опуклість, треба сюди перегнати велику кількість води. Адже поверхня Землі не залишається нерухомою, вона по відношенню до напрямку на Місяць і на Сонце швидко обертається, роблячи повний оборот за добу (а Місяць по орбіті повільно йде - один оборот навколо Землі майже за місяць). Тому приливний горб постійно бігає поверхнею океану, отже тверда поверхню Землі протягом доби 2 разу виявляється під приливної опуклістю і двічі – під відливним зниженням рівня океану. Прикинемо: 40 тисяч кілометрів (довжина земного екватора) на добу, це 463 метри за секунду. Значить, ця півметрова хвиля типу міні-цунамі набігає на східні узбережжя континентів в районі екватора з надзвуковою швидкістю. На наших широтах швидкість сягає 250-300 м/с - теж досить багато: хоч хвиля і не дуже висока, за рахунок інерції вона може створити великий ефект.

Другий об'єкт за масштабом впливу Землю – це Сонце. Воно у 400 разів далі від нас, ніж Місяць, але у 27 млн ​​разів масивніше. Тому ефекти від Місяця та від Сонця виходять порівнянними за величиною, хоча Місяць все ж таки діє трохи сильніше: гравітаційний припливний ефект від Сонця приблизно наполовину слабший, ніж від Місяця. Іноді їх вплив складається: це відбувається в молодик, коли Місяць проходить на тлі Сонця, і в місяць - коли Місяць з протилежної від Сонця сторони. У ці дні – коли Земля, Місяць та Сонце вишиковуються в лінію, а відбувається це кожні два тижні – сумарний припливний ефект виходить у півтора рази більше, ніж тільки від Місяця. А через тиждень Місяць проходить чверть своєї орбіти і опиняється із Сонцем у квадратурі (прямий кут між напрямками на них), і тоді їхній вплив послаблює один одного. У середньому висота припливів у відкритому морі змінюється від чверті до 75 сантиметрів.

Морякам припливи відомі давно. Що робить капітан, коли корабель сів на мілину? Якщо ви читали морські пригодницькі романи, то знаєте, що він одночасно дивиться, в якій фазі Місяць, і чекає, коли буде найближчий повний місяць або молодик. Тоді максимальний приплив може підняти корабель і зняти з мілини.

Берегові проблеми та особливості

Припливи особливо важливі для портових працівників і моряків, які мають намір ввести свій корабель у порт чи вивести з порту. Як правило, проблема мілководдя виникає поблизу берегів, і щоб вона не заважала руху суден, для входу в бухту проривають підводні канали – штучні фарватери. Їхня глибина повинна враховувати висоту максимального відливу.

Якщо ми подивимося в якийсь момент часу на висоту припливів і проведемо на карті лінії рівної висоти води, то вийдуть концентричні кола з центрами у двох точках (у підмісячній та антимісячній), в яких максимальний приплив. Якби орбітальна площина Місяця збігалася з площиною земного екватора, то ці точки завжди переміщалися б по екватору і за добу (точніше – за 24? 50? 28?) робили б повний оборот. Однак Місяць ходить не в цій площині, а поблизу площини екліптики, стосовно якої екватор нахилений на 23,5 градуси. Тому підмісячна точка «гуляє» також і широтою. Таким чином, в тому самому порту (тобто на одній і тій же широті) висота максимального припливу, що повторюється через кожні 12,5 годин, протягом доби змінюється в залежності від орієнтації Місяця щодо земного екватора.

Ця «дрібниця» важлива для теорії припливів. Подивимося ще раз: Земля обертається навколо осі, а площину місячної орбіти нахилена до неї. Тому кожен морський порт протягом доби «оббігає» навколо полюса Землі, один раз потрапляючи в область максимально високого припливу, а через 12,5 години – знову в область припливу, але менш високого. Тобто. два припливи протягом доби не рівноцінні за висотою. Один завжди більший за інший, тому що площина місячної орбіти не лежить у площині земного екватора.

Для мешканців узбережжя приливний ефект життєво важливий. Наприклад, у Франції є , який з'єднаний з материком асфальтовою дорогою, прокладеною дном протоки. На острові живе багато людей, але вони не можуть користуватися цією дорогою, поки рівень моря високий. Цією дорогою можна проїхати лише двічі на добу. Люди під'їжджають і чекають на відплив, коли рівень води знизиться і дорога стане доступною. Люди їздять на узбережжя на роботу та з роботи, користуючись спеціальною таблицею припливів, яка публікується для кожного населеного пункту узбережжя. Якщо не зважати на це явище, вода на шляху може захлеснути пішохода. Туристи просто приїжджають туди та гуляють, щоб подивитися на дно моря, коли немає води. А місцеві жителі щось у своїй з дна збирають, іноді навіть їсти, тобто. насправді цей ефект годує людей.

Життя вийшло з океану завдяки саме припливам та відливам. Деякі прибережні тварини в результаті відпливу опинялися на піску і змушені були навчитися дихати киснем безпосередньо з атмосфери. Якби не було Місяця, то життя, можливо, не так активно виходило б з океану, бо там у всіх відношеннях добре – термостатоване середовище, невагомість. Але якщо ти раптом потрапив на берег, то треба було якось виживати.

Узбережжя, якщо воно плоске, під час відливу сильно оголюється. І на деякий час люди втрачають можливість користуватися своїми плавзасобами, що безпорадно лежать як кити на березі. Але в цьому є щось корисне, тому що період відливу можна використовувати для ремонту суден, особливо в якійсь бухточці: кораблики припливли, потім вода пішла, і їх можна в цей час підремонтувати.

Наприклад, є така затока Фанді на східному узбережжі Канади, в якій, кажуть, найвищі у світі припливи: перепад рівня води може досягати 16 метрів, що вважається рекордом для морського припливу на Землі. Моряки до цієї властивості пристосувалися: вони під час припливу підводять судно до берега, зміцнюють його, а коли вода йде, судно повисає, і йому можна підконопатити дно.

Люди здавна почали стежити та регулярно записувати моменти та характеристики високих припливів, щоб навчитися прогнозувати це явище. Незабаром винайшли мареограф– прилад, у якому поплавець вгору-вниз ходить залежно від рівня моря, а показання автоматично викреслюються на папері як графіка. До речі, засоби вимірювання майже не змінилися з перших спостережень і до наших днів.

На основі великої кількості записів гідрографії математики намагаються створити теорію припливів. Якщо ви маєте багаторічний запис періодичного процесу, ви можете розкласти його на елементарні гармоніки – різної амплітуди синусоїди з кратними періодами. І потім, визначивши параметри гармонік, продовжити сумарну криву у майбутнє і цій основі зробити таблиці припливів. Нині такі таблиці опубліковані кожному порту Землі, і кожен капітан, збирається увійти до порту, бере йому таблицю і дивиться, коли буде достатній щодо його корабля рівень води.

Найвідоміша історія, пов'язана з прогностичними розрахунками, сталася у Другу світову війну: 1944-го року наші союзники – англійці та американці – збиралися відкрити другий фронт проти гітлерівської Німеччини, для цього треба було висадитися на французьке узбережжя. Північне узбережжя Франції в цьому відношенні дуже неприємне: обривистий берег, висотою 25-30 метрів, а дно океану досить дрібне, так що кораблі можуть підійти до берега тільки в моменти максимальних припливів. Якби вони сіли на мілину, їх просто розстріляли б з гармат. Щоб цього уникнути, було створено спеціальну механічну (електронну тоді ще не було) обчислювальну машину. Вона виконувала Фур'є-аналіз тимчасових рядів морського рівня за допомогою барабанів, що обертаються кожен зі своєю швидкістю, через які проходив металевий трос, який підсумовував всі члени ряду Фур'є, а пов'язане з тросом перо виписувало графік висоти припливу в залежності від часу. Це була абсолютно секретна робота, яка сильно просунула теорію припливів, тому що виявилося можливим з достатньою точністю передбачити момент найвищого припливу, завдяки чому важкі військові транспортні кораблі перепливли Ла-Манш і висадили десант на берег. Так математики та геофізики зберегли життя багатьом людям.

Деякі математики намагаються узагальнити дані у масштабі всієї планети, намагаючись створити єдину теорію припливів, але порівнювати записи, зроблені у різних місцях, важко, оскільки Земля дуже неправильна. Це лише в нульовому наближенні єдиний океан всю поверхню планети покриває, а насправді є материки і кілька слабко зв'язаних океанів, і кожен океан має свою частоту власних коливань.

Попередні міркування про коливання рівня моря під дією Місяця та Сонця стосувалися відкритих океанських просторів, де від одного берега до іншого припливне прискорення дуже змінюється. А у локальних водоймах – наприклад, озерах – чи може приплив створити помітний ефект?

Здавалося б, не повинно бути, адже у всіх точках озера припливне прискорення приблизно однакове, різниця маленька. Наприклад, у центрі Європи є Женевське озеро, воно лише близько 70 км завдовжки і ніяк не пов'язане з океанами, але люди давно помітили, що там є суттєві добові коливання води. Чому вони з'являються?

Так, припливна сила дуже мала. Але головне – вона регулярна, тобто. діє періодично. Усі фізики знають ефект, який при періодичній дії сили іноді спричинює збільшену амплітуду коливань. Наприклад, ви берете в їдальні на роздачі тарілку супу та . Це означає, що частота Ваших кроків потрапила у резонанс із власними коливаннями рідини у тарілці. Помітивши це, ми різко змінюємо темп ходьби – і суп заспокоюється. Своя базова резонансна частота є у кожного водоймища. І чим більший розмір водойми, тим нижча частота власних коливань рідини в ньому. Так от, у Женевського озера власна резонансна частота виявилася кратною частоті припливів, і мале припливне вплив «розбовтує» Женевське озеро так, що на його берегах рівень змінюється цілком відчутно. Ці стоячі хвилі великого періоду, що виникають у замкнутих водоймах, називаються сейші.

Енергія припливів

Нині намагаються одне з альтернативних джерел енергії пов'язати з приливним ефектом. Як я вже казав, головний ефект припливів не в тому, що вода піднімається та опускається. Головний ефект – це припливна течія, яка за добу переганяє воду навколо всієї планети.

У неглибоких місцях цей ефект дуже важливий. У районі Нової Зеландії через деякі протоки капітани навіть ризикують проводити кораблі. Вітрильникам там взагалі ніколи не вдавалося пройти, та й сучасні кораблі проходять насилу, бо дно дрібне та приливні течії мають колосальну швидкість.

Але якщо вода тече, цю кінетичну енергію можна використовувати. І вже побудовані електростанції, на яких турбіни туди-сюди обертаються за рахунок припливної та відливної течії. Вони цілком працездатні. Першу приливну електростанцію (ПЕМ) було зроблено у Франції, вона досі найбільша у світі, потужністю 240 МВт. Порівняно з ГЕС не дуже, звичайно, але найближчі сільські райони вона обслуговує.

Чим ближче до полюса, тим швидкість приливної хвилі менша, тому в Росії узбережжя, у яких були б дуже потужні припливи, немає. У нас взагалі виходів до моря небагато, а узбережжя Північного льодовитого океану для використання приливної енергії не особливо вигідне ще й тому, що приплив жене воду зі сходу на захід. Але все-таки придатні для ПЕМ місця є, наприклад, губа Кисла.

Справа в тому, що в затоках приплив створює завжди більший ефект: хвиля набігає, спрямовується в затоку, а вона звужується, звужується - і амплітуда наростає. Схожий процес відбувається, як би клацнули батогом: спочатку довга хвиля йде повільно батогом, але потім маса залученої в рух частини батога зменшується, тому швидкість збільшується (імпульс mvзберігається!) і до вузького кінця досягає надзвукового, в результаті чого ми чуємо клацання.

Створюючи експериментальну Кислогубську ПЕМ невеликої потужності, енергетики намагалися зрозуміти, наскільки ефективно можна використовувати припливи на навколополярних широтах для електроенергії. Особливого економічного сенсу вона має. Однак зараз є проект дуже потужної російської ПЕМ (Мезенський) – на 8 гігават. Для того, щоб досягти цієї колосальної потужності, потрібно перегородити велику затоку, відокремивши греблею Біле море від Баренцева. Щоправда, вельми сумнівно, що це буде зроблено, доки ми маємо нафту і газ.

Минуле та майбутнє припливів

До речі, з чого черпається енергія припливів? Турбіна крутиться, електроенергія виробляється, а який об'єкт втрачає при цьому енергію?

Оскільки джерелом енергії припливу служить обертання Землі, то коли ми черпаємо з нього, значить, обертання повинно сповільнюватися. Здавалося б, Земля має внутрішні джерела енергії (тепло з надр йде завдяки геохімічним процесам і розпаду радіоактивних елементів), є чим компенсувати втрати кінетичної енергії. Це так, але енергетичний потік, поширюючись у середньому практично рівномірно за всіма напрямами, навряд чи може суттєво вплинути на момент імпульсу та змінити обертання.

Якби Земля не оберталася, приливні горби дивилися б точно у напрямку Місяця та протилежному йому. Але, обертаючись, тіло Землі зносить їх вперед у напрямку свого обертання – і виникає постійна розбіжність припливного піку та підмісячної крапки 3-4 градуси. До чого це призводить? Горб, який ближче до Місяця, притягується до нього сильніше. Ця сила тяжіння прагне загальмувати обертання Землі. А протилежний горб далі від Місяця, він намагається прискорити обертання, але притягується слабше, тому рівнодіючий момент сил робить на обертання Землі дію, що гальмує.

Отже, наша планета постійно зменшує швидкість свого обертання (щоправда, не зовсім регулярно, стрибками, що з особливостями масопереносу в океанах і атмосфері). А який вплив мають земні припливи на Місяць? Близька припливна опуклість тягне Місяць у себе, далека – навпаки, сповільнює. Перша сила більша, в результаті Місяць прискорюється. Тепер пригадайте з попередньої лекції, що відбувається із супутником, який примусово тягнуть вперед рухом? Оскільки його енергія збільшується, він віддаляється від планети, і його кутова швидкість при цьому падає, тому що росте радіус орбіти. До речі, збільшення періоду обігу Місяця навколо Землі було відмічено ще за часів Ньютона.

Якщо говорити в цифрах, то Місяць віддаляється від нас приблизно на 3,5 см на рік, а тривалість земної доби кожні сто років зростає на соту частки секунди. Начебто нісенітниця, але згадайте, що Земля існує мільярди років. Легко підрахувати, що в часи динозаврів на добу було близько 18 годин (тепер, зрозуміло).

Оскільки Місяць віддаляється, приливні сили стають меншими. Але вона завжди віддалялася, і якщо ми звернемо погляд у минуле, то побачимо, що раніше Місяць був ближче до Землі, а значить, і припливи були вищими. Можете оцінити, наприклад, що в архейську еру, 3 млрд. років тому припливи були кілометрової висоти.

Припливні явища на інших планетах

Зрозуміло, у системах інших планет із супутниками відбуваються такі самі явища. Юпітер, наприклад, - дуже потужна планета, у якої велика кількість супутників. Чотири його найбільші супутники (їх називають галілеєвими, тому що Галілей їх виявив) піддаються впливу з боку Юпітера цілком відчутно. Найближчий з них, Іо, весь покритий вулканами, серед яких понад півсотні діючих, причому вони викидають зайву речовину на 250-300 км вгору. Це відкриття було дуже несподіваним: на Землі таких потужних вулканів немає, а тут маленьке тіло розміром з Місяць, яке мало б охолонути вже давно, а натомість воно пашить жаром на всі боки. Де джерело цієї енергії?

Вулканічна активність Іо була сюрпризом не для всіх: за півроку до того, як перший зонд підлетів до Юпітера, два американські геофізики опублікували роботу, в якій вони розрахували припливний вплив Юпітера на цей супутник. Воно виявилося настільки велике, що здатне деформувати тіло супутника. А за деформації завжди виділяється тепло. Коли ми беремо шмат холодного пластиліну і починаємо м'яти його в руках, він стає після декількох стисків м'яким, податливим. Це відбувається не тому, що рука нагріла його своїм теплом (так само вийде, якщо його плющити в холодних лещатах), а тому що деформація вклала в нього механічну енергію, яка перетворилася на теплову.

Але з якого дива форма супутника змінюється під дією припливів з боку Юпітера? Здавалося б, рухаючись круговою орбітою і синхронно обертаючись, як наш Місяць, став один раз еліпсоїдом - і немає приводу для подальших спотворень форми? Однак поруч із Іо ще й інші супутники є; всі вони змушують трошки зміщуватися сюди-туди його (Іо) орбіту: вона то наближається до Юпітера, то видаляється. Отже, припливний вплив то слабшає, то посилюється, і форма тіла постійно змінюється. До речі, я ще не говорив про припливи в твердому тілі Землі: вони, звичайно, теж є, вони не такі високі, дециметри. Якщо ви посидите шість годин на своїх місцях, то завдяки припливам сантиметрів на двадцять «погуляєте» щодо центру Землі. Це коливання людини невідчутно, звісно, ​​але геофізичні прилади його реєструють.

На відміну від земної тверді, поверхня Іо за кожен орбітальний період коливається з багатокілометровою амплітудою. Велика кількість енергії деформації розсіюється у вигляді тепла та нагріває надра. На ній, до речі, не видно метеоритних кратерів, тому що вулкани постійно закидають всю поверхню свіжою речовиною. Варто ударному кратеру утворитися, як років за сто його засипають продукти виверження сусідніх вулканів. Працюють вони безперервно і дуже потужно, до цього додаються розломи в корі планети, через які з надр випливає розплав мінералів, в основному сірка. При високій температурі вона темніє, тому струмінь із кратера виглядає чорним. А світлий обідок вулкана – остигла речовина, яка опадає навколо вулкана. На нашій планеті викинута з вулкана речовина зазвичай гальмується повітрям і падає близько до жерла, утворюючи конус, а на Іо атмосфери немає, і воно летить по балістичній траєкторії далеко на всі боки. Мабуть, це приклад найпотужнішого ефекту припливу в Сонячній системі.

Другий супутник Юпітера, Європа вся виглядає, як наша Антарктида, вона вкрита суцільною крижаною кіркою, яка подекуди потріскалася, оскільки її теж щось постійно деформує. Оскільки цей супутник подалі від Юпітера, припливний ефект тут не такий сильний, але теж цілком відчутний. Під цією крижаною корою рідкий океан: на знімках видно, як з деяких тріщин, що розійшлися, б'ють фонтани. Під дією приливних сил океан вирує, а на його поверхні плавають і стикаються крижані поля, майже як у нас у Північному льодовитому океані та біля берегів Антарктиди. Виміряна електропровідність рідини океану Європи свідчить, що це солона вода. Чому б там не бути життя? Заманливо було б опустити в одну з тріщин прилад та подивитися, хто там живе.

Насправді не всім планет кінці з кінцями сходяться. Наприклад, у Енцелада, супутника Сатурна, теж є крижана кора та океан під нею. Але розрахунки показують, що енергії припливів недостатньо, щоб підтримувати підлідний океан у рідкому стані. Звичайно, крім припливів у будь-якого небесного тіла є й інші джерела енергії – наприклад, радіоактивні елементи, що розпадаються (уран, торій, калій), але на малих планетах вони навряд чи можуть відігравати значну роль. Значить, чогось ми поки що не розуміємо.

Припливний ефект надзвичайно важливий для зірок. Чому – про це на наступній лекції.

Рівень поверхні води в морях та океанах нашої планети періодично змінюється, коливається у деяких інтервалах. Ці періодичні коливання і є морські припливи та відливи.

Картина морських припливів та відливів

Щоб наочно уявити собі картину морських припливів та відливівУявіть, що ви стоїте на пологому березі океану, в якій-небудь бухті, в 200-300 метрах від води. На піску багато різних предметів – старий якір, трохи ближче велика купа білого каменю.

Ось зовсім вже недалеко лежить залізний корпус невеликого суденця, що повалився на бік. Низ його корпусу в носовій частині сильно пропоре. Очевидно, колись це судно, перебуваючи недалеко від берега, налетіло на якір. Ця аварія сталася, ймовірно, під час відливу, і, мабуть, судно лежить на цьому місці вже не один рік, оскільки майже весь його корпус встиг покритися коричневою іржею. Винуватцем аварії судна ви схильні вважати необережного капітана.

Мабуть, якір і був тим гострим знаряддям, на яке налетіло судно, що повалилося на бік. Ви шукаєте цей якір та не можете знайти. Куди він міг подітися? Тут ви помічаєте, що вода вже підбирається до купи білого каміння, і тоді здогадуєтеся, що бачений вами якір давно вже затоплений приливною хвилею. Вода настає на берег, вона продовжує підніматися все далі і далі вгору. Ось уже й купа білого каміння виявилася майже вся прихованою під водою.

Явлення морських припливів та відливів

Явлення морських припливів та відливівлюди давно пов'язували з рухом Місяця, але цей зв'язок залишався загадкою до тих пір, поки геніальний математик Ісаак Ньютонне пояснив на підставі відкритого ним закону тяжіння. Причиною цих явищ є дія тяжіння Місяця, що надається на водну оболонку Землі.

Ще знаменитий Галілео Галілейпов'язував припливи та відливи з обертанням Землі і бачив у цьому один із найбільш обґрунтованих і вірних доказів справедливості вчення Миколи Коперника, (докладніше: ). Паризька академія наук в 1738 оголосила премію тому, хто дасть найбільш обґрунтований виклад теорії припливів.

Премію тоді здобули Ейлер, Маклорен, Д. Бернуллі та Кавальєрі. Перші троє брали в основу своїх робіт закон тяжіння Ньютона, а єзуїт Кавальєрі пояснював припливи на підставі гіпотези вихорів Декарта. Проте найвидатніші роботи у цій галузі належать Ньютону та Лапласу, і наступні дослідження грунтуються на висновках цих великих учених.

Як пояснити явище припливів та відливів

Як найбільш наочно пояснити явище припливів та відливів. Якщо для простоти вважатимемо, що земна поверхня вся суцільно покрита водяною оболонкою, і подивимося на земну кулю з одного з її полюсів, то картину морських припливів і відливів можна буде уявити так.

Місячне тяжіння

Та частина поверхні нашої планети, яка звернена до Місяця, знаходиться до неї ближче; внаслідок цього вона піддається більшому впливу сили місячного тяжіння, ніж, наприклад, центральна частина нашої планети і, отже, відтягується до Місяця більше, ніж інші частини Землі. Через це на боці зверненої до Місяця, і утворюється припливний горб.

Одночасно з цим на протилежному боці Землі найменш підданого тяжінню Місяця виникає такий же приливний горб. Земля тому набуває вигляду постаті, дещо витягнутої вздовж прямої, що з'єднує центри нашої планети та Місяця.

Таким чином, на двох протилежних сторонах Землі, розташованих на одній прямій, яка проходить через центри Землі та Місяця, утворюються два великі горби, два величезних водяних здуття.

В цей же час на двох інших сторонах нашої планети, розташованих під кутом в дев'яносто градусів від вищезазначених точок максимального припливу, відбуваються найбільші відливи. Тут вода спадає більше, ніж будь-де в іншому місці поверхні земної кулі. Лінія, що з'єднує ці точки на момент відпливу, дещо скорочується, і цим створюється враження збільшення витягнутості Землі у бік максимальних точок припливу.

Ці точки максимального припливу внаслідок місячного тяжіння постійно зберігають своє становище щодо Місяця, але, оскільки Земля здійснює обертання навколо осі, то протягом доби вони хіба що переміщаються у всій поверхні земної кулі. Тому у кожній місцевості протягом доби буває два припливи та два відливи.

Сонячні припливи та відливи

Сонце, як і Місяць, силою свого тяжіння виробляє припливи і відливи. Але воно знаходиться на набагато більшій відстані від нашої планети в порівнянні з Місяцем, і сонячні припливи, що виникають на Землі, майже в два з половиною рази менше від місячних. Тому сонячні припливи, окремо не спостерігаються, а розглядається лише їх вплив на величину припливів місячних.

Так наприклад, найбільші морські припливи та відливи бувають під час повні і молодика, тому що в цей час Земля, Місяць і Сонце знаходяться на одній прямій, і наше денне світило своїм тяжінням посилює тяжіння Місяця.

Навпаки, коли ми спостерігаємо Місяць у першій чи останній чверті (фазі), мають місце найменші морські припливи та відливи. Це тим, що у разі місячний приплив збігається з сонячним відливом. Дія місячного тяжіння зменшується на величину тяжіння Сонця.

Приливне тертя

« Приливне тертя», що існує в нашій планеті, надає у свою чергу вплив на місячну орбіту, так як приливна хвиля, що викликається місячним тяжінням, надає зворотну дію на Місяць, створюючи тенденцію до прискорення її руху. Внаслідок цього Місяць поступово віддаляється від Землі, період її звернення зростає, і вона, ймовірно, трохи відстає у своєму русі.

Величина морських припливів

Крім відносного становища у просторі Сонця, Землі та Місяця, на величину морських припливіву кожній окремій місцевості впливають форма морського дна та характер обрису берегів. Відомо також, що у закритих морях, як, наприклад, в Аральському, Каспійському, Азовському та Чорному, припливи та відливи майже не спостерігаються.

Насилу їх вдається виявити і у відкритих океанах; тут припливи ледве сягають одного метра, рівень води підвищується дуже незначно. Але в деяких бухтах спостерігаються припливи такої колосальної величини, що вода піднімається на висоту понад десять метрів і в деяких місцях затоплює колосальні простори.

Припливи та відливи в повітряній та твердій оболонках Землі

Припливи та відлививідбуваються також у повітряній та твердій оболонках Землі. Ці явища в нижчих шарах атмосфери майже не помічаємо. Для порівняння зазначимо, що і на дні океанів припливи та відливи не спостерігаються. Ця обставина пояснюється тим, що у припливних процесах беруть участь головним чином верхні шари водної оболонки. Припливи та відливи в повітряній оболонці можна виявити тільки при тривалому спостереженні за зміною атмосферного тиску.

Що стосується земної кори, то кожна її частина внаслідок приливної та відливної дії Місяця за добу двічі піднімається і двічі опускається приблизно на кілька дециметрів. Інакше висловлюючись, коливання твердої оболонки нашої планети за своєю величиною приблизно втричі менше коливань рівня поверхні океанів. Таким чином, наша планета весь час ніби дихає, роблячи глибокі вдихи та видихи, а її зовнішня оболонка, як груди великого чудо-богатиря, то трохи піднімається, то опускається.

Ці процеси, які у твердої оболонці Землі, вдається виявити лише з допомогою приладів, службовців реєстрації землетрусів.

Слід зауважити, що припливи та відливи відбуваються і на інших світових тілахі мають величезний вплив на їх розвиток.

Якби Місяць був нерухомий по відношенню до Землі, то за відсутності інших факторів, що впливають на запізнення приливної хвилі, у будь-якому місці земної кулі через кожні 6 годин відбувалося б за добу два припливи і два відливи.

Але оскільки Місяць безперервно звертається навколо Землі і до того ж у той самий бік, у якому обертається навколо своєї осі і наша планета, то виходить деяке запізнення: Земля встигає повернутися до Місяця кожною своєю частиною не протягом доби, а приблизно о 24 годині та 50 хвилин. Тому в кожній місцевості приплив або відлив триває не рівно 6:00, а близько 6:00 і 12,5 хвилин.

Чергування припливів та відливів

Крім того, слід зазначити, що правильність чергування припливів та відливівпорушується залежно від характеру розташування материків на планеті і безперервного тертя води поверхню Землі. Ці неправильності у чергуванні іноді досягають кількох годин.

Таким чином, найбільш «висока» вода буває не в момент кульмінації Місяця, як це слідує відповідно до теорії, а на кілька годин пізніше проходження Місяця через меридіан; це запізнення називається прикладною годиною порту і досягає іноді 12 годин.

Раніше була поширена думка, що морські припливи та відливи пов'язані з морськими течіями. Тепер усім відомо, що це явища різного порядку. Приплив – рід хвильового руху, подібного до того, що виникає внаслідок вітру.

Затока Фанді розташована на Атлантичному узбережжі Північної Америки, у північно-східній частині затоки Мен, між канадськими областями Кью-Брансвік та Новою Шотландією. Ця затока відома своїми найвищими припливами у світі. Через унікальну форму затоки відмінність у рівнях води між припливом і відливом може становити цілих 14 метрів. Під час кожного циклу понад 100 мільярдів тонн морської води витікають та втікають у затоку Фанді, що перевищує об'єднаний потік усіх прісноводних рік світу. Щодня тут відбувався один приплив та один відплив. Потрібно 6 годин і 13 хвилин для відливу, щоб перетворитися на приплив, і 6 годин 13 хвилин, щоб рівень води знизився від припливу до відливу. Така частота дає унікальний шанс кожному відвідувачеві побачити протягом дня як приплив, так і відлив у будь-яку пору року.

Ця унікальна екосистема піднімає поживні речовини з дна океану, забезпечуючи достаток поживних речовин для риби, птахів, китів та інших мешканців океану. На цьому й ґрунтується економіка області Фанді. Потужні потоки створили на берегах затоки дивовижні скелі, оголивши скам'янілості, сформовані більш ніж 300 мільйонів років тому.

Чому ж припливи затоки Фанді є найвищими?
Середній діапазон коливань світового океану становить максимум 1 метр, тому що в цій затоці може виникати різниця до 16 метрів? Все пояснюється особливою формою берегів у цих місцях та дуже великими обсягами води.

Вода в басейні Фанді має характерний період коливання, коли наведена в рух рідина буде ритмічно "хлюпати" назад і вперед у певному проміжку часу. У дрібнішому масштабі можна уявити ванну з водою, де для того, щоб викликати хвилювання води та перелити її за борт, знадобляться лише секунди. У затоці Фанді через величезну глибину природний період коливання становить приблизно 12-13 годин. Це коливання збігається по інтервалу з припливами Атлантичного океану, потоки якого прямують у затоку кожні 12 годин та 26 хвилин. Через цю унікальну особливість Фанді входить до списку 10 природних чудес Канади.

Уявіть людину, яка ритмічно погойдується назад і вперед на гойдалку і щоразу досягає певної висоти. А тепер уявіть, що в певний момент з'являється хтось, хто дає йому додаткове прискорення, і разом вони досягають значно більшої висоти. Так само і з припливами Фанді вода рухається вперед і назад у синхронізації з океанськими потоками.


Вторинне впливом геть припливи і відливи надає форма затоки. Він сформований, як велика природна труба, у верхній частині стаючи більш дрібним та вузьким.
Наприкінці я додам відео, де всі ці процеси можна розглянути.

Моря та океани двічі на день відходять від берега (відлив) і двічі наближаються до нього (приплив). На деяких водоймах припливів практично немає, тоді як на інших різниця між відливом та припливом по береговій лінії може становити до 16 метрів. В основному припливи бувають півдобові (двічі на день), але в деяких місцях вони добові, тобто зміна рівня води відбувається лише один раз на добу (один відлив та один приплив).

Припливи і відливи найбільше помітні в берегових смугах, але насправді вони проходять по всій товщі океанів та інших водойм. У протоках та інших вузьких місцях відливи можуть досягати дуже високої швидкості – до 15 км/год. Здебільшого явище, як припливи і відпливи, впливає Місяць, але у певною мірою до цього причетне і Сонце. Місяць набагато ближче до Землі, ніж Сонце, тому його вплив на планети сильніший навіть незважаючи на те, що природний супутник набагато менший, і обидва небесні тіла крутяться саме навколо зірки.

Вплив Місяця на припливи

Якби материки та острови не заважали впливу Місяця на воду, а всю поверхню Землі покривав океан рівної глибини, то припливи мали б такий вигляд. Найближча до Місяця ділянка океану за рахунок сили тяжіння піднялася б назустріч природному супутнику, за рахунок відцентрової сили протилежна частина водойми піднялася б теж, це буде приплив. Падіння рівня води відбулося б у лінії, яка перпендикулярна смузі впливу Місяця, в тій частині і був би відлив.

Сонце теж може впливати на світовий океан. У молодик і повний місяць, коли Місяць і Сонце розташовуються на одній прямій лінії з Землею, приваблива сила обох світил складається, викликаючи тим самим найсильніші припливи і відливи. Якщо ж ці небесні тіла знаходяться перпендикулярно одне одному по відношенню до Землі, то дві сили тяжіння протидіятимуть один одному, і припливи з відливами будуть найслабшими, але все одно на користь Місяця.

Наявність різних островів вносить велику різноманітність руху вод при відливах і припливах. На деяких водоймах важливу роль відіграє русло та природні перешкоди у вигляді суші (острівів), тому вода стікає та відтікає нерівномірно. Води змінюють своє становище у відповідність до силою тяжіння Місяця, а й у залежність від рельєфу місцевості. В цьому випадку при зміні рівня води вона потече шляхом найменшого опору, але відповідно до впливу нічного світила.