Ο πλανήτης μας βρίσκεται συνεχώς στο βαρυτικό πεδίο που δημιουργείται από τη Σελήνη και τον Ήλιο. Αυτή είναι η αιτία ενός μοναδικού φαινομένου, που εκφράζεται στην άμπωτη και τη ροή στη Γη. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε αν αυτές οι διαδικασίες επηρεάζουν το περιβάλλον και την ανθρώπινη ζωή.
Ο μηχανισμός του φαινομένου της «άμπωτης και ροής»
Η φύση του σχηματισμού άμπωτων και ροών έχει ήδη μελετηθεί επαρκώς. Με τα χρόνια, οι επιστήμονες έχουν ερευνήσει τα αίτια και τα αποτελέσματα αυτού του φαινομένου.
Παρόμοιες διακυμάνσεις στη στάθμη των χερσαίων υδάτων μπορούν να παρουσιαστούν στο ακόλουθο σύστημα:
- Η στάθμη του νερού σταδιακά ανεβαίνει, φτάνοντας στο υψηλότερο σημείο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται γεμάτο νερό.
- Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, το νερό αρχίζει να υποχωρεί. Οι επιστήμονες έχουν δώσει τον ορισμό της «άμπωτης» σε αυτή τη διαδικασία.
- Για περίπου έξι ώρες, το νερό συνεχίζει να φτάνει στο ελάχιστο σημείο του. Μια τέτοια αλλαγή ονομάστηκε με τη μορφή του όρου "χαμηλά νερά".
Μπορείτε να παρατηρήσετε κάποια κανονικότητα εάν παρατηρήσετε τη διαδικασία της παλίρροιας στο ίδιο μέρος για ένα μήνα. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης είναι ενδιαφέροντα: καθημερινά χαμηλό και υψηλό νερό αλλάζει τη θέση του. Με έναν τέτοιο φυσικό παράγοντα όπως ο σχηματισμός νέας σελήνης και πανσελήνου, τα επίπεδα των μελετημένων αντικειμένων απομακρύνονται το ένα από το άλλο.
Κατά συνέπεια, αυτό κάνει δύο φορές το μήνα το πλάτος της παλίρροιας στο μέγιστο. Η εμφάνιση του μικρότερου πλάτους εμφανίζεται επίσης περιοδικά, όταν, μετά τη χαρακτηριστική επιρροή της Σελήνης, τα επίπεδα χαμηλών και ψηλών υδάτων πλησιάζουν σταδιακά το ένα το άλλο.
Αιτίες υψηλής και χαμηλής παλίρροιας στη Γη
Υπάρχουν δύο παράγοντες που επηρεάζουν το σχηματισμό παλίρροιας. Και τα δύο αντικείμενα που επηρεάζουν την αλλαγή στον υδάτινο χώρο της Γης θα πρέπει να εξεταστούν προσεκτικά.
Η επίδραση της σεληνιακής ενέργειας στην άμπωτη και τη ροή
Αν και η επίδραση του Ήλιου στην αιτία της ανόδου και της πτώσης των παλίρροιων είναι αναμφισβήτητη, η επιρροή της σεληνιακής δραστηριότητας έχει τη μεγαλύτερη σημασία σε αυτό το θέμα. Για να αισθανθούμε τη σημαντική επίδραση της βαρύτητας του δορυφόρου στον πλανήτη μας, είναι απαραίτητο να παρακολουθήσουμε τη διαφορά στην έλξη της Σελήνης σε διάφορες περιοχές της Γης.
Τα αποτελέσματα του πειράματος θα δείξουν ότι η διαφορά στις παραμέτρους τους είναι μάλλον μικρή. Το θέμα είναι ότι το σημείο της επιφάνειας της γης πιο κοντά στη Σελήνη υπόκειται σε εξωτερική επίδραση κυριολεκτικά 6% περισσότερο από το πιο απομακρυσμένο. Μπορεί να ειπωθεί με βεβαιότητα ότι αυτός ο διαχωρισμός των δυνάμεων σπρώχνει τη Γη προς την κατεύθυνση της τροχιάς Σελήνης-Γης.
Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι ο πλανήτης μας περιστρέφεται συνεχώς γύρω από τον άξονά του κατά τη διάρκεια της ημέρας, ένα διπλό παλιρροϊκό κύμα διέρχεται δύο φορές κατά μήκος της περιμέτρου της δημιουργούμενης έκτασης. Αυτό συνοδεύεται από τη δημιουργία των λεγόμενων διπλών «κοιλάδων», το ύψος των οποίων, καταρχήν, δεν ξεπερνά τα 2 μέτρα στους ωκεανούς.
Στο έδαφος της γης, τέτοιες διακυμάνσεις φτάνουν το πολύ 40-43 εκατοστά, κάτι που στις περισσότερες περιπτώσεις περνά απαρατήρητο από τους κατοίκους του πλανήτη μας.
Όλα αυτά οδηγούν στο γεγονός ότι δεν αισθανόμαστε τη δύναμη της παλίρροιας ούτε στη στεριά ούτε στο στοιχείο του νερού. Μπορείτε να παρατηρήσετε ένα παρόμοιο φαινόμενο σε μια στενή λωρίδα ακτών, επειδή τα νερά του ωκεανού ή της θάλασσας, κατά αδράνεια, μερικές φορές αποκτούν εντυπωσιακά ύψη.
Από όλα όσα ειπώθηκαν, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι άμπωτες και οι ροές συνδέονται περισσότερο με τη Σελήνη. Αυτό καθιστά την έρευνα σε αυτόν τον τομέα την πιο ενδιαφέρουσα και σχετική.
Η επίδραση της δραστηριότητας του Ήλιου στις άμπωτες και τις ροές
Η σημαντική απόσταση του κύριου αστεριού του ηλιακού συστήματος από τον πλανήτη μας επηρεάζει το γεγονός ότι η βαρυτική του επίδραση είναι λιγότερο αισθητή. Ως πηγή ενέργειας, ο Ήλιος είναι σίγουρα πολύ πιο μαζικός από τη Σελήνη, αλλά εξακολουθεί να γίνεται αισθητός από την εντυπωσιακή απόσταση μεταξύ των δύο ουράνιων αντικειμένων. Το πλάτος της ηλιακής παλίρροιας είναι σχεδόν το μισό από τις παλιρροιακές διεργασίες του δορυφόρου της Γης.
Ένα γνωστό γεγονός είναι ότι κατά την πανσέληνο και την ανάπτυξη του φεγγαριού, και τα τρία ουράνια σώματα - η Γη, η Σελήνη και ο Ήλιος - βρίσκονται στην ίδια ευθεία. Αυτό οδηγεί στην αναδίπλωση της σεληνιακής και της ηλιακής παλίρροιας.
Κατά την περίοδο της κατεύθυνσης από τον πλανήτη μας προς τον δορυφόρο του και το κύριο αστέρι του ηλιακού συστήματος, που διαφέρει μεταξύ τους κατά 90 μοίρες, υπάρχει κάποια επιρροή του Ήλιου στην υπό μελέτη διαδικασία. Παρατηρείται αύξηση της στάθμης της άμπωτης και μείωση της στάθμης της παλίρροιας των χερσαίων υδάτων.
Όλες οι ενδείξεις δείχνουν ότι η ηλιακή δραστηριότητα επηρεάζει επίσης την ενέργεια των παλίρροιων στην επιφάνεια του πλανήτη μας.
Οι κύριοι τύποι άμπωτων και ροών
Είναι δυνατό να ταξινομηθεί μια τέτοια έννοια με βάση τη διάρκεια του κύκλου της παλίρροιας. Η οριοθέτηση θα καθοριστεί χρησιμοποιώντας τα ακόλουθα σημεία:
- Ημιημερήσιες αλλαγές στην επιφάνεια του νερού. Τέτοιοι μετασχηματισμοί συνίστανται σε δύο πλήρη και τον ίδιο αριθμό ημιτελών υδάτων. Οι παράμετροι των εναλλασσόμενων πλατών είναι σχεδόν ίσες μεταξύ τους και μοιάζουν με ημιτονοειδή καμπύλη. Κυρίως εντοπίζονται στα νερά της Θάλασσας Μπάρεντς, στην εκτεταμένη γραμμή της παράκτιας λωρίδας της Λευκής Θάλασσας και στο έδαφος σχεδόν ολόκληρου του Ατλαντικού Ωκεανού.
- Καθημερινές διακυμάνσεις της στάθμης του νερού. Η διεργασία τους συνίσταται σε ένα πλήρες και ημιτελές νερό για περίοδο που υπολογίζεται εντός της ημέρας. Παρόμοιο φαινόμενο παρατηρείται στον Ειρηνικό Ωκεανό και ο σχηματισμός του είναι εξαιρετικά σπάνιος. Κατά τη διέλευση του δορυφόρου της Γης από την ισημερινή ζώνη, είναι δυνατή η επίδραση του στάσιμου νερού. Εάν η Σελήνη πέφτει με τον ελάχιστο δείκτη, εμφανίζονται μικρές ισημερινές παλίρροιες. Στους υψηλότερους αριθμούς, εμφανίζεται η διαδικασία σχηματισμού τροπικών παλίρροιων, συνοδευόμενη από τη μεγαλύτερη ισχύ εισροής νερού.
- Μικτές παλίρροιες. Αυτή η έννοια περιλαμβάνει την παρουσία ακανόνιστης ημιημερήσιας και ημερήσιας παλίρροιας. Οι ημιημερήσιες αλλαγές στο επίπεδο του υδάτινου κελύφους της γης, οι οποίες έχουν ακανόνιστη διαμόρφωση, είναι παρόμοιες από πολλές απόψεις με τις ημιημερήσιες παλίρροιες. Στις αλλοιωμένες ημερήσιες παλίρροιες, μπορεί κανείς να παρατηρήσει μια τάση για ημερήσιες διακυμάνσεις, ανάλογα με το βαθμό κλίσης της σελήνης. Τα πιο επηρεασμένα από τις μικτές παλίρροιες είναι τα νερά του Ειρηνικού Ωκεανού.
- ανώμαλες παλίρροιες. Αυτές οι ανυψώσεις και οι πτώσεις του νερού δεν ταιριάζουν στην περιγραφή ορισμένων από τα χαρακτηριστικά που αναφέρονται παραπάνω. Αυτή η ανωμαλία συνδέεται με την έννοια του «ρηχού νερού», που αλλάζει τον κύκλο ανόδου και πτώσης της στάθμης του νερού. Η επίδραση αυτής της διαδικασίας είναι ιδιαίτερα έντονη στις εκβολές των ποταμών, όπου οι παλίρροιες είναι βραχύτερες χρονικά από τις παλίρροιες. Μπορείτε να παρατηρήσετε έναν παρόμοιο κατακλυσμό σε ορισμένα σημεία της Μάγχης και στα ρεύματα της Λευκής Θάλασσας.
Διάγραμμα άμπωτης και ροής στη Γη
Υπάρχει ένα λεγόμενο τραπέζι παλίρροιας. Είναι απαραίτητο για τους ανθρώπους που, λόγω της φύσης των δραστηριοτήτων τους, εξαρτώνται από αλλαγές στη στάθμη του νερού της γης. Για να έχετε ακριβείς πληροφορίες σχετικά με αυτό το φαινόμενο, πρέπει να δώσετε προσοχή στα εξής:
- Καθορισμός μιας περιοχής όπου είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τα δεδομένα της παλίρροιας. Αξίζει να θυμηθούμε ότι ακόμη και τα αντικείμενα σε κοντινή απόσταση θα έχουν διαφορετικό χαρακτηριστικό του φαινομένου που μας ενδιαφέρει.
- Εύρεση των απαραίτητων πληροφοριών χρησιμοποιώντας πόρους του Διαδικτύου. Για ακριβέστερες πληροφορίες, μπορείτε να επισκεφτείτε το λιμάνι της υπό μελέτη περιοχής.
- Προσδιορισμός του χρόνου της ανάγκης για ακριβή δεδομένα. Αυτή η πτυχή εξαρτάται από το εάν οι πληροφορίες χρειάζονται για μια συγκεκριμένη ημέρα ή το πρόγραμμα μελέτης είναι πιο ευέλικτο.
- Εργαστείτε με τον πίνακα με τον τρόπο αναδυόμενων αναγκών. Θα εμφανίσει όλες τις πληροφορίες παλίρροιας και παλίρροιας.
- Οι στήλες στο επάνω μέρος του πίνακα υποδεικνύουν τις ημέρες και ημερομηνίες του υποτιθέμενου περιστατικού. Αυτό το στοιχείο θα σας επιτρέψει να μάθετε το σημείο του καθορισμού του χρονικού πλαισίου της μελέτης.
- Κάτω από τη γραμμή της προσωρινής λογιστικής υπάρχουν αριθμητικά στοιχεία τοποθετημένα σε δύο σειρές. Στη μορφή της ημέρας τοποθετείται εδώ η αποκωδικοποίηση των φάσεων της ανατολής της Σελήνης και του Ήλιου.
- Παρακάτω είναι ένα γράφημα κυματομορφής. Αυτοί οι δείκτες καθορίζουν τις κορυφές (παλλίρροιες) και τις υφέσεις (χαμηλή παλίρροια) των υδάτων της περιοχής μελέτης.
- Μετά τον υπολογισμό του πλάτους των κυμάτων, εντοπίζονται τα δεδομένα της εισόδου των ουράνιων σωμάτων, τα οποία επηρεάζουν τις αλλαγές στο υδάτινο κέλυφος της Γης. Αυτή η όψη θα σας επιτρέψει να παρατηρήσετε τη δραστηριότητα της Σελήνης και του Ήλιου.
- Και στις δύο πλευρές του πίνακα μπορείτε να δείτε αριθμούς με δείκτες συν και πλην. Αυτή η ανάλυση είναι σημαντική για τον προσδιορισμό του επιπέδου ανόδου ή πτώσης του νερού, που υπολογίζεται σε μέτρα.
Όλοι αυτοί οι δείκτες δεν μπορούν να εγγυηθούν εκατό τοις εκατό πληροφορίες, γιατί η ίδια η φύση μας υπαγορεύει τις παραμέτρους με τις οποίες συμβαίνουν οι δομικές της αλλαγές.
Η επίδραση της παλίρροιας στο περιβάλλον και στον άνθρωπο
Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την άμπωτη και τη ροή της παλίρροιας στην ανθρώπινη ζωή και στο περιβάλλον. Ανάμεσά τους υπάρχουν ανακαλύψεις φαινομενικού χαρακτήρα που απαιτούν προσεκτική μελέτη.
Killer waves: υποθέσεις και συνέπειες του φαινομένου
Αυτό το φαινόμενο προκαλεί πολλές διαμάχες μεταξύ των ανθρώπων που εμπιστεύονται μόνο άνευ όρων γεγονότα. Το γεγονός είναι ότι τα αδέσποτα κύματα δεν ταιριάζουν σε κανένα σύστημα εμφάνισης αυτού του φαινομένου.
Η μελέτη αυτού του αντικειμένου έγινε δυνατή με τη βοήθεια δορυφόρων της μορφής ραντάρ. Αυτά τα σχέδια κατέστησαν δυνατή την καταγραφή δώδεκα κυμάτων εξαιρετικά μεγάλου πλάτους σε διάστημα μερικών εβδομάδων. Το μέγεθος μιας τέτοιας ανόδου ενός υδατικού τεμαχίου είναι περίπου 25 μέτρα, γεγονός που υποδηλώνει το μεγαλείο του υπό μελέτη φαινομένου.
Τα δολοφονικά κύματα επηρεάζουν άμεσα την ανθρώπινη ζωή, επειδή τις τελευταίες δεκαετίες, τέτοιες ανωμαλίες έχουν μεταφέρει τεράστια πλοία όπως supertankers και πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων στα βάθη των ωκεανών. Η φύση του σχηματισμού αυτού του εκπληκτικού παραδόξου είναι άγνωστη: γιγάντια κύματα σχηματίζονται αμέσως και εξαφανίζονται το ίδιο γρήγορα.
Υπάρχουν πολλές υποθέσεις σχετικά με την αιτία του σχηματισμού μιας τέτοιας ιδιοτροπίας της φύσης, αλλά η εμφάνιση στροβιλισμών (μεμονωμένα κύματα λόγω της σύγκρουσης δύο σολιτονίων) είναι δυνατή με την παρέμβαση της δραστηριότητας του Ήλιου και της Σελήνης. Αυτό το θέμα εξακολουθεί να αποτελεί αντικείμενο συζήτησης μεταξύ των επιστημόνων που ειδικεύονται σε αυτό το θέμα.
Η επίδραση των άμπωτων και των ροών στους οργανισμούς που κατοικούν στη Γη
Οι παλίρροιες στον ωκεανό και τη θάλασσα επηρεάζουν ιδιαίτερα τη θαλάσσια ζωή. Το φαινόμενο αυτό ασκεί τη μεγαλύτερη πίεση στους κατοίκους των παράκτιων υδάτων. Λόγω αυτής της αλλαγής στο επίπεδο του νερού της γης, αναπτύσσονται οργανισμοί που οδηγούν έναν καθιστικό τρόπο ζωής.
Αυτά περιλαμβάνουν τα μαλάκια, τα οποία έχουν προσαρμοστεί τέλεια στις διακυμάνσεις του υγρού κελύφους της Γης. Τα στρείδια στις υψηλότερες παλίρροιες αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται ενεργά, γεγονός που δείχνει ότι ανταποκρίνονται ευνοϊκά σε τέτοιες αλλαγές στη δομή του στοιχείου του νερού.
Αλλά δεν αντιδρούν όλοι οι οργανισμοί τόσο ευνοϊκά στις εξωτερικές αλλαγές. Πολλά είδη ζωντανών όντων υποφέρουν από περιοδικές διακυμάνσεις της στάθμης του νερού.
Παρόλο που η φύση κάνει το φόρο της και συντονίζει τις αλλαγές στη συνολική ισορροπία του πλανήτη, οι βιολογικές ουσίες προσαρμόζονται στις συνθήκες που τις παρουσιάζει η δραστηριότητα της Σελήνης και του Ήλιου.
Ο αντίκτυπος των άμπωτων και των ροών στην ανθρώπινη ζωή
Αυτό το φαινόμενο επηρεάζει τη γενική κατάσταση ενός ατόμου περισσότερο από τις φάσεις της σελήνης, στις οποίες μπορεί να έχει ανοσία το ανθρώπινο σώμα. Ωστόσο, οι περισσότερες άμπωτες και ροές επηρεάζουν τις παραγωγικές δραστηριότητες των κατοίκων του πλανήτη μας. Δεν είναι ρεαλιστικό να επηρεάσουμε τη δομή και την ενέργεια των παλίρροιων της θάλασσας, καθώς και της ωκεάνιας σφαίρας, επειδή η φύση τους εξαρτάται από τη βαρύτητα του Ήλιου και της Σελήνης.
Βασικά, αυτό το κυκλικό φαινόμενο φέρνει μόνο καταστροφή και προβλήματα. Οι σύγχρονες τεχνολογίες επιτρέπουν σε αυτόν τον αρνητικό παράγοντα να κατευθύνεται προς θετική κατεύθυνση.
Ένα παράδειγμα τέτοιων καινοτόμων λύσεων μπορεί να χρησιμεύσει ως πισίνες ως παγίδες για τέτοιες διακυμάνσεις στο ισοζύγιο νερού. Πρέπει να κατασκευαστούν ώστε να είναι οικονομικά αποδοτικά και πρακτικά.
Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν τέτοιες πισίνες με αρκετά σημαντικό μέγεθος και όγκο. Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής για να διατηρήσουν την επίδραση της παλιρροιακής δύναμης των υδάτινων πόρων της Γης είναι μια νέα, αλλά πολλά υποσχόμενη επιχείρηση.
Δείτε το βίντεο για την άμπωτη και τη ροή:
Η μελέτη της έννοιας της παλίρροιας στη Γη, η επιρροή τους στον κύκλο ζωής του πλανήτη, το μυστήριο της προέλευσης των κυμάτων δολοφόνων - όλα αυτά παραμένουν τα κύρια ερωτήματα για τους επιστήμονες που ειδικεύονται σε αυτόν τον τομέα. Η λύση αυτών των πτυχών είναι επίσης ενδιαφέρουσα για τους απλούς ανθρώπους που ενδιαφέρονται για τα προβλήματα της επιρροής ξένων παραγόντων στον πλανήτη Γη.
Άμπωτη και ροή
υψηλή παλίρροιαΚαι άμπωτη- περιοδικές κατακόρυφες διακυμάνσεις στη στάθμη του ωκεανού ή της θάλασσας, που είναι αποτέλεσμα αλλαγών στις θέσεις της Σελήνης και του Ήλιου σε σχέση με τη Γη, σε συνδυασμό με τις επιπτώσεις της περιστροφής της Γης και τα χαρακτηριστικά αυτού του αναγλύφου και εκδηλώνονται σε περιοδικό οριζόντιοςμετατόπιση μαζών νερού. Οι παλίρροιες προκαλούν αλλαγές στο επίπεδο της θάλασσας και περιοδικά ρεύματα, γνωστά ως παλιρροιακά ρεύματα, καθιστώντας την πρόβλεψη της παλίρροιας σημαντική για την παράκτια ναυσιπλοΐα.
Η ένταση αυτών των φαινομένων εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, αλλά ο σημαντικότερος από αυτούς είναι ο βαθμός σύνδεσης των υδάτινων σωμάτων με τους ωκεανούς. Όσο πιο κλειστή είναι η δεξαμενή, τόσο μικρότερος είναι ο βαθμός εκδήλωσης των παλιρροϊκών φαινομένων.
Ο ετήσιος επαναλαμβανόμενος παλιρροϊκός κύκλος παραμένει αμετάβλητος λόγω της ακριβούς αντιστάθμισης των δυνάμεων έλξης μεταξύ του Ήλιου και του κέντρου μάζας του πλανητικού ζεύγους και των δυνάμεων αδράνειας που εφαρμόζονται σε αυτό το κέντρο.
Δεδομένου ότι η θέση της Σελήνης και του Ήλιου σε σχέση με τη Γη αλλάζει περιοδικά, αλλάζει και η ένταση των παλιρροϊκών φαινομένων που προκύπτουν.
Παλίρροια στο Saint Malo
Ιστορία
Η παλίρροια έπαιξε σημαντικό ρόλο στον εφοδιασμό του παράκτιου πληθυσμού με θαλασσινά, επιτρέποντας τη συλλογή τροφίμων κατάλληλων για τροφή στον εκτεθειμένο βυθό της θάλασσας.
Ορολογία
Χαμηλό νερό (Βρετάνη, Γαλλία)
Το μέγιστο επίπεδο της επιφάνειας του νερού στην υψηλή παλίρροια ονομάζεται γεμάτο νερόκαι το ελάχιστο στην άμπωτη - χαμηλό νερό. Στον ωκεανό, όπου ο βυθός είναι ομοιόμορφος και η στεριά είναι μακριά, υψηλό νερόεκδηλώνεται ως δύο «φουσκώματα» της επιφάνειας του νερού: το ένα από αυτά βρίσκεται στην πλευρά του φεγγαριού και το άλλο βρίσκεται στο αντίθετο άκρο του πλανήτη. Μπορεί επίσης να υπάρχουν δύο ακόμη μικρότερα πρηξίματα στην πλευρά που κατευθύνονται προς τον Ήλιο και απέναντι από αυτόν. Μια εξήγηση αυτού του αποτελέσματος μπορεί να βρεθεί παρακάτω, στην ενότητα παλίρροια φυσική.
Δεδομένου ότι η Σελήνη και ο Ήλιος κινούνται σε σχέση με τη Γη, μαζί τους κινούνται και καμπούρες νερού, σχηματίζοντας παλιρροϊκά κύματαΚαι παλιρροιακά ρεύματα. Στην ανοιχτή θάλασσα, τα παλιρροιακά ρεύματα έχουν περιστροφικό χαρακτήρα και κοντά στην ακτή και σε στενούς κόλπους και στενά, είναι παλινδρομικά.
Αν ολόκληρη η Γη ήταν καλυμμένη με νερό, θα παρατηρούσαμε καθημερινά δύο κανονικές υψηλές και χαμηλές παλίρροιες. Επειδή όμως η ανεμπόδιστη διάδοση των παλιρροϊκών κυμάτων εμποδίζεται από χερσαίες περιοχές: νησιά και ηπείρους, καθώς και λόγω της δράσης της δύναμης Coriolis στο κινούμενο νερό, αντί για δύο παλιρροιακά κύματα, υπάρχουν πολλά μικρά κύματα που αργά (στις περισσότερες περιπτώσεις με μια περίοδος 12 ωρών 25,2 λεπτών ) τρέχει γύρω από ένα σημείο που ονομάζεται αμφίδρομος, όπου το πλάτος της παλίρροιας είναι μηδέν. Το κυρίαρχο συστατικό της παλίρροιας (σεληνιακή παλίρροια M2) σχηματίζει περίπου δώδεκα αμφιδρομικά σημεία στην επιφάνεια του Παγκόσμιου Ωκεανού με κυματική κίνηση δεξιόστροφα και περίπου την ίδια αριστερόστροφα (βλ. χάρτη). Όλα αυτά καθιστούν αδύνατη την πρόβλεψη του χρόνου της παλίρροιας μόνο με βάση τις θέσεις της Σελήνης και του Ήλιου σε σχέση με τη Γη. Αντίθετα, χρησιμοποιούν την «επετηρίδα των παλίρροιων» - ένα εργαλείο αναφοράς για τον υπολογισμό του χρόνου έναρξης της παλίρροιας και του ύψους τους σε διάφορα σημεία του πλανήτη. Χρησιμοποιούνται επίσης πίνακες παλίρροιας, με δεδομένα για τις ροπές και τα ύψη των χαμηλών και ψηλών υδάτων, που υπολογίζονται ένα χρόνο πριν για μεγάλα παλιρροϊκά λιμάνια.
Στοιχείο παλίρροιας M2
Αν συνδέσουμε σημεία στον χάρτη με τις ίδιες φάσεις παλίρροιας, παίρνουμε το λεγόμενο κωκιδικές γραμμέςπου ακτινοβολεί από το αμφιδρομικό σημείο. Τυπικά, οι κωκιδικές γραμμές χαρακτηρίζουν τη θέση της κορυφής του παλιρροϊκού κύματος για κάθε ώρα. Στην πραγματικότητα, οι γραμμές της ακτινοβολίας αντικατοπτρίζουν την ταχύτητα διάδοσης του παλιρροϊκού κύματος σε 1 ώρα. Ονομάζονται χάρτες που δείχνουν γραμμές ίσου πλάτη και φάσεις παλιρροϊκών κυμάτων cotidal κάρτες.
υψηλή παλίρροια- τη διαφορά μεταξύ της υψηλότερης στάθμης του νερού στην υψηλή παλίρροια (υψηλή παλίρροια) και της χαμηλότερης στάθμης της στην άμπωτη (άμπωτη). Το ύψος της παλίρροιας είναι μια μεταβλητή τιμή, ωστόσο, ο μέσος δείκτης της δίνεται όταν χαρακτηρίζεται κάθε τμήμα της ακτής.
Ανάλογα με τη σχετική θέση της Σελήνης και του Ήλιου, μικρά και μεγάλα παλιρροιακά κύματα μπορούν να αλληλοενισχύονται. Για τέτοιες παλίρροιες, ιστορικά έχουν αναπτυχθεί ειδικά ονόματα:
- Τετραγωνική παλίρροια- η μικρότερη παλίρροια, όταν οι δυνάμεις σχηματισμού παλίρροιας της Σελήνης και του Ήλιου ενεργούν σε ορθή γωνία μεταξύ τους (αυτή η θέση των φωτιστικών καλείται τετράγωνο).
- εαρινή παλίρροια- η μεγαλύτερη παλίρροια, όταν οι δυνάμεις σχηματισμού παλίρροιας της Σελήνης και του Ήλιου ενεργούν κατά την ίδια κατεύθυνση (αυτή η θέση των φωτιστικών καλείται συζυγία).
Όσο μικρότερη ή μεγαλύτερη είναι η παλίρροια, τόσο μικρότερη ή, αντίστοιχα, τόσο μεγαλύτερη είναι η άμπωτη.
Οι υψηλότερες παλίρροιες στον κόσμο
Μπορεί να παρατηρηθεί στον κόλπο του Fundy (15,6-18 m), ο οποίος βρίσκεται στην ανατολική ακτή του Καναδά μεταξύ του New Brunswick και της Nova Scotia.
Στην ευρωπαϊκή ήπειρο, οι υψηλότερες παλίρροιες (έως 13,5 m) παρατηρούνται στη Βρετάνη κοντά στην πόλη Saint Malo. Εδώ το παλιρροϊκό κύμα επικεντρώνεται από την ακτογραμμή των χερσονήσου της Κορνουάλης (Αγγλία) και του Cotentin (Γαλλία).
Παλίρροια φυσική
Σύγχρονη διατύπωση
Σε σχέση με τον πλανήτη Γη, η αιτία της παλίρροιας είναι η παρουσία του πλανήτη στο βαρυτικό πεδίο που δημιουργείται από τον Ήλιο και τη Σελήνη. Δεδομένου ότι τα αποτελέσματα που δημιουργούν είναι ανεξάρτητα, η πρόσκρουση αυτών των ουράνιων σωμάτων στη Γη μπορεί να εξεταστεί χωριστά. Σε αυτή την περίπτωση, για κάθε ζεύγος σωμάτων, μπορούμε να υποθέσουμε ότι καθένα από αυτά περιστρέφεται γύρω από ένα κοινό κέντρο βάρους. Για το ζεύγος Γη-Ήλιου, αυτό το κέντρο βρίσκεται στα βάθη του Ήλιου σε απόσταση 451 km από το κέντρο του. Για το ζεύγος Γη-Σελήνη, βρίσκεται βαθιά στη Γη σε απόσταση 2/3 της ακτίνας του.
Καθένα από αυτά τα σώματα βιώνει τη δράση παλιρροϊκών δυνάμεων, η πηγή των οποίων είναι η βαρυτική δύναμη και οι εσωτερικές δυνάμεις που διασφαλίζουν την ακεραιότητα του ουράνιου σώματος, στον ρόλο των οποίων είναι η δύναμη της δικής του έλξης, που στο εξής θα αναφέρεται ως αυτο- βαρύτητα. Η εμφάνιση παλιρροϊκών δυνάμεων φαίνεται πιο ξεκάθαρα στο παράδειγμα του συστήματος Γης-Ήλιου.
Η παλιρροιακή δύναμη είναι το αποτέλεσμα της ανταγωνιστικής αλληλεπίδρασης της βαρυτικής δύναμης που κατευθύνεται προς το κέντρο βάρους και μειώνεται αντιστρόφως με το τετράγωνο της απόστασης από αυτό και της πλασματικής φυγόκεντρης δύναμης αδράνειας λόγω της περιστροφής ενός ουράνιου σώματος γύρω από αυτό το κέντρο . Αυτές οι δυνάμεις, που είναι αντίθετες στην κατεύθυνση, συμπίπτουν σε μέγεθος μόνο στο κέντρο μάζας καθενός από τα ουράνια σώματα. Λόγω της δράσης εσωτερικών δυνάμεων, η Γη περιστρέφεται γύρω από το κέντρο του Ήλιου ως σύνολο με σταθερή γωνιακή ταχύτητα για κάθε στοιχείο της μάζας της. Επομένως, καθώς αυτό το στοιχείο μάζας απομακρύνεται από το κέντρο βάρους, η φυγόκεντρος δύναμη που ασκεί πάνω του αυξάνεται ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης. Μια πιο λεπτομερής κατανομή των παλιρροϊκών δυνάμεων στην προβολή τους σε ένα επίπεδο κάθετο στο επίπεδο της εκλειπτικής φαίνεται στο Σχ.1.
Εικ.1 Σχέδιο κατανομής των παλιρροϊκών δυνάμεων στην προβολή σε επίπεδο κάθετο στην Εκλειπτική. Ένα βαρυτικό σώμα βρίσκεται είτε στα δεξιά είτε στα αριστερά.
Η αναπαραγωγή αλλαγών στο σχήμα των σωμάτων που υπόκεινται στη δράση τους, που επιτυγχάνονται ως αποτέλεσμα της δράσης των παλιρροϊκών δυνάμεων, μπορεί, σύμφωνα με το Νευτώνειο παράδειγμα, να επιτευχθεί μόνο εάν αυτές οι δυνάμεις αντισταθμιστούν πλήρως από άλλες δυνάμεις, οι οποίες μπορεί να περιλαμβάνουν τη δύναμη της παγκόσμιας βαρύτητας.
Εικ.2 Παραμόρφωση του υδάτινου κελύφους της Γης ως αποτέλεσμα της ισορροπίας της παλιρροιακής δύναμης, της δύναμης αυτοβαρύτητας και της δύναμης της αντίδρασης του νερού στη δύναμη συμπίεσης
Ως αποτέλεσμα της προσθήκης αυτών των δυνάμεων, οι παλιρροϊκές δυνάμεις προκύπτουν συμμετρικά και στις δύο πλευρές της υδρογείου, κατευθυνόμενες σε διαφορετικές κατευθύνσεις από αυτήν. Η παλιρροιακή δύναμη που κατευθύνεται προς τον Ήλιο είναι βαρυτικής φύσης, ενώ αυτή που κατευθύνεται μακριά από τον Ήλιο είναι συνέπεια μιας πλασματικής αδρανειακής δύναμης.
Αυτές οι δυνάμεις είναι εξαιρετικά αδύναμες και δεν μπορούν να συγκριθούν με τις δυνάμεις της αυτοβαρύτητας (η επιτάχυνση που δημιουργούν είναι 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη από την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης). Ωστόσο, προκαλούν μετατόπιση των σωματιδίων του νερού στους ωκεανούς (η αντίσταση στη διάτμηση του νερού σε χαμηλές ταχύτητες είναι πρακτικά μηδενική, ενώ η συμπίεση είναι εξαιρετικά υψηλή), έως ότου η εφαπτομένη στην επιφάνεια του νερού γίνει κάθετη στη δύναμη που προκύπτει.
Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται ένα κύμα στην επιφάνεια του Παγκόσμιου Ωκεανού, το οποίο καταλαμβάνει σταθερή θέση σε συστήματα αμοιβαία βαρυτικών σωμάτων, αλλά τρέχει κατά μήκος της επιφάνειας του ωκεανού μαζί με την καθημερινή κίνηση του πυθμένα και των ακτών του. Έτσι (παραμελώντας τα ωκεάνια ρεύματα), κάθε σωματίδιο νερού κάνει μια ταλαντωτική κίνηση πάνω-κάτω δύο φορές κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Η οριζόντια κίνηση του νερού παρατηρείται μόνο κοντά στην ακτή ως αποτέλεσμα της ανόδου της στάθμης του. Η ταχύτητα κίνησης είναι μεγαλύτερη, όσο πιο απαλά βρίσκεται ο βυθός.
Παλιρροιακό δυναμικό
(η έννοια του ακαδ. Shuleikin)
Παραβλέποντας το μέγεθος, τη δομή και το σχήμα της Σελήνης, καταγράφουμε τη συγκεκριμένη δύναμη έλξης ενός δοκιμαστικού σώματος που βρίσκεται στη Γη. Έστω το διάνυσμα ακτίνας που κατευθύνεται από το σώμα δοκιμής προς τη Σελήνη, είναι το μήκος αυτού του διανύσματος. Σε αυτή την περίπτωση, η δύναμη έλξης αυτού του σώματος από τη Σελήνη θα είναι ίση με
πού είναι η σεληνομετρική σταθερά βαρύτητας. Τοποθετούμε το σώμα δοκιμής στο σημείο . Η δύναμη έλξης ενός δοκιμαστικού σώματος που τοποθετείται στο κέντρο μάζας της Γης θα είναι ίση με
Εδώ, και νοούνται ως το διάνυσμα ακτίνας που συνδέει τα κέντρα μάζας της Γης και της Σελήνης, και τις απόλυτες τιμές τους. Θα ονομάσουμε παλιρροιακή δύναμη τη διαφορά μεταξύ αυτών των δύο βαρυτικών δυνάμεων
Στους τύπους (1) και (2), η Σελήνη θεωρείται μια μπάλα με σφαιρικά συμμετρική κατανομή μάζας. Η συνάρτηση δύναμης της έλξης του σώματος δοκιμής από τη Σελήνη δεν διαφέρει από τη συνάρτηση δύναμης της έλξης της μπάλας και είναι ίση με Η δεύτερη δύναμη εφαρμόζεται στο κέντρο μάζας της Γης και είναι μια αυστηρά σταθερή τιμή. Για να λάβουμε τη συνάρτηση δύναμης για αυτή τη δύναμη, εισάγουμε ένα σύστημα συντεταγμένων χρόνου. Σχεδιάζουμε τον άξονα από το κέντρο της Γης και τον κατευθύνουμε προς τη Σελήνη. Αφήνουμε τις κατευθύνσεις των άλλων δύο αξόνων αυθαίρετες. Τότε η συνάρτηση δύναμης της δύναμης θα είναι ίση με . Παλιρροιακό δυναμικόθα είναι ίση με τη διαφορά αυτών των δύο συναρτήσεων δύναμης. Ας το ορίσουμε , θα λάβουμε Σταθερά που θα ορίσουμε από μια συνθήκη κανονικοποίησης σύμφωνα με την οποία το παλιρροϊκό δυναμικό στο κέντρο της Γης είναι ίσο με μηδέν. Στο κέντρο της Γης, έπεται ότι. Επομένως, λαμβάνουμε τον τελικό τύπο για το παλιρροϊκό δυναμικό με τη μορφή (4)
Επειδή η
Για μικρές τιμές του , η τελευταία έκφραση μπορεί να αναπαρασταθεί με την ακόλουθη μορφή
Αντικαθιστώντας το (5) στο (4), παίρνουμε
Παραμόρφωση της επιφάνειας του πλανήτη υπό την επίδραση άμπωτων και ροών
Η διαταρακτική επίδραση του παλιρροϊκού δυναμικού παραμορφώνει την επίπεδη επιφάνεια του πλανήτη. Ας αξιολογήσουμε αυτό το φαινόμενο, υποθέτοντας ότι η Γη είναι μια σφαίρα με σφαιρικά συμμετρική κατανομή μάζας. Το αδιατάρακτο βαρυτικό δυναμικό της Γης στην επιφάνεια θα είναι ίσο με . Για μια τελεία. , που βρίσκεται σε απόσταση από το κέντρο της σφαίρας, το βαρυτικό δυναμικό της Γης είναι . Μειώνοντας κατά τη σταθερά της βαρύτητας, παίρνουμε . Εδώ οι μεταβλητές είναι και . Ας υποδηλώσουμε την αναλογία των μαζών του βαρυτικού σώματος προς τη μάζα του πλανήτη με ένα ελληνικό γράμμα και ας λύσουμε την έκφραση που προκύπτει για:
Αφού με τον ίδιο βαθμό ακρίβειας παίρνουμε
Δεδομένης της μικρότητας της αναλογίας, οι τελευταίες εκφράσεις μπορούν να γραφτούν ως
Έτσι, λάβαμε την εξίσωση ενός διαξονικού ελλειψοειδούς, στο οποίο ο άξονας περιστροφής συμπίπτει με τον άξονα, δηλαδή με μια ευθεία γραμμή που συνδέει το βαρυτικό σώμα με το κέντρο της Γης. Οι ημιάξονες αυτού του ελλειψοειδούς είναι προφανώς ίσοι
Στο τέλος δίνουμε μια μικρή αριθμητική απεικόνιση αυτού του εφέ. Ας υπολογίσουμε την παλιρροιακή «καμπούρα» στη Γη, που προκαλείται από την έλξη της Σελήνης. Η ακτίνα της Γης είναι km, η απόσταση μεταξύ των κέντρων της Γης και της Σελήνης, λαμβάνοντας υπόψη την αστάθεια της σεληνιακής τροχιάς, είναι km, ο λόγος της μάζας της Γης προς τη μάζα της Σελήνης είναι 81: 1. Προφανώς, κατά την αντικατάσταση στον τύπο, παίρνουμε μια τιμή περίπου ίση με 36 cm.
δείτε επίσης
Σημειώσεις
Βιβλιογραφία
- Frish S. A. και Timoreva A. V. Course of General Physics, Textbook for Physics and Mathematics and Physics and Technology of State University, Volume I. M .: GITTL, 1957
- Shchuleykin V.V.Φυσική της θάλασσας. Μ.: Εκδοτικός Οίκος "Nauka", Τμήμα Επιστημών της Γης της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ 1967
- Voight S.S.Τι είναι οι παλίρροιες. Editorial Board of Popular Science Literature της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ
Συνδέσεις
Τι είναι η άμπωτη και η ροή
Σε πολλές θαλάσσιες ακτές, μπορεί κανείς να παρατηρήσει πώς η στάθμη του νερού πέφτει ομοιόμορφα σε τακτά χρονικά διαστήματα και παραμένει μόνο παχύρρευστο χώμα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται παλινδρόμηση. Ωστόσο, μετά από λίγες ώρες η στάθμη του νερού ανεβαίνει ξανά και το χώμα στην ακτή καλύπτεται ξανά με νερό. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται παλίρροια. Η στάθμη του νερού αλλάζει τακτικά δύο φορές την ημέρα.
Όταν οι παλίρροιες γίνονται άμπωτες
Η άμπωτη και η άμπωτη αντικαθιστούν τακτικά η μία την άλλη: η άμπωτη ακολουθείται από την υψηλή παλίρροια, ακολουθούμενη από την επόμενη άμπωτη. Η υψηλότερη στάθμη νερού στη θάλασσα ή στον ωκεανό κατά την παλίρροια ονομάζεται υψηλή στάθμη νερού και η χαμηλότερη σε άμπωτη ονομάζεται χαμηλή στάθμη νερού, αντίστοιχα. Ο κύκλος "άμπωτη - άμπωτη - άμπωτη - παλίρροια - παλίρροια" είναι 12 ώρες και 25 λεπτά. Αυτό σημαίνει ότι οι υψηλές και οι παλίρροιες μπορούν να παρατηρηθούν δύο φορές την ημέρα.
Πώς συμβαίνουν άμπωτες και ροές
Η δύναμη της βαρύτητας της Σελήνης προκαλεί το σχηματισμό της πρώτης παλιρροϊκής κορυφής στη θάλασσα στην πλευρά της Γης που βλέπει προς αυτήν. Λόγω των νόμων της φυσικής που σχετίζονται με την περιστροφή της Γης και την εμφάνιση της φυγόκεντρης δύναμης, σχηματίζεται μια δεύτερη παλιρροιακή κορυφή στην αντίθετη πλευρά της Γης, ακόμη πιο ισχυρή από την πρώτη. Επομένως, εδώ η στάθμη του νερού ανεβαίνει.
Ανάμεσα σε αυτές τις δύο κορυφογραμμές, βυθίζεται και η παλίρροια είναι έξω! Και ο Ήλιος, με τη δύναμη της έλξης του, επηρεάζει τη Γη, καθώς και τις άμπωτες και τις ροές. Αλλά η δύναμη κρούσης του Ήλιου είναι πολύ μικρότερη από αυτή της Σελήνης, αν και η μάζα του Ήλιου είναι 30 εκατομμύρια φορές η μάζα της Σελήνης. Ο λόγος για αυτό έγκειται στο γεγονός ότι ο Ήλιος είναι 390 φορές πιο μακριά από τη Γη από ό,τι η Σελήνη από τη Γη.
Πρώτο παλιρροϊκό υδροηλεκτρικό εργοστάσιο
Χάρη στην άμπωτη και τη ροή, δηλαδή την άνοδο και την πτώση της στάθμης της θάλασσας, παράγεται πολλή ενέργεια. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο πρώτος και σήμερα μεγαλύτερος παλιρροϊκός υδροηλεκτρικός σταθμός στον κόσμο κατασκευάστηκε στις εκβολές (στενός κόλπος του στομίου) του ποταμού Rane (Saint-Malo, Γαλλία) και τέθηκε σε λειτουργία το 1966. Εκεί, η διαφορά μεταξύ άμπωτης και παλίρροιας είναι πολύ μεγάλη (πλάτος 8,5 μέτρα).
Ποιοι άλλοι παράγοντες επηρεάζουν τις παλίρροιες
Εκτός από τις δυνάμεις της βαρύτητας, τα κοσμικά σώματα, τη Σελήνη και τον Ήλιο, άλλοι παράγοντες επηρεάζουν τις παλίρροιες: η περιστροφή της Γης επιβραδύνει τις παλίρροιες, οι όχθες δεν επιτρέπουν την άνοδο του νερού. Επιπλέον, οι παλίρροιες επηρεάζονται από ισχυρές καταιγίδες, στις οποίες η εκροή του θαλασσινού νερού από τις ακτές είναι δύσκολη. Επομένως, το επίπεδό του σε τέτοια μέρη είναι πολύ υψηλότερο από ό,τι κατά τη διάρκεια της κανονικής παλίρροιας. Οι παλίρροιες επηρεάζονται επίσης από τη δύναμη του ανέμου: αν φυσά από την ακτή, η στάθμη του νερού πέφτει σημαντικά κάτω από την κανονική.
Είναι πάντα ορατές οι άμπωτες και οι ροές;
Λένε ότι σε κάποιες θάλασσες, για παράδειγμα, στη Μεσόγειο ή στη Βαλτική, δεν υπάρχουν άμπωτες και ροές. Δεν είναι βέβαια έτσι, γιατί βρίσκονται σε όλες τις θάλασσες. Ωστόσο, στη Μεσόγειο και στη Βαλτική Θάλασσα, η διαφορά μεταξύ υψηλών και χαμηλών υδάτων (υψηλής και χαμηλής παλίρροιας) είναι τόσο ασήμαντη που είναι πρακτικά ανεπαίσθητη. Στη Βόρεια Θάλασσα, αντίθετα, οι άμπωτες και οι ροές διακρίνονται πολύ καθαρά.
Τα παλιρροϊκά κύματα προέρχονται από τους ωκεανούς και κινούνται στις περιθωριακές θάλασσες. Εάν η οριακή θάλασσα συνδέεται με τον ωκεανό μόνο με ένα στενό στενό, όπως, για παράδειγμα, η Μεσόγειος Θάλασσα, τα παλιρροιακά κύματα είτε δεν φτάνουν σε αυτήν είτε είναι πολύ εξασθενημένα. Η Βόρεια Θάλασσα συνδέεται με τον Ατλαντικό Ωκεανό με ένα ευρύ στενό, έτσι τα παλιρροιακά κύματα φτάνουν εύκολα στην ακτή και η παλίρροια είναι σαφώς ορατή σε αυτό το μέρος.
Τι είναι η ανοιξιάτικη παλίρροια
Ιδιαίτερα ισχυρές παλίρροιες μπορούν να παρατηρηθούν για 14 ημέρες, όταν η Σελήνη και ο Ήλιος κατά την πανσέληνο και τη νέα σελήνη (συζυγία) ευθυγραμμίζονται με τη Γη. Αυτή τη στιγμή, οι δυνάμεις που σχηματίζουν την παλίρροια και των δύο ουράνιων σωμάτων, που ενεργούν προς την ίδια κατεύθυνση, συνοψίζονται και αυξάνουν την παλίρροια. Η λεγόμενη ανοιξιάτικη παλίρροια αρχίζει, όταν το γεμάτο νερό ανεβαίνει στο υψηλότερο σημείο. Αντίστοιχα, στην άμπωτη, το νερό πέφτει στο χαμηλότερο επίπεδο.
Ποιο είναι το πλάτος της άμπωτης και της ροής
Η διαφορά μεταξύ υψηλής και άμπωτης παλίρροιας στην υψηλή και στην άμπωτη ονομάζεται πλάτος. Ταυτόχρονα, οι δυνάμεις έλξης του Ήλιου και της Σελήνης παίζουν το ρόλο τους: όταν αλληλοενισχύονται, το πλάτος αυξάνεται (σύζυγη παλίρροια) και όταν οι δυνάμεις έλξης εξασθενούν, το πλάτος, αντίθετα, μειώνεται ( τετράγωνη παλίρροια). Στην ανοιχτή θάλασσα, το πλάτος της παλίρροιας δεν ξεπερνά τα 50 εκατοστά. Στις όχθες, αντίθετα, είναι πολύ μεγαλύτερο.
Έτσι, στην ακτή της Βόρειας Θάλασσας της Γερμανίας, για παράδειγμα, είναι 2-3 μέτρα, στην αγγλική ακτή της Βόρειας Θάλασσας - μέχρι 8 μέτρα, και στον κόλπο του Saint-Malo (Γαλλία) στο η Μάγχη - φτάνει τα 11 μέτρα. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι στα ρηχά νερά, τα παλιρροιακά κύματα, όπως όλα τα άλλα, χάνουν ταχύτητα και επιβραδύνουν, με αποτέλεσμα να ανεβαίνει η στάθμη του νερού.
Τι είναι η τετράγωνη παλίρροια
Για επτά ημέρες μετά την πανσέληνο και τη νέα σελήνη, ο Ήλιος, η Γη και η Σελήνη δεν βρίσκονται πλέον σε ευθεία γραμμή. Όταν οι παλιρροϊκές δυνάμεις της Σελήνης και του Ήλιου αλληλεπιδρούν σε ορθή γωνία μεταξύ τους, αρχίζει μια παλίρροια τετραγωνισμού: η υψηλή στάθμη του νερού ανεβαίνει ελαφρά και η στάθμη της χαμηλής στάθμης πρακτικά δεν πέφτει.
Τι είναι τα παλιρροιακά ρεύματα
Οι παλίρροιες όχι μόνο προκαλούν άνοδο και πτώση της στάθμης του νερού. Ενώ η θάλασσα ανεβαίνει και πέφτει, το νερό κινείται πέρα δώθε. Στην ανοιχτή θάλασσα, αυτό είναι ελάχιστα αντιληπτό, αλλά στα στενά και τους όρμους, όπου η κίνηση του νερού είναι περιορισμένη, μπορεί κανείς να παρατηρήσει παλιρροιακά και άμπωτα ρεύματα. Στην πρώτη περίπτωση (παλιρροιακό ρεύμα) κατευθύνεται προς την ακτή, στη δεύτερη (ρεύμα άμπωτης) κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Μια αλλαγή στα παλιρροιακά ρεύματα αναφέρεται συνήθως από τους ειδικούς ως στροφή. Τη στιγμή της στροφής, το νερό βρίσκεται σε ήρεμη κατάσταση και αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «νεκρό κέντρο» της παλίρροιας.
Πού παρατηρούνται τα μεγαλύτερα πλάτη άμπωτων και ροών;
Στον κόλπο του Fundy στην ανατολική ακτή του Καναδά, μπορείτε να παρατηρήσετε τα μεγαλύτερα πλάτη παλίρροιας στον πλανήτη μας. Αυτό σημαίνει ότι η διαφορά μεταξύ υψηλής και χαμηλής στάθμης νερού κατά τη διάρκεια της υψηλής και της άμπωτης είναι η μέγιστη εδώ. Στην ανοιξιάτικη παλίρροια φτάνει τα 21 μέτρα. Στο παρελθόν, οι ψαράδες έστηναν δίχτυα στην άμπωτη και ψάρευαν από αυτά στην άμπωτη: ένας ασυνήθιστος τρόπος ψαρέματος!
Πώς συμβαίνει ένα κύμα καταιγίδας;
Η παλίρροια καταιγίδας είναι μια παλίρροια όταν το νερό κυλά ιδιαίτερα ψηλά στην ακτή. Εμφανίζεται λόγω των ισχυρών ανέμων που πνέουν προς τη στεριά και έρχονται μαζί με την ανοιξιάτικη παλίρροια. Θυμηθείτε: κατά τη διάρκεια του, το υψηλό νερό ανεβαίνει ιδιαίτερα ψηλά και το χαμηλό νερό πέφτει ιδιαίτερα χαμηλά. Αυτό συμβαίνει κατά τις περιόδους της πανσελήνου και της νέας σελήνης.
Η ισχύς των ανέμων και η διάρκειά τους οδηγούν στην εμφάνιση παλίρροιας καταιγίδας, όταν το νερό ανεβαίνει περισσότερο από ένα μέτρο πάνω από το μέσο της παλίρροιας. Υπάρχει μια ισχυρή παλίρροια καταιγίδας, στην οποία το νερό ανεβαίνει 2,5 μέτρα, και εξαιρετικά ισχυρή - όταν το νερό ανεβαίνει περισσότερο από 3 μέτρα.
Πόσο γρήγορα μπορούν να φτάσουν τα παλιρροιακά ρεύματα
Στα βάθη των ωκεανών, τα παλιρροιακά ρεύματα φτάνουν σε ταχύτητες περίπου ενός χιλιομέτρου την ώρα. Σε στενά στενά, μπορεί να κυμαίνεται από 15 έως 20 χιλιόμετρα την ώρα.
Ας συνεχίσουμε τη συζήτηση για τις δυνάμεις που δρουν στα ουράνια σώματα και τις επιπτώσεις που προκαλούνται από αυτό. Σήμερα θα μιλήσω για παλίρροιες και μη βαρυτικές διαταραχές.
Τι σημαίνει αυτό - «μη βαρυτικές διαταραχές»; Οι διαταραχές ονομάζονται συνήθως μικρές διορθώσεις σε μια μεγάλη, κύρια δύναμη. Δηλαδή, θα μιλήσουμε για κάποιες δυνάμεις, η επίδραση των οποίων στο αντικείμενο είναι πολύ μικρότερη από τη βαρυτική
Ποιες άλλες δυνάμεις υπάρχουν στη φύση εκτός από τη βαρύτητα; Αφήνουμε κατά μέρος ισχυρές και αδύναμες πυρηνικές αλληλεπιδράσεις, έχουν τοπικό χαρακτήρα (δρούν σε εξαιρετικά μικρές αποστάσεις). Αλλά ο ηλεκτρομαγνητισμός, όπως γνωρίζετε, είναι πολύ ισχυρότερος από τη βαρύτητα και εκτείνεται εξίσου - άπειρα. Επειδή όμως τα ηλεκτρικά φορτία των αντίθετων ζωδίων είναι συνήθως ισορροπημένα και το βαρυτικό "φορτίο" (το οποίο παίζει η μάζα) είναι πάντα του ίδιου πρόσημου, τότε με αρκετά μεγάλες μάζες, φυσικά, η βαρύτητα έρχεται στο προσκήνιο. Στην πραγματικότητα λοιπόν θα μιλήσουμε για διαταραχές στην κίνηση των ουράνιων σωμάτων υπό την επίδραση ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Δεν υπάρχουν άλλες επιλογές, αν και υπάρχει ακόμα σκοτεινή ενέργεια, αλλά γι' αυτήν αργότερα, όταν μιλάμε για κοσμολογία.
Όπως σας είπα, ο απλός νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα φά = σολ∙Μ∙Μ/RΤο ² είναι πολύ βολικό στη χρήση στην αστρονομία, επειδή τα περισσότερα σώματα είναι κοντά σε σφαιρικό σχήμα και αρκετά μακριά το ένα από το άλλο, έτσι ώστε στον υπολογισμό να μπορούν να αντικατασταθούν από σημεία - σημειακά αντικείμενα που περιέχουν όλη τους τη μάζα. Ωστόσο, ένα σώμα πεπερασμένου μεγέθους, συγκρίσιμο με την απόσταση μεταξύ γειτονικών σωμάτων, υφίσταται διαφορετική επίδραση δύναμης στα διάφορα μέρη του, επειδή αυτά τα μέρη απομακρύνονται διαφορετικά από τις πηγές βαρύτητας, και αυτό πρέπει να ληφθεί υπόψη.
Η έλξη ισοπεδώνει και σκίζει
Για να νιώσετε το παλιρροϊκό φαινόμενο, ας κάνουμε ένα σκεπτικό πείραμα δημοφιλές στους φυσικούς: φανταστείτε τον εαυτό σας σε έναν ανελκυστήρα ελεύθερης πτώσης. Κόβουμε το σχοινί που συγκρατεί την καμπίνα και αρχίζουμε να πέφτουμε. Μέχρι να πέσουμε, μπορούμε να παρακολουθούμε τι συμβαίνει γύρω μας. Κρεμάμε ελεύθερες μάζες και παρατηρούμε πώς συμπεριφέρονται. Πρώτον, πέφτουν συγχρονισμένα, και λέμε ότι είναι έλλειψη βαρύτητας, γιατί όλα τα αντικείμενα σε αυτήν την καμπίνα και η ίδια αισθάνονται περίπου την ίδια επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης.
Αλλά με την πάροδο του χρόνου, τα υλικά μας σημεία θα αρχίσουν να αλλάζουν τη διαμόρφωσή τους. Γιατί; Επειδή το κάτω στην αρχή ήταν λίγο πιο κοντά στο κέντρο έλξης από το πάνω, οπότε το κάτω, έλκοντας πιο έντονα, αρχίζει να ξεπερνά το πάνω. Και τα πλάγια σημεία παραμένουν πάντα στην ίδια απόσταση από το κέντρο βάρους, αλλά καθώς το πλησιάζουν, αρχίζουν να πλησιάζουν το ένα το άλλο, γιατί οι ίσες επιταχύνσεις δεν είναι παράλληλες. Ως αποτέλεσμα, το σύστημα των άσχετων αντικειμένων παραμορφώνεται. Αυτό ονομάζεται παλιρροϊκό φαινόμενο.
Από τη σκοπιά ενός παρατηρητή που σκόρπισε κόκκους γύρω του και παρακολουθεί πώς κινούνται μεμονωμένοι κόκκοι ενώ όλο αυτό το σύστημα πέφτει πάνω σε ένα τεράστιο αντικείμενο, μπορεί κανείς να εισαγάγει κάτι τέτοιο ως πεδίο παλιρροϊκής δύναμης. Ας ορίσουμε αυτές τις δυνάμεις σε κάθε σημείο ως τη διανυσματική διαφορά μεταξύ της βαρυτικής επιτάχυνσης σε αυτό το σημείο και της επιτάχυνσης του παρατηρητή ή του κέντρου μάζας, και αν πάρουμε μόνο τον πρώτο όρο της διαστολής στη σειρά Taylor σε σχέση απόσταση, τότε παίρνουμε μια συμμετρική εικόνα: οι πλησιέστεροι κόκκοι θα είναι μπροστά από τον παρατηρητή, οι μακρινοί θα υστερούν πίσω του, δηλ. το σύστημα θα τεντωθεί κατά μήκος του άξονα που κατευθύνεται προς το βαρυτικό αντικείμενο και κατά μήκος των κατευθύνσεων που είναι κάθετες σε αυτό, τα σωματίδια θα πιεστούν στον παρατηρητή.
Τι πιστεύετε ότι θα συμβεί όταν ένας πλανήτης αναρροφηθεί σε μια μαύρη τρύπα; Όσοι δεν έχουν ακούσει διαλέξεις για την αστρονομία συνήθως πιστεύουν ότι μια μαύρη τρύπα θα αποκόψει την ύλη μόνο από την επιφάνεια που βλέπει στον εαυτό της. Δεν γνωρίζουν ότι ένα σχεδόν εξίσου ισχυρό αποτέλεσμα εμφανίζεται στην πίσω πλευρά ενός σώματος που πέφτει ελεύθερα. Εκείνοι. σκίζεται σε δύο διαμετρικά αντίθετες κατευθύνσεις, σε καμία περίπτωση σε μία.
Οι κίνδυνοι του διαστήματος
Για να δείξουμε πόσο σημαντικό είναι να εξετάσουμε το παλιρροϊκό φαινόμενο, ας πάρουμε τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Αυτή, όπως όλοι οι δορυφόροι της Γης, πέφτει ελεύθερα στο βαρυτικό πεδίο (αν δεν είναι ενεργοποιημένοι οι κινητήρες). Και το πεδίο των παλιρροϊκών δυνάμεων γύρω του είναι ένα αρκετά απτό πράγμα, οπότε όταν ένας αστροναύτης εργάζεται στην εξωτερική πλευρά του σταθμού, σίγουρα θα δεθεί σε αυτό και, κατά κανόνα, με δύο καλώδια - για κάθε ενδεχόμενο, εσείς ποτέ δεν ξέρεις τι μπορεί να συμβεί. Και αν βρεθεί αδέσμευτος σε εκείνες τις συνθήκες όπου οι παλιρροϊκές δυνάμεις τον τραβούν μακριά από το κέντρο του σταθμού, μπορεί εύκολα να χάσει την επαφή μαζί της. Αυτό συμβαίνει συχνά με εργαλεία, γιατί δεν μπορείτε να τα δέσετε όλα. Αν κάτι πέσει από τα χέρια του αστροναύτη, τότε αυτό το αντικείμενο πηγαίνει μακριά και γίνεται ανεξάρτητος δορυφόρος της Γης.
Το σχέδιο εργασίας στον ISS περιλαμβάνει δοκιμές σε ανοιχτό χώρο ενός μεμονωμένου jetpack. Και όταν ο κινητήρας του χαλάσει, οι παλιρροϊκές δυνάμεις απομακρύνουν τον αστροναύτη και τον χάνουμε. Τα ονόματα των αγνοουμένων είναι ταξινομημένα.
Αυτό, φυσικά, είναι ένα αστείο: τέτοιο περιστατικό δεν έχει συμβεί ακόμη, ευτυχώς. Αλλά αυτό θα μπορούσε κάλλιστα να συμβεί! Και ίσως κάποια μέρα να γίνει.
ωκεάνιος πλανήτης
Ας επιστρέψουμε στη Γη. Αυτό είναι το πιο ενδιαφέρον αντικείμενο για εμάς και οι παλιρροϊκές δυνάμεις που δρουν σε αυτό γίνονται αισθητές αρκετά αισθητά. Από ποια ουράνια σώματα δρουν; Το κυριότερο είναι η Σελήνη, γιατί είναι κοντά. Η επόμενη μεγαλύτερη πρόσκρουση είναι ο Ήλιος επειδή είναι τεράστιος. Οι υπόλοιποι πλανήτες έχουν επίσης κάποια επιρροή στη Γη, αλλά είναι ελάχιστα αισθητή.
Για να αναλυθεί η εξωτερική βαρυτική επίδραση στη Γη, συνήθως αναπαρίσταται ως μια συμπαγής μπάλα καλυμμένη με ένα υγρό κέλυφος. Αυτό δεν είναι κακό μοντέλο, γιατί ο πλανήτης μας έχει ένα κινητό κέλυφος με τη μορφή ωκεανού και ατμόσφαιρας, και όλα τα άλλα είναι αρκετά συμπαγή. Αν και ο φλοιός και τα εσωτερικά στρώματα της Γης έχουν περιορισμένη ακαμψία και μικρή παλιρροιακή επίδραση, η ελαστική παραμόρφωσή τους μπορεί να παραμεληθεί στους υπολογισμούς της επίδρασης στον ωκεανό.
Αν σχεδιάσουμε τα διανύσματα των παλιρροϊκών δυνάμεων στο σύστημα του κέντρου μάζας της Γης, θα έχουμε την ακόλουθη εικόνα: το πεδίο των παλιρροϊκών δυνάμεων τραβά τον ωκεανό κατά μήκος του άξονα Γης-Σελήνης και τον πιέζει στο κέντρο του Η Γη σε επίπεδο κάθετο προς αυτήν. Έτσι, ο πλανήτης (σε κάθε περίπτωση, το κινητό του κέλυφος) τείνει να πάρει τη μορφή ελλειψοειδούς. Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζονται δύο εξογκώματα (ονομάζονται παλιρροϊκά εξογκώματα) σε αντίθετες πλευρές της υδρογείου: το ένα είναι στραμμένο προς τη Σελήνη, το άλλο είναι μακριά από τη Σελήνη και στη λωρίδα μεταξύ τους, αντίστοιχα, εμφανίζεται ένα "εξόγκωμα" ( ακριβέστερα, η επιφάνεια του ωκεανού εκεί έχει μικρότερη καμπυλότητα).
Ένα πιο ενδιαφέρον πράγμα συμβαίνει ενδιάμεσα, όπου το διάνυσμα της παλιρροιακής δύναμης προσπαθεί να μετακινήσει το υγρό κέλυφος κατά μήκος της επιφάνειας της Γης. Και αυτό είναι φυσικό: αν σε ένα μέρος θέλετε να σηκώσετε τη θάλασσα και σε άλλο μέρος - να χαμηλώσετε, τότε πρέπει να μετακινήσετε το νερό από εκεί προς τα εδώ. Και μεταξύ τους, παλιρροϊκές δυνάμεις οδηγούν το νερό στο «υποσεληνιακό σημείο» και στο «αντισεληνιακό σημείο».
Είναι πολύ εύκολο να ποσοτικοποιηθεί το παλιρροϊκό φαινόμενο. Η βαρύτητα της Γης προσπαθεί να κάνει τον ωκεανό σφαιρικό, και το παλιρροϊκό τμήμα της σεληνιακής και ηλιακής επιρροής προσπαθεί να τον τεντώσει κατά μήκος του άξονα. Αν η Γη έμενε μόνη της και δινόταν η ευκαιρία να πέσει ελεύθερα στη Σελήνη, τότε το ύψος του εξογκώματος θα έφτανε περίπου το μισό μέτρο, δηλ. μόνο 50 cm ο ωκεανός υψώνεται πάνω από το μέσο επίπεδο του. Εάν ταξιδεύετε με ατμόπλοιο σε ανοιχτή θάλασσα ή ωκεανό, το μισό μέτρο δεν είναι αντιληπτό. Αυτό ονομάζεται στατική παλίρροια.
Σχεδόν σε κάθε εξέταση, συναντώ έναν μαθητή που ισχυρίζεται με σιγουριά ότι η παλίρροια συμβαίνει μόνο στη μία πλευρά της Γης - σε αυτήν που βλέπει στο φεγγάρι. Κατά κανόνα, αυτό λέει η κοπέλα. Αλλά συμβαίνει, αν και λιγότερο συχνά, ακόμη και οι νέοι άνδρες να κάνουν λάθος σε αυτό το θέμα. Ταυτόχρονα, γενικά, η γνώση της αστρονομίας είναι βαθύτερη για τα κορίτσια. Θα ήταν ενδιαφέρον να μάθουμε τον λόγο αυτής της ασυμμετρίας «παλλιρροϊκού φύλου».Αλλά για να δημιουργηθεί μια διόγκωση μισού μέτρου στο υποσεληνιακό σημείο, πρέπει να αποσταχθεί μεγάλη ποσότητα νερού εδώ. Αλλά η επιφάνεια της Γης δεν παραμένει ακίνητη, περιστρέφεται γρήγορα σε σχέση με την κατεύθυνση προς τη Σελήνη και τον Ήλιο, κάνοντας μια πλήρη περιστροφή την ημέρα (και η Σελήνη κινείται αργά σε τροχιά - μία περιστροφή γύρω από τη Γη σε σχεδόν ένα μήνα ). Ως εκ τούτου, το παλιρροιακό εξόγκωμα τρέχει συνεχώς κατά μήκος της επιφάνειας του ωκεανού, έτσι ώστε η στερεά επιφάνεια της Γης να βρίσκεται κάτω από το παλιρροιακό εξόγκωμα 2 φορές την ημέρα και 2 φορές κάτω από την παλίρροια, μειώνοντας τη στάθμη του ωκεανού. Εκτίμηση: 40 χιλιάδες χιλιόμετρα (το μήκος του ισημερινού της γης) την ημέρα, αυτό είναι 463 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι αυτό το κύμα μισού μέτρου, σαν ένα μίνι τσουνάμι, τρέχει στις ανατολικές ακτές των ηπείρων κοντά στον ισημερινό με υπερηχητική ταχύτητα. Στα γεωγραφικά πλάτη μας, η ταχύτητα φτάνει τα 250-300 m / s - επίσης αρκετά: αν και το κύμα δεν είναι πολύ υψηλό, λόγω αδράνειας μπορεί να δημιουργήσει ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα.
Το δεύτερο αντικείμενο ως προς την κλίμακα επιρροής στη Γη είναι ο Ήλιος. Είναι 400 φορές πιο μακριά από εμάς από τη Σελήνη, αλλά 27 εκατομμύρια φορές πιο μαζική. Επομένως, τα φαινόμενα από τη Σελήνη και από τον Ήλιο είναι συγκρίσιμα σε μέγεθος, αν και η Σελήνη εξακολουθεί να δρα λίγο πιο ισχυρά: το βαρυτικό παλιρροϊκό φαινόμενο από τον Ήλιο είναι περίπου το μισό πιο αδύναμο από αυτό της Σελήνης. Μερικές φορές η επιρροή τους αθροίζεται: αυτό συμβαίνει σε μια νέα σελήνη, όταν η Σελήνη περνά με φόντο τον Ήλιο, και σε μια πανσέληνο, όταν η Σελήνη βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά από τον Ήλιο. Αυτές τις μέρες -όταν η Γη, η Σελήνη και ο Ήλιος παρατάσσονται, κάτι που συμβαίνει κάθε δύο εβδομάδες- το συνολικό παλιρροϊκό φαινόμενο είναι μιάμιση φορά μεγαλύτερο από ό,τι μόνο από τη Σελήνη. Μια εβδομάδα αργότερα, η Σελήνη περνά το ένα τέταρτο της τροχιάς της και αποδεικνύεται ότι βρίσκεται σε τετράγωνο με τον Ήλιο (μια ορθή γωνία μεταξύ των κατευθύνσεων πάνω τους) και στη συνέχεια η επιρροή τους εξασθενεί η μία την άλλη. Κατά μέσο όρο, το ύψος της παλίρροιας στην ανοιχτή θάλασσα κυμαίνεται από ένα τέταρτο του μέτρου έως 75 εκατοστά.
Οι παλίρροιες είναι γνωστές στους ναυτικούς εδώ και πολύ καιρό. Τι κάνει ο καπετάνιος όταν το πλοίο προσάραξε; Αν έχετε διαβάσει μυθιστορήματα περιπέτειας στη θάλασσα, τότε ξέρετε ότι αμέσως κοιτάζει σε ποια φάση βρίσκεται το φεγγάρι και περιμένει την επόμενη πανσέληνο ή νέα σελήνη. Τότε η μέγιστη παλίρροια μπορεί να σηκώσει το πλοίο και να επιπλεύσει ξανά.
Θέματα και χαρακτηριστικά ακτών
Οι παλίρροιες είναι ιδιαίτερα σημαντικές για τους λιμενικούς και για τους ναυτικούς που πρόκειται να φέρουν το πλοίο τους μέσα ή έξω από το λιμάνι. Κατά κανόνα, το πρόβλημα των ρηχών νερών εμφανίζεται κοντά στην ακτή και έτσι ώστε να μην παρεμποδίζει την κίνηση των πλοίων, τα υποβρύχια κανάλια - τεχνητοί διάδρομοι - διαπερνώνται για να εισέλθουν στον κόλπο. Το βάθος τους θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη το ύψος της μέγιστης χαμηλής παλίρροιας.
Αν κοιτάξουμε το ύψος της παλίρροιας σε κάποια χρονική στιγμή και σχεδιάσουμε γραμμές ίσου ύψους νερού στον χάρτη, τότε θα έχουμε ομόκεντρους κύκλους με κέντρο σε δύο σημεία (υποσεληνιακό και αντισεληνιακό) στα οποία η παλίρροια είναι μέγιστη. Εάν το τροχιακό επίπεδο της Σελήνης συνέπιπτε με το επίπεδο του ισημερινού της γης, τότε αυτά τα σημεία θα κινούνταν πάντα κατά μήκος του ισημερινού και θα έκαναν μια πλήρη περιστροφή σε μια μέρα (ακριβέστερα, σε 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Ωστόσο, η Σελήνη δεν περπατά σε αυτό το επίπεδο, αλλά κοντά στο επίπεδο της εκλειπτικής, σε σχέση με το οποίο ο ισημερινός έχει κλίση κατά 23,5 μοίρες. Επομένως, το υποσεληνιακό σημείο «περπατάει» και σε γεωγραφικό πλάτος. Έτσι, στο ίδιο λιμάνι (δηλαδή στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος), το ύψος της μέγιστης παλίρροιας, που επαναλαμβάνεται κάθε 12,5 ώρες, αλλάζει κατά τη διάρκεια της ημέρας ανάλογα με τον προσανατολισμό της Σελήνης σε σχέση με τον ισημερινό της γης.
Αυτό το «μικρό» είναι σημαντικό για τη θεωρία της παλίρροιας. Ας δούμε ξανά: η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και το επίπεδο της σεληνιακής τροχιάς είναι κεκλιμένο προς αυτήν. Επομένως, κάθε λιμάνι «τρέχει» γύρω από τον πόλο της Γης κατά τη διάρκεια της ημέρας, μια φορά πέφτει στην περιοχή της υψηλότερης παλίρροιας και μετά από 12,5 ώρες - ξανά στην περιοχή της παλίρροιας, αλλά λιγότερο ψηλά. Εκείνοι. δύο υψηλές παλίρροιες κατά τη διάρκεια της ημέρας δεν είναι ίσες σε ύψος. Το ένα είναι πάντα μεγαλύτερο από το άλλο, γιατί το επίπεδο της σεληνιακής τροχιάς δεν βρίσκεται στο επίπεδο του ισημερινού της γης.
Για τους κατοίκους της ακτής, το παλιρροϊκό φαινόμενο είναι ζωτικής σημασίας. Για παράδειγμα, στη Γαλλία υπάρχει, η οποία συνδέεται με την ηπειρωτική χώρα με έναν ασφαλτοστρωμένο δρόμο που έχει τοποθετηθεί κατά μήκος του πυθμένα του στενού. Πολλοί άνθρωποι ζουν στο νησί, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτόν τον δρόμο όσο η στάθμη της θάλασσας είναι υψηλή. Αυτός ο δρόμος μπορεί να οδηγηθεί μόνο δύο φορές την ημέρα. Οι άνθρωποι οδηγούν και περιμένουν να πέσει η παλίρροια όταν πέσει η στάθμη του νερού και ο δρόμος γίνει προσβάσιμος. Οι άνθρωποι ταξιδεύουν προς την ακτή από και προς τη δουλειά χρησιμοποιώντας έναν ειδικό πίνακα παλίρροιας που δημοσιεύεται για κάθε τοποθεσία στην ακτή. Αν δεν ληφθεί υπόψη αυτό το φαινόμενο, το νερό στην πορεία μπορεί να κατακλύσει τον πεζό. Οι τουρίστες απλώς έρχονται εκεί και περπατούν για να κοιτάξουν το βυθό της θάλασσας όταν δεν υπάρχει νερό. Ταυτόχρονα, οι κάτοικοι της περιοχής μαζεύουν κάτι από τον πάτο, μερικές φορές ακόμη και για φαγητό, δηλ. Στην πραγματικότητα, αυτό το αποτέλεσμα τροφοδοτεί τους ανθρώπους.
Η ζωή βγήκε από τον ωκεανό χάρη στην άμπωτη και τη ροή της παλίρροιας. Μερικά παράκτια ζώα κατέληξαν στην άμμο ως αποτέλεσμα της άμπωτης και αναγκάστηκαν να μάθουν να αναπνέουν οξυγόνο απευθείας από την ατμόσφαιρα. Εάν δεν υπήρχε η Σελήνη, τότε η ζωή, ίσως, δεν θα έβγαινε από τον ωκεανό τόσο ενεργά, γιατί είναι καλό εκεί από όλες τις απόψεις - ένα θερμοστημένο περιβάλλον, η έλλειψη βαρύτητας. Αλλά αν προσγειωθείτε ξαφνικά στην ακτή, τότε έπρεπε με κάποιο τρόπο να επιβιώσετε.
Η ακτή, ειδικά αν είναι επίπεδη, είναι έντονα εκτεθειμένη κατά την άμπωτη. Και για κάποιο διάστημα οι άνθρωποι χάνουν την ευκαιρία να χρησιμοποιήσουν το σκάφος τους, ξαπλωμένοι αβοήθητοι σαν φάλαινες στην ακτή. Αλλά υπάρχει κάτι χρήσιμο σε αυτό, επειδή η άμπωτη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επισκευή πλοίων, ειδικά σε κάποιο κόλπο: τα σκάφη απέπλευσαν, μετά το νερό έφυγε και μπορούν να επισκευαστούν αυτή τη στιγμή.
Για παράδειγμα, υπάρχει ένας τέτοιος κόλπος Fundy στην ανατολική ακτή του Καναδά, ο οποίος λέγεται ότι έχει τις υψηλότερες παλίρροιες στον κόσμο: η διαφορά της στάθμης του νερού μπορεί να φτάσει τα 16 μέτρα, κάτι που θεωρείται ρεκόρ για θαλάσσια παλίρροια στη Γη. Οι ναυτικοί έχουν προσαρμοστεί σε αυτή την ιδιότητα: στην παλίρροια φέρνουν το πλοίο στην ακτή, το ενισχύουν και όταν το νερό φεύγει, το πλοίο κρέμεται και ο πυθμένας μπορεί να καλαφατιστεί.
Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι άρχισαν να παρακολουθούν και να καταγράφουν τακτικά τις στιγμές και τα χαρακτηριστικά της παλίρροιας για να μάθουν πώς να προβλέπουν αυτό το φαινόμενο. σύντομα εφευρέθηκε παλίρροιας- μια συσκευή στην οποία ο πλωτήρας κινείται πάνω-κάτω ανάλογα με το επίπεδο της θάλασσας και οι μετρήσεις σχεδιάζονται αυτόματα σε χαρτί με τη μορφή γραφήματος. Παρεμπιπτόντως, τα μέσα μέτρησης δεν έχουν αλλάξει πολύ από τη στιγμή των πρώτων παρατηρήσεων μέχρι σήμερα.
Με βάση έναν μεγάλο αριθμό εγγραφών υδρογραφίας, οι μαθηματικοί προσπαθούν να δημιουργήσουν μια θεωρία παλίρροιας. Εάν έχετε μια μακροπρόθεσμη καταγραφή μιας περιοδικής διαδικασίας, μπορείτε να την αποσυνθέσετε σε στοιχειώδεις αρμονικές - ημιτονοειδή διαφορετικού πλάτη με πολλαπλές περιόδους. Και στη συνέχεια, έχοντας καθορίσει τις παραμέτρους των αρμονικών, επεκτείνετε τη συνολική καμπύλη στο μέλλον και, σε αυτή τη βάση, δημιουργήστε πίνακες παλίρροιας. Τώρα δημοσιεύονται τέτοιοι πίνακες για κάθε λιμάνι στη Γη, και όποιος καπετάνιος πρόκειται να μπει στο λιμάνι παίρνει ένα τραπέζι για αυτόν και βλέπει πότε υπάρχει επαρκής στάθμη νερού για το πλοίο του.
Η πιο διάσημη ιστορία που σχετίζεται με προγνωστικούς υπολογισμούς συνέβη κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου: το 1944, οι σύμμαχοί μας - οι Βρετανοί και οι Αμερικανοί - επρόκειτο να ανοίξουν ένα δεύτερο μέτωπο ενάντια στη Ναζιστική Γερμανία, γι 'αυτό ήταν απαραίτητο να προσγειωθεί στη γαλλική ακτή. Η βόρεια ακτή της Γαλλίας είναι πολύ δυσάρεστη από αυτή την άποψη: η ακτή είναι απότομη, 25-30 μέτρα ύψος και ο πυθμένας του ωκεανού είναι μάλλον ρηχός, έτσι ώστε τα πλοία να μπορούν να πλησιάσουν την ακτή μόνο σε περιόδους μέγιστης παλίρροιας. Αν προσάραζαν, απλώς θα τους πυροβολούσαν με κανόνια. Για να αποφευχθεί αυτό, δημιουργήθηκε ένας ειδικός μηχανικός (δεν ήταν ακόμη διαθέσιμος ηλεκτρονικός) υπολογιστής. Εκτέλεσε ανάλυση Fourier των χρονοσειρών της στάθμης της θάλασσας χρησιμοποιώντας τύμπανα που περιστρέφονταν με διαφορετικές ταχύτητες, μέσα από τα οποία περνούσε ένα μεταλλικό καλώδιο, το οποίο συνόψιζε όλους τους όρους της σειράς Fourier, και ένα φτερό συνδεδεμένο με το καλώδιο έγραψε μια γραφική παράσταση ύψους παλίρροιας σε σχέση με χρόνος. Ήταν άκρως απόρρητο έργο που προώθησε πολύ τη θεωρία των παλίρροιων, επειδή ήταν δυνατό να προβλεφθεί με αρκετή ακρίβεια η στιγμή της υψηλότερης παλίρροιας, λόγω της οποίας βαριά στρατιωτικά μεταφορικά πλοία κολύμπησαν τη Μάγχη και αποβίβασαν στρατεύματα στην ακτή. Έτσι, μαθηματικοί και γεωφυσικοί έσωσαν τις ζωές πολλών ανθρώπων.
Μερικοί μαθηματικοί προσπαθούν να γενικεύσουν δεδομένα σε πλανητική κλίμακα, προσπαθώντας να δημιουργήσουν μια ενοποιημένη θεωρία παλίρροιας, αλλά είναι δύσκολο να συγκρίνουν τα αρχεία που έγιναν σε διαφορετικά μέρη, επειδή η Γη είναι πολύ ακανόνιστη. Μόνο στη μηδενική προσέγγιση ένας μόνο ωκεανός καλύπτει ολόκληρη την επιφάνεια του πλανήτη, αλλά στην πραγματικότητα υπάρχουν ήπειροι και αρκετοί ωκεανοί χαλαρά συνδεδεμένοι, και κάθε ωκεανός έχει τη δική του συχνότητα φυσικών ταλαντώσεων.
Προηγούμενες συζητήσεις σχετικά με τις διακυμάνσεις της στάθμης της θάλασσας υπό τη δράση της Σελήνης και του Ήλιου αφορούσαν τις ανοιχτές ωκεάνιες εκτάσεις, όπου η παλιρροιακή επιτάχυνση ποικίλλει πολύ από τη μια ακτή στην άλλη. Και σε τοπικά υδάτινα σώματα - για παράδειγμα, λίμνες - μπορεί η παλίρροια να δημιουργήσει ένα αξιοσημείωτο αποτέλεσμα;
Φαίνεται ότι δεν θα έπρεπε, γιατί σε όλα τα σημεία της λίμνης η παλιρροιακή επιτάχυνση είναι περίπου η ίδια, η διαφορά είναι μικρή. Για παράδειγμα, στο κέντρο της Ευρώπης υπάρχει η λίμνη της Γενεύης, έχει μήκος μόνο περίπου 70 χιλιόμετρα και δεν έχει καμία σχέση με τους ωκεανούς, αλλά οι άνθρωποι έχουν από καιρό παρατηρήσει ότι υπάρχουν σημαντικές καθημερινές διακυμάνσεις στο νερό. Γιατί προκύπτουν;
Ναι, η παλιρροιακή δύναμη είναι εξαιρετικά μικρή. Το κυριότερο όμως είναι ότι είναι κανονικό, δηλ. λειτουργεί περιοδικά. Όλοι οι φυσικοί γνωρίζουν την επίδραση που, υπό την περιοδική δράση μιας δύναμης, μερικές φορές προκαλεί αυξημένο εύρος ταλαντώσεων. Για παράδειγμα, παίρνετε ένα μπολ με σούπα στην τραπεζαρία για διανομή και. Αυτό σημαίνει ότι η συχνότητα των βημάτων σας είναι σε συντονισμό με τις φυσικές δονήσεις του υγρού στην πλάκα. Παρατηρώντας αυτό, αλλάζουμε απότομα τον ρυθμό του περπατήματος - και η σούπα «ηρεμεί». Κάθε σώμα νερού έχει τη δική του βασική συχνότητα συντονισμού. Και όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος της δεξαμενής, τόσο μικρότερη είναι η συχνότητα των φυσικών ταλαντώσεων του υγρού σε αυτήν. Έτσι, κοντά στη λίμνη της Γενεύης, η δική του συχνότητα συντονισμού αποδείχθηκε πολλαπλάσιο της συχνότητας των παλίρροιων και μια μικρή παλιρροιακή επιρροή «θολώνει» τη λίμνη της Γενεύης, έτσι ώστε το επίπεδο αλλάζει αρκετά αισθητά στις όχθες της. Αυτά τα στάσιμα κύματα μακράς περιόδου που συμβαίνουν σε κλειστά υδάτινα σώματα ονομάζονται σειχές.
Παλιρροιακή ενέργεια
Στις μέρες μας προσπαθούν να συνδέσουν μια από τις εναλλακτικές πηγές ενέργειας με το παλιρροϊκό φαινόμενο. Όπως είπα, η κύρια επίδραση της παλίρροιας δεν είναι ότι το νερό ανεβαίνει και πέφτει. Το κύριο αποτέλεσμα είναι το παλιρροιακό ρεύμα, το οποίο αποστάζει νερό σε ολόκληρο τον πλανήτη σε μια μέρα.
Σε ρηχά μέρη, αυτό το αποτέλεσμα είναι πολύ σημαντικό. Στην περιοχή της Νέας Ζηλανδίας, οι καπετάνιοι δεν διακινδυνεύουν καν να οδηγήσουν πλοία σε κάποια στενά. Τα ιστιοφόρα δεν μπόρεσαν ποτέ να περάσουν καθόλου από εκεί και τα σύγχρονα πλοία δυσκολεύονται να περάσουν, γιατί ο βυθός είναι ρηχός και τα παλιρροιακά ρεύματα έχουν τρομερή ταχύτητα.
Αλλά επειδή το νερό ρέει, αυτή η κινητική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Και έχουν ήδη κατασκευαστεί εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, στα οποία οι τουρμπίνες περιστρέφονται πέρα δώθε λόγω των παλιρροιακών και άμπωτων ρευμάτων. Είναι αρκετά λειτουργικά. Το πρώτο παλιρροιακό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας (TPP) κατασκευάστηκε στη Γαλλία, εξακολουθεί να είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο, με ισχύ 240 MW. Σε σύγκριση με τον υδροηλεκτρικό σταθμό, δεν είναι τόσο ζεστό, φυσικά, αλλά εξυπηρετεί τις πλησιέστερες αγροτικές περιοχές.
Όσο πιο κοντά στον πόλο, τόσο χαμηλότερη είναι η ταχύτητα του παλιρροϊκού κύματος, επομένως δεν υπάρχουν ακτές στη Ρωσία που θα είχαν πολύ ισχυρές παλίρροιες. Γενικά, έχουμε λίγες διεξόδους στη θάλασσα και η ακτή του Αρκτικού Ωκεανού δεν είναι ιδιαίτερα κερδοφόρα για τη χρήση της παλιρροιακής ενέργειας, επίσης επειδή η παλίρροια οδηγεί το νερό από τα ανατολικά προς τα δυτικά. Ωστόσο, υπάρχουν μέρη κατάλληλα για PES, για παράδειγμα, ο κόλπος Kislaya.
Το γεγονός είναι ότι στους κόλπους η παλίρροια δημιουργεί πάντα μεγαλύτερο αποτέλεσμα: το κύμα τρέχει μέσα, ορμάει στον κόλπο και στενεύει, στενεύει - και το πλάτος αυξάνεται. Μια παρόμοια διαδικασία συμβαίνει σαν να κοπεί ένα μαστίγιο: στην αρχή, ένα μακρύ κύμα ταξιδεύει αργά κατά μήκος του μαστίγιου, αλλά στη συνέχεια η μάζα του τμήματος του μαστίγιου που εμπλέκεται στην κίνηση μειώνεται, οπότε η ταχύτητα αυξάνεται (ορμή mvεπιμένει!) και φτάνει υπερηχητικό προς το στενό άκρο, με αποτέλεσμα να ακούμε ένα κλικ.
Δημιουργώντας ένα πειραματικό Kislogubskaya TPP μικρής χωρητικότητας, οι μηχανικοί ενέργειας προσπάθησαν να καταλάβουν πόσο αποτελεσματικά είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν οι παλίρροιες σε κυκλικά γεωγραφικά πλάτη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Δεν έχει ιδιαίτερη οικονομική σημασία. Ωστόσο, τώρα υπάρχει ένα έργο ενός πολύ ισχυρού ρωσικού TPP (Mezenskaya) - για 8 γιγαβάτ. Για να επιτευχθεί αυτή η κολοσσιαία δύναμη, είναι απαραίτητο να αποκλειστεί ένας μεγάλος κόλπος, που χωρίζει τη Λευκή Θάλασσα από τη Θάλασσα του Μπάρεντς με ένα φράγμα. Είναι αλήθεια ότι είναι πολύ αμφίβολο ότι αυτό θα γίνει όσο έχουμε πετρέλαιο και φυσικό αέριο.
Το παρελθόν και το μέλλον της παλίρροιας
Παρεμπιπτόντως, από πού προέρχεται η ενέργεια των παλίρροιων; Ο στρόβιλος περιστρέφεται, παράγεται ηλεκτρισμός και ποιο αντικείμενο χάνει ενέργεια κατά τη διαδικασία;
Εφόσον η ενέργεια της παλίρροιας είναι η περιστροφή της Γης, αφού αντλούμε από αυτήν, σημαίνει ότι η περιστροφή πρέπει να επιβραδυνθεί. Φαίνεται ότι η Γη έχει εσωτερικές πηγές ενέργειας (η θερμότητα από τα έντερα προέρχεται λόγω γεωχημικών διεργασιών και αποσύνθεσης ραδιενεργών στοιχείων), υπάρχει κάτι που να αντισταθμίζει την απώλεια κινητικής ενέργειας. Αυτό είναι αλήθεια, αλλά η ροή ενέργειας, που εξαπλώνεται κατά μέσο όρο σχεδόν ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις, δύσκολα μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη γωνιακή ορμή και να αλλάξει την περιστροφή.
Αν η Γη δεν περιστρεφόταν, οι παλιρροϊκές καμπούρες θα έδειχναν ακριβώς προς την κατεύθυνση της Σελήνης και απέναντι από αυτήν. Αλλά, περιστρέφοντας, το σώμα της Γης τα μεταφέρει προς τα εμπρός προς την κατεύθυνση της περιστροφής του - και υπάρχει μια συνεχής απόκλιση μεταξύ της παλιρροιακής κορυφής και του υποσεληνιακού σημείου των 3-4 μοιρών. Σε τι οδηγεί αυτό; Η καμπούρα, που είναι πιο κοντά στο φεγγάρι, έλκεται από αυτήν πιο έντονα. Αυτή η βαρυτική δύναμη τείνει να επιβραδύνει την περιστροφή της Γης. Και η αντίθετη καμπούρα είναι πιο μακριά από τη Σελήνη, προσπαθεί να επιταχύνει την περιστροφή, αλλά έλκεται πιο αδύναμα, επομένως η προκύπτουσα ροπή δυνάμεων έχει επιβραδυντική επίδραση στην περιστροφή της Γης.
Έτσι, ο πλανήτης μας μειώνει συνεχώς την ταχύτητα της περιστροφής του (αν και όχι αρκετά τακτικά, σε άλματα, κάτι που σχετίζεται με τις ιδιαιτερότητες της μεταφοράς μάζας στους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα). Και τι επίδραση έχουν οι παλίρροιες της γης στο φεγγάρι; Η σχεδόν παλιρροϊκή διόγκωση τραβά τη Σελήνη κατά μήκος, η μακρινή, αντίθετα, την επιβραδύνει. Η πρώτη δύναμη είναι μεγαλύτερη, με αποτέλεσμα η σελήνη να επιταχύνει. Τώρα θυμηθείτε από την προηγούμενη διάλεξη, τι συμβαίνει με τον δορυφόρο, ο οποίος τραβιέται με δύναμη προς τα εμπρός σε κίνηση; Καθώς αυξάνεται η ενέργειά του, απομακρύνεται από τον πλανήτη και η γωνιακή του ταχύτητα μειώνεται όσο αυξάνεται η ακτίνα της τροχιάς. Παρεμπιπτόντως, μια αύξηση στην περίοδο της επανάστασης της Σελήνης γύρω από τη Γη παρατηρήθηκε στις ημέρες του Νεύτωνα.
Μιλώντας με αριθμούς, η Σελήνη απομακρύνεται από εμάς κατά περίπου 3,5 cm το χρόνο και η διάρκεια της ημέρας της γης κάθε εκατό χρόνια αυξάνεται κατά ένα εκατοστό του δευτερολέπτου. Φαίνεται να είναι ανοησία, αλλά να θυμάστε ότι η Γη υπάρχει εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Είναι εύκολο να υπολογίσουμε ότι την εποχή των δεινοσαύρων υπήρχαν περίπου 18 ώρες την ημέρα (τρέχουσες ώρες φυσικά).
Καθώς η Σελήνη υποχωρεί, οι παλιρροϊκές δυνάμεις γίνονται μικρότερες. Αλλά τελικά, πάντα απομακρυνόταν και αν κοιτάξουμε στο παρελθόν, θα δούμε ότι η Σελήνη ήταν πιο κοντά στη Γη, πράγμα που σημαίνει ότι οι παλίρροιες ήταν υψηλότερες. Μπορείτε να υπολογίσετε, για παράδειγμα, ότι στην αρχαϊκή εποχή, πριν από 3 δισεκατομμύρια χρόνια, οι παλίρροιες είχαν ύψος χιλιομέτρων.
Παλιρροιακά φαινόμενα σε άλλους πλανήτες
Φυσικά, στα συστήματα άλλων πλανητών, τα ίδια φαινόμενα συμβαίνουν και με τους δορυφόρους. Ο Δίας, για παράδειγμα, είναι ένας πολύ τεράστιος πλανήτης με μεγάλο αριθμό δορυφόρων. Οι τέσσερις μεγαλύτεροι δορυφόροι του (ονομάζονται Γαλιλαίοι επειδή τους ανακάλυψε ο Γαλιλαίος) επηρεάζονται αρκετά απτά από τον Δία. Το πλησιέστερο από αυτά, η Ιώ, είναι πλήρως καλυμμένο με ηφαίστεια, μεταξύ των οποίων υπάρχουν περισσότερα από πενήντα ενεργά, και εκτοξεύουν «έξτρα» ύλη 250-300 χλμ. επάνω. Αυτή η ανακάλυψη ήταν πολύ απροσδόκητη: δεν υπάρχουν τόσο ισχυρά ηφαίστεια στη Γη, και εδώ είναι ένα μικρό σώμα στο μέγεθος της Σελήνης, το οποίο θα έπρεπε να έχει κρυώσει για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά αντ 'αυτού εκρήγνυται από θερμότητα προς όλες τις κατευθύνσεις. Πού είναι η πηγή αυτής της ενέργειας;
Η ηφαιστειακή δραστηριότητα της Io δεν ήταν έκπληξη για όλους: έξι μήνες πριν ο πρώτος ανιχνευτής πετάξει στον Δία, δύο Αμερικανοί γεωφυσικοί δημοσίευσαν ένα έγγραφο στο οποίο υπολόγισαν την παλιρροιακή επιρροή του Δία σε αυτόν τον δορυφόρο. Αποδείχθηκε ότι ήταν τόσο μεγάλο που μπορεί να παραμορφώσει το σώμα του δορυφόρου. Και κατά την παραμόρφωση, πάντα απελευθερώνεται θερμότητα. Όταν παίρνουμε ένα κομμάτι κρύας πλαστελίνης και αρχίζουμε να το ζυμώνουμε στα χέρια μας, γίνεται απαλό και εύπλαστο μετά από πολλές συμπιέσεις. Αυτό δεν συμβαίνει επειδή το χέρι το ζέστανε με τη θερμότητά του (θα συμβεί με τον ίδιο τρόπο αν ισοπεδωθεί σε κρύα μέγγενη), αλλά επειδή η παραμόρφωση έχει επενδύσει σε αυτό μηχανική ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σε θερμότητα.
Αλλά γιατί στη γη αλλάζει το σχήμα του δορυφόρου υπό την επίδραση της παλίρροιας από τον Δία; Φαίνεται ότι κινούμενος σε κυκλική τροχιά και περιστρέφοντας συγχρόνως, όπως η Σελήνη μας, κάποτε έγινε ελλειψοειδές - και δεν υπάρχει λόγος για επακόλουθες παραμορφώσεις του σχήματος; Ωστόσο, υπάρχουν και άλλοι δορυφόροι κοντά στην Ίο. όλα αυτά προκαλούν την τροχιά του (Ιο) να κινείται λίγο εμπρός και πίσω: είτε πλησιάζει τον Δία, μετά απομακρύνεται. Αυτό σημαίνει ότι η παλιρροιακή επιρροή είτε εξασθενεί είτε εντείνεται και το σχήμα του σώματος αλλάζει συνεχώς. Παρεμπιπτόντως, δεν έχω μιλήσει ακόμη για παλίρροιες στο στερεό σώμα της Γης: φυσικά, υπάρχουν επίσης, δεν είναι τόσο ψηλά, της τάξης του δεκατόμετρου. Εάν καθίσετε για έξι ώρες στις θέσεις σας, τότε χάρη στις παλίρροιες, θα «περπατήσετε» περίπου είκοσι εκατοστά σε σχέση με το κέντρο της Γης. Αυτή η διακύμανση είναι φυσικά ανεπαίσθητη για έναν άνθρωπο, αλλά τα γεωφυσικά όργανα την καταγράφουν.
Σε αντίθεση με το στερέωμα της γης, η επιφάνεια της Ιώ κυμαίνεται με πλάτος πολλών χιλιομέτρων για κάθε τροχιακή περίοδο. Μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας παραμόρφωσης διαχέεται με τη μορφή θερμότητας και θερμαίνει τα έντερα. Σε αυτό, παρεμπιπτόντως, οι κρατήρες μετεωριτών δεν είναι ορατοί, επειδή τα ηφαίστεια βρέχουν συνεχώς ολόκληρη την επιφάνεια με φρέσκια ύλη. Μόλις σχηματιστεί ο κρατήρας πρόσκρουσης, σε εκατό χρόνια καλύπτεται από τα προϊόντα της έκρηξης γειτονικών ηφαιστείων. Λειτουργούν συνεχώς και πολύ δυνατά, σε αυτό προστίθενται ρήγματα στον φλοιό του πλανήτη, μέσα από τα οποία ρέει από τα βάθη ένα τήγμα διαφόρων ορυκτών, κυρίως θείου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, σκουραίνει, οπότε ο πίδακας από τον κρατήρα φαίνεται μαύρος. Και το ελαφρύ χείλος του ηφαιστείου είναι μια ψυχρή ουσία που πέφτει γύρω από το ηφαίστειο. Στον πλανήτη μας, η ύλη που εκτοξεύεται από ένα ηφαίστειο συνήθως επιβραδύνεται από τον αέρα και πέφτει κοντά στην οπή, σχηματίζοντας έναν κώνο, αλλά στο Io δεν υπάρχει ατμόσφαιρα και πετάει κατά μήκος μιας βαλλιστικής τροχιάς μακριά προς όλες τις κατευθύνσεις. Ίσως αυτό είναι ένα παράδειγμα του πιο ισχυρού παλιρροϊκού φαινομένου στο ηλιακό σύστημα.
Ο δεύτερος δορυφόρος του Δία, η Ευρώπη μοιάζει με την Ανταρκτική μας, είναι καλυμμένος με συμπαγή κρούστα πάγου, ραγισμένο σε ορισμένα σημεία, γιατί κάτι τον παραμορφώνει συνεχώς. Δεδομένου ότι αυτός ο δορυφόρος είναι πιο μακριά από τον Δία, το παλιρροιακό φαινόμενο εδώ δεν είναι τόσο ισχυρό, αλλά εξακολουθεί να είναι αρκετά αισθητό. Κάτω από αυτόν τον παγωμένο φλοιό υπάρχει ένας υγρός ωκεανός: οι φωτογραφίες δείχνουν πώς αναβλύζουν σιντριβάνια από μερικές ρωγμές. Κάτω από τη δράση των παλιρροϊκών δυνάμεων, ο ωκεανός βράζει και τα πεδία πάγου επιπλέουν και συγκρούονται στην επιφάνειά του, όπως ακριβώς έχουμε στον Αρκτικό Ωκεανό και στα ανοικτά των ακτών της Ανταρκτικής. Η μετρηθείσα ηλεκτρική αγωγιμότητα του ωκεάνιου υγρού της Ευρώπης δείχνει ότι είναι αλμυρό νερό. Γιατί να μην υπάρχει ζωή; Θα ήταν δελεαστικό να χαμηλώσετε τη συσκευή σε μια από τις ρωγμές και να δείτε ποιος μένει εκεί.
Στην πραγματικότητα, δεν τα βγάζουν πέρα όλοι οι πλανήτες. Για παράδειγμα, ο Εγκέλαδος, το φεγγάρι του Κρόνου, έχει επίσης έναν παγωμένο φλοιό και έναν ωκεανό από κάτω. Αλλά οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η ενέργεια των παλίρροιων δεν είναι αρκετή για να κρατήσει τον υποπαγετώνο ωκεανό σε υγρή κατάσταση. Φυσικά, εκτός από τις παλίρροιες, κάθε ουράνιο σώμα έχει και άλλες πηγές ενέργειας - για παράδειγμα, ραδιενεργά στοιχεία σε αποσύνθεση (ουράνιο, θόριο, κάλιο), αλλά σε μικρούς πλανήτες δύσκολα μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο. Άρα υπάρχει κάτι που δεν καταλαβαίνουμε ακόμα.
Το παλιρροιακό φαινόμενο είναι εξαιρετικά σημαντικό για τα αστέρια. Γιατί - για αυτό στην επόμενη διάλεξη.
Άμπωτη και ροή είναι η περιοδική άνοδος και πτώση της στάθμης του νερού στους ωκεανούς και τις θάλασσες.
Δύο φορές κατά τη διάρκεια της ημέρας, με ένα διάστημα περίπου 12 ωρών και 25 λεπτών, το νερό κοντά στην ακτή του ωκεανού ή στην ανοιχτή θάλασσα ανεβαίνει και, αν δεν υπάρχουν εμπόδια, μερικές φορές πλημμυρίζει μεγάλους χώρους - αυτό είναι παλίρροια. Στη συνέχεια, το νερό κατεβαίνει και υποχωρεί, εκθέτοντας τον πυθμένα - αυτή είναι η άμπωτη. Γιατί συμβαίνει αυτό? Ακόμη και οι αρχαίοι άνθρωποι το σκέφτηκαν αυτό, παρατήρησαν ότι αυτά τα φαινόμενα σχετίζονται με το φεγγάρι. Η κύρια αιτία της παλίρροιας επισημάνθηκε για πρώτη φορά από τον I. Newton - αυτή είναι η έλξη της Γης από τη Σελήνη, ή μάλλον, η διαφορά μεταξύ της έλξης της Σελήνης ολόκληρης της Γης στο σύνολό της και του υδάτινου κελύφους της.
Άμπωτη και ροή που εξηγείται από τη θεωρία του Νεύτωνα
Η έλξη της Γης από τη Σελήνη αποτελείται από την έλξη των επιμέρους σωματιδίων της Γης από τη Σελήνη. Τα σωματίδια που βρίσκονται αυτή τη στιγμή πιο κοντά στη Σελήνη έλκονται από αυτήν πιο έντονα και τα πιο μακρινά είναι πιο αδύναμα. Εάν η Γη ήταν απολύτως συμπαγής, τότε αυτή η διαφορά στη δύναμη έλξης δεν θα έπαιζε κανένα ρόλο. Αλλά η Γη δεν είναι ένα απολύτως στερεό σώμα, επομένως η διαφορά στις ελκτικές δυνάμεις των σωματιδίων που βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια της Γης και κοντά στο κέντρο της (αυτή η διαφορά ονομάζεται δύναμη σχηματισμού παλίρροιας) μετατοπίζει τα σωματίδια μεταξύ τους και η Γη, κυρίως το υδάτινο κέλυφος της, παραμορφώνεται.
Ως αποτέλεσμα, στην πλευρά που βλέπει τη Σελήνη και στην αντίθετη πλευρά της, το νερό ανεβαίνει, σχηματίζοντας παλιρροϊκές προεξοχές και εκεί συσσωρεύεται περίσσεια νερού. Λόγω αυτού, η στάθμη του νερού σε άλλα αντίθετα σημεία της Γης αυτή τη στιγμή μειώνεται - υπάρχει άμπωτη εδώ.
Εάν η Γη δεν περιστρεφόταν και η Σελήνη παρέμενε ακίνητη, τότε η Γη, μαζί με το υδάτινο κέλυφος της, θα διατηρούσε πάντα το ίδιο επίμηκες σχήμα. Αλλά η Γη περιστρέφεται και η Σελήνη κινείται γύρω από τη Γη σε περίπου 24 ώρες και 50 λεπτά. Την ίδια περίοδο, παλιρροϊκές προεξοχές ακολουθούν τη Σελήνη και κινούνται κατά μήκος της επιφάνειας των ωκεανών και των θαλασσών από την ανατολή προς τη δύση. Δεδομένου ότι υπάρχουν δύο τέτοιες προεξοχές, ένα παλιρροϊκό κύμα περνά πάνω από κάθε σημείο του ωκεανού δύο φορές την ημέρα με ένα διάστημα περίπου 12 ωρών και 25 λεπτών.
Γιατί το ύψος του παλιρροϊκού κύματος είναι διαφορετικό
Στον ανοιχτό ωκεανό, το νερό ανεβαίνει ελαφρά κατά τη διέλευση ενός παλιρροϊκού κύματος: περίπου 1 m ή λιγότερο, το οποίο παραμένει σχεδόν ανεπαίσθητο για τους ναυτικούς. Αλλά έξω από την ακτή, ακόμη και μια τέτοια άνοδος της στάθμης του νερού είναι αισθητή. Σε όρμους και στενούς κόλπους, η στάθμη του νερού ανεβαίνει πολύ υψηλότερα κατά τη διάρκεια της παλίρροιας, καθώς η ακτή εμποδίζει την κίνηση του παλιρροϊκού κύματος και το νερό συσσωρεύεται εδώ καθ 'όλη τη διάρκεια μεταξύ άμπωτης και παλίρροιας.
Η μεγαλύτερη παλίρροια (περίπου 18 μ.) παρατηρείται σε έναν από τους όρμους στην ακτή του Καναδά. Στη Ρωσία, οι υψηλότερες παλίρροιες (13 m) εμφανίζονται στους κόλπους Gizhiginskaya και Penzhinskaya της Θάλασσας του Okhotsk. Στις εσωτερικές θάλασσες (για παράδειγμα, στη Βαλτική ή στη Μαύρη), οι παλίρροιες είναι σχεδόν ανεπαίσθητες, επειδή οι μάζες νερού που κινούνται μαζί με το παλιρροϊκό κύμα του ωκεανού δεν έχουν χρόνο να διεισδύσουν σε τέτοιες θάλασσες. Αλλά παρόλα αυτά, σε κάθε θάλασσα ή ακόμα και λίμνη, δημιουργούνται ανεξάρτητα παλιρροιακά κύματα με μια μικρή μάζα νερού. Για παράδειγμα, το ύψος της παλίρροιας στη Μαύρη Θάλασσα φτάνει μόνο τα 10 εκατοστά.
Στην ίδια περιοχή, το ύψος της παλίρροιας είναι διαφορετικό, καθώς η απόσταση από τη Σελήνη στη Γη και το μεγαλύτερο ύψος της Σελήνης πάνω από τον ορίζοντα αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου, και αυτό οδηγεί σε αλλαγή στο μέγεθος των δυνάμεων που σχηματίζουν παλίρροια .
Παλίρροιες και Ήλιος
Ο ήλιος επηρεάζει επίσης τις παλίρροιες. Αλλά οι παλιρροιακές δυνάμεις του Ήλιου είναι 2,2 φορές λιγότερες από τις παλιρροιακές δυνάμεις της Σελήνης.
Κατά τη διάρκεια της νέας σελήνης και της πανσελήνου, οι παλιρροϊκές δυνάμεις του ήλιου και της σελήνης ενεργούν προς την ίδια κατεύθυνση - τότε επιτυγχάνονται οι υψηλότερες παλίρροιες. Αλλά κατά το πρώτο και το τρίτο τέταρτο της σελήνης, οι παλιρροϊκές δυνάμεις του ήλιου και της σελήνης εξουδετερώνονται, επομένως οι παλίρροιες είναι μικρότερες.
Παλίρροιες στο κέλυφος αέρα της Γης και στο συμπαγές σώμα της
Τα παλιρροϊκά φαινόμενα συμβαίνουν όχι μόνο στο νερό, αλλά και στο κέλυφος του αέρα της Γης. Ονομάζονται ατμοσφαιρικές παλίρροιες. Παλίρροιες συμβαίνουν και στο στερεό σώμα της Γης, αφού η Γη δεν είναι απολύτως στερεή. Οι κάθετες ταλαντώσεις της επιφάνειας της Γης λόγω της παλίρροιας φτάνουν αρκετές δεκάδες εκατοστά.
Η πρακτική χρήση της άμπωτης και της ροής
Παλιρροιακός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής είναι ένας ειδικός τύπος υδροηλεκτρικού σταθμού που χρησιμοποιεί την ενέργεια της παλίρροιας, αλλά στην πραγματικότητα την κινητική ενέργεια της περιστροφής της Γης. Παλιρροιακά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας κατασκευάζονται στις ακτές των θαλασσών, όπου οι βαρυτικές δυνάμεις της Σελήνης και του Ήλιου αλλάζουν τη στάθμη του νερού δύο φορές την ημέρα. Οι διακυμάνσεις της στάθμης του νερού κοντά στην ακτή μπορεί να φτάσουν τα 18 μέτρα.
Το 1967, ένας παλιρροϊκός σταθμός παραγωγής ενέργειας κατασκευάστηκε στη Γαλλία στις εκβολές του ποταμού Rance.
Στη Ρωσία, από το 1968, ένα πειραματικό TPP λειτουργεί στον κόλπο Kislaya στην ακτή της Θάλασσας του Μπάρεντς.
Υπάρχουν PES και στο εξωτερικό - στη Γαλλία, τη Μεγάλη Βρετανία, τον Καναδά, την Κίνα, την Ινδία, τις ΗΠΑ και άλλες χώρες.