Ang ating planeta ay patuloy na nasa gravitational field na nilikha ng Buwan at Araw. Nagdudulot ito ng kakaibang kababalaghan na ipinahayag sa pag-agos at pag-agos ng tubig sa Earth. Subukan nating alamin kung ang mga prosesong ito ay nakakaapekto sa kapaligiran at buhay ng tao.
Ang mekanismo ng phenomenon ng "ebb and flow"
Ang likas na katangian ng pagbuo ng mga ebbs at flow ay sapat na napag-aralan. Sa paglipas ng mga taon, pinag-aralan ng mga siyentipiko ang mga sanhi at resulta ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Ang mga katulad na pagbabagu-bago sa antas ng mga tubig sa lupa ay maaaring ipakita sa sumusunod na sistema:
- Ang antas ng tubig ay unti-unting tumataas, na umaabot sa pinakamataas na punto nito. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na full water.
- Pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon, ang tubig ay nagsisimulang humupa. Ibinigay ng mga siyentipiko ang prosesong ito ng kahulugan ng "ebb."
- Sa loob ng halos anim na oras, ang tubig ay patuloy na umaagos hanggang sa pinakamababang punto nito. Ang pagbabagong ito ay pinangalanan sa anyo ng terminong "mababang tubig".
Maaari mong mapansin ang isang tiyak na pattern kung pagmamasdan mo ang proseso ng pagtaas ng tubig sa parehong lugar sa loob ng isang buwan. Ang mga resulta ng pagsusuri ay kawili-wili: araw-araw mababa at mataas na tubig ang nagbabago sa lokasyon nito. Sa likas na kadahilanan tulad ng pagbuo ng bagong buwan at kabilugan ng buwan, ang mga antas ng mga bagay na pinag-aaralan ay lumalayo sa isa't isa.
Dahil dito, ginagawa nitong maximum ang tide amplitude dalawang beses sa isang buwan. Ang paglitaw ng pinakamaliit na amplitude ay nangyayari rin sa pana-panahon, kapag, pagkatapos ng katangian ng impluwensya ng Buwan, ang mga antas ng mababa at mataas na tubig ay unti-unting lumalapit sa isa't isa.
Mga sanhi ng mga ebbs at flow sa Earth
Mayroong dalawang salik na nakakaimpluwensya sa pagbuo ng mga ebbs at flow. Dapat mong maingat na isaalang-alang ang parehong mga bagay na nakakaapekto sa mga pagbabago sa espasyo ng tubig ng Earth.
Ang epekto ng enerhiya ng lunar sa pag-agos at pag-agos ng tubig
Kahit na ang impluwensya ng Araw sa sanhi ng tides ay hindi maikakaila, ang pinakamalaking kahalagahan sa bagay na ito ay nabibilang sa impluwensya ng lunar na aktibidad. Upang maramdaman ang makabuluhang epekto ng gravity ng satellite sa ating planeta, kinakailangang subaybayan ang pagkakaiba ng gravity ng Buwan sa iba't ibang rehiyon ng Earth.
Ang mga resulta ng eksperimento ay magpapakita na ang pagkakaiba sa kanilang mga parameter ay medyo maliit. Ang bagay ay ang punto sa ibabaw ng mundo na pinakamalapit sa Buwan ay literal na 6% na mas madaling kapitan sa panlabas na impluwensya kaysa sa puntong pinakamalayo. Ligtas na sabihin na ang paghiwalay ng mga puwersa na ito ay nagtutulak sa Earth na magkahiwalay sa direksyon ng tilapon ng Moon-Earth.
Isinasaalang-alang ang katotohanan na ang ating planeta ay patuloy na umiikot sa paligid ng axis nito sa araw, ang isang double tidal wave ay dumadaan nang dalawang beses sa perimeter ng nilikha na kahabaan. Sinamahan ito ng paglikha ng tinatawag na dobleng "mga lambak", ang taas nito, sa prinsipyo, ay hindi lalampas sa 2 metro sa Karagatang Pandaigdig.
Sa teritoryo ng lupain ng lupa, ang mga naturang pagbabagu-bago ay umabot sa maximum na 40-43 sentimetro, na sa karamihan ng mga kaso ay hindi napapansin ng mga naninirahan sa ating planeta.
Ang lahat ng ito ay humahantong sa katotohanan na hindi natin nararamdaman ang lakas ng pag-agos ng tubig sa lupa man o sa elemento ng tubig. Maaari mong obserbahan ang isang katulad na kababalaghan sa isang makitid na guhit ng baybayin, dahil ang tubig ng karagatan o dagat kung minsan ay nakakakuha ng mga kahanga-hangang taas sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos.
Mula sa lahat ng nasabi, maaari nating tapusin na ang pag-agos at pag-agos ng tubig ay may malapit na kaugnayan sa Buwan. Ginagawa nitong ang pananaliksik sa lugar na ito ang pinakakawili-wili at may kaugnayan.
Ang impluwensya ng solar activity sa ebb at flow ng tides
Ang makabuluhang distansya ng pangunahing bituin ng solar system mula sa ating planeta ay nangangahulugan na ang impluwensya ng gravitational nito ay hindi gaanong kapansin-pansin. Bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, ang Araw ay tiyak na mas malaki kaysa sa Buwan, ngunit nararamdaman pa rin ang sarili sa pamamagitan ng kahanga-hangang distansya sa pagitan ng dalawang celestial na bagay. Ang amplitude ng solar tides ay halos kalahati ng mga proseso ng tidal ng satellite ng Earth.
Ang isang kilalang katotohanan ay na sa panahon ng kabilugan ng buwan at ang pag-wax ng buwan, lahat ng tatlong celestial na katawan - ang Earth, ang Buwan at ang Araw - ay matatagpuan sa parehong tuwid na linya. Ito ay humahantong sa pagdaragdag ng lunar at solar tides.
Sa panahon ng direksyon mula sa ating planeta patungo sa satellite nito at ang pangunahing bituin ng Solar system, na naiiba sa bawat isa ng 90 degrees, mayroong ilang impluwensya ng Araw sa prosesong pinag-aaralan. Mayroong pagtaas sa antas ng ebb at pagbaba sa antas ng tubig ng tubig sa lupa.
Ang lahat ay nagpapahiwatig na ang aktibidad ng solar ay nakakaapekto rin sa enerhiya ng mga pagtaas ng tubig sa ibabaw ng ating planeta.
Mga pangunahing uri ng tides
Ang konseptong ito ay maaaring uriin ayon sa tagal ng tide cycle. Ang demarcation ay itatala gamit ang mga sumusunod na puntos:
- Mga pagbabagong semi-diurnal sa ibabaw ng tubig. Ang ganitong mga pagbabago ay binubuo ng dalawang puno at parehong dami ng hindi kumpletong tubig. Ang mga parameter ng alternating amplitudes ay halos katumbas ng bawat isa at mukhang sinusoidal curve. Ang mga ito ay pinaka-localize sa tubig ng Barents Sea, sa malawak na baybayin ng White Sea at sa teritoryo ng halos buong Karagatang Atlantiko.
- Araw-araw na pagbabagu-bago sa antas ng tubig. Ang kanilang proseso ay binubuo ng isang puno at hindi kumpletong tubig para sa isang panahon na kinakalkula sa loob ng isang araw. Ang isang katulad na kababalaghan ay sinusunod sa rehiyon ng Karagatang Pasipiko, at ang pagbuo nito ay napakabihirang. Sa pagdaan ng satellite ng Earth sa equatorial zone, posible ang epekto ng tumatayong tubig. Kung ang Buwan ay nakahilig sa pinakamababang bilis nito, ang maliliit na pagtaas ng tubig na may likas na ekwador ay nagaganap. Sa pinakamataas na bilang, ang proseso ng pagbuo ng mga tropikal na pagtaas ng tubig ay nangyayari, na sinamahan ng pinakamalaking lakas ng pag-agos ng tubig.
- Mixed tides. Kasama sa konseptong ito ang pagkakaroon ng semidiurnal at diurnal tides ng hindi regular na pagsasaayos. Ang mga semi-diurnal na pagbabago sa antas ng shell ng tubig ng lupa, na may hindi regular na configuration, ay sa maraming paraan ay katulad ng semi-diurnal tides. Sa binagong pang-araw-araw na pagtaas ng tubig, mapapansin ng isang tao ang isang tendensya patungo sa pang-araw-araw na pagbabagu-bago depende sa antas ng declination ng Buwan. Ang mga tubig ng Karagatang Pasipiko ay pinaka-madaling kapitan sa halo-halong pagtaas ng tubig.
- Abnormal tides. Ang mga pagtaas at pagbaba ng tubig na ito ay hindi akma sa paglalarawan ng ilan sa mga palatandaang nakalista sa itaas. Ang anomalyang ito ay nauugnay sa konsepto ng "mababaw na tubig," na nagbabago sa cycle ng pagtaas at pagbaba ng mga antas ng tubig. Ang impluwensya ng prosesong ito ay lalong kapansin-pansin sa mga bukana ng ilog, kung saan ang high tides ay mas maikli kaysa low tides. Ang isang katulad na cataclysm ay makikita sa ilang bahagi ng English Channel at sa mga agos ng White Sea.
Tide chart ng daigdig
May tinatawag na tide table. Ito ay kinakailangan para sa mga tao na, ayon sa likas na katangian ng kanilang mga aktibidad, ay umaasa sa mga pagbabago sa antas ng tubig sa lupa. Upang magkaroon ng tumpak na impormasyon sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, kailangan mong bigyang pansin ang:
- Pagtatalaga ng isang lugar kung saan mahalagang malaman ang data ng tubig. Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na kahit na malapit na matatagpuan ang mga bagay ay magkakaroon ng iba't ibang mga katangian ng hindi pangkaraniwang bagay ng interes.
- Paghahanap ng kinakailangang impormasyon gamit ang mga mapagkukunan ng Internet. Para sa mas tumpak na impormasyon, maaari mong bisitahin ang daungan ng rehiyong pinag-aaralan.
- Pagtutukoy ng oras ng pangangailangan para sa tumpak na data. Ang aspetong ito ay depende sa kung ang impormasyon ay kailangan para sa isang partikular na araw o ang iskedyul ng pananaliksik ay mas nababaluktot.
- Paggawa kasama ang talahanayan sa paraan ng mga umuusbong na pangangailangan. Ipapakita nito ang lahat ng impormasyon tungkol sa tides.
- Isinasaad ng mga column sa itaas ng talahanayan ang mga araw at petsa ng pinaghihinalaang phenomenon. Ang puntong ito ay magiging posible upang linawin ang punto kung saan ang time frame ng pinag-aaralan ay tinutukoy.
- Sa ibaba ng pansamantalang linya ng accounting mayroong mga numero na inilagay sa dalawang hanay. Sa format ng araw, inilalagay dito ang pag-decode ng mga yugto ng pagsikat ng buwan at pagsikat ng araw.
- Nasa ibaba ang isang tsart na hugis alon. Itinatala ng mga tagapagpahiwatig na ito ang mga taluktok (high tides) at labangan (low tides) ng tubig ng lugar ng pag-aaral.
- Matapos kalkulahin ang amplitude ng mga alon, matatagpuan ang data ng setting ng mga celestial body, na nakakaapekto sa mga pagbabago sa shell ng tubig ng Earth. Ang aspetong ito ay magbibigay-daan sa iyo na obserbahan ang aktibidad ng Buwan at Araw.
- Sa magkabilang panig ng talahanayan, makikita mo ang mga numerong may plus at minus na mga indicator. Ang pagsusuri na ito ay mahalaga para sa pagtukoy ng antas ng pagtaas o pagbaba ng tubig, na kinakalkula sa metro.
Ang lahat ng mga tagapagpahiwatig na ito ay hindi magagarantiyahan ng isang daang porsyento na impormasyon, dahil ang kalikasan mismo ang nagdidikta sa atin ng mga parameter ayon sa kung saan nangyayari ang mga pagbabago sa istruktura nito.
Ang impluwensya ng tides sa kapaligiran at mga tao
Maraming salik ang nakakaimpluwensya sa pagdaloy ng tubig sa buhay ng tao at sa kapaligiran. Kabilang sa mga ito ay may mga pagtuklas ng isang kahanga-hangang kalikasan na nangangailangan ng maingat na pag-aaral.
Rogue waves: hypotheses at kahihinatnan ng phenomenon
Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nagdudulot ng maraming kontrobersya sa mga taong nagtitiwala lamang sa mga katotohanang walang kondisyon. Ang katotohanan ay ang mga naglalakbay na alon ay hindi magkasya sa anumang sistema para sa paglitaw ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Ang pag-aaral ng bagay na ito ay naging posible sa tulong ng mga radar satellite. Ginawang posible ng mga istrukturang ito na makapagtala ng isang dosenang wave ng ultra-large amplitude sa loob ng ilang linggo. Ang laki ng naturang pagtaas ng isang anyong tubig ay humigit-kumulang 25 metro, na nagpapahiwatig ng kalubhaan ng hindi pangkaraniwang bagay na pinag-aaralan.
Direktang nakakaapekto ang mga rogue wave sa buhay ng tao, dahil sa nakalipas na mga dekada, ang mga naturang anomalya ay nagdala ng malalaking sasakyang-dagat tulad ng mga supertanker at container ship sa kailaliman ng karagatan. Ang likas na katangian ng pagbuo ng nakamamanghang kabalintunaan na ito ay hindi alam: ang mga higanteng alon ay agad na nabubuo at mabilis na nawawala.
Mayroong maraming mga hypotheses tungkol sa dahilan ng pagbuo ng gayong kapritso ng kalikasan, ngunit ang paglitaw ng mga whirlpool (iisang alon dahil sa banggaan ng dalawang soliton) ay posible sa pamamagitan ng interbensyon ng aktibidad ng Araw at Buwan. Ang isyung ito ay nagiging pinagmumulan pa rin ng debate sa mga siyentipiko na dalubhasa sa paksang ito.
Ang impluwensya ng tides sa mga organismo na naninirahan sa Earth
Ang pag-agos at pag-agos ng karagatan at dagat ay lalong nakakaapekto sa buhay dagat. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay naglalagay ng pinakamalaking presyon sa mga residente ng mga tubig sa baybayin. Dahil sa pagbabagong ito sa antas ng tubig sa lupa, nabuo ang mga organismo na namumuno sa isang laging nakaupo.
Kabilang dito ang mga mollusk, na perpektong umangkop sa mga vibrations ng likidong shell ng Earth. Sa pinakamataas na pagtaas ng tubig, ang mga talaba ay nagsisimulang aktibong magparami, na nagpapahiwatig na sila ay tumutugon nang mabuti sa mga pagbabago sa istraktura ng elemento ng tubig.
Ngunit hindi lahat ng mga organismo ay tumutugon nang mabuti sa mga panlabas na pagbabago. Maraming mga species ng mga nabubuhay na nilalang ang nagdurusa sa pana-panahong pagbabagu-bago sa mga antas ng tubig.
Bagama't ang kalikasan ay tumatagal at nag-coordinate ng mga pagbabago sa kabuuang balanse ng planeta, ang mga biological na sangkap ay umaangkop sa mga kondisyon na ipinakita sa kanila ng aktibidad ng Buwan at Araw.
Ang epekto ng mga ebbs at flow sa buhay ng tao
Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nakakaapekto sa pangkalahatang kondisyon ng isang tao kaysa sa mga yugto ng buwan, kung saan ang katawan ng tao ay maaaring maging immune. Gayunpaman, ang pag-agos at pag-agos ng tubig ay higit na nakakaimpluwensya sa mga aktibidad ng produksyon ng mga naninirahan sa ating planeta. Ito ay hindi makatotohanang maimpluwensyahan ang istraktura at enerhiya ng mga pagtaas ng tubig ng dagat, pati na rin ang karagatan, dahil ang kanilang kalikasan ay nakasalalay sa gravity ng Araw at Buwan.
Karaniwan, ang paikot na kababalaghang ito ay nagdudulot lamang ng pagkasira at problema. Ginagawang posible ng mga modernong teknolohiya na maihatid ang negatibong salik na ito sa isang positibong direksyon.
Ang isang halimbawa ng naturang mga makabagong solusyon ay ang mga pool na idinisenyo upang mahuli ang gayong mga pagbabago sa balanse ng tubig. Dapat itong itayo nang isinasaalang-alang na ang proyekto ay cost-effective at praktikal.
Upang gawin ito, kinakailangan upang lumikha ng mga naturang pool na may malaking sukat at dami. Ang mga power plant upang mapanatili ang epekto ng tidal force ng mga mapagkukunan ng tubig ng Earth ay bago, ngunit medyo nangangako.
Manood ng isang video tungkol sa pag-agos at pag-agos ng tubig:
Ang pag-aaral ng konsepto ng tides sa Earth, ang kanilang impluwensya sa siklo ng buhay ng planeta, ang misteryo ng pinagmulan ng mga rogue wave - lahat ng ito ay nananatiling pangunahing mga katanungan para sa mga siyentipiko na dalubhasa sa larangang ito. Ang solusyon sa mga aspetong ito ay kawili-wili din sa mga ordinaryong tao na interesado sa mga problema ng impluwensya ng mga dayuhang kadahilanan sa planetang Earth.
Umikot at dumaloy
Tide At low tide- panaka-nakang pagbabagu-bagong patayo sa antas ng karagatan o dagat, na nagreresulta mula sa mga pagbabago sa mga posisyon ng Buwan at Araw na may kaugnayan sa Earth, kasama ang mga epekto ng pag-ikot ng Earth at mga tampok ng isang ibinigay na kaluwagan at ipinakita sa pana-panahon. pahalang pag-aalis ng mga masa ng tubig. Ang pagtaas ng tubig ay nagdudulot ng mga pagbabago sa taas ng antas ng dagat, gayundin ang mga panaka-nakang agos na kilala bilang tidal currents, na ginagawang mahalaga ang hula ng tubig para sa pag-navigate sa baybayin.
Ang intensity ng mga phenomena na ito ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, ngunit ang pinakamahalaga sa kanila ay ang antas ng koneksyon ng mga anyong tubig sa karagatan ng mundo. Ang mas sarado ang katawan ng tubig, mas mababa ang antas ng pagpapakita ng tidal phenomena.
Ang taunang paulit-ulit na tidal cycle ay nananatiling hindi nagbabago dahil sa tumpak na kompensasyon ng mga puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng Araw at ang sentro ng masa ng pares ng planeta at ang mga puwersa ng pagkawalang-galaw na inilapat sa sentrong ito.
Habang pana-panahong nagbabago ang posisyon ng Buwan at Araw na may kaugnayan sa Earth, nagbabago rin ang intensity ng mga nagresultang tidal phenomena.
Low tide sa Saint-Malo
Kwento
Malaki ang naging papel ng low tides sa pagbibigay ng seafood sa mga populasyon sa baybayin, na nagpapahintulot na makolekta ang nakakain na pagkain mula sa nakalantad na seabed.
Terminolohiya
Mababang Tubig (Brittany, France)
Ang pinakamataas na antas ng ibabaw ng tubig sa high tide ay tinatawag puno ng tubig, at ang pinakamababa kapag low tide ay mababang tubig. Sa karagatan, kung saan patag ang ilalim at malayo ang lupa, buong tubig ay lumilitaw bilang dalawang "swells" ng ibabaw ng tubig: ang isa sa mga ito ay matatagpuan sa gilid ng Buwan, at ang isa ay nasa kabilang dulo ng mundo. Maaaring mayroon ding dalawa pang maliliit na pamamaga sa gilid na nakadirekta sa Araw at sa tapat nito. Ang paliwanag ng epektong ito ay makikita sa ibaba, sa seksyon pisika ng tubig.
Dahil ang Buwan at Araw ay gumagalaw na may kaugnayan sa Earth, ang mga water hump ay gumagalaw din kasama nila, na bumubuo tidal waves At tidal currents. Sa bukas na dagat, ang mga agos ng tubig ay may rotational character, at malapit sa baybayin at sa makitid na mga look at straits ay nagbabalik sila.
Kung ang buong Earth ay natatakpan ng tubig, makakaranas tayo ng dalawang regular na high at low tide araw-araw. Ngunit dahil ang walang pigil na pagpapalaganap ng mga tidal wave ay nahahadlangan ng mga lugar sa lupa: mga isla at kontinente, at dahil din sa pagkilos ng puwersa ng Coriolis sa gumagalaw na tubig, sa halip na dalawang tidal wave ay mayroong maraming maliliit na alon na mabagal (sa karamihan ng mga kaso na may isang panahon ng 12 oras 25.2 minuto ) tumakbo sa paligid ng isang punto na tinatawag amphidromic, kung saan ang tidal amplitude ay zero. Ang nangingibabaw na bahagi ng tide (lunar tide M2) ay bumubuo ng humigit-kumulang isang dosenang amphidromic point sa ibabaw ng World Ocean na ang alon ay gumagalaw pakanan at halos magkaparehong bilang pakaliwa (tingnan ang mapa). Ang lahat ng ito ay ginagawang imposible na mahulaan ang oras ng pagtaas ng tubig batay lamang sa mga posisyon ng Buwan at Araw na may kaugnayan sa Earth. Sa halip, gumagamit sila ng "taon book ng tubig" - isang sangguniang gabay para sa pagkalkula ng oras ng pagsisimula ng tides at ang kanilang taas sa iba't ibang mga punto ng mundo. Ginagamit din ang mga talaan ng tubig, na may data sa mga sandali at taas ng mababa at mataas na tubig, na kinakalkula isang taon nang maaga para sa pangunahing tidal port.
Tide component M2
Kung ikinonekta natin ang mga punto sa mapa na may parehong mga yugto ng tubig, nakukuha natin ang tinatawag na mga linya ng cotidal, radially diverging mula sa amphidromic point. Karaniwan, ang mga linya ng cotidal ay nagpapakilala sa posisyon ng tidal wave crest para sa bawat oras. Sa katunayan, ang mga linya ng cotidal ay sumasalamin sa bilis ng pagpapalaganap ng isang tidal wave sa loob ng 1 oras. Ang mga mapa na nagpapakita ng mga linya ng pantay na amplitude at mga yugto ng tidal wave ay tinatawag mga cotidal card.
Taas ng tubig- ang pagkakaiba sa pagitan ng pinakamataas na lebel ng tubig kapag high tide (high water) at ang pinakamababang lebel nito kapag low tide (low water). Ang taas ng tubig ay hindi isang pare-parehong halaga, ngunit ang average nito ay ibinibigay kapag nailalarawan ang bawat seksyon ng baybayin.
Depende sa relatibong posisyon ng Buwan at Araw, ang maliliit at malalaking tidal wave ay maaaring magpatibay sa isa't isa. Ang mga espesyal na pangalan ay makasaysayang binuo para sa mga naturang tides:
- Quadrature tide- ang lowest tide, kapag ang tidal forces ng Buwan at Araw ay kumikilos sa tamang mga anggulo sa isa't isa (ang posisyon na ito ng mga luminaries ay tinatawag na quadrature).
- Spring tide- ang pinakamataas na pagtaas ng tubig, kapag ang mga puwersa ng tidal ng Buwan at Araw ay kumikilos kasama ang parehong direksyon (ang posisyon na ito ng mga luminaries ay tinatawag na syzygy).
Kung mas mababa o mas mataas ang tubig, mas mababa o mas mataas ang pagbagsak.
Pinakamataas na tides sa mundo
Maaaring obserbahan sa Bay of Fundy (15.6-18 m), na matatagpuan sa silangang baybayin ng Canada sa pagitan ng New Brunswick at Nova Scotia.
Sa kontinente ng Europa, ang pinakamataas na pagtaas ng tubig (hanggang sa 13.5 m) ay sinusunod sa Brittany malapit sa lungsod ng Saint-Malo. Dito ang tidal wave ay nakatuon sa baybayin ng mga peninsula ng Cornwall (England) at Cotentin (France).
Physics ng tide
Makabagong pagbabalangkas
Kaugnay ng planetang Earth, ang sanhi ng tides ay ang pagkakaroon ng planeta sa gravitational field na nilikha ng Araw at Buwan. Dahil ang mga epektong nalilikha nila ay independyente, ang epekto ng mga celestial na katawan na ito sa Earth ay maaaring isaalang-alang nang hiwalay. Sa kasong ito, para sa bawat pares ng mga katawan maaari nating ipagpalagay na ang bawat isa sa kanila ay umiikot sa isang karaniwang sentro ng grabidad. Para sa pares ng Earth-Sun, ang sentrong ito ay nasa malalim na bahagi ng Araw sa layong 451 km mula sa gitna nito. Para sa pares ng Earth-Moon, ito ay matatagpuan malalim sa Earth sa layo na 2/3 ng radius nito.
Ang bawat isa sa mga katawan na ito ay nakakaranas ng mga puwersa ng tidal, ang pinagmulan nito ay ang puwersa ng grabidad at mga panloob na puwersa na nagsisiguro sa integridad ng celestial body, na ang papel na ginagampanan ay ang puwersa ng sarili nitong pagkahumaling, pagkatapos nito ay tinatawag na self-gravity. Ang paglitaw ng mga puwersa ng tidal ay pinakamalinaw na makikita sa sistema ng Earth-Sun.
Ang tidal force ay resulta ng nakikipagkumpitensyang interaksyon ng gravitational force, na nakadirekta patungo sa sentro ng gravity at bumababa sa kabaligtaran na proporsyon sa parisukat ng distansya mula dito, at ang kathang-isip na centrifugal force ng inertia na dulot ng pag-ikot ng celestial body sa paligid ng sentrong ito. Ang mga puwersang ito, na magkasalungat sa direksyon, ay nag-tutugma sa magnitude lamang sa gitna ng masa ng bawat celestial na katawan. Salamat sa pagkilos ng mga panloob na puwersa, ang Earth ay umiikot sa paligid ng gitna ng Araw bilang isang buo na may pare-pareho ang angular velocity para sa bawat elemento ng bumubuo nito mass. Samakatuwid, habang ang elementong ito ng masa ay lumalayo mula sa sentro ng grabidad, ang sentripugal na puwersa na kumikilos dito ay tumataas sa proporsyon sa parisukat ng distansya. Ang isang mas detalyadong pamamahagi ng mga puwersa ng tidal sa kanilang projection sa isang eroplano na patayo sa ecliptic na eroplano ay ipinapakita sa Fig. 1.
Fig. 1 Diagram ng distribusyon ng tidal forces sa projection papunta sa isang plane na patayo sa Ecliptic. Ang gravitating body ay nasa kanan o kaliwa.
Ang pagpaparami ng mga pagbabago sa hugis ng mga katawan na nakalantad sa kanila, na nakamit bilang resulta ng pagkilos ng mga puwersa ng tidal, ay maaaring, alinsunod sa paradigma ng Newtonian, ay makakamit lamang kung ang mga puwersang ito ay ganap na nabayaran ng iba pang mga puwersa, na maaaring kabilang ang puwersa ng unibersal na grabidad.
Fig. 2 Deformation ng water shell ng Earth bilang resulta ng balanse ng tidal force, self-gravitational force at ang puwersa ng reaksyon ng tubig sa compression force
Bilang resulta ng pagdaragdag ng mga puwersang ito, ang mga puwersa ng tidal ay bumangon nang simetriko sa magkabilang panig ng mundo, na nakadirekta sa iba't ibang direksyon mula dito. Ang puwersa ng tidal na nakadirekta patungo sa Araw ay may likas na gravitational, habang ang puwersang nakadirekta palayo sa Araw ay bunga ng kathang-isip na puwersa ng pagkawalang-galaw.
Ang mga puwersang ito ay napakahina at hindi maihahambing sa mga puwersa ng self-gravity (ang acceleration na nilikha nila ay 10 milyong beses na mas mababa kaysa sa acceleration of gravity). Gayunpaman, nagdudulot sila ng pagbabago sa mga particle ng tubig ng World Ocean (ang paglaban sa paggugupit sa tubig sa mababang bilis ay halos zero, habang sa compression ito ay napakataas), hanggang sa ang tangent sa ibabaw ng tubig ay maging patayo sa nagresultang puwersa.
Bilang resulta, lumilitaw ang isang alon sa ibabaw ng mga karagatan ng mundo, na sumasakop sa isang pare-parehong posisyon sa mga sistema ng magkaparehong gravitating na mga katawan, ngunit tumatakbo sa ibabaw ng karagatan kasama ang pang-araw-araw na paggalaw ng ilalim at baybayin nito. Kaya (hindi pinapansin ang mga agos ng karagatan), ang bawat butil ng tubig ay sumasailalim sa oscillatory na paggalaw pataas at pababa nang dalawang beses sa araw.
Ang pahalang na paggalaw ng tubig ay nakikita lamang malapit sa baybayin bilang resulta ng pagtaas ng antas nito. Kung mas mababaw ang seabed, mas mabilis ang paggalaw.
Potensyal ng tidal
(konsepto ng acad. Shuleikina)
Sa pagpapabaya sa laki, istraktura at hugis ng Buwan, isinusulat namin ang tiyak na puwersa ng gravitational ng katawan ng pagsubok na matatagpuan sa Earth. Hayaan ang radius vector na nakadirekta mula sa katawan ng pagsubok patungo sa Buwan, at hayaan ang haba ng vector na ito. Sa kasong ito, ang puwersa ng pag-akit ng katawan na ito ng Buwan ay magiging katumbas ng
nasaan ang selenometric gravitational constant. Ilagay natin ang test body sa punto . Ang puwersa ng pagkahumaling ng isang test body na inilagay sa gitna ng masa ng Earth ay magiging katumbas ng
Dito, at tumutukoy sa radius vector na nagkokonekta sa mga sentro ng masa ng Earth at ng Buwan, at ang kanilang mga ganap na halaga. Tatawagin natin ang tidal force na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang gravitational forces na ito
Sa mga formula (1) at (2), ang Buwan ay itinuturing na isang bola na may spherically simetriko na pamamahagi ng masa. Ang force function ng pag-akit ng isang test body ng Moon ay hindi naiiba sa force function ng attraction ng isang bola at katumbas ng. Ang pangalawang puwersa ay inilalapat sa gitna ng mass ng Earth at ito ay isang mahigpit na pare-pareho ang halaga. Upang makuha ang function ng puwersa para sa puwersang ito, ipinakilala namin ang isang time coordinate system. Iguhit natin ang axis mula sa gitna ng Earth at idirekta ito patungo sa Buwan. Ang mga direksyon ng iba pang dalawang palakol ay iiwang arbitrary. Kung gayon ang puwersa ng paggana ng puwersa ay magiging katumbas ng . Potensyal ng tidal ay magiging katumbas ng pagkakaiba ng dalawang function na ito ng puwersa. Tinutukoy namin ito , nakuha namin Ang pare-pareho ay tinutukoy mula sa kondisyon ng normalisasyon, ayon sa kung saan ang potensyal ng tidal sa gitna ng Earth ay katumbas ng zero. Sa gitna ng Earth, Sinusundan iyon. Dahil dito, nakukuha natin ang panghuling formula para sa potensyal ng tidal sa anyo (4)
Dahil ang
Para sa maliliit na halaga ng , , ang huling expression ay maaaring katawanin sa sumusunod na anyo
Ang pagpapalit ng (5) sa (4), nakukuha natin
Deformation ng ibabaw ng planeta sa ilalim ng impluwensya ng tides
Ang nakakagambalang impluwensya ng tidal potential ay nagpapa-deform sa leveled surface ng planeta. Suriin natin ang epektong ito, sa pag-aakalang ang Earth ay isang bola na may spherically symmetrical mass distribution. Ang unperturbed gravitational potential ng Earth sa ibabaw ay magiging katumbas ng . Para sa punto. , na matatagpuan sa layo mula sa gitna ng globo, ang gravitational potential ng Earth ay katumbas ng . Ang pagbabawas ng gravitational constant, nakukuha natin . Narito ang mga variable ay at . Tukuyin natin ang ratio ng mga masa ng gravitating body sa masa ng planeta sa pamamagitan ng isang Greek letter at lutasin ang resultang expression para sa:
Dahil sa parehong antas ng katumpakan nakuha namin
Isinasaalang-alang ang liit ng ratio, ang mga huling expression ay maaaring isulat bilang mga sumusunod
Kaya nakuha namin ang equation ng isang biaxial ellipsoid, na ang axis ng pag-ikot ay tumutugma sa axis, i.e. sa tuwid na linya na nagkokonekta sa gravitating body sa gitna ng Earth. Ang mga semi-axes ng ellipsoid na ito ay malinaw na pantay
Sa dulo ay nagbibigay kami ng maliit na numerical na paglalarawan ng epektong ito. Kalkulahin natin ang tidal hump sa Earth na dulot ng atraksyon ng Buwan. Ang radius ng Earth ay katumbas ng km, ang distansya sa pagitan ng mga sentro ng Earth at ng Buwan, na isinasaalang-alang ang kawalang-tatag ng lunar orbit, ay km, ang ratio ng masa ng Earth sa masa ng Buwan ay 81:1. Malinaw, kapag pinapalitan ang formula, nakakakuha tayo ng halaga na humigit-kumulang katumbas ng 36 cm.
Tingnan din
Mga Tala
Panitikan
- Frisch S. A. at Timoreva A.V. Kurso ng pangkalahatang pisika, Teksbuk para sa physics-matematika at physics-technical faculties ng state universities, Volume I. M.: GITTL, 1957
- Shchuleykin V.V. Physics ng dagat. M.: Publishing house na "Science", Department of Earth Sciences ng USSR Academy of Sciences 1967
- Voight S.S. Ano ang tides? Editorial Board ng Popular Science Literature ng Academy of Sciences ng USSR
Mga link
Ano ang ebb and flow
Sa maraming mga baybayin ng dagat maaari mong obserbahan kung paano bumababa ang antas ng tubig nang pantay-pantay na may isang tiyak na periodicity at ang malagkit na lupa lamang ang natitira. Ang prosesong ito ay tinatawag na ebb tide. Gayunpaman, pagkaraan ng ilang oras ay tumataas muli ang lebel ng tubig at muling natatakpan ng tubig ang lupa sa dalampasigan. Ang prosesong ito ay tinatawag na tide. Regular na nagbabago ang lebel ng tubig dalawang beses sa isang araw.
Kapag ang tubig ay bumababa
Ang low tide at high tide ay regular na nagpapalit sa isa't isa: low tide ay sinusundan ng high tide, na sinusundan ng susunod na low tide. Ang pinakamataas na lebel ng tubig sa dagat o karagatan sa panahon ng high tide ay tinatawag na high water, at ang pinakamababa sa low tide ay tinatawag na low water. Ang cycle na "high tide - low tide - low tide - high tide - high tide" ay 12 oras 25 minuto. Nangangahulugan ito na ang pag-agos at pag-agos ng tubig ay maaaring obserbahan dalawang beses sa isang araw.
Paano nangyayari ang mga ebbs at flows?
Ang puwersa ng gravitational ng Buwan ay nagiging sanhi ng pagbuo ng unang tidal ridge sa dagat sa gilid ng Earth na nakaharap dito. Dahil sa mga batas ng physics na nauugnay sa pag-ikot ng Earth at ang paglitaw ng centrifugal force, isang pangalawang tidal ridge ay nabuo sa tapat ng Earth, kahit na mas malakas kaysa sa una. Kaya naman tumataas din ang lebel ng tubig dito.
Sa pagitan ng dalawang tagaytay na ito ay bumababa ito at ang tubig ay lumalabas! At ang Araw, sa pamamagitan ng puwersa ng gravity nito, ay nakakaimpluwensya sa Earth, gayundin sa pag-agos at pag-agos ng tubig. Ngunit ang puwersa ng Araw ay mas mababa kaysa sa Buwan, bagaman ang masa ng Araw ay 30 milyong beses na mas malaki kaysa sa masa ng Buwan. Ang dahilan nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang Araw ay 390 beses na mas malayo sa Earth kaysa sa buwan mula sa Earth.
Unang tidal hydroelectric power station
Dahil sa pagdaloy ng tubig, iyon ay, ang pagtaas at pagbaba ng antas ng dagat, maraming enerhiya ang nalilikha. Maaari itong magamit upang makabuo ng kuryente. Ang una at kasalukuyang pinakamalaking tidal hydroelectric power station sa mundo ay itinayo sa estero (makitid na look ng bibig) ng Rana River (Saint-Malo, France) at ipinatupad noong 1966. Doon ang pagkakaiba sa pagitan ng low tide at high tide ay napakalaki (amplitude 8.5 meters).
Ano ang iba pang mga salik na nakakaimpluwensya sa pagdaloy ng tubig?
Bilang karagdagan sa mga puwersa ng grabidad, mga cosmic na katawan, ang Buwan at ang Araw, ang iba pang mga kadahilanan ay nakakaimpluwensya sa pagbagsak at pag-agos ng mga pagtaas ng tubig: ang pag-ikot ng Earth ay nagpapabagal sa mga pagtaas ng tubig, ang mga baybayin ay hindi pinapayagan ang pagtaas ng tubig. Bilang karagdagan, ang pagtaas ng tubig ay apektado ng malalakas na bagyo, kung saan ang pag-agos ng tubig dagat mula sa baybayin ay mahirap. Samakatuwid, ang antas nito sa mga naturang lugar ay mas mataas kaysa sa normal na pagtaas ng tubig. Ang mga pagtaas ng tubig ay apektado din ng lakas ng hangin: kung ito ay umiihip mula sa baybayin, ang antas ng tubig ay bumaba nang malaki sa ibaba ng normal.
Lagi bang nakikita ang mga pag-agos at pag-agos?
Sinasabi nila na sa ilang mga dagat, halimbawa sa Mediterranean o Baltic, walang mga ebbs at flows. Siyempre, hindi ito totoo, dahil matatagpuan sila sa lahat ng dagat. Gayunpaman, sa Mediterranean at Baltic na dagat ang pagkakaiba sa pagitan ng mataas at mababang tubig (ang amplitude ng high at low tide) ay napakaliit na halos hindi napapansin. Sa Hilagang Dagat, sa kabaligtaran, ang pag-agos at pag-agos ng tubig ay napakalinaw na nakikilala.
Ang mga tidal wave ay bumangon sa mga karagatan at lumipat sa marginal na dagat. Kung ang isang marginal na dagat ay konektado sa karagatan lamang sa pamamagitan ng isang makitid na kipot, tulad ng Mediterranean Sea, ang mga tidal wave ay maaaring hindi umabot dito o masyadong mahina. Ang North Sea ay nakikipag-ugnayan sa Karagatang Atlantiko sa pamamagitan ng isang malawak na kipot, kaya ang mga tidal wave ay madaling umabot sa baybayin at ang pagtaas ng tubig ay malinaw na nakikita sa lugar na ito.
Ano ang spring tide
Ang mga partikular na malakas na pag-agos at pag-agos ay maaaring obserbahan sa loob ng 14 na araw, kapag ang Buwan at ang Araw ay nakahanay sa Earth sa panahon ng kabilugan ng buwan at bagong buwan (syzygy). Sa oras na ito, ang tidal forces ng parehong celestial body, na kumikilos sa parehong direksyon, ay summed up at nagpapataas ng tide. Ang tinatawag na spring tide ay nagsisimula, kapag ang buong tubig ay tumaas sa pinakamataas na antas nito. Alinsunod dito, kapag low tide ang tubig ay bumababa sa pinakamababang antas.
Ano ang amplitude ng high at low tides
Ang pagkakaiba sa pagitan ng mataas at mababang tubig sa panahon ng high at low tides ay tinatawag na amplitude. Sa kasong ito, ang mga puwersa ng gravitational ng Araw at Buwan ay gumaganap ng kanilang papel: kapag pinalakas nila ang isa't isa, ang amplitude ay tumataas (syzygy tide), at kapag ang mga puwersa ng gravitational ay humina, ang amplitude, sa kabaligtaran, ay bumababa (quadrature tide). Sa bukas na dagat, ang amplitude ng tide ay hindi lalampas sa 50 sentimetro. Sa mga bangko, sa kabaligtaran, ito ay mas malaki.
Kaya, sa baybayin ng German North Sea, halimbawa, ito ay 2-3 metro, sa English North Sea coast - hanggang 8 metro, at sa Bay of Saint-Malo (France) sa English Channel - hanggang 11 metro. Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa mababaw na tubig, ang mga tidal wave, tulad ng lahat ng iba, ay nawawalan ng bilis at bumagal, na nagiging sanhi ng pagtaas ng antas ng tubig.
Ano ang quadrature tide
Sa loob ng pitong araw pagkatapos ng kabilugan ng buwan at bagong buwan, ang Araw, Lupa at Buwan ay wala na sa parehong linya. Kapag ang tidal forces ng Buwan at Araw ay nakikipag-ugnayan sa tamang mga anggulo sa isa't isa, magsisimula ang isang quadrature tide: bahagyang tumataas ang tubig, at halos hindi bumababa ang mababang antas ng tubig.
Ano ang tidal currents
Ang pagtaas ng tubig ay hindi lamang nagiging sanhi ng pagtaas at pagbaba ng tubig. Habang ang dagat ay tumataas at bumababa, ang tubig ay gumagalaw pabalik-balik. Sa bukas na dagat ito ay halos hindi napapansin, ngunit sa mga kipot at look kung saan limitado ang paggalaw ng tubig, ang mga alon ng tubig ay mapapansin. Sa unang kaso (tidal current) ito ay nakadirekta patungo sa baybayin, sa pangalawa (ebb current) - sa tapat na direksyon. Karaniwang tinatawag ng mga eksperto ang pagbabago sa mga alon ng tubig na isang pagliko. Sa sandali ng pag-ikot, ang tubig ay nasa isang kalmado na estado, at ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na "patay na punto" ng pagtaas ng tubig.
Nasaan ang pinakamalaking amplitude ng tides na naobserbahan?
Ipinagmamalaki ng Bay of Fundy sa silangang baybayin ng Canada ang ilan sa pinakamalaking tidal range sa planeta. Nangangahulugan ito na ang pagkakaiba sa pagitan ng mataas at mababang tubig sa panahon ng high at low tides ay pinakamataas dito. Sa spring tide umabot ito ng 21 metro. Dati, ang mga mangingisda ay naglalagay ng mga lambat kapag puno ang tubig, at nangolekta ng mga isda mula sa kanila kapag mababa ang tubig: isang hindi pangkaraniwang paraan ng pangingisda!
Paano nagkakaroon ng storm surge?
Ang storm tide ay tinatawag kapag ang tubig ay gumulong sa mga baybayin lalo na sa mataas. Ito ay bumangon bilang resulta ng malakas na hangin na umiihip patungo sa lupa at kasama ng tagsibol. Paalalahanan ka namin: sa panahon nito, ang mataas na tubig ay tumataas lalo na, at ang mababang tubig ay bumaba lalo na. Ito ay nangyayari sa panahon ng full moon at new moon.
Ang lakas ng hangin at ang tagal nito ay humahantong sa pagkakaroon ng storm tide, kapag ang tubig ay tumaas ng higit sa isang metro sa itaas ng midpoint ng tide. Mayroong isang malakas na storm tide, kung saan ang tubig ay tumataas ng 2.5 metro, at isang napakalakas na tide, kapag ang tubig ay tumaas ng higit sa 3 metro.
Anong bilis ang maaaring maabot ng tidal currents?
Sa kailaliman ng mga karagatan, ang tidal current ay umaabot sa bilis na halos isang kilometro bawat oras. Sa makitid na mga kipot maaari itong umabot ng 15 hanggang 20 kilometro bawat oras.
Ipagpatuloy natin ang pag-uusap tungkol sa mga puwersang kumikilos sa mga celestial body at ang mga epektong dulot nito. Ngayon ay magsasalita ako tungkol sa tides at non-gravitational disturbances.
Ano ang ibig sabihin nito – “non-gravitational disturbances”? Ang mga perturbation ay karaniwang tinatawag na maliliit na pagwawasto sa isang malaki, pangunahing puwersa. Iyon ay, pag-uusapan natin ang ilang mga puwersa, ang impluwensya nito sa isang bagay ay mas mababa kaysa sa gravitational
Ano ang iba pang puwersa na umiiral sa kalikasan maliban sa gravity? Isantabi natin ang malakas at mahinang pakikipag-ugnayang nuklear; ang mga ito ay likas na lokal (kumilos sa napakaikling distansya). Ngunit ang electromagnetism, tulad ng alam natin, ay mas malakas kaysa sa gravity at umaabot nang kasing layo - walang hanggan. Ngunit dahil ang mga singil sa kuryente ng magkasalungat na mga palatandaan ay karaniwang balanse, at ang gravitational "charge" (ang papel na ginagampanan ng masa) ay palaging may parehong tanda, pagkatapos ay may sapat na malalaking masa, siyempre, ang gravity ay nauuna. Kaya sa katotohanan ay pag-uusapan natin ang tungkol sa mga kaguluhan sa paggalaw ng mga celestial na katawan sa ilalim ng impluwensya ng isang electromagnetic field. Wala nang mga pagpipilian, bagaman mayroon pa ring madilim na enerhiya, ngunit pag-uusapan natin ito mamaya, kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa kosmolohiya.
Gaya ng ipinaliwanag ko sa , ang simpleng batas ng grabidad ni Newton F = G∙M∙m/R Ang ² ay napaka-maginhawang gamitin sa astronomy, dahil ang karamihan sa mga katawan ay may malapit sa spherical na hugis at sapat na malayo sa isa't isa, upang kapag nagkalkula ay maaari silang mapalitan ng mga point - point na mga bagay na naglalaman ng kanilang buong masa. Ngunit ang isang katawan na may hangganan na sukat, na maihahambing sa distansya sa pagitan ng mga kalapit na katawan, gayunpaman ay nakakaranas ng iba't ibang impluwensya ng puwersa sa iba't ibang bahagi nito, dahil ang mga bahaging ito ay matatagpuan nang iba mula sa mga pinagmumulan ng grabidad, at dapat itong isaalang-alang.
Atraksyon crushes at luha magkahiwalay
Para maramdaman ang tidal effect, gumawa tayo ng eksperimento sa pag-iisip na tanyag sa mga physicist: isipin ang ating sarili sa isang malayang bumabagsak na elevator. Pinutol namin ang lubid na humahawak sa cabin at nagsimulang mahulog. Bago tayo bumagsak, panoorin natin ang mga nangyayari sa ating paligid. Nagsasagawa kami ng malayang misa at nagmamasid kung paano sila kumilos. Sa una sila ay bumagsak nang sabay-sabay, at sinasabi namin na ito ay walang timbang, dahil ang lahat ng mga bagay sa cabin na ito at ito mismo ay nararamdaman ng humigit-kumulang sa parehong acceleration ng libreng pagkahulog.
Ngunit sa paglipas ng panahon, magsisimulang baguhin ng aming mga materyal na punto ang kanilang pagsasaayos. Bakit? Dahil ang mas mababang isa sa simula ay medyo malapit sa sentro ng atraksyon kaysa sa itaas, kaya ang mas mababang isa, na naaakit ng mas malakas, ay nagsisimulang lumampas sa itaas. At ang mga gilid na punto ay palaging nananatili sa parehong distansya mula sa sentro ng grabidad, ngunit habang papalapit sila dito nagsisimula silang lumapit sa isa't isa, dahil ang mga acceleration ng pantay na magnitude ay hindi parallel. Bilang resulta, ang sistema ng mga bagay na hindi konektado ay nababago. Ito ay tinatawag na tidal effect.
Mula sa pananaw ng isang tagamasid na nagkalat ng mga butil sa paligid niya at nanonood kung paano gumagalaw ang mga indibidwal na butil habang ang buong sistema ay nahuhulog sa isang napakalaking bagay, maaaring ipakilala ng isa ang gayong konsepto bilang isang larangan ng mga puwersa ng tidal. Tukuyin natin ang mga puwersang ito sa bawat punto bilang pagkakaiba ng vector sa pagitan ng gravitational acceleration sa puntong ito at ang acceleration ng observer o sentro ng masa, at kung kukuha lamang tayo ng unang termino ng pagpapalawak sa serye ng Taylor para sa relatibong distansya, makakakuha tayo ng isang simetriko na larawan: ang pinakamalapit na mga butil ay mauuna sa tagamasid, ang mga malayo ay mahuhuli sa kanya, i.e. ang sistema ay mag-uunat sa kahabaan ng axis na nakadirekta patungo sa gravitating object, at kasama ang mga direksyon na patayo dito ang mga particle ay pipindutin patungo sa observer.
Ano sa palagay mo ang mangyayari kapag ang isang planeta ay hinila sa isang black hole? Ang mga hindi nakinig sa mga lektura sa astronomy ay karaniwang iniisip na ang isang black hole ay mapupunit lamang ang bagay mula sa ibabaw na nakaharap mismo. Hindi nila alam na ang halos parehong malakas na epekto ay nangyayari sa kabilang panig ng isang malayang bumabagsak na katawan. Yung. ito ay napunit sa dalawang magkasalungat na direksyon, hindi sa isa.
Ang Mga Panganib ng Outer Space
Upang ipakita kung gaano kahalaga na isaalang-alang ang epekto ng tidal, kunin natin ang International Space Station. Ito, tulad ng lahat ng Earth satellite, ay malayang nahuhulog sa isang gravitational field (kung hindi naka-on ang mga makina). At ang larangan ng mga puwersa ng tidal sa paligid nito ay isang medyo nasasalat na bagay, kaya ang astronaut, kapag nagtatrabaho sa labas ng istasyon, ay dapat na itali ang kanyang sarili dito, at, bilang isang panuntunan, na may dalawang cable - kung sakali, hindi mo alam. kung ano ang maaaring mangyari. At kung masusumpungan niya ang kanyang sarili na hindi nakatali sa mga kundisyong iyon kung saan hinihila siya ng mga puwersa ng tidal palayo sa gitna ng istasyon, madali siyang mawalan ng kontak dito. Madalas itong nangyayari sa mga tool, dahil hindi mo mai-link ang lahat ng ito. Kung may nahulog mula sa mga kamay ng isang astronaut, ang bagay na ito ay pupunta sa malayo at magiging isang independiyenteng satellite ng Earth.
Kasama sa plano ng trabaho para sa ISS ang mga pagsubok sa outer space ng isang personal na jetpack. At kapag nabigo ang kanyang makina, dinadala ng tidal forces ang astronaut, at nawala siya sa amin. Ang mga pangalan ng nawawala ay inuri.
Siyempre, biro ito: buti na lang at hindi pa nangyayari ang ganoong insidente. Ngunit ito ay maaaring mangyari! At baka balang araw mangyari ito.
Planeta-karagatan
Bumalik tayo sa Earth. Ito ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay para sa amin, at ang mga puwersa ng tidal na kumikilos dito ay medyo kapansin-pansin. Mula sa aling mga celestial na katawan sila kumikilos? Ang pangunahing isa ay ang Buwan, dahil ito ay malapit. Ang susunod na pinakamalaking epekto ay ang Araw, dahil ito ay napakalaking. Ang ibang mga planeta ay mayroon ding ilang impluwensya sa Earth, ngunit ito ay halos hindi napapansin.
Upang pag-aralan ang mga panlabas na impluwensya ng gravitational sa Earth, karaniwan itong kinakatawan bilang isang solidong bola na natatakpan ng isang likidong shell. Ito ay isang magandang modelo, dahil ang ating planeta ay talagang mayroong isang mobile shell sa anyo ng karagatan at atmospera, at lahat ng iba ay medyo solid. Bagama't ang crust at panloob na mga layer ng Earth ay may limitadong higpit at bahagyang madaling kapitan ng tidal influence, ang kanilang elastic deformation ay maaaring mapabayaan kapag kinakalkula ang epekto sa karagatan.
Kung gumuhit tayo ng mga vector ng tidal force sa sentro ng mass system ng Earth, makukuha natin ang sumusunod na larawan: hinihila ng field ng tidal forces ang karagatan kasama ang Earth-Moon axis, at sa isang eroplanong patayo dito ay pinindot ito sa gitna ng Earth. . Kaya, ang planeta (hindi bababa sa gumagalaw na shell nito) ay may posibilidad na magkaroon ng hugis ng isang ellipsoid. Sa kasong ito, lumilitaw ang dalawang bulge (tinatawag silang tidal humps) sa magkabilang panig ng globo: ang isa ay nakaharap sa Buwan, ang isa ay nakaharap palayo sa Buwan, at sa guhit sa pagitan ng mga ito, isang kaukulang "bulge" ay lilitaw (mas tiyak. , ang ibabaw ng karagatan doon ay may mas kaunting kurbada).
Ang isang mas kawili-wiling bagay ay nangyayari sa puwang - kung saan sinusubukan ng tidal force vector na ilipat ang likidong shell sa ibabaw ng lupa. At ito ay natural: kung nais mong itaas ang dagat sa isang lugar, at ibaba ito sa ibang lugar, pagkatapos ay kailangan mong ilipat ang tubig mula doon hanggang dito. At sa pagitan nila, ang mga puwersa ng tidal ay nagtutulak ng tubig sa "sublunar point" at sa "anti-lunar point."
Ang pagbibilang ng epekto ng tidal ay napakasimple. Sinusubukan ng gravity ng Earth na gawing spherical ang karagatan, at ang tidal na bahagi ng lunar at solar na impluwensya ay sumusubok na iunat ito sa axis nito. Kung hahayaan natin ang Earth na mag-isa at hahayaan itong malayang mahulog sa Buwan, ang taas ng umbok ay aabot ng halos kalahating metro, i.e. Ang karagatan ay tumataas lamang ng 50 cm sa itaas ng average na antas nito. Kung ikaw ay naglalayag sa isang barko sa bukas na dagat o karagatan, kalahating metro ay hindi kapansin-pansin. Ito ay tinatawag na static tide.
Sa halos bawat pagsusulit ay nakakatagpo ako ng isang mag-aaral na may kumpiyansa na nagsasabing ang pagtaas ng tubig ay nangyayari lamang sa isang bahagi ng Earth - ang isa na nakaharap sa Buwan. Bilang isang patakaran, ito ang sinasabi ng isang batang babae. Ngunit nangyayari, kahit na mas madalas, na ang mga kabataang lalaki ay nagkakamali sa bagay na ito. Kasabay nito, sa pangkalahatan, ang mga batang babae ay may mas malalim na kaalaman sa astronomiya. Magiging kagiliw-giliw na malaman ang dahilan para sa kawalaan ng simetrya ng "tidal-gender".Ngunit upang lumikha ng isang kalahating metrong bulge sa sublunar point, kailangan mong mag-distill ng isang malaking halaga ng tubig dito. Ngunit ang ibabaw ng Earth ay hindi nananatiling hindi gumagalaw, mabilis itong umiikot na may kaugnayan sa direksyon ng Buwan at Araw, na gumagawa ng isang buong rebolusyon sa isang araw (at ang Buwan ay gumagalaw nang mabagal sa orbit - isang rebolusyon sa paligid ng Earth sa halos isang buwan). Samakatuwid, ang tidal hump ay patuloy na tumatakbo sa ibabaw ng karagatan, upang ang solid na ibabaw ng Earth ay nasa ilalim ng tidal hump 2 beses bawat araw at 2 beses sa ilalim ng tidal drop sa antas ng karagatan. Tantyahin natin: 40 libong kilometro (ang haba ng ekwador ng daigdig) bawat araw, iyon ay 463 metro bawat segundo. Nangangahulugan ito na ang kalahating metrong alon na ito, tulad ng isang mini-tsunami, ay tumama sa silangang baybayin ng mga kontinente sa rehiyon ng ekwador sa supersonic na bilis. Sa aming mga latitude, ang bilis ay umabot sa 250-300 m / s - marami rin: kahit na ang alon ay hindi masyadong mataas, dahil sa pagkawalang-kilos ay maaari itong lumikha ng isang mahusay na epekto.
Ang pangalawang bagay sa mga tuntunin ng impluwensya sa Earth ay ang Araw. Ito ay 400 beses na mas malayo sa atin kaysa sa Buwan, ngunit 27 milyong beses na mas malaki. Samakatuwid, ang mga epekto mula sa Buwan at mula sa Araw ay maihahambing sa magnitude, bagama't ang Buwan ay kumikilos pa rin ng medyo mas malakas: ang gravitational tidal effect mula sa Araw ay halos kalahating kasinghina ng mula sa Buwan. Minsan ang kanilang impluwensya ay pinagsama: ito ay nangyayari sa isang bagong buwan, kapag ang Buwan ay dumaan laban sa background ng Araw, at sa isang buong buwan, kapag ang Buwan ay nasa tapat ng Araw. Sa mga araw na ito - kapag ang Earth, Moon at Sun ay pumila, at nangyayari ito tuwing dalawang linggo - ang kabuuang tidal effect ay isa at kalahating beses na mas malaki kaysa sa Buwan lamang. At pagkatapos ng isang linggo, ang Buwan ay pumasa sa isang-kapat ng orbit nito at nahahanap ang sarili sa kuwadratura kasama ang Araw (isang tamang anggulo sa pagitan ng mga direksyon sa kanila), at pagkatapos ay ang kanilang impluwensya ay nagpapahina sa isa't isa. Sa karaniwan, ang taas ng pagtaas ng tubig sa bukas na dagat ay nag-iiba mula sa isang-kapat ng isang metro hanggang 75 sentimetro.
Matagal nang alam ng mga mandaragat ang pagtaas ng tubig. Ano ang ginagawa ng kapitan kapag sumadsad ang barko? Kung nakabasa ka ng mga nobelang pakikipagsapalaran sa dagat, alam mo na agad niyang tinitingnan kung anong yugto ang Buwan at naghihintay sa susunod na kabilugan ng buwan o bagong buwan. Pagkatapos ay ang pinakamataas na pagtaas ng tubig ay maaaring iangat ang barko at i-refloat ito.
Mga problema at tampok sa baybayin
Ang pagtaas ng tubig ay lalong mahalaga para sa mga manggagawa sa daungan at para sa mga mandaragat na magdadala ng kanilang barko papasok o palabas ng daungan. Bilang isang patakaran, ang problema ng mababaw na tubig ay lumitaw malapit sa baybayin, at upang maiwasan ito na makagambala sa paggalaw ng mga barko, ang mga channel sa ilalim ng tubig - mga artipisyal na fairway - ay hinukay upang makapasok sa bay. Ang kanilang lalim ay dapat isaalang-alang ang taas ng pinakamataas na low tide.
Kung titingnan natin ang taas ng tides sa ilang mga punto ng oras at gumuhit ng mga linya ng pantay na taas ng tubig sa mapa, makakakuha tayo ng mga concentric na bilog na may mga sentro sa dalawang punto (sublunar at anti-lunar), kung saan ang pagtaas ng tubig ay pinakamataas. . Kung ang orbital plane ng Buwan ay kasabay ng eroplano ng ekwador ng Earth, kung gayon ang mga puntong ito ay palaging lilipat sa kahabaan ng ekwador at gagawa ng isang buong rebolusyon bawat araw (mas tiyak, sa 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Gayunpaman, ang Buwan ay hindi gumagalaw sa eroplanong ito, ngunit malapit sa ecliptic plane, na may kaugnayan sa kung saan ang ekwador ay nakahilig ng 23.5 degrees. Samakatuwid, ang sublunar point ay "lumakad" din sa latitude. Kaya, sa parehong daungan (i.e., sa parehong latitude), ang taas ng pinakamataas na pagtaas ng tubig, na umuulit tuwing 12.5 oras, ay nagbabago sa araw depende sa oryentasyon ng Buwan na may kaugnayan sa ekwador ng Earth.
Ang "trifle" na ito ay mahalaga para sa teorya ng tides. Tingnan natin muli: ang Earth ay umiikot sa paligid ng axis nito, at ang eroplano ng lunar orbit ay nakahilig patungo dito. Samakatuwid, ang bawat daungan ay "tumatakbo" sa paligid ng poste ng Earth sa araw, sa sandaling bumagsak sa rehiyon ng pinakamataas na tubig, at pagkatapos ng 12.5 oras - muli sa rehiyon ng pagtaas ng tubig, ngunit hindi gaanong mataas. Yung. dalawang tides sa araw ay hindi katumbas ng taas. Ang isa ay palaging mas malaki kaysa sa isa, dahil ang eroplano ng lunar orbit ay hindi namamalagi sa eroplano ng ekwador ng mundo.
Para sa mga residente sa baybayin, ang epekto ng tidal ay mahalaga. Halimbawa, sa France mayroong isa na konektado sa mainland sa pamamagitan ng isang aspalto na kalsada na inilatag sa ilalim ng kipot. Maraming tao ang nakatira sa isla, ngunit hindi nila magagamit ang kalsadang ito habang mataas ang lebel ng dagat. Ang kalsadang ito ay maaari lamang itaboy dalawang beses sa isang araw. Ang mga tao ay nagmamaneho at naghihintay ng low tide, kapag bumaba ang antas ng tubig at ang kalsada ay madaling mapuntahan. Ang mga tao ay naglalakbay papunta at pabalik ng trabaho sa baybayin gamit ang isang espesyal na talahanayan ng tubig na inilathala para sa bawat pamayanan sa baybayin. Kung hindi isasaalang-alang ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, maaaring matabunan ng tubig ang isang pedestrian sa daan. Pumupunta lang doon ang mga turista at maglilibot para tingnan ang ilalim ng dagat kapag walang tubig. At ang mga lokal na residente ay kumukuha ng isang bagay mula sa ibaba, kung minsan kahit para sa pagkain, i.e. sa esensya, ang epektong ito ay nagpapakain sa mga tao.
Buhay ay lumabas sa karagatan dahil sa pag-agos ng tubig. Bilang resulta ng low tide, natagpuan ng ilang mga hayop sa baybayin ang kanilang mga sarili sa buhangin at napilitang matutong huminga ng oxygen nang direkta mula sa atmospera. Kung walang Buwan, kung gayon ang buhay ay maaaring hindi naging aktibo sa karagatan, dahil ito ay mabuti doon sa lahat ng aspeto - isang thermostatic na kapaligiran, walang timbang. Ngunit kung bigla mong natagpuan ang iyong sarili sa dalampasigan, kailangan mong mabuhay kahit papaano.
Ang baybayin, lalo na kung ito ay patag, ay lubos na nakalantad kapag low tide. At sa ilang panahon ay nawawalan ng pagkakataon ang mga tao na gamitin ang kanilang sasakyang pantubig, na nakahiga nang walang magawa tulad ng mga balyena sa dalampasigan. Ngunit mayroong isang bagay na kapaki-pakinabang dito, dahil ang panahon ng low tide ay maaaring gamitin upang ayusin ang mga barko, lalo na sa ilang bay: ang mga barko ay naglayag, pagkatapos ay nawala ang tubig, at maaari silang ayusin sa oras na ito.
Halimbawa, mayroong Bay of Fundy sa silangang baybayin ng Canada, na sinasabing may pinakamataas na pagtaas ng tubig sa mundo: ang pagbaba ng lebel ng tubig ay maaaring umabot ng 16 metro, na itinuturing na isang talaan para sa pagtaas ng tubig sa dagat sa Earth. Ang mga mandaragat ay umangkop sa pag-aari na ito: sa panahon ng pagtaas ng tubig ay dinadala nila ang barko sa baybayin, pinalakas ito, at kapag nawala ang tubig, ang barko ay nakabitin, at ang ilalim ay maaaring ma-caulked.
Matagal nang sinimulan ng mga tao na subaybayan at regular na itala ang mga sandali at katangian ng high tides upang malaman kung paano mahulaan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Di nagtagal naimbento tide gauge- isang aparato kung saan ang isang float ay gumagalaw pataas at pababa depende sa antas ng dagat, at ang mga pagbabasa ay awtomatikong iginuhit sa papel sa anyo ng isang graph. Sa pamamagitan ng paraan, ang paraan ng pagsukat ay halos hindi nagbago mula noong unang mga obserbasyon hanggang sa kasalukuyan.
Batay sa isang malaking bilang ng mga talaan ng hydrograph, sinusubukan ng mga mathematician na lumikha ng isang teorya ng tides. Kung mayroon kang pangmatagalang rekord ng isang panaka-nakang proseso, maaari mo itong i-decompose sa elementarya na harmonics - mga sinusoid na may iba't ibang amplitude na may maraming mga panahon. At pagkatapos, nang matukoy ang mga parameter ng mga harmonika, pahabain ang kabuuang kurba sa hinaharap at gumawa ng mga talahanayan ng tubig sa batayan na ito. Sa ngayon, ang mga naturang talahanayan ay nai-publish para sa bawat daungan sa Earth, at sinumang kapitan na papasok sa isang daungan ay kukuha ng mesa para sa kanya at makikita kung kailan magkakaroon ng sapat na antas ng tubig para sa kanyang barko.
Ang pinakatanyag na kuwento na may kaugnayan sa mga predictive na kalkulasyon ay naganap noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig: noong 1944, ang aming mga kaalyado - ang British at Amerikano - ay magbubukas ng pangalawang harapan laban sa Nazi Germany, para dito kinakailangan na makarating sa baybayin ng Pransya. Ang hilagang baybayin ng France ay napaka hindi kanais-nais sa bagay na ito: ang baybayin ay matarik, 25-30 metro ang taas, at ang ilalim ng karagatan ay medyo mababaw, kaya ang mga barko ay maaari lamang lumapit sa baybayin sa mga oras ng maximum na tubig. Kung sila ay sumadsad, sila ay babarilin lamang mula sa mga kanyon. Upang maiwasan ito, nilikha ang isang espesyal na mekanikal (wala pang mga elektroniko) na computer. Nagsagawa siya ng Fourier analysis ng sea-level time series gamit ang mga drum na umiikot sa sarili nilang bilis, kung saan dumaan ang isang metal cable, na nagbubuod ng lahat ng termino ng Fourier series, at isang feather na konektado sa cable ang nag-plot ng graph ng tide height versus oras. Ito ang nangungunang lihim na gawain na lubhang nagpasulong sa teorya ng pagtaas ng tubig dahil posible na mahulaan nang may sapat na katumpakan ang sandali ng pinakamataas na pagtaas ng tubig, salamat sa kung saan ang mabibigat na sasakyang pang-transportasyon ng militar ay lumangoy sa English Channel at dumaong ang mga tropa sa pampang. Ito ay kung paano iniligtas ng mga mathematician at geophysicist ang buhay ng maraming tao.
Sinusubukan ng ilang mathematician na i-generalize ang data sa isang planetary scale, sinusubukang lumikha ng isang pinag-isang teorya ng tides, ngunit ang paghahambing ng mga rekord na ginawa sa iba't ibang lugar ay mahirap dahil ang Earth ay napaka-irregular. Sa zero approximation lamang na ang isang karagatan ay sumasakop sa buong ibabaw ng planeta, ngunit sa katotohanan ay may mga kontinente at ilang mahihinang konektadong karagatan, at ang bawat karagatan ay may sariling dalas ng natural na mga oscillations.
Ang mga nakaraang talakayan tungkol sa mga pagbabago sa antas ng dagat sa ilalim ng impluwensya ng Buwan at Araw ay may kinalaman sa mga bukas na espasyo sa karagatan, kung saan ang tidal acceleration ay lubhang nag-iiba mula sa isang baybayin patungo sa isa pa. At sa mga lokal na anyong tubig - halimbawa, mga lawa - maaari bang lumikha ng kapansin-pansing epekto ang pagtaas ng tubig?
Mukhang hindi ito dapat, dahil sa lahat ng mga punto ng lawa ang tidal acceleration ay halos pareho, ang pagkakaiba ay maliit. Halimbawa, sa gitna ng Europa mayroong Lake Geneva, ito ay halos 70 km lamang ang haba at hindi konektado sa mga karagatan, ngunit matagal nang napansin ng mga tao na mayroong makabuluhang pang-araw-araw na pagbabagu-bago sa tubig doon. Bakit sila bumangon?
Oo, ang lakas ng tidal ay napakaliit. Ngunit ang pangunahing bagay ay na ito ay regular, i.e. gumagana sa pana-panahon. Alam ng lahat ng mga physicist ang epekto na, kapag ang isang puwersa ay inilapat sa pana-panahon, kung minsan ay nagiging sanhi ng mas mataas na amplitude ng mga oscillations. Halimbawa, kumuha ka ng isang mangkok ng sopas mula sa cafeteria at... Nangangahulugan ito na ang dalas ng iyong mga hakbang ay kaayon ng natural na vibrations ng likido sa plato. Nang mapansin ito, mabilis naming binago ang bilis ng paglalakad - at ang sopas ay "huminahon." Ang bawat anyong tubig ay may sariling basic resonant frequency. At mas malaki ang sukat ng reservoir, mas mababa ang dalas ng natural na mga vibrations ng likido sa loob nito. Kaya, ang sariling resonant frequency ng Lake Geneva ay naging maramihang dalas ng mga pagtaas ng tubig, at isang maliit na impluwensya ng tidal ang "nagluluwag" sa Lake Geneva upang ang antas sa mga baybayin nito ay nagbabago nang kapansin-pansin. Tinatawag itong mga long-period standing wave na nangyayari sa mga saradong anyong tubig seiches.
Enerhiya ng tidal
Sa ngayon, sinusubukan nilang ikonekta ang isa sa mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya sa epekto ng tidal. Gaya ng sabi ko, ang pangunahing epekto ng tides ay hindi ang pagtaas at pagbaba ng tubig. Ang pangunahing epekto ay isang tidal current na nagpapalipat-lipat ng tubig sa buong planeta sa isang araw.
Sa mababaw na lugar ang epektong ito ay napakahalaga. Sa lugar ng New Zealand, hindi man lang nanganganib ang mga kapitan sa paggabay sa mga barko sa ilang mga kipot. Ang mga bangkang de-layag ay hindi pa nakakadaan doon, at maging ang mga modernong barko ay nahihirapang makadaan doon, dahil mababaw ang ilalim at ang mga alon ng tubig ay napakabilis.
Ngunit dahil umaagos ang tubig, maaaring gamitin ang kinetic energy na ito. At ang mga planta ng kuryente ay naitayo na, kung saan ang mga turbin ay umiikot nang pabalik-balik dahil sa tidal currents. Ang mga ito ay medyo functional. Ang unang tidal power plant (TPP) ay ginawa sa France, ito pa rin ang pinakamalaki sa mundo, na may kapasidad na 240 MW. Kung ikukumpara sa isang hydroelectric power station, hindi ito napakahusay, siyempre, ngunit nagsisilbi ito sa pinakamalapit na rural na lugar.
Ang mas malapit sa poste, mas mababa ang bilis ng tidal wave, samakatuwid sa Russia walang mga baybayin na magkakaroon ng napakalakas na tides. Sa pangkalahatan, mayroon kaming kaunting mga saksakan sa dagat, at ang baybayin ng Arctic Ocean ay hindi partikular na kumikita para sa paggamit ng tidal energy, dahil din ang pagtaas ng tubig ay nagtutulak ng tubig mula silangan hanggang kanluran. Ngunit mayroon pa ring mga lugar na angkop para sa PES, halimbawa, Kislaya Bay.
Ang katotohanan ay na sa mga bay ang tubig ay palaging lumilikha ng isang mas malaking epekto: ang alon ay umaagos, sumugod sa bay, at ito ay lumiliit, lumiliit - at ang amplitude ay tumataas. Ang isang katulad na proseso ay nangyayari na parang ang isang latigo ay nabasag: sa una ang mahabang alon ay naglalakbay nang mabagal sa kahabaan ng latigo, ngunit pagkatapos ay ang masa ng bahagi ng latigo na kasangkot sa paggalaw ay bumababa, kaya ang bilis ay tumataas (impulse mv ay napanatili!) at umabot sa supersonic sa makitid na dulo, bilang resulta kung saan nakarinig tayo ng pag-click.
Sa pamamagitan ng paglikha ng pang-eksperimentong Kislogubskaya TPP na may mababang kapangyarihan, sinubukan ng mga power engineer na maunawaan kung gaano kabisang magagamit ang tides sa circumpolar latitude upang makagawa ng kuryente. Ito ay walang gaanong kahulugan sa ekonomiya. Gayunpaman, ngayon ay may isang proyekto para sa isang napakalakas na Russian TPP (Mezenskaya) - para sa 8 gigawatts. Upang makamit ang napakalaking kapangyarihang ito, kinakailangan na harangan ang isang malaking look, na naghihiwalay sa White Sea mula sa Barents Sea gamit ang isang dam. Totoo, napaka-duda na ito ay gagawin hangga't mayroon tayong langis at gas.
Ang nakaraan at hinaharap ng tides
By the way, saan nanggagaling ang tidal energy? Umiikot ang turbine, lumilikha ng kuryente, at anong bagay ang nawawalan ng enerhiya?
Dahil ang pinagmumulan ng enerhiya ng tidal ay ang pag-ikot ng Earth, kung kukuha tayo mula dito, nangangahulugan ito na ang pag-ikot ay dapat bumagal. Tila ang Earth ay may panloob na pinagmumulan ng enerhiya (ang init mula sa kailaliman ay nagmumula sa mga prosesong geochemical at ang pagkabulok ng mga radioactive na elemento), at mayroong isang bagay upang mabayaran ang pagkawala ng kinetic energy. Totoo ito, ngunit ang daloy ng enerhiya, na kumakalat sa average na halos pantay-pantay sa lahat ng direksyon, ay halos hindi makakaapekto sa angular momentum at baguhin ang pag-ikot.
Kung ang Earth ay hindi umiikot, ang tidal humps ay eksaktong tumuturo sa direksyon ng Buwan at sa kabaligtaran na direksyon. Ngunit, habang umiikot ito, dinadala sila ng katawan ng Earth pasulong sa direksyon ng pag-ikot nito - at isang pare-parehong pagkakaiba-iba ng tidal peak at ang sublunar point na 3-4 degrees ay bumangon. Ano ang humahantong dito? Ang umbok na mas malapit sa Buwan ay mas naaakit dito. Ang gravitational force na ito ay may posibilidad na pabagalin ang pag-ikot ng Earth. At ang kabaligtaran na umbok ay mas malayo sa Buwan, sinusubukan nitong pabilisin ang pag-ikot, ngunit naaakit ng mas mahina, kaya ang resultang sandali ng puwersa ay may epekto sa pagpepreno sa pag-ikot ng Earth.
Kaya, ang ating planeta ay patuloy na nagpapababa ng bilis ng pag-ikot nito (bagaman hindi masyadong regular, sa mga pagtalon, na dahil sa mga kakaibang paglilipat ng masa sa mga karagatan at kapaligiran). Ano ang epekto ng pagtaas ng tubig ng Earth sa Buwan? Ang malapit na tidal bulge ay hinihila ang Buwan kasama nito, habang ang malayo, sa kabaligtaran, ay nagpapabagal dito. Ang unang puwersa ay mas malaki, bilang isang resulta ang Buwan ay bumilis. Ngayon tandaan mula sa nakaraang lecture, ano ang mangyayari sa isang satellite na puwersahang hinila pasulong sa paggalaw? Habang tumataas ang enerhiya nito, lumalayo ito sa planeta at bumababa ang angular velocity nito dahil tumataas ang orbital radius. Sa pamamagitan ng paraan, ang pagtaas sa panahon ng rebolusyon ng Buwan sa paligid ng Earth ay napansin noong panahon ni Newton.
Sa pagsasalita sa mga numero, ang Buwan ay lumalayo sa atin ng humigit-kumulang 3.5 cm bawat taon, at ang haba ng araw ng Earth ay tumataas ng isang daan ng isang segundo bawat daang taon. Parang walang kapararakan, ngunit tandaan na ang Earth ay umiral nang bilyun-bilyong taon. Madaling kalkulahin na sa panahon ng mga dinosaur ay may mga 18 oras sa isang araw (ang kasalukuyang mga oras, siyempre).
Habang lumalayo ang Buwan, lumiliit ang pwersa ng tidal. Ngunit ito ay palaging lumalayo, at kung titingnan natin ang nakaraan, makikita natin na bago ang Buwan ay mas malapit sa Earth, na nangangahulugan na ang pagtaas ng tubig ay mas mataas. Maaari mong pahalagahan, halimbawa, na sa panahon ng Archean, 3 bilyong taon na ang nakalilipas, ang tides ay kilometro ang taas.
Tidal phenomena sa ibang mga planeta
Siyempre, ang parehong phenomena ay nangyayari sa mga sistema ng iba pang mga planeta na may mga satellite. Ang Jupiter, halimbawa, ay isang napakalaking planeta na may malaking bilang ng mga satellite. Ang apat na pinakamalaking satellite nito (tinawag silang Galilean dahil natuklasan sila ni Galileo) ay lubos na naimpluwensyahan ng Jupiter. Ang pinakamalapit sa kanila, Io, ay ganap na natatakpan ng mga bulkan, kung saan mayroong higit sa limampung aktibo, at naglalabas sila ng "dagdag" na bagay na 250-300 km pataas. Ang pagtuklas na ito ay medyo hindi inaasahan: walang ganoong makapangyarihang mga bulkan sa Earth, ngunit narito ang isang maliit na katawan na kasing laki ng Buwan, na dapat ay lumamig nang matagal, ngunit sa halip ay sumasabog ito ng init sa lahat ng direksyon. Saan ang pinagmulan ng enerhiya na ito?
Ang aktibidad ng bulkan ni Io ay hindi nakakagulat sa lahat: anim na buwan bago ang unang pagsisiyasat ay lumapit sa Jupiter, dalawang Amerikanong geophysicist ang naglathala ng isang papel kung saan kinakalkula nila ang tidal influence ng Jupiter sa buwang ito. Ito ay naging napakalaki na maaaring ma-deform ang katawan ng satellite. At sa panahon ng pagpapapangit, ang init ay palaging inilabas. Kapag kumuha kami ng isang piraso ng malamig na plasticine at sinimulang masahihin ito sa aming mga kamay, pagkatapos ng ilang mga compression ito ay nagiging malambot at nababaluktot. Nangyayari ito hindi dahil pinainit ito ng kamay gamit ang init nito (ang parehong bagay ang mangyayari kung squish mo ito sa isang malamig na bisyo), ngunit dahil ang pagpapapangit ay naglagay ng mekanikal na enerhiya dito, na na-convert sa thermal energy.
Ngunit bakit sa mundo nagbabago ang hugis ng satellite sa ilalim ng impluwensya ng tides mula sa Jupiter? Tila, na gumagalaw sa isang pabilog na orbit at umiikot nang sabay-sabay, tulad ng ating Buwan, minsan itong naging isang ellipsoid - at walang dahilan para sa mga kasunod na pagbaluktot ng hugis? Gayunpaman, mayroon ding iba pang mga satellite na malapit sa Io; lahat ng mga ito ay nagiging sanhi ng (Io) orbit nito na bahagyang lumilipat pabalik-balik: ito ay lumalapit sa Jupiter o lumalayo. Nangangahulugan ito na ang impluwensya ng tidal ay humihina o tumindi, at ang hugis ng katawan ay nagbabago sa lahat ng oras. Sa pamamagitan ng paraan, hindi ko pa napag-uusapan ang tungkol sa mga pagtaas ng tubig sa solidong katawan ng Earth: siyempre, mayroon din sila, hindi sila masyadong mataas, sa pagkakasunud-sunod ng isang decimeter. Kung uupo ka sa iyong lugar sa loob ng anim na oras, pagkatapos, salamat sa pagtaas ng tubig, ikaw ay "maglalakad" ng mga dalawampung sentimetro na nauugnay sa gitna ng Earth. Ang panginginig ng boses na ito ay hindi mahahalata ng mga tao, siyempre, ngunit ang mga geophysical na instrumento ay nagrerehistro nito.
Hindi tulad ng solid earth, ang ibabaw ng Io ay nagbabago na may amplitude na maraming kilometro sa bawat orbital period. Ang isang malaking halaga ng enerhiya ng pagpapapangit ay nawawala bilang init at nagpapainit sa ilalim ng ibabaw. Sa pamamagitan ng paraan, ang mga meteorite craters ay hindi nakikita dito, dahil ang mga bulkan ay patuloy na binomba ang buong ibabaw ng sariwang bagay. Sa sandaling mabuo ang impact crater, makalipas ang isang daang taon ay natatakpan ito ng mga produkto ng pagsabog ng mga kalapit na bulkan. Ang mga ito ay patuloy na gumagana at napakalakas, at dito ay idinagdag ang mga bali sa crust ng planeta, kung saan ang pagtunaw ng iba't ibang mga mineral, pangunahin ang asupre, ay dumadaloy mula sa kailaliman. Sa mataas na temperatura ito ay nagdidilim, kaya ang batis mula sa bunganga ay nagmumukhang itim. At ang liwanag na gilid ng bulkan ay ang pinalamig na sangkap na bumabagsak sa paligid ng bulkan. Sa ating planeta, ang bagay na inilalabas mula sa isang bulkan ay kadalasang nababawasan ng bilis ng hangin at nahuhulog malapit sa vent, na bumubuo ng isang kono, ngunit sa Io ay walang atmospera, at ito ay lumilipad sa isang ballistic na trajectory na malayo sa lahat ng direksyon. Marahil ito ay isang halimbawa ng pinakamalakas na epekto ng tidal sa solar system.
Ang pangalawang satellite ng Jupiter, Europa, lahat ay kamukha ng ating Antarctica, ito ay natatakpan ng tuluy-tuloy na ice crust, basag sa ilang lugar, dahil may isang bagay na patuloy na nagpapa-deform din dito. Dahil ang satellite na ito ay mas malayo sa Jupiter, ang tidal effect dito ay hindi masyadong malakas, ngunit medyo kapansin-pansin pa rin. Sa ilalim ng nagyeyelong crust na ito ay isang likidong karagatan: ang mga larawan ay nagpapakita ng mga fountain na bumubulusok mula sa ilan sa mga bitak na nabuksan. Sa ilalim ng impluwensya ng tidal forces, ang karagatan ay nagngangalit, at ang mga yelo ay lumulutang at nagbanggaan sa ibabaw nito, na katulad ng mayroon tayo sa Arctic Ocean at sa baybayin ng Antarctica. Ang sinusukat na electrical conductivity ng fluid sa karagatan ng Europa ay nagpapahiwatig na ito ay tubig-alat. Bakit hindi dapat magkaroon ng buhay doon? Nakatutukso na ibaba ang isang device sa isa sa mga bitak at tingnan kung sino ang nakatira doon.
Sa katunayan, hindi lahat ng mga planeta ay nagtatapos. Halimbawa, ang Enceladus, isang buwan ng Saturn, ay mayroon ding nagyeyelong crust at karagatan sa ilalim. Ngunit ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang enerhiya ng tidal ay hindi sapat upang mapanatili ang subglacial na karagatan sa isang likidong estado. Siyempre, bilang karagdagan sa mga pagtaas ng tubig, ang anumang celestial na katawan ay may iba pang mga mapagkukunan ng enerhiya - halimbawa, nabubulok na mga radioactive na elemento (uranium, thorium, potassium), ngunit sa mga maliliit na planeta ay halos hindi sila maaaring gumanap ng isang makabuluhang papel. Ibig sabihin, may hindi pa natin naiintindihan.
Ang epekto ng tidal ay napakahalaga para sa mga bituin. Bakit - higit pa tungkol dito sa susunod na panayam.
Ang mga ebbs at flows ay tinatawag na panaka-nakang pagtaas at pagbaba ng antas ng tubig sa mga karagatan at dagat.
Dalawang beses sa araw, na may pagitan ng mga 12 oras at 25 minuto, ang tubig malapit sa baybayin ng karagatan o bukas na dagat ay tumataas at, kung walang mga hadlang, kung minsan ay bumabaha sa malalaking espasyo - ito ang pagtaas ng tubig. Pagkatapos ay bumababa ang tubig at umuurong, inilalantad ang ilalim - ito ay low tide. Bakit ito nangyayari? Kahit na ang mga sinaunang tao ay nag-isip tungkol dito, at napansin nila na ang mga phenomena na ito ay nauugnay sa Buwan. I. Si Newton ang unang nagturo ng pangunahing dahilan ng pag-iwas at pagdaloy ng tubig - ito ang pang-akit ng Earth sa pamamagitan ng Buwan, o sa halip, ang pagkakaiba sa pagitan ng pagkahumaling ng Buwan sa buong Earth sa kabuuan. at ang water shell nito.
Pagpapaliwanag ng ebb and flow of tides sa pamamagitan ng Newton's theory
Ang atraksyon ng Earth sa pamamagitan ng Buwan ay binubuo ng pag-akit ng mga indibidwal na particle ng Earth sa pamamagitan ng Buwan. Ang mga particle na kasalukuyang mas malapit sa Buwan ay naaakit nito nang mas malakas, habang ang mga particle na mas malayo ay naaakit ng mas kaunti. Kung ang Earth ay ganap na solid, kung gayon ang pagkakaiba sa puwersa ng grabidad ay hindi gaganap ng anumang papel. Ngunit ang Earth ay hindi isang ganap na solidong katawan, samakatuwid ang pagkakaiba sa mga kaakit-akit na pwersa ng mga particle na matatagpuan malapit sa ibabaw ng Earth at malapit sa gitna nito (ang pagkakaibang ito ay tinatawag na tidal force) ay inilipat ang mga particle na may kaugnayan sa bawat isa, at ang Earth , pangunahin ang shell ng tubig nito, ay deformed.
Bilang isang resulta, sa gilid na nakaharap sa Buwan at sa kabilang panig, ang tubig ay tumataas, na bumubuo ng mga tidal ridge, at ang labis na tubig ay naipon doon. Dahil dito, bumababa ang antas ng tubig sa iba pang mga kabaligtaran na punto ng Earth sa oras na ito - nangyayari ang low tide dito.
Kung ang Earth ay hindi umiikot at ang Buwan ay nanatiling hindi gumagalaw, kung gayon ang Earth, kasama ang matubig na shell nito, ay palaging mapanatili ang parehong pahabang hugis. Ngunit ang Earth ay umiikot, at ang Buwan ay gumagalaw sa paligid ng Earth sa loob ng halos 24 na oras 50 minuto. Sa parehong panahon, ang mga tidal peak ay sumusunod sa Buwan at gumagalaw sa ibabaw ng mga karagatan at dagat mula silangan hanggang kanluran. Dahil mayroong dalawang tulad na pagpapakita, isang tidal wave ang dumadaan sa bawat punto sa karagatan dalawang beses sa isang araw na may pagitan na mga 12 oras at 25 minuto.
Bakit iba ang taas ng tidal wave?
Sa bukas na karagatan, bahagyang tumataas ang tubig kapag dumaan ang isang tidal wave: mga 1 m o mas kaunti, na nananatiling halos hindi napapansin ng mga mandaragat. Ngunit sa baybayin, kahit na ang pagtaas ng antas ng tubig ay kapansin-pansin. Sa mga look at makitid na look, ang antas ng tubig ay tumataas nang mas mataas sa panahon ng high tides, dahil pinipigilan ng baybayin ang paggalaw ng tidal wave at ang tubig ay naiipon dito sa buong oras sa pagitan ng low tide at high tide.
Ang pinakamataas na pagtaas ng tubig (mga 18 m) ay sinusunod sa isa sa mga bay sa baybayin sa Canada. Sa Russia, ang pinakamataas na pagtaas ng tubig (13 m) ay nangyayari sa Gizhiginskaya at Penzhinskaya bay ng Dagat ng Okhotsk. Sa panloob na mga dagat (halimbawa, sa Baltic o Black), ang pag-agos at pag-agos ng mga pagtaas ng tubig ay halos hindi mahahalata, dahil ang mga masa ng tubig na gumagalaw kasama ang tidal wave ng karagatan ay walang oras upang tumagos sa naturang mga dagat. Gayunpaman, sa bawat dagat o kahit na lawa, ang mga independiyenteng tidal wave na may maliit na masa ng tubig ay lumitaw. Halimbawa, ang taas ng tides sa Black Sea ay umaabot lamang ng 10 cm.
Sa parehong lugar, ang taas ng tubig ay maaaring magkakaiba, dahil ang distansya mula sa Buwan hanggang sa Earth at ang pinakamataas na taas ng Buwan sa itaas ng abot-tanaw ay nagbabago sa paglipas ng panahon, at ito ay humahantong sa isang pagbabago sa magnitude ng mga puwersa ng tidal.
Tides at Araw
Naaapektuhan din ng araw ang tides. Ngunit ang tidal forces ng Araw ay 2.2 beses na mas mababa kaysa sa tidal forces ng Moon.
Sa panahon ng bagong buwan at kabilugan ng buwan, ang tidal na puwersa ng Araw at Buwan ay kumikilos sa parehong direksyon - pagkatapos ay ang pinakamataas na pagtaas ng tubig. Ngunit sa una at ikatlong quarter ng Buwan, ang tidal forces ng Araw at Buwan ay tumututol, kaya mas maliit ang tides.
Tides sa air shell ng Earth at sa solidong katawan nito
Ang tidal phenomena ay nangyayari hindi lamang sa tubig, kundi pati na rin sa air shell ng Earth. Ang mga ito ay tinatawag na atmospheric tides. Ang pagtaas ng tubig ay nangyayari rin sa solidong katawan ng Earth, dahil ang Earth ay hindi ganap na solid. Ang mga vertical na pagbabagu-bago ng ibabaw ng Earth dahil sa tides ay umaabot ng ilang sampu-sampung sentimetro.
Praktikal na paggamit ng tides
Ang tidal power plant ay isang espesyal na uri ng hydroelectric power station na gumagamit ng enerhiya ng tides, at sa katunayan ang kinetic energy ng pag-ikot ng Earth. Ang mga tidal power plant ay itinayo sa baybayin ng mga dagat, kung saan binabago ng mga puwersa ng grabidad ng Buwan at Araw ang antas ng tubig dalawang beses sa isang araw. Ang pagbabagu-bago ng lebel ng tubig malapit sa baybayin ay maaaring umabot ng 18 metro.
Noong 1967, isang tidal power station ang itinayo sa France sa bukana ng Rance River.
Sa Russia, mula noong 1968, isang eksperimentong TPP ang nagpapatakbo sa Kislaya Bay sa baybayin ng Barents Sea.
Mayroong PES sa ibang bansa - sa France, Great Britain, Canada, China, India, USA at iba pang mga bansa.