Приливы в Мировом океане - Безруков Ю.Ф., Тамайчук А.Н.. В. И. Вернадского Географический факультет Кафедра физической географии и океанологии Ю. Ф. Безруков, А. Н. Тамайчук Приливы в Мировом океане Учебное пособие
 Скачать 379 Kb.
|
3.3. Неравенства приливовНеравенства прилива — отклонения времени наступления полных и малых вод и величин прилива от их средних значений для данного места. На практике это означает, что наблюдаемые величины прилива и время наступления полных и малых вод меняются ото дня ко дню, а в случае смешанных приливов — и в течение суток. Неравенства приливов связаны с изменением положения Луны, Солнца и Земли. Так как приливообразующая сила Луны больше приливообразующей силы Солнца, основные неравенства связаны с изменениями взаимного положения Луны и Земли. Выделяются следующие основные виды неравенств в явлении приливов: суточные, полумесячные, месячные (параллактические) и длиннопериодные. 3.3.1. Суточные неравенства.Всегда имеющаяся большая или меньшая разность высот двух последовательных полных или двух последовательных малых вод называется суточным неравенством в высоте приливов. Это неравенство проявляется также во времени наступления приливов относительно моментов верхней и нижней кульминации Луны. Суточное неравенство зависит от:
Согласно статической теории Ньютона Луна и Солнце вызывают возникновение приливных горбов непосредственно под собой и на противоположной стороне Земли (рис. 2). Если бы Луна находилась прямо над экватором, то в результате обращения Луны вокруг Земли2 два приливных горба двигались бы равномерно вокруг Земли в виде семейства двух волн и теоретически в любой точке на экваторе в сутки имели бы место два прилива равной величины. Наблюдались бы две одинаковых по высоте полные и две малые воды. Предположим, что мы переместились к северу (или к югу) от экватора, например, в точку А или В. Здесь также будут наблюдаться два равных прилива в сутки. Но эти приливы будут менее выраженными, так как точки А и В ближе к краям приливных горбов, чем к их серединам. И это относится к любой точке океана — равновеликие, правильные полусуточные приливы (период равен половине лунных суток — 12 часов 25 минут, две полные и две малые воды в сутки) становятся все менее выраженными в направлении от экватора к полюсам.  Рис.2. Возникновение приливных горбов вследствие притяжения Луны Все это было бы так, если бы положение Луны над экватором было низменно. Но на самом деле этого нет. Обращаясь вокруг Земли по своей 271/2 — суточной орбите, Луна попеременно оказывается то к северу, то к югу от экватора. Над самим экватором она оказывается только при переходе из одного полушария в другое. Максимальное “склонение” (или степень удаления от экватора) Луны достигает величины в пределах колебаний 23,45° ± 5,15° или от 18,30° до 28,60° на каждом обороте вокруг Земли. При максимальном склонении Луны точка В оказывается в центре приливного горба: находящегося в точке 28,6° северной широты (рис.3). Но так как Земля вращается, то двенадцатью часами позже точка В оказывается на месте А. Но теперь она далеко от центра второго приливного горба. Поэтому вместо второй, равной по величине полной воды, наблюдается неравенство величин приливов.  Рис. 3. Суточное неравенство приливов Таким образом, находясь над экватором или вблизи от него, Луна создает два раза в сутки одинаковые полные воды. По мере того, как Луна отклоняется к северу или к югу от экватора, неравенство между ними проявляется все больше. Это приводит в конце концов к полному исключению второй полной воды. Период приливов при этом превращается в суточный, а изменение уровня становится неравномерным за счет появления стояний уровня, зависящих, как и суточные неравенства, от изменений склонения Луны. Солнцевоздействует на приливы так же, как и Луна. Солнце, во время своего кажущегося обращения вокруг Земли, тоже отклоняется к северу и к югу от экватора, что также приводит к неравной высоте двух последовательных полных или малых вод. Когда Солнце находится над экватором, полусуточные солнечные приливы должны быть равными, когда оно удаляется от экватора, то появляется разница между первой и второй полными и малыми водами, то есть суточное неравенство. Когда Солнце достигает максимального склонения, солнечные приливы становятся суточными 3. Нарушения хода уровня полусуточных приливов возникают и по другой причине. В районах с малыми глубинами наблюдается уменьшение времени роста уровня при приливе за счет увеличения времени падения при отливе, или наоборот. Эти неравномерности в изменении уровня в некоторых местах достигают такого развития, что появляются дополнительные полные и малые воды. В этом случае полусуточные приливы превращаются в так называемые двойные полусуточные приливы. Однако вторые полные и малые воды при двойных полусуточных приливах обычно выражены слабо. Очень важная особенность кривых хода уровня состоит в том, что они могут быть разложены на две простые составляющие, периоды которых относятся как 1:2. При этом одно колебание имеет суточный период, а второе — полусуточный. В случае мелководных приливов периоды составляющих волн оказывают равными четверти суток и полусуткам. При более тщательном анализе в суточной изменчивости приливных явлений выявляется присутствие колебаний и других периодов. 3.3.2. Полумесячные неравенства.Постепенное изменение характеристик приливных колебаний уровня и приливных течений, наблюдающихся от суток к суткам с полумесячной периодичностью, называется полумесячным неравенством приливов. Полумесячные неравенства подразделяются на два вида:
Фазовые неравенства характерны для полусуточных приливов. Время наступления приливов определяется в основном моментом кульминации Луны, который смещается каждые сутки вперед по времени в среднем на 50 минут. Приблизительно в течение полумесяца моменты верхней и нижней кульминаций Луны проходят через все часы суток. Затем цикл повторяется. Соответственно за половину месяца через все часы суток проходит и время наступления полных и малых вод. В зависимости от времени кульминации Луны меняется и величина приливов. В дни полнолуния и новолуния, то есть в сизигию, Луна и Солнце кульминируют одновременно (Луна кульминирует в 0 и 12 часов), располагаясь на одной линии с Землей, по одну сторону от нее или с противоположных сторон (рис. 4). Приливообразующие силы Луны и Солнца при этом складываются и создают приливы примерно на 20% выше обычного. Такие приливы называются сизигийными. Из-за влияния физико-географических условий наибольшие величины приливов — не точно в сизигию, а спустя время. Интервал времени между полнолунием и новолунием и наибольшим приливом — возраст полусуточного прилива (лунный промежуток), возраст фазового неравенства.  Рис.4. Сизигийный прилив Когда Луна находится в первой или третьей четверти, то есть в положениях, называемых квадратурами (Луна кульминирует в 6 и 18 часов). Луна и Солнце располагаются под прямым углом друг к другу и их приливообразующие силы действуют взаимно противоположно. В это время наблюдаются приливы на 20% ниже обычных. Такие приливы называются квадратурными. С изменением времени кульминации Луны связано также изменение величины лунных промежутков. Полумесячное изменение лунных промежутков определяет полумесячное неравенство во времени полных и малых вод наступления приливов. Средний период фазового полумесячного неравенства равен 14,77 суток, так как время, протекающее между двумя полнолуниями или новолуниями (синодический месяц) равно в среднем 29,53 суток. Тропические полумесячные неравенства характерны для суточных приливов и приливов, которые хотя бы на непродолжительное время в течение месяца становятся суточными. Тропические неравенства связаны с изменениями склонения Луны. С увеличением склонения Луны увеличиваются суточные неравенства и величина приливов. Наибольшей величины приливы достигают при наибольшем склонении Луны. Такие приливы называются тропическими (Луна находится вблизи тропиков). При склонении Луны, равном нулю, величины приливов наименьшие и носят название равноденственных или экваториальных (Луна проходит через экватор). Полный цикл изменений склонения Луны совершается на протяжении тропического месяца, который длится в среднем 27,32 суток. Неравенство определяется только величиной склонения и не зависит от его знака. Поэтому период тропического неравенства в приливах равен половине периода тропического месяца, то есть в среднем 13,66 суток. В зависимости от склонения Луны меняются также лунные промежутки, следовательно, тропическое неравенство сказывается также на времени наступления приливов.  Рис. 5. Квадратурный прилив Из-за влияния физико-географических условий тропические приливы отстают от момента наибольшего склонения Луны. Интервал времени между наибольшим склонением Луны и ближайшим наибольшим суточным приливом называется возрастом суточного прилива (возрастом тропического неравенства). Полумесячные неравенства в колебаниях уровня моря проявляются весьма разнообразно. В случае полусуточных и суточных приливов в первую очередь заметна изменчивость величины приливов. В неправильных приливах в течение полумесяца, помимо изменения величины приливов в колебаниях уровня моря от суток к суткам происходит существенное изменение суточных неравенств. В результате общий ход уровня при неправильных приливах оказывается весьма сложным. 3.3.3. Месячные (параллактические) неравенства.Месячные неравенства обусловлены изменением расстояния от Земли до Луны. Так как Луна обращается вокруг Земли не по идеальному кругу, а по эллипсу, то Луна то ближе к Земле, то дальше от нее. Период обращения Луны вокруг Земли называется аномалистическим месяцем и равен 27,55 суток. Для количественной оценки расстояния между Землей и Луной служит угловой показатель — горизонтальный параллакс Луны, поэтому месячные неравенства называют также параллактическими.  Рис. 6. Месячные неравенства приливов Когда Луна максимально приближается к Земле, то есть находится в перигее (П), сила ее притяжения возрастает и прилив становится примерно на 20% выше обычного — перигейный прилив (рис. 6). Наименьшее расстояние между Землей и Луной (перигей) соответствует наибольшемузначению горизонтального параллакса Луны. По мере увеличения расстояния между Землей и Луной приливные колебания уменьшаются. Когда Луна достигает точки максимально удаленной от Земли апогея (А), ее приливообразующая сила уменьшается и наблюдается прилив примерно на 20% ниже обычного — апогейный прилив. Наибольшее удаление Луны (А) характеризуется наименьшимизначениями горизонтального параллакса Луны. Кроме высоты приливов, месячные неравенства проявляются и в изменениях лунных промежутков, то есть во времени наступления приливов. Большие величины приливов при наименьшем расстоянии между Землей и Луной (перигей) и малые приливы при большом расстоянии между Землей и Луной (апогей) смещены относительно соответствующих астрономических условий на промежуток времени, называемый возрастом параллактического неравенства. Иногда моменты сизигии и лунного перигея совпадают и можно наблюдать приливы необычайной высоты. Сизигийный прилив на 20% выше обычного, перигейный прилив также на 20% выше обычного. Когда они складываются, то создают прилив на 40% выше обычного — перигейно-сизигийный прилив. Соответственно, если квадратурный прилив совпадает с апогейным, то наблюдается противоположная картина — полная вода примерно на 40% ниже нормы — апогейно-квадратурный прилив. 3.3.4. Длиннопериодные неравенства.Длиннопериодные неравенства приливов связаны с кажущимся годовым движением Солнца. Изменение склонения Солнца в течение года проявляется в приливах солнечным тропическим неравенством полугодового периода. С ним связаны изменения полугодового периода величин тропических и экваториальных приливов, а также суточных неравенств. При максимальном склонении Солнца в смешанном солнечном приливе будет усиливаться суточное неравенство (тропический солнечный прилив). Изменения расстояния от Солнца до Земли (параллакса Солнца) определяют солнечное параллактическое неравенство годового периода. Оно приводит к увеличению прилива на 10% в момент перигелия (минимального расстояния от Солнца до Земли) по сравнению с моментом афелия (максимального расстояния от Солнца до Земли). Также в практике принимается во внимание медленное, с периодом 18,61 года, изменение склонения Луны вследствие наклона лунной орбиты к плоскости эклиптики на постоянный угол 5°08’. Связанное с этим многолетнее неравенство в приливах сказывается сравнительно небольшими изменениями полумесячных лунных тропических неравенств. |