Морские приливы и растущая агрессия: как луна влияет на земные процессы

Объяснение происхождения приливообразующих сил.

Хотя Солнце играет существенную роль в приливо-отливных процессах, решающим фактором их развития служит сила гравитационного притяжения Луны. Степень воздействия приливообразующих сил на каждую частицу воды, независимо от ее местоположения на земной поверхности, определяется законом всемирного тяготения Ньютона. Этот закон гласит, что две материальные частицы притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс обеих частиц и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. При этом подразумевается, что чем более масса тел, тем больше возникающая между ними сила взаимного притяжения (при одинаковой плотности меньшее тело создаст меньшее притяжение, чем большее). Закон также означает, что чем больше расстояние между двумя телами, тем меньше между ними притяжение. Поскольку эта сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между двумя телами, в определении величины приливообразующей силы фактор расстояния играет значительно бóльшую роль, чем массы тел.


Гравитационное притяжение Земли, действующее на Луну и удерживающее ее на околоземной орбите, противоположно силе притяжения Земли Луной, которая стремится сместить Землю по направлению к Луне и «приподнимает» все объекты, находящиеся на Земле, в направлении Луны. Точка земной поверхности, расположенная непосредственно под Луной, удалена всего на 6400 км от центра Земли и в среднем на 386 063 км от центра Луны. Кроме того, масса Земли в 81,3 раза больше массы Луны. Таким образом, в этой точке земной поверхности притяжение Земли, действующее на любой объект, приблизительно в 300 тыс. раз больше притяжения Луны. Распространено представление, что вода на Земле, находящаяся прямо под Луной, поднимается в направлении Луны, что приводит к оттоку воды из других мест земной поверхности, однако, поскольку притяжение Луны столь мало в сравнении с притяжением Земли, его было бы недостаточно, чтобы поднять столь огромный вес.

Тем не менее океаны, моря и большие озера на Земле, будучи крупными жидкими телами, свободны перемещаться под действием силы бокового смещения, и любая слабая тенденция к сдвигу по горизонтали приводит их в движение. Все воды, не находящиеся непосредственно под Луной, подчиняются действию составляющей силы притяжения Луны, направленной тангенциально (касательно) к земной поверхности, как и ее составляющей, направленной вовне, и подвергаются горизонтальному смещению относительно твердой земной коры. В результате возникает течение воды из прилегающих районов земной поверхности по направлению к месту, находящемуся под Луной. Результирующее скопление воды в точке под Луной образует там прилив. Собственно приливная волна в открытом океане имеет высоту лишь 30–60 см, но она значительно увеличивается при подходе к берегам материков или островов.

За счет перемещения воды из соседних районов в сторону точки под Луной происходят соответствующие отливы воды в двух других точках, удаленных от нее на расстояние, равное четверти окружности Земли. Интересно отметить, что понижение уровня океана в этих двух точках сопровождается повышением уровня моря не только на стороне Земли, обращенной к Луне, но и на противоположной стороне. Этот факт тоже объясняется законом Ньютона. Два или несколько объектов, расположенные на разных расстояниях от одного и того же источника тяготения и подвергающиеся, следовательно, ускорению силы тяжести разной величины, перемещаются относительно друг друга, поскольку ближайший к центру тяготения объект сильнее всего притягивается к нему. Вода в подлунной точке испытывает более сильное притяжение к Луне, чем Земля под ней, но Земля, в свою очередь, сильнее притягивается к Луне, чем вода, на противоположной стороне планеты. Таким образом, возникает приливная волна, которая на обращенной к Луне стороне Земли называется прямой, а на противоположной – обратной. Первая из них всего на 5% выше второй.

Благодаря вращению Луны по орбите вокруг Земли между двумя последовательными приливами или двумя отливами в данном месте проходит примерно 12 ч 25 мин. Интервал между кульминациями последовательных прилива и отлива ок. 6 ч 12 мин. Период продолжительностью 24 ч 50 мин между двумя последовательными приливами называется приливными (или лунными) сутками.

Длина приливных волн морских приливов.

Мы привыкли, говоря о волнах, иметь в виду волны, поднимаемые ветром, но, кроме них, существуют и другие, в частности очень длинные волны — это приливные волны и цунами.

В первую очередь надо отметить, что в открытом океане о приливных волнах и цунами можно не задумываться: уровень моря меняется незначительно, и, когда даже эхолот не видит дна, это ни на что не влияет. Известно, что японские рыбаки, возвращаясь с рыбалки, обнаруживали свои деревни в заливах разрушенными и считали, что волны возникают в заливах. Отсюда и пошло название цунами (в переводе с японского — это волна в заливе). Так и в Таиланде дайверы, которые были в открытом море во время катастрофического цунами, узнали о трагедии, только вернувшись на берег.

Самые длинные волны на Земле — это приливные волны. Длина этих приливных волн равна половине длины окружности земного шара. Они не только длинные, но бывают и очень высокими. У берегов высота волны морских приливов просто поражает воображение. В Атлантическом океане в заливе Fundy (США и Канада) морской прилив достигает высоты 16-17 метров. Это самый большой показатель высоты волны морского прилива на всем земном шаре. На европейском континенте самые высокие морские приливы (до 13.5 метров) наблюдаются в Нормандии у города St Malo. Согласитесь, с такими силами нужно считаться… Победить их нельзя, но знания и умения могут сделать их безопасными или даже полезными в яхтинге.

На этом вступление в серию статей по приливной навигации закончим. А в следующей статье разберем причины возникновения морских приливов.

Примечания

  1. ↑ Хайкин С. Э. Силы инерции и невесомость. М.:Изд-во «Наука» Главная редакция физико-математической литературы.1967 г.
  2. <Ludolf Schulz Planetologie. Birkhäuser Verlag. Basel.Boston.Berlin.1993. ISBN 3-7643-2294-2>
  3. Фриш С. А. и Тморева А. В. Курс общей физики, Учебник для физико-математических и физико-технических факультетов государственных университетов. — Том I. — М.: ГИТТЛ, 1957.
  4. Щулейкин В. В. Физика моря. — М.: Изд-во «Наука», Отделение наук о Земле АН СССР, 1967.
  5. Войт С. С. Что такое приливы. Редколлегия научно-популярной литературы АН СССР.
  6. Мандельштам Л. И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. М.:-Изд-во «Наука». 1972.
  7. В. Г. Сурдин. Пятая сила. — МЦНМО, 2002. — С. 26. — (Библиотека «Математическое просвещение»).

Таблицы приливов.

При составлении таблиц приливов используются два основных метода: гармонический и негармонический. Негармонический метод всецело базируется на результатах наблюдений. Кроме того, привлекаются характеристики портовых акваторий и некоторые основные астрономические данные (часовой угол Луны, время ее прохождения через небесный меридиан, фазы, склонения и параллакс). После внесения поправок на перечисленные факторы расчет момента наступления и уровня прилива для любого порта является чисто математической процедурой.


Гармонический метод является отчасти аналитическим, а отчасти основан на данных наблюдений за высотами приливов, проводившихся в течение по меньшей мере одного лунного месяца. Для подтверждения этого типа прогнозов для каждого порта необходимы длительные ряды наблюдений, поскольку за счет таких физических явлений, как инерция и трение, а также сложной конфигурации берегов акватории и особенностей рельефа дна возникают искажения. Поскольку приливо-отливным процессам присуща периодичность, к ним применяется анализ гармонических колебаний. Наблюдаемый прилив рассматривается как результат сложения серии простых составляющих волн прилива, каждая из которых вызвана одной из приливообразующих сил или одним из факторов. Для полного решения используется 37 таких простых составляющих, хотя в некоторых случаях дополнительные компоненты сверх 20 основных пренебрежимо малы. Одновременная подстановка 37 констант в уравнение и собственно его решение осуществляется на компьютере.

Бор.

Когда вода, приходящая в движение под воздействием прилива большой высоты, ограничена в своем перемещении узким руслом, образуется довольно крутая волна, которая единым фронтом перемещается вверх по потоку. Это явление называется приливной волной, или бором. Такие волны наблюдаются на реках гораздо выше устьев, где сочетание силы трения и течения реки в наибольшей степени препятствует распространению прилива. Известно явление формирования бора в заливе Фанди в Канаде. Около Монктона (пров. Нью-Брансуик) р.Птикодиак впадает в бухту Фанди, образуя маргинальный поток. В малую воду его ширина 150 м, и он пересекает полосу осушки. Во время прилива стена воды протяженностью 750 м и высотой 60–90 см шипящим и бурлящим вихрем устремляется вверх по реке. Самый большой из известных боров высотой 4,5 м формируется на р.Фучуньцзян, впадающей в залив Ханьчжоу. См. также БОР.

Основные разновидности приливов и отливов

  1. Полусуточные изменения поверхности водного пространства . Такие преобразования заключаются в двух полных и таком же количестве неполных вод. Параметры чередующихся амплитуд практически равны между собой и выглядят в виде кривой синусоидального типа. Более всего локализируются они в водах Баренцева моря, на обширной линии прибрежной полосы Белого моря и на территории практически всего Атлантического океана.
  2. Суточные колебания уровня воды . Процесс их заключается в одной полной и неполной воде за период, исчисляемый в пределах суток. Наблюдается подобное явление в районе Тихого океана, и его образование встречается крайне редко. В период прохождения спутника Земли через экваториальную зону возможен эффект стояния воды. Если Луна склоняется с наименьшим показателем, возникают малые приливы экваториального характера. При наиболее высоких цифрах происходит процесс образования тропических приливов, сопровождающихся наибольшей мощностью поступления воды.
  3. Приливы смешанного типа . Это понятие включает в себя наличие полусуточных и суточных приливов неправильной конфигурации. Полусуточные изменения уровня земной водной оболочки, которые имеют неправильную конфигурацию, по многих признакам похожи на полусуточные приливы. В измененных суточных приливах можно наблюдать тенденцию к суточным колебаниям, зависящим от градуса склонения Луны. Наиболее подвержены приливам смешанного типа воды Тихого океана.
  4. Аномальные приливы . Эти подъемы и спады воды не подходят под описание некоторых признаков из перечисленных пунктов. Данная аномалия связана с понятием «мелководье», что меняет цикл подъема и спада уровня воды. Влияние этого процесса особенно сказывается в устьях рек, где приливы меньше по времени, чем отливы. Наблюдать подобный катаклизм можно в некоторых участках Ла-Манша и в течениях Белого моря.

График приливов и отливов на Земле

Обозначение территории, где важно знать данные о приливах и отливах. Стоит помнить, что даже близко расположенные объекты будут иметь разную характеристику интересующего явления. Нахождение необходимой информации с помощью интернет-ресурсов

Для более точных сведений можно посетить порт изучаемого региона. Конкретизацию времени необходимости точных данных. Этот аспект зависит от того, нужна ли информация на определенный день или график исследования — более гибкий. Работу с таблицей в режиме возникших потребностей. В ней будут отображаться все сведения о приливах и отливах.

  1. Колонки в верхней части таблицы свидетельствуют о днях и датах предполагаемого явления. Этот пункт позволит выяснить точку определения временных рамок изучаемого.
  2. Под линией временного учета находятся цифры, размещенные в два ряда. В формате суток здесь помещается расшифровка фаз восхода Луны и Солнца.
  3. Ниже находится график волнообразной формы. Эти показатели фиксируют пики (приливы) и впадины (отливы) вод изучаемой территории.
  4. После расчета амплитуды волн располагаются данные захода небесных тел, которые влияют на изменения водной оболочки Земли. Данный аспект позволит наблюдать активность Луны и Солнца.
  5. По обеим сторонам таблицы можно увидеть цифры с плюсовыми и минусовыми показателями. Этот анализ важен для определения уровня поднятия или спада воды, исчисляемый в метрах.

Все эти показатели не могут гарантировать стопроцентную информацию, потому что природа сама диктует нам параметры, по которым происходят ее структурные изменения.

Что влияет на высоту приливов воды.

Итак, мы разобрались, почему прилив воды «двугорбый». Но дальше — больше, и внимательный наблюдатель заметит, что часто «горбы» различаются по высоте! Давайте разберемся, почему так происходит?

Посмотрев на рисунок , мы увидим, что плоскость эклиптики (эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца), плоскость лунной орбиты и экваториальная плоскость не совпадают. Соответственно, отливы и приливы воды, вызываемые действием Луны и Солнца два раза в сутки, бывают большие и малые. Изменение уровня прилива воды в течение лунных суток показано на рисунке.

В начале статьи мы отметили, что приливы бывают квадратурными (когда Луна и Солнце тянут воду в разные стороны) и сизигийными (действие Луны и Солнца совпадают).  А максимальный прилив воды мы будем ожидать во время парада планет, когда все планеты Солнечной системы выстраиваются в одну линию, усиливая приливный эффект. Такое крайне редкое событие называется максимальным астрономическим приливом воды и сопровождается максимальной амплитудой приливных колебаний.

Устали? Мужайтесь! Это еще не все… Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите, а Земля в свою очередь — по эллиптической орбите вокруг Солнца. Это означает появление еще новых факторов со своими периодами и амплитудами. И учтите циклические изменения наклонения плоскости лунной орбиты с периодом в 18.6 года.

Думаете это все? Нет! Еще один очень важный момент. В предыдущей статье мы определили отливы и приливы воды как длинные волны. В каждом океанском бассейне эти волны доходят до берегов океана и отражаются от них, при этом могут возникать резонансные явления. Так, в Тихом океане преобладают суточные резонансные явления, и в результате во многих районах прилив и отлив происходит один раз в сутки, а в Атлантике преобладают полусуточные.

Также вспомним, что при взаимодействии с береговой линией возникают очень мощные местные течения и подъемы воды. Казалось бы, что задача вычисления высоты прилива воды в заданной точке в заданное время невообразимо сложна и доступна только мощным компьютерам. Но люди давно научились решать ее с достаточной точностью. И мы с вами тоже овладеем этим искусством. Но об этом в следующих статьях.

Как Луна влияет на приливы и отливы


Приливы и отливы в некоторых местах настолько сильны, что вода отступает от берега на сотни метров, обнажая дно, где народы, живущие на побережье, собирали дары моря. Но с неумолимой точностью отступившая от берега вода снова накатывает. Если не знать, с какой периодичностью происходят приливы и отливы, можно оказаться вдали от берега и даже погибнуть под наступающей водной массой. Прибрежные народы превосходно знали расписание прихода и ухода вод.

Происходит это явление два раза в сутки. Причем приливы и отливы существуют не только в морях и океанах. Все водные источники испытывают влияние Луны. Но вдали от морей это почти незаметно: то вода немного поднимается, то немного опускается.

Влияние Луны на жидкости

Жидкость — это единственная природная стихия, которая движется за Луной, совершая колебания. Камень или дом не могут притянуться к Луне, потому что имеют твердую структуру. Податливая и пластичная вода наглядно демонстрирует воздействие лунной массы.

Что же происходит во время прилива или отлива? Каким образом Луна подымает воду? Наиболее сильно Луна воздействует на воды морей и океанов с той стороны Земли, которая в данный момент обращена непосредственно к ней.

Если посмотреть на Землю в этот момент, то можно заметить, как Луна оттягивает к себе воды мирового океана, приподымает их, и толща вод вспучивается, образуя «горб», а точнее, появляются два «горба» — высокий со стороны, где находится Луна, и менее выраженный с противоположной стороны.

«Горбы» точно следуют за движением Луны вокруг Земли. Поскольку мировой океан является единым целым и воды в нем сообщаются, то горбы двигаются то от берега, то к берегу. Поскольку Луна проходит два раза через точки, расположенные друг от друга на расстоянии 180 градусов, то мы наблюдаем два прилива и два отлива.

Использование энергии приливов.

Разработаны четыре метода использования энергии приливов, но наиболее практичным из них является создание системы приливных бассейнов. При этом колебания уровня воды, связанные с приливо-отливными явлениями, используются в системе шлюзов так, что постоянно поддерживается перепад уровней, позволяющий получать энергию. Мощность приливных электростанций непосредственно зависит от площади бассейнов-ловушек и потенциального перепада уровней. Последний фактор, в свою очередь, является функцией амплитуды приливо-отливных колебаний. Достижимый перепад уровней, безусловно, наиболее важен для производства электроэнергии, хотя стоимость сооружений зависит от площади бассейнов. В настоящее время крупные приливные электростанции действуют в России на Кольском п-ове и в Приморье, во Франции в эстуарии р.Ранс, в Китае близ Шанхая, а также в других районах земного шара.

Таблица: Сведения о приливах в некоторых портах мира
СВЕДЕНИЯ О ПРИЛИВАХ В НЕКОТОРЫХ ПОРТАХ МИРА
Порт Интервал между приливами Средняя высота прилива, м Высота сизигийного прилива, м
  ч мин    
м. Моррис-Джесеп, Гренландия, Дания 10 49 0,12 0,18
Рейкьявик, Исландия 4 50 2,77 3,66
р. Коксоак, Гудзонов пролив, Канада 8 56 7,65 10,19
Сент-Джонс, Ньюфаундленд, Канада 7 12 0,76 1,04
Барнтко, залив Фанди, Канада 09 12,02 13,51
Портленд, шт. Мэн, США 11 10 2,71 3,11
Бостон, шт. Массачусетс, США 11 16 2,90 3,35
Нью-Йорк, шт. Нью-Йорк, США 8 15 1,34 1,62
Балтимор, шт. Мэриленд, США 6 29 0,33 0,40
Майами-Бич, шт. Флорида, США 7 37 0,76 0,91
Галвестон, шт. Техас, США 5 07 0,30 0,43*
о. Марака, Бразилия 6 00 6,98 9,15
Рио-де-Жанейро, Бразилия 2 23 0,76 1,07
Каллао, Перу 5 36 0,55 0,73
Бальбоа, Панама 3 05 3,84 5,00
Сан-Франциско, шт. Калифорния, США 11 40 1,19 1,74*
Сиэтл, шт.Вашингтон, США 4 29 2,32 3,45*
Нанаймо, пров.Британская Колумбия, Канада 5 00 3,42*
Ситка, шт.Аляска, США 07 2,35 3,02*
Санрайз, залив Кука, шт. Аляска, США 6 15 9,24 10,16
Гонолулу, шт. Гавайи, США 3 41 0,37 0,58*
Папеэте, о. Таити, Французская Полинезия 0,24 0,33
Дарвин, Австралия 5 00 4,39 6,19
Мельбурн, Австралия 2 10 0,52 0,58
Рангун, Мьянма 4 26 3,90 4,97
Занзибар, Танзания 3 28 2,47 3,63
Кейптаун, ЮАР 2 55 0,98 1,31
Гибралтар, влад. Великобритании 1 27 0,70 0,94
Гранвиль,Франция 5 45 8,69 12,26
Лит, Великобритания 2 08 3,72 4,91
Лондон, Великобритания 1 18 5,67 6,56
Дувр, Великобритания 11 06 4,42 5,67
Эйвонмут, Великобритания 6 39 9,48 12,32
Рамси, о. Мэн, Великобритания 10 55 5,25 7,17
Осло, Норвегия 5 26 0,30 0,33
Гамбург, Германия 4 40 2,23 2,38
* Суточная амплитуда прилива.

Терминология

Малая вода (Бретань, Франция)

Максимальный уровень поверхности воды во время прилива называется полной водой, а минимальный во время отлива — малой водой. В океане, где дно ровное, а суша далеко, полная вода проявляется как два «вздутия» водной поверхности: одно из них находится со стороны Луны, а другое — в противоположном конце земного шара. Также могут присутствовать ещё два меньших по размеру вздутия со стороны, направленной к Солнцу, и противоположной ему. Объяснение этому эффекту можно найти ниже, в разделе физика прилива.

Так как Луна и Солнце перемещаются относительно Земли, вместе с ними перемещаются и водные горбы, образуя прили́вные волны и прили́вные течения. В открытом море приливные течения имеют вращательный характер, а вблизи берегов и в узких заливах и проливах — возвратно-поступательный.

Если бы вся Земля была покрыта водой, мы бы наблюдали два регулярных прилива и отлива ежедневно. Но так как беспрепятственному распространению приливных волн мешают участки суши: острова и континенты, а также из-за действия силы Кориолиса на движущуюся воду, вместо двух приливных волн наблюдается множество маленьких волн, которые медленно (в большинстве случаев с периодом 12 ч 25,2 мин) обегают вокруг точки, называющейся амфидромической, в которой амплитуда прилива равна нулю. Доминирующая компонента прилива (лунный прилив М2) образует на поверхности Мирового океана около десятка амфидромических точек с движением волны по часовой стрелке и примерно столько же — против часовой (см. карту). Всё это делает невозможным предсказание времени прилива только на основе положений Луны и Солнца относительно Земли. Вместо этого используют «ежегодник приливов» — справочное пособие для вычисления времени наступления приливов и их высоты в различных пунктах земного шара. Также используются таблицы приливов, с данными о моментах и высотах малых и полных вод, вычисленными на год вперёд для основных прили́вных по́ртов.

Составляющая прилива M2

Если соединить на карте точки с одинаковыми фазами прилива, мы получим так называемые котидальные линии, радиально расходящиеся из амфидромической точки. Обычно котидальные линии характеризуют положение гребня приливной волны для каждого часа. Фактически котидальные линии отражают скорость распространения приливной волны за 1 час. Карты, на которых представлены линии равных амплитуд и фаз приливных волн, называются котидальными картами.

Высота прилива — разница между высшим уровнем воды при приливе (полная вода) и низшим её уровнем при отливе (малая вода). Высота прилива — величина непостоянная, однако средний её показатель приводится при характеристике каждого участка побережья.

В зависимости от взаимного расположения Луны и Солнца малая и большая приливные волны могут усиливать друг друга. Для таких приливов исторически сложились специальные названия:

  • Квадратурный прилив — наименьший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу (такое положение светил называется квадратурой).
  • Сизигийный прилив — наибольший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления (такое положение светил называется сизигией).

Чем меньше или больше прилив, тем меньше или, соответственно, больше отлив.

Объяснение причин приливов

Лунный промежуток — это отрезок времени с момента прохождения Луны через точку наивысшего положения над горизонтом или наинизшего положения под горизонтом (то есть, момента прохождения Луны через небесный меридиан) в вашей местности в этот день до момента достижения наивысшего значения уровня воды во время прилива.

Хотя для земного шара величина силы тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем силы тяготения Луны, прили́вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не от величины гравитационного поля, а от степени его неоднородности. При увеличении расстояния от источника поля неоднородность уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, оказываются слабее.

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

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

  • суточное вращение земного шара;
  • деформация покрывающей земную поверхность водной оболочки, превращающая последнюю в эллипсоид.

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

При объяснении причин приливов внимание обычно обращается лишь на второй из этих факторов. Но расхожее объяснение рассматриваемого явления только действием приливных сил неполно.. Приливная волна, имеющая форму упомянутого выше эллипсоида, представляет собой суперпозицию двух «двугорбых» волн, образовавшихся в результате гравитационного взаимодействия планетной пары Земля — Луна и гравитационного взаимодействия этой пары с центральным светилом — Солнцем с одной стороны


Кроме того, фактором, определяющим образование этой волны, выступают силы инерции, имеющие место при обращении небесных тел вокруг общих для них центров масс.

Приливная волна, имеющая форму упомянутого выше эллипсоида, представляет собой суперпозицию двух «двугорбых» волн, образовавшихся в результате гравитационного взаимодействия планетной пары Земля — Луна и гравитационного взаимодействия этой пары с центральным светилом — Солнцем с одной стороны. Кроме того, фактором, определяющим образование этой волны, выступают силы инерции, имеющие место при обращении небесных тел вокруг общих для них центров масс.

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

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

Отлив у Сен-Мало

Модификация статьи

Витольд, давайте обсуждать расширение статьи в обсуждении: Ваше сегодняшнее добавление весьма объёмисто и во многих фрагментах не вполне ясно. —Vladimir Kurg 16:13, 4 июня 2009 (UTC)

Давайте. Однако меня несколько смущает предложенная Вами лихая метода: Сначала статья удаляется, а потом следует предложение об обсуждении.Заметьте, что я имевшегося в статье текста почти не тронул.Ну, да ладно.

С уважением Витольд Муратов (обс, вклад) 08:16, 5 июня 2009 (UTC)

Уважаемый Владимир!

О приливной силе

Немного истории

Некоторое время тому назад я вбросил в электронное пространство вопрос о том, почему наша вода вся не на Луне. О существовании статьи в её современном виде я знал, но не был удовлетворён её состоянием, поскольку она прямого ответа на прямо поставленный вопрос не давала. Я имею некоторый педагогический опыт преподавания физики и потому несколько повышенную чувствительность к слабине в объяснениях. И знаю, когда они половинчаты и потому неубедительны.

Я надеялся, что кто-нибудь снизойдёт до объяснения поставленного вопроса. И тут появилась эта искренняя в своём простодушии тирада анонима, которая утвердила меня в мысли, что статья в ВП о приливной силе действительно лишь заявка, ничего не объясняющая. Потому и разразился тем, что Вы так поспешно вымарали.

Теперь, по существу.

1. Если речь идёт о приливах, как периодическом явлении, то их причиной являются не приливные силы, а вращение Земли. Потому само понятие о приливных силах нуждается в дополнительном разъяснении. 2. Приливных сил, как самостоятельных, имеющих особую, присущую им причину, нет. Есть силы центростремительные, вызывающие вращение любого тела, нарастающие линейно по мере удаления от центра вращения (если тело сохраняет свою форму). И вообще приливные силы не есть силы, имманентно присущие исключительно гравитации. 3. Стабильность формы вращающегося тела, даже если оно образовано мировым океаном, действием тех сил, которые ярко-красным цветом показаны на иллюстрации к статье, объяснить нельзя. Необходимо рассмотреть и ещё кое-что. 4. В космических масштабах этим кое-что является собственное тяготение, существование которого и его роль в статье никак не выделена. 5. Приливные силы не обязательно существуют в поле тяготения. Пример этому я посчитал необходимым поместить в откаченную часть текста (спортивный молот).

Вот, собственно, на первых порах, что заставило меня выступить с посильным разъяснением проблемы. P.S.Да, кстати, вы откатили мой текст, даже не дав мне времени вставить туда формулы. Это досадно.

-С уважением Витольд Муратов (обс, вклад) 09:28, 5 июня 2009 (UTC)

Физическая природа приливных сил в поле гравитации[править | править код]

Для протяжённого тела, находящегося в гравитационном поле тяготеющей массы, силы гравитации различаются для ближней и дальней сторон тела. И разность этих сил ведёт к деформации тела в направлении градиента поля. Существенно, что напряжённость этого поля в случае, если оно создано точечными массами, уменьшается обратно пропорционально квадрату удаления от этих масс. Такое изотропное в пространстве поле есть центральное поле. Мерилом напряжённости гравитационного поля является ускорение свободного падения.

Благодаря тому, что в широком диапазоне значений напряжённости оказывается справедливым принцип суперпозиции полей, напряжённость поля всегда может быть найдена путём векторного суммирования полей, созданных отдельными частями источника поля в том случае, когда по условиям задачи его нельзя считать точечным. Не менее существенно и то обстоятельство, что в случае однородного по плотности протяжённого сферического тела удаётся представить создаваемое им поле как поле точечного источника, обладающего массой, равной массе протяжённого тела, сосредоточенной в его геометрическом центре.

В простейшем случае, для тяготеющей точечной массы M{\displaystyle M} на расстоянии R{\displaystyle R} ускорение свободного падения (то есть напряжённость совместно создаваемыми этими телами гравитационного поля)

a=GMR2,{\displaystyle a={\tfrac {GM}{R^{2}}},}

где G — гравитационная постоянная. Изменение ускорения da (приливное ускорение at) при изменении расстояния dR≪R{\displaystyle dR\ll R}:

at=−da=2GMR3dR.{\displaystyle a_{t}=-da={\frac {2GM}{R^{3}}}\,dR.}

Переходя от ускорений к силам, для части тела массы μ, находящейся на расстоянии r от центра тела, находящегося на расстоянии R от тяготеющей массы массы M и лежащей на прямой, соединяющей массы μ и M, приливная сила:

Ft=2GMμrR3.{\displaystyle F_{t}={\frac {2GM\mu r}{R^{3}}}.}

Можно также наглядно представить физическую сущность приливных сил через третий закон Кеплера, также описывающий движение тел в неоднородном поле тяготения. Этот закон гласит, что периоды обращения тела в центральном поле тяготения соотносятся, как кубы больших полуосей их орбит; таким образом, тело (или часть его) находящееся ближе к источнику силового поля, будет двигаться по своей орбите с более высокой скоростью, чем расположенное дальше. Например, Земля движется вокруг Солнца со скоростью около 29 км/с, Марс — 24 км/с, а Юпитер — 13 км/с. Если мы мысленно соединим Марс с Землёй и Юпитером (в противоположных точках) неким бесконечно прочным канатом, то на поверхности Марса сразу же образуются (в точках присоединения каната) два приливных горба, и вскоре Марс будет разорван этими, фактически приливными силами. В системе Земля — Луна таким источником приливных сил можно представить движение Земли по орбите вокруг общего центра масс системы Земля — Луна. Часть Земли, расположенная ближе к этому центру масс, будет стремиться двигаться быстрее, чем расположенная дальше, формируя таким образом приливы, особенно хорошо заметные в гидросфере.

В силу принципа суперпозиции полей тяготения в системе двух тяготеющих тел приливные силы можно интерпретировать как отклонение поля тяготения в окрестностях тела под влиянием гравитации другой тяготеющей массы, такое отклонение для любой точки окрестности тела массы m{\displaystyle m} может быть получено вычитанием векторов действительного ускорения свободного падения в этой точке и вектора ускорения свободного падения, вызванного массой m{\displaystyle m} (См. Рис. 2). Из рисунка видно, что приливные силы растягивают тело в направлении, параллельном направлению гравитации, и сжимают его в перпендикулярном направлении.


С этим читают