Земной прилив (также известный как прилив твердой Земли , прилив коры , прилив тела , телесный прилив или прилив суши ) — это смещение твердой поверхности Земли , вызванное гравитацией Луны и Солнца . Его основная составляющая имеет амплитуду на уровне метра с периодами около 12 часов и дольше. Самые большие составляющие прилива тела являются полусуточными , но есть также значительные суточные, полугодовые и двухнедельные вклады. Хотя гравитационная сила, вызывающая приливы Земли и океана, одна и та же, реакции совершенно разные.
Большая из периодических гравитационных сил исходит от Луны, но сила притяжения Солнца также важна. На изображениях здесь показана лунная приливная сила , когда Луна появляется прямо над 30° с. ш. (или 30° ю. ш.). Эта картина остается фиксированной, при этом красная область направлена к (или прямо от) Луны. Красный цвет указывает на восходящее притяжение, синий — вниз. Если, например, Луна находится прямо над 90° з. д. (или 90° в. д.), красные области сосредоточены в западной части северного полушария, справа вверху. Красный вверху, синий внизу. Если, например, Луна находится прямо над 90° з. д. (90° в. д.), центр красной области находится в 30° с. ш., 90° з. д. и 30° ю. ш., 90° в. д., а центр голубоватой полосы следует по большому кругу, равноудаленному от этих точек. На широте 30° сильный пик происходит один раз за лунные сутки, что дает значительную дневную силу на этой широте. Вдоль экватора два пика (и впадины) одинакового размера создают полусуточную силу.
Земной прилив охватывает все тело Земли и не ограничен тонкой корой и массами суши на поверхности, в масштабах, которые делают жесткость скал несущественной. Океанские приливы являются следствием касательных сил (см.: равновесный прилив ) и резонанса тех же движущих сил с периодами движения воды в океанических бассейнах, накопленными в течение многих дней, так что их амплитуда и время совершенно различны и изменяются на коротких расстояниях всего в несколько сотен километров. Периоды колебаний Земли в целом не близки к астрономическим периодам, поэтому ее изгиб обусловлен силами момента.
Приливные компоненты с периодом около двенадцати часов имеют лунную амплитуду (расстояния выпуклости/впадины Земли), которая немного больше, чем в два раза превышает высоту солнечных амплитуд, как показано в таблице ниже. В новолуние и полнолуние Солнце и Луна выстраиваются в линию, а лунные и солнечные приливные максимумы и минимумы (выпуклости и впадины) складываются для наибольшего приливного диапазона на определенных широтах. В фазах первой и третьей четверти Луны лунные и солнечные приливы перпендикулярны, а приливный диапазон минимален. Полусуточные приливы проходят один полный цикл (прилив и отлив) примерно каждые 12 часов и один полный цикл максимальной высоты (весенний и квадратурный прилив) примерно каждые 14 дней.
Полусуточный прилив (один максимум каждые 12 часов или около того) в основном лунный (только S 2 является чисто солнечным) и вызывает секторные (или секторные) деформации, которые поднимаются и опускаются в одно и то же время вдоль одной и той же долготы. [1] Секторные вариации вертикальных и восточно-западных смещений максимальны на экваторе и исчезают на полюсах. Вдоль каждой широты есть два цикла, выпуклости противоположны друг другу, а впадины также противоположны. Суточный прилив является лунно-солнечным и вызывает тессеральные деформации. Вертикальное и восточно-западное движение максимально на широте 45° и равно нулю на экваторе и на полюсах. Тессеральное изменение имеет один цикл на широту, одну выпуклость и одну впадину; выпуклости противоположны (антиподальны), другими словами, западная часть северного полушария и восточная часть южного полушария, например. Аналогично, депрессии противопоставлены, в данном случае восточная часть северного полушария и западная часть южного полушария. Наконец, двухнедельные и полугодовые приливы имеют зональные деформации (постоянные вдоль круга широты), так как гравитация Луны или Солнца направлена попеременно от северного и южного полушарий из-за наклона. Вертикальное смещение равно нулю на широте 35°16'.
Поскольку эти смещения влияют на вертикальное направление , вариации восток-запад и север-юг часто табулируются в миллисекундах дуги для астрономического использования. Вертикальное смещение часто табулируется в мкГал , поскольку градиент силы тяжести зависит от местоположения, так что преобразование расстояния составляет всего около 3 мкГал на сантиметр.
Основные приливные составляющие . Амплитуды могут отличаться от указанных в пределах нескольких процентов. [2] [3]
См. также Теория приливов#Приливные составляющие .
В прибрежных районах, поскольку океанский прилив не совпадает с земным приливом, при высоком океанском приливе наблюдается избыток воды выше уровня гравитационного равновесия, и поэтому прилегающая земля опускается в ответ на результирующие различия в весе. При отливе наблюдается дефицит воды, и земля поднимается. Смещения, вызванные приливной нагрузкой океана, могут превышать смещения, вызванные приливом тела Земли. Чувствительные приборы, расположенные далеко в глубине суши, часто должны вносить аналогичные поправки. Атмосферная нагрузка и штормовые события также могут быть измерены, хотя массы в движении менее весомы.
Сейсмологи определили, что микросейсмические события коррелируют с приливными колебаниями в Центральной Азии (к северу от Гималаев); [ требуется ссылка ] см.: приливное инициирование землетрясений . Вулканологи используют регулярные, предсказуемые движения земных приливов для калибровки и тестирования чувствительных приборов мониторинга вулканических деформаций; приливы также могут вызывать вулканические события. [4] [5]
Полусуточная амплитуда земных приливов может достигать около 55 см (22 дюйма) на экваторе, что важно в геодезии с использованием Глобальной системы позиционирования , интерферометрии со сверхдлинной базой и спутниковых лазерных измерений. [6] [7] Кроме того, для проведения точных астрономических угловых измерений требуются точные знания скорости вращения Земли ( продолжительность дня , прецессия , в дополнение к нутации ), на которую влияют земные приливы (см. также: полюсный прилив ).
Земные приливы также необходимо учитывать в случае некоторых экспериментов по физике частиц . [8] Например, в ЦЕРНе или Национальной ускорительной лаборатории SLAC очень большие ускорители частиц были спроектированы с учетом земных приливов для правильной работы. Среди эффектов, которые необходимо учитывать, — деформация окружности для круговых ускорителей, а также энергия пучка частиц. [9] [ ненадежный источник? ] [10] [ ненадежный источник? ]
Приливы тела существуют также в других астрономических объектах , таких как планеты и луны. В луне Земли приливы тела «изменяются примерно на ±0,1 м каждый месяц». [11] Он играет ключевую роль в долгосрочной динамике планетных систем. Например, именно из-за приливов тела на Луне он захватывается в резонанс спин-орбита 1:1 и всегда показывает нам одну сторону. [ требуется ссылка ] Приливы тела на Меркурии заставляют его захватить в резонанс спин-орбита 3:2 с Солнцем. [12] По той же причине считается, что многие экзопланеты захватываются в более высокие резонансы спин-орбита со своими звездами-хозяевами. [13]