Земной прилив (также известный как твердоземный прилив , прилив коры , прилив тела , телесный прилив или прилив суши ) — это смещение твердой земной поверхности, вызванное гравитацией Луны и Солнца . Его основная компонента имеет метровую амплитуду на периодах около 12 часов и более. Крупнейшие составляющие приливов тела полусуточные , но есть также значительные суточные, полугодовые и двухнедельные вклады. Хотя гравитационная сила, вызывающая земные и океанские приливы , одинакова, реакции совершенно разные.
Большая из периодических гравитационных сил исходит от Луны, но сила Солнца также важна. На изображениях здесь показана лунная приливная сила , когда Луна появляется прямо над 30° северной широты (или 30° южной широты). Этот узор остается фиксированным: красная область направлена к Луне (или прямо от нее). Красный цвет означает тягу вверх, синий — вниз. Если, например, Луна находится прямо над 90° з.д. (или 90° в.д.), красные области будут сосредоточены в западной части северного полушария, в правом верхнем углу. Красный вверху, синий внизу. Если, например, Луна находится прямо над 90° з.д. (90° в.д.), центр красной области находится на 30° с.ш., 90° з.д. и 30° ю.ш., 90° в.д., а центр голубоватой полосы следует за большой окружность , равноудаленная от этих точек. На широте 30° сильный пик возникает один раз в 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 ему не препятствует тонкая кора и массы суши на поверхности, в масштабах, которые делают жесткость горных пород несущественной. Океанские приливы являются следствием касательных сил (см.: равновесный прилив ) и резонанса тех же движущих сил с периодами движения воды в океанских бассейнах , накопленных за многие дни, так что их амплитуда и время совершенно различны и изменяются на коротких расстояниях всего лишь несколько сотен километров. Периоды колебаний Земли в целом не близки к астрономическим периодам, поэтому ее изгиб происходит за счет сил момента.
Компоненты прилива с периодом около двенадцати часов имеют лунную амплитуду (расстояния земных выпуклостей/впадин), которые чуть более чем в два раза превышают высоту солнечных амплитуд, как указано в таблице ниже. В новолуние и полнолуние Солнце и Луна выравниваются, а лунные и солнечные приливные максимумы и минимумы (выпуклости и впадины) складываются вместе, образуя наибольший диапазон приливов на определенных широтах. В фазах первой и третьей четверти Луны лунные и солнечные приливы перпендикулярны, а диапазон приливов минимален. Полусуточные приливы проходят один полный цикл (прилив и отлив) примерно раз в 12 часов и один полный цикл максимальной высоты (весенний и прилив) примерно раз в 14 дней.
Полусуточный прилив (один максимум каждые 12 часов или около того) преимущественно лунный (только S 2 чисто солнечный) и вызывает секториальные (или секторальные) деформации, которые поднимаются и опускаются одновременно по одной и той же долготе. [1] Секторальные вариации вертикальных и восточно-западных смещений максимальны на экваторе и исчезают на полюсах. Вдоль каждой широты есть два цикла: выпуклости расположены напротив друг друга, а впадины также противоположны. Суточные приливы лунно-солнечные и вызывают тессеральные деформации. Вертикальное движение и движение с востока на запад максимальны на широте 45° и равны нулю на экваторе и на полюсах. Тессеральная вариация имеет один цикл на широту, одну выпуклость и одну депрессию; выпуклости противоположны (антиподальны), то есть, например, западная часть северного полушария и восточная часть южного полушария. Точно так же противостоят и депрессии, в данном случае восточная часть северного полушария и западная часть южного полушария. Наконец, двухнедельные и полугодовые приливы имеют зональные деформации (постоянные по кругу широты), поскольку гравитация Луны или Солнца из-за наклона направлена попеременно от северного и южного полушарий. На широте 35°16' вертикальное смещение равно нулю.
Поскольку эти смещения влияют на вертикальное направление , для астрономических целей изменения с востока на запад и с севера на юг часто заносятся в таблицы в миллисекундах дуги . Вертикальное смещение часто выражается в мкГал , поскольку градиент силы тяжести зависит от местоположения, поэтому преобразование расстояния составляет всего лишь примерно 3 мкГал на сантиметр.
Основные приливные составляющие . Амплитуды могут отличаться от перечисленных в пределах нескольких процентов. [2] [3]
В прибрежных районах, поскольку океанский прилив совершенно не соответствует земному приливу, во время высокого океанского прилива наблюдается избыток воды выше уровня гравитационного равновесия, и поэтому прилегающий грунт опускается в ответ на возникающие различия в уровне гравитационного равновесия. масса. Во время отлива возникает дефицит воды и земля поднимается. Смещения, вызванные приливной нагрузкой океана, могут превышать смещения, вызванные приливом земного тела. Чувствительным инструментам, расположенным далеко вглубь страны, часто приходится вносить аналогичные поправки. Атмосферную нагрузку и штормовые явления также можно измерить, хотя движущиеся массы менее весомы.
Сейсмологи установили, что микросейсмические явления коррелируют с приливными колебаниями в Центральной Азии (к северу от Гималаев); [ нужна цитата ] см.: приливное возникновение землетрясений . Вулканологи используют регулярные, предсказуемые движения земных приливов для калибровки и тестирования чувствительных инструментов мониторинга деформации вулканов; приливы также могут вызывать вулканические явления. [4] [5]
Полусуточная амплитуда земных приливов может достигать около 55 см (22 дюйма) на экваторе, что важно в геодезии с использованием системы глобального позиционирования , интерферометрии со сверхдлинной базой и измерений спутниковой лазерной локации . [6] [7] Кроме того, для проведения точных астрономических угловых измерений необходимо точное знание скорости вращения Земли ( длины дня , прецессии , помимо нутации ), на которую влияют земные приливы (см. также: полюсный прилив ).
Земные приливы также необходимо учитывать в случае некоторых экспериментов по физике элементарных частиц .[8] Например, в ЦЕРН 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 круговых ускорителей, а также энергия пучка частиц.[9] [ ненадежный источник? ] [10] [ ненадежный источник? ]
Приливы тела существуют и в других астрономических объектах , таких как планеты и спутники. На Луне Земли приливы и отливы «меняются примерно на ±0,1 м каждый месяц». [11] Он играет ключевую роль в долгосрочной динамике планетных систем. Например, из-за приливов тела на Луне оно попадает в спин-орбитальный резонанс 1:1 и всегда показывает нам одну сторону. [ нужна цитата ] Телесные приливы на Меркурии задерживают его в резонансе спин-орбиты 3:2 с Солнцем. [12] По той же причине считается, что многие экзопланеты находятся в более высоких спин-орбитальных резонансах со своими звездами-хозяевами.[13]