Приливы — это подъем и понижение уровня моря , вызванные совместным воздействием гравитационных сил , оказываемых Луной ( и, в гораздо меньшей степени, Солнцем ) , а также вызваны вращением Земли и Луны вокруг друг друга.
Таблицы приливов можно использовать для любого региона, чтобы найти прогнозируемое время и амплитуду (или « диапазон приливов »). На прогнозы влияют многие факторы, включая расположение Солнца и Луны, фазу и амплитуду прилива (характер приливов в глубоком океане), амфидромные системы океанов, а также форму береговой линии и прибрежной зоны. батиметрия (см. Хронометраж ). Однако это всего лишь прогнозы: фактическое время и высота прилива зависят от ветра и атмосферного давления. На многих береговых линиях приливы происходят полусуточно – два почти равных прилива и отлива каждый день. В других местах приливы бывают суточные — по одному приливу и отливу каждый день. «Смешанный прилив» — два прилива разной величины в день — является третьей регулярной категорией. [1] [2] [а]
Приливы различаются по времени от часов до лет из-за ряда факторов, определяющих лунный интервал . Чтобы сделать точные записи, мареографы на стационарных станциях измеряют уровень воды с течением времени. Датчики игнорируют изменения, вызванные волнами с периодом менее минут. Эти данные сравниваются с эталонным (или исходным) уровнем, обычно называемым средним уровнем моря . [3]
Хотя приливы обычно являются крупнейшим источником краткосрочных колебаний уровня моря, уровень моря также подвержен изменениям из-за теплового расширения , ветра и изменений барометрического давления, что приводит к штормовым нагонам , особенно на мелководье и вблизи побережья.
Приливные явления не ограничиваются океанами, они могут возникать и в других системах всякий раз, когда присутствует гравитационное поле, изменяющееся во времени и пространстве. Например, на форму твердой части Земли слегка влияет земной прилив , хотя это не так легко заметить, как приливные движения воды.
Названы четыре стадии приливного цикла:
Колебательные течения , вызванные приливами, известны как приливные потоки или приливные течения . Момент прекращения приливного течения называется стоячей водой или слабым приливом . Затем прилив меняет направление и, как говорят, поворачивается. Застой воды обычно возникает вблизи половодья и межени, но есть места, где моменты застоя существенно отличаются от моментов половодья и межени. [4]
Приливы обычно полусуточные (два прилива и два отлива каждый день) или суточные (один приливный цикл в день). Два паводка в данный день обычно имеют разную высоту (дневное неравенство); это более высокий паводок и нижний паводок в таблицах приливов и приливов . Точно так же два межень каждый день — это верхний межень и нижний межень . Дневное неравенство непостоянно и обычно невелико, когда Луна находится над экватором . [б]
Могут быть определены следующие контрольные уровни прилива, от самого высокого уровня до самого низкого:
Приливные составляющие являются конечным результатом множества влияний, влияющих на приливные изменения в определенные периоды времени. Основные составляющие включают вращение Земли, положение Луны и Солнца относительно Земли, высоту (возвышение) Луны над экватором Земли и батиметрию . Вариации с периодами менее половины суток называются гармоническими составляющими . И наоборот, циклы дней, месяцев или лет называются составляющими длительного периода .
Приливные силы воздействуют на всю Землю , но перемещение твердой Земли происходит всего на сантиметры. Напротив, атмосфера гораздо более текучая и сжимаемая, поэтому ее поверхность перемещается на километры в смысле контурного уровня определенного низкого давления во внешней атмосфере.
В большинстве мест самой крупной составляющей является основная лунная полусуточная составляющая , также известная как приливная составляющая М2 или приливная составляющая М2 . Его период составляет около 12 часов 25,2 минуты, ровно половина приливного лунного дня , что представляет собой среднее время, отделяющее один лунный зенит от следующего, и, таким образом, это время, необходимое Земле для одного оборота относительно Луны. Простые часы приливов отслеживают эту составляющую. Лунный день длиннее земного, потому что Луна вращается в том же направлении, в каком вращается Земля. Это аналогично тому, как минутная стрелка часов пересекает часовую стрелку в 12:00, а затем снова примерно в 1:05½ (не в 1:00).
Луна вращается вокруг Земли в том же направлении, в котором Земля вращается вокруг своей оси, поэтому Луне требуется чуть больше суток — около 24 часов и 50 минут — чтобы вернуться в то же место на небе. За это время он прошел один раз над головой ( кульминация ) и один раз под ногами (под часовым углом 00:00 и 12:00 соответственно), поэтому во многих местах период сильнейшего приливного воздействия равен упомянутому выше, около 12 часов. и 25 минут. Момент наивысшего прилива не обязательно наступает тогда, когда Луна находится ближе всего к зениту или надиру , но период воздействия по-прежнему определяет время между приливами.
Поскольку гравитационное поле, создаваемое Луной, ослабевает по мере удаления от Луны, оно оказывает немного большую, чем в среднем, силу на стороне Земли, обращенной к Луне, и немного более слабую силу на противоположной стороне. Таким образом, Луна имеет тенденцию слегка «растягивать» Землю вдоль линии, соединяющей два тела. Твердая Земля немного деформируется, но океанская вода, будучи жидкой, может гораздо больше двигаться в ответ на приливную силу, особенно горизонтально (см. Равновесный прилив ).
Когда Земля вращается, величина и направление приливной силы в любой конкретной точке земной поверхности постоянно меняются; хотя океан никогда не достигает равновесия - жидкость никогда не успевает «догнать» состояние, которого она в конечном итоге достигла бы, если бы приливная сила была постоянной, - изменяющаяся приливная сила, тем не менее, вызывает ритмические изменения высоты морской поверхности.
Когда каждый день наблюдаются два прилива разной высоты (и два отлива также разной высоты), такая картина называется смешанным полусуточным приливом . [8]
Полусуточный диапазон (разница высот между высокой и низкой водой примерно за полдня) меняется в двухнедельном цикле. Примерно два раза в месяц, в новолуние и полнолуние , когда Солнце, Луна и Земля образуют линию (конфигурация, известная как сизигия [ 9] ), приливная сила Солнца усиливает силу Луны. В это время дальность прилива максимальна; это называется весенний прилив . Оно не названо в честь сезона , но, как и это слово, происходит от значения «прыгать, вырываться, подниматься», как у природного источника . Весенние приливы иногда называют сизигиями . [10]
Когда Луна находится в первой или третьей четверти, Солнце и Луна разделены на 90 °, если смотреть с Земли, и солнечная приливная сила частично нейтрализует приливную силу Луны. В эти моменты лунного цикла амплитуда прилива минимальна; это называется приливом или приливом . «Neap» — англосаксонское слово, означающее «без власти», например, forðganges nip (идущий без власти). [11] Приливы иногда называют квадратурными приливами . [10]
Весенние приливы приводят к тому, что уровень воды выше среднего, уровень воды ниже среднего, время « слабой воды » короче среднего и более сильные приливные течения, чем в среднем. Приливы приводят к менее экстремальным приливным условиям. Между весной и ночным периодом проходит около семи дней.
Изменение расстояния, разделяющего Луну и Землю, также влияет на высоту приливов. Когда Луна находится ближе всего, в перигее , дальность увеличивается, а когда она находится в апогее , дальность сужается. Шесть или восемь раз в год перигей совпадает с новолунием или полнолунием, вызывая перигейные весенние приливы с самым большим диапазоном приливов . Разница между высотой прилива во время перигейского весеннего прилива и весеннего прилива, когда Луна находится в апогее, зависит от местоположения, но может быть на фут выше. [12]
К ним относятся солнечное гравитационное воздействие, наклон (наклон) земного экватора и оси вращения, наклон плоскости лунной орбиты и эллиптическая форма земной орбиты Солнца.
Сложный прилив (или прилив) возникает в результате взаимодействия на мелководье двух родительских волн. [13]
Поскольку в большинстве мест преобладает приливная составляющая M 2 , стадия или фаза прилива, обозначаемая временем в часах после паводка, является полезной концепцией. Стадия прилива также измеряется в градусах, по 360° на каждый приливный цикл. Линии постоянной фазы прилива называются котидальными линиями , которые аналогичны контурным линиям постоянной высоты на топографических картах и при нанесении образуют котидальную карту или котидальную карту . [16] Половодье достигается одновременно вдоль котидальных линий, идущих от побережья в океан, а котидальные линии (и, следовательно, приливные фазы) продвигаются вдоль побережья. Полусуточные и длиннофазные составляющие измеряются по паводку, суточные – по максимальному приливу. Это и последующее обсуждение справедливо только для одной приливной составляющей.
Для океана в форме круглого бассейна, окруженного береговой линией, котидальные линии направлены радиально внутрь и в конечном итоге должны встретиться в общей точке, амфидромной точке . Амфидромная точка одновременно котидальна с высокими и низкими водами, что обеспечивается нулевым приливным движением. (Редкое исключение возникает, когда прилив окружает остров, как это происходит вокруг Новой Зеландии, Исландии и Мадагаскара .) Приливное движение обычно уменьшает удаление от континентальных берегов, так что котидальные линии пересекаются контурами постоянной амплитуды (половина расстояния между высокая и низкая вода), которые уменьшаются до нуля в амфидромной точке. Для полусуточного прилива амфидромную точку можно представить примерно как центр циферблата, при этом часовая стрелка указывает в направлении котидальной линии паводка, которая находится прямо напротив котидальной линии отлива низкой воды. Половодье вращается вокруг амфидромной точки каждые 12 часов в направлении восходящих котидальных линий и в сторону от отливных котидальных линий. Это вращение, вызванное эффектом Кориолиса , обычно происходит по часовой стрелке в южном полушарии и против часовой стрелки в северном полушарии. Отличием котидальной фазы от фазы эталонного прилива является эпоха . Эталонный прилив - это гипотетическая составляющая «равновесного прилива» на безземельной Земле, измеренная на 0 ° долготы, Гринвичском меридиане. [17]
В Северной Атлантике, поскольку котидальные линии вращаются вокруг амфидромной точки против часовой стрелки, прилив проходит через гавань Нью-Йорка примерно на час раньше гавани Норфолка. К югу от мыса Хаттерас приливные силы более сложны, и их невозможно надежно предсказать на основе котидальных линий Северной Атлантики.
Исследования приливной физики сыграли важную роль на раннем этапе развития небесной механики , поскольку существование двух ежедневных приливов объяснялось гравитацией Луны. Позднее суточные приливы были объяснены более точно взаимодействием гравитации Луны и Солнца.
Около 150 г. до н.э. Селевк из Селевкии выдвинул теорию, что приливы вызываются Луной. Влияние Луны на водоемы упоминается и в « Тетрабиблосе » Птолемея . [с]
В книге De temporumratione ( «Исчисление времени ») 725 года Беда связал полусуточные приливы и явление переменной высоты приливов с Луной и ее фазами. Беда начинает с того, что отмечает, что приливы и отливы каждый день происходят на 4/5 часа позже, точно так же, как Луна восходит и заходит на 4/5 часа позже. [19] Далее он подчеркивает, что за два лунных месяца (59 дней) Луна обходит Землю 57 раз и происходит 114 приливов. [20] Затем Беда отмечает, что высота приливов меняется в течение месяца. Возрастающие приливы называются малинами , а убывающие - ледонами , и месяц делится на четыре части по семь или восемь дней с чередованием малин и ледонов . [21] В том же отрывке он также отмечает влияние ветров на сдерживание приливов и отливов. [21] Беда также отмечает, что время приливов варьируется от места к месту. К северу от места расположения Беды ( Монквермаут ) приливы раньше, к югу позже. [22] Он объясняет, что прилив «покидает эти берега, чтобы тем более иметь возможность затопить другие [берега], когда он прибудет туда», отмечая, что «Луна, которая сигнализирует о подъеме здесь прилива, сигнализирует об его отступлении. в других регионах, далеких от этой четверти небес». [22]
Более позднее средневековое понимание приливов и отливов основывалось в первую очередь на работах мусульманских астрономов , которые стали доступны благодаря латинскому переводу, начиная с 12 века. [23] Абу Машар аль-Балхи (ум. около 886 г.) в своем «Введении в астрономию» учил, что приливы и отливы были вызваны Луной. [23] Абу Машар обсуждал влияние ветра и фаз Луны относительно Солнца на приливы и отливы. [23] В 12 веке аль-Битруджи (ум. около 1204 г.) выдвинул идею о том, что приливы и отливы были вызваны общим движением небес. [23]
Саймон Стевин в своей книге «De spiegheling der Ebbenvloet» ( «Теория приливов и отливов ») 1608 года опроверг большое количество существовавших до сих пор заблуждений относительно приливов и отливов. Стевин отстаивал идею о том, что за приливы отвечает притяжение Луны, и ясно говорил об отливах, отливах, весенних приливах и приливах , подчеркивая, что необходимо провести дальнейшие исследования. [24] [25]
В 1609 году Иоганн Кеплер также правильно предположил, что гравитация Луны вызывает приливы, [d] которые он основывал на древних наблюдениях и корреляциях.
Галилео Галилей в своем «Диалоге о двух главных мировых системах» 1632 года , рабочее название которого было «Диалог о приливах» , дал объяснение приливов и отливов. Однако полученная теория была неверной, поскольку он объяснял приливы выплескиванием воды, вызванным движением Земли вокруг Солнца. Он надеялся предоставить механическое доказательство движения Земли. Ценность его приливной теории оспаривается. Галилей отверг объяснение Кеплера о приливах.
Исаак Ньютон (1642–1727) был первым, кто объяснил приливы как результат гравитационного притяжения астрономических масс. Его объяснение приливов (и многих других явлений) было опубликовано в « Началах» (1687) [27] [28] и использовало свою теорию всемирного тяготения для объяснения лунного и солнечного притяжения как происхождения сил, генерирующих приливы. [e] Ньютон и другие до Пьера-Симона Лапласа решали проблему с точки зрения статической системы (теории равновесия), которая обеспечивала приближение, описывающее приливы, которые будут происходить в неинерционном океане, равномерно покрывающем всю Землю. [27] Приливно-генерирующая сила (или соответствующий ей потенциал ) по-прежнему актуальна для теории приливов, но как промежуточная величина (вынуждающая функция), а не как конечный результат; теория должна также учитывать накопленную динамическую приливную реакцию Земли на приложенные силы, на которую влияют глубина океана, вращение Земли и другие факторы. [29]
В 1740 году Королевская академия наук в Париже учредила приз за лучшее теоретическое эссе о приливах и отливах. Даниэль Бернулли , Леонард Эйлер , Колен Маклорен и Антуан Каваллери разделили премию. [30]
Маклорен использовал теорию Ньютона, чтобы показать, что гладкая сфера, покрытая достаточно глубоким океаном под действием приливной силы одного деформирующегося тела, представляет собой вытянутый сфероид (по сути трехмерный овал) с большой осью, направленной к деформирующемуся телу. Маклорен был первым, кто написал о влиянии вращения Земли на движение. Эйлер понял, что горизонтальная составляющая приливной силы (больше, чем вертикальная) вызывает прилив. В 1744 году Жан ле Рон д'Аламбер изучал приливные уравнения атмосферы, не учитывающие вращение.
В 1770 году барк Джеймса Кука HMS Endeavour причалил к Большому Барьерному рифу . Во время следующего прилива были предприняты попытки снять ее с мели, но они не увенчались успехом, но последующий прилив легко поднял ее. Пока ее ремонтировали в устье реки Индевор, Кук наблюдал за приливами в течение семи недель. Во время приливов оба прилива за день были одинаковыми, но весной приливы поднимались на 7 футов (2,1 м) утром и на 9 футов (2,7 м) вечером. [31]
Пьер-Симон Лаплас сформулировал систему дифференциальных уравнений в частных производных , связывающую горизонтальный поток океана с высотой его поверхности, - первую крупную динамическую теорию водных приливов. Приливные уравнения Лапласа используются до сих пор. Уильям Томсон, 1-й барон Кельвин , переписал уравнения Лапласа в терминах завихренности , что позволило найти решения, описывающие прибрежные захваченные приливные волны, известные как волны Кельвина . [32] [33] [34]
Другие, в том числе Кельвин и Анри Пуанкаре, развили теорию Лапласа. На основе этих разработок и лунной теории Э. У. Брауна , описывающей движение Луны, Артур Томас Дудсон разработал и опубликовал в 1921 г. [35] первую современную разработку приливно-генерирующего потенциала в гармонической форме: Дудсон выделил 388 приливных частот. [36] Некоторые из его методов до сих пор используются. [37]
С древних времен наблюдения и обсуждения приливов стали более изощренными, сначала отмечая ежедневную повторяемость, а затем связь приливов с Солнцем и Луной. Пифей отправился на Британские острова около 325 г. до н.э. и, кажется, первым связал весенние приливы с фазой Луны.
Во II веке до нашей эры эллинистический астроном Селевк из Селевкии правильно описал явление приливов и отливов, чтобы поддержать свою гелиоцентрическую теорию. [38] Он правильно предположил, что приливы были вызваны Луной , хотя считал, что взаимодействие опосредовано пневмой . Он отметил, что приливы различаются по времени и силе в разных частях мира. Согласно Страбону (1.1.9), Селевк был первым, кто связал приливы с лунным притяжением и что высота приливов зависит от положения Луны относительно Солнца. [39]
В « Naturalis Historia» Плиния Старшего собрано множество наблюдений за приливами, например, весенние приливы происходят через несколько дней после (или до) новолуния и полнолуния и достигают максимума в дни равноденствий, хотя Плиний отмечал многие связи, которые сейчас считаются причудливыми. В своей «Географии » Страбон описал приливы в Персидском заливе , имеющие наибольший размах, когда Луна находилась дальше всего от плоскости экватора. И все это несмотря на относительно небольшую амплитуду приливов средиземноморского бассейна. (Сильные течения через проливы Еврипуса и Мессинского пролива озадачивали Аристотеля .) Филострат обсуждал приливы в пятой книге « Жизни Аполлония Тианского» . Филострат упоминает луну, но приписывает приливы «духам». В Европе около 730 года нашей эры Достопочтенный Беда описал, как прилив на одном побережье Британских островов совпал с спадом на другом, и описал ход паводка во времени вдоль побережья Нортумбрии.
Первая таблица приливов и отливов в Китае была записана в 1056 году нашей эры в первую очередь для посетителей, желающих увидеть знаменитый прилив на реке Цяньтан . Считается, что первая известная британская таблица приливов принадлежит Джону Уоллингфорду, который умер аббатом Сент-Олбанса в 1213 году, исходя из того, что паводок происходит на 48 минут позже каждый день и на три часа раньше в устье Темзы, чем вверх по реке в Лондоне . [40]
В 1614 году Клод д'Абвиль опубликовал работу « История миссии отцов-капуцинов на острове Мараньян и земных цирков », в которой он показал, что люди Тупинамба уже понимали связь между Луной и приливами и отливами еще до Европы. . [41]
Уильям Томсон (лорд Кельвин) провел первый систематический гармонический анализ записей приливов, начиная с 1867 года. Основным результатом стало создание машины для прогнозирования приливов, использующей систему шкивов для сложения шести гармонических функций времени. Его «запрограммировали» путем переустановки шестерен и цепей для регулировки фазировки и амплитуды. Подобные машины использовались до 1960-х годов. [42]
Первый известный рекорд уровня моря за весь цикл весна-припадок был сделан в 1831 году на военно-морском доке в устье Темзы . К 1850 году во многих крупных портах были автоматические приливные станции.
Джон Лаббок был одним из первых, кто нанес на карту приливные линии Великобритании, Ирландии и прилегающих побережий в 1840 году. [43] Уильям Уэвелл расширил эту работу, закончив ее почти глобальной картой в 1836 году. [44] Чтобы сделать эти карты согласовывались, он выдвинул гипотезу о существовании региона без приливов и отливов, где линии приливов встречаются в середине океана. Существование таких амфидромных точек , как они известны сейчас, было подтверждено в 1840 году капитаном Уильямом Хьюиттом, доктором медицинских наук , в результате тщательного зондирования в Северном море . [45] [46] [32]
Приливная сила, создаваемая массивным объектом (далее Луной) на маленькой частице, находящейся на или внутри обширного тела (далее Земля), представляет собой векторную разность между гравитационной силой, действующей на частицу со стороны Луны, и гравитационной силой, которая действовало бы на частицу, если бы она находилась в центре масс Земли.
В то время как гравитационная сила , действующая на небесное тело на Земле, изменяется обратно пропорционально квадрату его расстояния до Земли, максимальная приливная сила изменяется обратно пропорционально кубу этого расстояния. [47] Если бы приливная сила, вызываемая каждым телом, вместо этого была равна его полной гравитационной силе (что не так из-за свободного падения всей Земли, а не только океанов, к этим телам), то картина приливных сил была бы иной. наблюдалось бы, например, при гораздо более сильном влиянии Солнца, чем Луны: Сила солнечной гравитации на Земле в среднем в 179 раз сильнее лунной, но поскольку Солнце находится в среднем в 389 раз дальше от Земли, ее Градиент поля слабее. Общая пропорциональность
где M — масса небесного тела, d — его расстояние, ρ — его средняя плотность, r — его радиус. Отношение r / d связано с углом, под которым находится объект в небе. Поскольку Солнце и Луна имеют на небе практически одинаковый диаметр, приливная сила Солнца меньше, чем у Луны, потому что ее средняя плотность гораздо меньше, и она всего на 46% больше лунной, [ f ] таким образом, во время весеннего прилива доля Луны составляет 69%, а Солнца — 31%. Точнее, приливное ускорение Луны (вдоль оси Луна-Земля, у поверхности Земли) составляет около 1,1 · 10 -7 г , а солнечное приливное ускорение (вдоль оси Солнце-Земля, у поверхности Земли) - около 0,52. × 10 −7 г , где g – ускорение свободного падения у поверхности Земли. [g] Эффекты других планет различаются в зависимости от их расстояния от Земли. Когда Венера находится ближе всего к Земле, ее эффект в 0,000113 раза превышает солнечный эффект. [48] В другое время наибольший эффект могут оказать Юпитер или Марс.
Поверхность океана аппроксимируется поверхностью, называемой геоидом , которая учитывает гравитационную силу, действующую на Землю, а также центробежную силу, возникающую из-за вращения. Теперь рассмотрим влияние массивных внешних тел, таких как Луна и Солнце. Эти тела обладают сильными гравитационными полями, которые уменьшаются с расстоянием и заставляют поверхность океана отклоняться от геоида. Они создают новую равновесную поверхность океана, которая выпячивается в сторону Луны с одной стороны и от Луны с другой. Вращение Земли относительно этой формы вызывает ежедневный цикл приливов. Поверхность океана стремится к этой равновесной форме, которая постоянно меняется, но никогда полностью ее не достигает. Когда поверхность океана не выровнена с ней, поверхность как будто наклонена, и вода ускоряется в направлении спуска.
Равновесный прилив — это идеализированный прилив, предполагающий безземельную Землю. [49] Это вызвало бы приливную выпуклость в океане, вытянутую в сторону притягивающего тела (Луны или Солнца). Это не вызвано вертикальным притяжением, ближайшим или дальним от тела, которое очень слабое; скорее, это вызвано тангенциальной или тяговой приливной силой, которая наиболее сильна под углом примерно 45 градусов от тела, что приводит к горизонтальному приливному течению. [ч] [я] [к] [53]
Глубины океана намного меньше его горизонтальной протяженности. Таким образом, реакцию на приливное воздействие можно смоделировать с помощью приливных уравнений Лапласа , которые включают в себя следующие особенности:
Граничные условия диктуют отсутствие течения через береговую линию и свободное скольжение по дну.
Эффект Кориолиса (сила инерции) направляет потоки, движущиеся к экватору на запад, и потоки, движущиеся от экватора на восток, позволяя волнам задерживаться в прибрежных водах. Наконец, можно добавить термин диссипации, который является аналогом вязкости.
Теоретическая амплитуда океанических приливов, вызванных Луной, составляет около 54 сантиметров (21 дюйм) в самой высокой точке, что соответствует амплитуде, которая была бы достигнута, если бы океан имел одинаковую глубину, не было суши и Земля вращалась. в ногу с орбитой Луны. Солнце аналогичным образом вызывает приливы, теоретическая амплитуда которых составляет около 25 сантиметров (9,8 дюйма) (46% амплитуды Луны) с продолжительностью цикла 12 часов. Во время весеннего прилива эти два эффекта суммируются до теоретического уровня 79 сантиметров (31 дюйм), тогда как во время прилива теоретический уровень снижается до 29 сантиметров (11 дюймов). Поскольку орбиты Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли эллиптические, приливные амплитуды несколько изменяются в результате изменения расстояний Земля-Солнце и Земля-Луна. Это вызывает изменение приливной силы и теоретической амплитуды примерно на ±18% для Луны и ±5% для Солнца. Если бы и Солнце, и Луна находились на ближайшем расстоянии и выровнялись в момент новолуния, теоретическая амплитуда достигла бы 93 сантиметров (37 дюймов).
Реальные амплитуды значительно различаются не только из-за изменений глубины и материковых препятствий, но и потому, что распространение волн через океан имеет естественный период того же порядка, что и период вращения: если бы не было суши, это заняло бы около 30 часов для распространения длинноволновой поверхностной волны вдоль экватора на полпути вокруг Земли (для сравнения, естественный период литосферы Земли составляет около 57 минут). Земные приливы , которые поднимают и опускают дно океана, а также собственное гравитационное самопритяжение прилива являются значительными и еще больше усложняют реакцию океана на приливные силы.
Приливные колебания Земли вызывают рассеивание энергии со средней скоростью около 3,75 тераватт . [54] Около 98% этого рассеивания происходит за счет морских приливов. [55] Диссипация возникает, когда приливные потоки в масштабе бассейна вызывают потоки меньшего масштаба, которые испытывают турбулентную диссипацию. Это приливное сопротивление создает на Луне крутящий момент, который постепенно передает угловой момент на ее орбиту, а также постепенное увеличение расстояния между Землей и Луной. Равный и противоположный крутящий момент на Земле соответственно уменьшает скорость ее вращения. Таким образом, с течением геологического времени Луна удаляется от Земли примерно на 3,8 сантиметра (1,5 дюйма) в год, удлиняя земные сутки. [к]
За последние 600 миллионов лет продолжительность дня увеличилась примерно на 2 часа. Если предположить (в грубом приближении), что скорость замедления постоянна, это будет означать, что 70 миллионов лет назад продолжительность дня была примерно на 1% короче и примерно на 4 дня в году больше.
Форма береговой линии и дна океана меняет способ распространения приливов, поэтому не существует простого общего правила, позволяющего предсказать время паводка по положению Луны на небе. Прибрежные характеристики, такие как подводная батиметрия и форма береговой линии, означают, что индивидуальные характеристики местоположения влияют на прогноз приливов; фактическое время и высота паводка могут отличаться от прогнозов модели из-за влияния морфологии побережья на приливный поток. Однако для данного места взаимосвязь между высотой Луны и временем прилива или отлива ( лунный интервал ) относительно постоянна и предсказуема, как и время прилива или отлива относительно других точек на том же побережье. Например, прилив в Норфолке, штат Вирджиния , США, предсказуемо произойдет примерно за два с половиной часа до того, как Луна пройдет прямо над головой.
Массы суши и океанские бассейны действуют как барьеры для свободного перемещения воды по земному шару, а их разнообразные формы и размеры влияют на частоту приливов. В результате характер приливов меняется. Например, в США на восточном побережье преобладают полусуточные приливы, как и на атлантическом побережье Европы, тогда как на западном побережье преобладают смешанные приливы. [57] [58] [59] Человеческие изменения в ландшафте также могут существенно изменить местные приливы и отливы. [60]
Приливные силы, вызванные Луной и Солнцем, создают очень длинные волны, которые движутся по всему океану по путям, показанным на картах приливов. Время, когда гребень волны достигает порта, дает время паводка в порту. Время, необходимое волне для путешествия по океану, также означает, что существует задержка между фазами Луны и их влиянием на прилив. Например, весны и приливы в Северном море отстают на два дня от новолуния/полнолуния и первой/третьей четверти луны. Это называется возрастом прилива . [61] [62]
Батиметрия океана сильно влияет на точное время и высоту прилива в конкретной точке побережья . Есть несколько крайних случаев; Часто говорят, что в заливе Фанди на восточном побережье Канады наблюдаются самые высокие в мире приливы из-за его формы, батиметрии и удаленности от края континентального шельфа. [63] Измерения, проведенные в ноябре 1998 года в Бернткоут-Хед в заливе Фанди, зафиксировали максимальную дальность 16,3 метра (53 фута) и самый высокий прогнозируемый крайний уровень 17 метров (56 футов). [64] [65] Аналогичные измерения, проведенные в марте 2002 года в бассейне Лиф в заливе Унгава на севере Квебека , дали аналогичные значения (с учетом ошибок измерений), максимальную дальность 16,2 метра (53 фута) и самый высокий прогнозируемый экстремум 16,8 метра ( 55 футов). [64] [65] Залив Унгава и залив Фанди расположены на одинаковом расстоянии от края континентального шельфа, но залив Унгава свободен от пакового льда только около четырех месяцев в году, а залив Фанди редко замерзает.
В Саутгемптоне в Соединенном Королевстве наблюдается двойной паводок, вызванный взаимодействием приливных составляющих M 2 и M 4 (мелководные приливы главной луны). [66] По той же причине в Портленде наблюдается двойной межень. Прилив М 4 наблюдается по всему южному побережью Соединенного Королевства, но его влияние наиболее заметно между островом Уайт и Портлендом , поскольку прилив М 2 в этом регионе самый низкий.
Поскольку режимы колебаний Средиземного и Балтийского морей не совпадают с каким-либо значительным периодом астрономических воздействий, самые крупные приливы близки к их узким соединениям с Атлантическим океаном. По той же причине происходят чрезвычайно малые приливы в Мексиканском заливе и Японском море . В других местах, например, вдоль южного побережья Австралии , отливы могут быть связаны с наличием поблизости амфидрома .
Теория гравитации Исаака Ньютона впервые позволила объяснить, почему обычно бывает два прилива в день, а не один, и дала надежду на детальное понимание приливных сил и поведения. Хотя может показаться, что приливы можно предсказать с помощью достаточно детального знания мгновенных астрономических воздействий, фактический прилив в данном месте определяется астрономическими силами, накопленными водоемом в течение многих дней. Кроме того, для получения точных результатов потребуются детальные знания формы всех океанских бассейнов — их батиметрии и формы береговой линии.
Текущая процедура анализа приливов следует методу гармонического анализа, введенному в 1860-х годах Уильямом Томсоном . Он основан на том принципе, что астрономические теории движения Солнца и Луны определяют большое количество составляющих частот, и на каждой частоте существует составляющая силы, стремящаяся вызвать приливное движение, но в каждом интересующем месте на планете На Земле приливы реагируют на каждую частоту с амплитудой и фазой, характерными для этой местности. Поэтому в каждом интересующем месте высота прилива измеряется в течение достаточно длительного периода времени (обычно более года в случае нового порта, который ранее не изучался), чтобы можно было различить реакцию на каждой значительной частоте возникновения приливов. путем анализа и извлечь приливные константы для достаточного количества самых сильных известных компонентов астрономических приливных сил, чтобы обеспечить практическое предсказание приливов. Ожидается, что высота прилива будет соответствовать приливной силе с постоянной амплитудой и задержкой фазы для каждого компонента. Поскольку астрономические частоты и фазы можно точно рассчитать, высоту прилива в другое время можно будет предсказать, как только будет найдена реакция на гармонические компоненты астрономических сил, генерирующих приливы.
Основные закономерности приливов:
Высший астрономический прилив — это перигейский весенний прилив, когда Солнце и Луна находятся ближе всего к Земле.
Когда мы сталкиваемся с периодически меняющейся функцией, стандартным подходом является использование ряда Фурье — формы анализа, в которой в качестве базисного набора используются синусоидальные функции , имеющие частоты, равные нулю, одному, двум, трем и т. д. раз превышающим частоту конкретной функции. фундаментальный цикл. Эти кратные частоты называются гармониками основной частоты, а сам процесс называется гармоническим анализом . Если базовый набор синусоидальных функций соответствует моделируемому поведению, необходимо добавить относительно немного гармонических членов. Орбитальные траектории почти круговые, поэтому синусоидальные изменения подходят для приливов и отливов.
Для анализа высоты прилива на практике подход с использованием рядов Фурье должен быть более сложным, чем использование одной частоты и ее гармоник. Приливные модели разлагаются на множество синусоид, имеющих множество основных частот, соответствующих (как и в теории Луны ) множеству различных комбинаций движений Земли, Луны и углов, определяющих форму и расположение их орбит.
Таким образом, для приливов гармонический анализ не ограничивается гармониками одной частоты. [l] Другими словами, гармонии кратны многим фундаментальным частотам, а не только основной частоте более простого подхода с использованием рядов Фурье. Их представление в виде ряда Фурье, имеющего только одну фундаментальную частоту и ее (целые) кратные, потребовало бы множества терминов и было бы строго ограничено во временном диапазоне, для которого оно было бы справедливо.
Изучение высоты прилива методом гармонического анализа было начато Лапласом, Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) и Джорджем Дарвином . AT Doodson расширили свою работу, введя обозначение числа Дудсона для организации сотен результирующих членов. С тех пор этот подход стал международным стандартом, и сложности возникают следующим образом: сила, вызывающая прилив, условно определяется суммой нескольких слагаемых. Каждый термин имеет вид
где
Есть один термин для Луны и второй термин для Солнца. Фаза p первой гармоники лунного термина называется лунным интервалом или интервалом половодья.
Следующее уточнение заключается в учете гармонических членов из-за эллиптической формы орбит. Для этого значение амплитуды принимается не постоянным, а изменяющимся во времени около средней амплитуды А о . Для этого замените A o в приведенном выше уравнении на A ( t ) , где A — еще одна синусоида, подобная циклам и эпициклам теории Птолемея . Это дает
то есть среднее значение A o с синусоидальным изменением вокруг него величины A a с частотой ω a и фазой p a . Подстановка этого значения на A o в исходном уравнении дает произведение двух косинусных множителей:
Учитывая, что для любых x и y
ясно, что составной член, включающий в себя произведение двух косинусных членов, каждый из которых имеет свою собственную частоту, аналогичен трем простым косинусным членами, которые должны быть добавлены на исходной частоте, а также на частотах, которые представляют собой сумму и разность двух частот. срока действия продукта. (Три, а не два члена, поскольку все выражение равно .) Учтите далее, что приливная сила в определенном месте зависит также от того, находится ли Луна (или Солнце) выше или ниже плоскости экватора, и что эти атрибуты имеют свои значения. собственные месячные также несоизмеримы с днем и месяцем, и ясно, что получается множество комбинаций. При тщательном выборе основных астрономических частот число Дудсона аннотирует конкретные дополнения и различия, образуя частоту каждого простого косинусного члена.
Помните, что астрономические приливы не включают погодные эффекты. Кроме того, изменения местных условий (движение песчаных отмелей, дноуглубительные работы в устьях гаваней и т. д.) по сравнению с теми, которые преобладали во время измерения, влияют на фактическое время и величину прилива. Организации, указывающие «самый высокий астрономический прилив» для какого-либо места, могут преувеличивать эту цифру как фактор безопасности в отношении аналитических неопределенностей, расстояния от ближайшей точки измерения, изменений с момента последнего наблюдения, проседания грунта и т. д., чтобы избежать ответственности в случае инженерных работ. быть перегруженным. Особая осторожность необходима при оценке размера «погодного всплеска» путем вычитания астрономического прилива из наблюдаемого прилива.
Тщательный анализ данных Фурье за девятнадцатилетний период ( Эпоха национальных приливов в США) использует частоты, называемые составляющими приливных гармоник . Девятнадцать лет предпочтительнее, потому что относительные положения Земли, Луны и Солнца повторяются почти точно в 19-летнем цикле Метона , который достаточно длинный, чтобы включить 18,613-летнюю лунную узловую приливную составляющую . Этот анализ можно провести, используя только знание периода воздействия , но без детального понимания математического вывода, а это означает, что полезные таблицы приливов и отливов строились на протяжении веков. [67] Полученные амплитуды и фазы затем можно использовать для прогнозирования ожидаемых приливов. Обычно в них преобладают составляющие около 12 часов ( полусуточные составляющие), но есть и основные составляющие около 24 часов ( суточные ). Долгосрочные составляющие — это 14-дневные или двухнедельные , ежемесячные и полугодовые. На береговой линии преобладали полусуточные приливы, но в некоторых районах, таких как Южно-Китайское море и Мексиканский залив , они преимущественно дневные. В полусуточных областях основные составляющие периодов M 2 (лунный) и S 2 (солнечный) различаются незначительно, так что относительные фазы и, следовательно, амплитуда объединенного прилива изменяются каждые две недели (период 14 дней). [68]
На приведенном выше графике M 2 каждая котидальная линия отличается от соседних на один час, а более толстые линии показывают приливы в фазе с равновесием в Гринвиче. В северном полушарии линии вращаются вокруг амфидромных точек против часовой стрелки, так что от полуострова Нижняя Калифорния до Аляски и от Франции до Ирландии прилив М 2 распространяется на север. В южном полушарии это направление по часовой стрелке. С другой стороны, прилив М 2 распространяется вокруг Новой Зеландии против часовой стрелки, но это связано с тем, что острова действуют как плотина и позволяют приливам иметь разную высоту на противоположных сторонах островов. (Как и предсказывает теория, приливы распространяются на север на восточной стороне и на юг на западном побережье.)
Исключением является пролив Кука , где приливные течения периодически соединяют высокий уровень воды с низким уровнем воды. Это связано с тем, что котидальные линии на 180 ° вокруг амфидромов находятся в противоположной фазе, например, половодье напротив маловодья на каждом конце пролива Кука. Каждая приливная составляющая имеет различную структуру амплитуд, фаз и амфидромных точек, поэтому модели M 2 нельзя использовать для других компонентов приливов.
Поскольку Луна движется по своей орбите вокруг Земли и в том же смысле, что и вращение Земли, точка на Земле должна вращаться немного дальше, чтобы догнать ее, чтобы время между полусуточными приливами составляло не двенадцать, а 12,4206 часов — чуть больше двадцати пяти минут. Эти две вершины не равны. Два прилива в день чередуются с максимальной высотой: более низкий (чуть менее трех футов), более высокий (чуть более трех футов) и снова более низкий. То же самое и с отливами.
Когда Земля, Луна и Солнце находятся на одной линии (Солнце-Земля-Луна или Солнце-Луна-Земля), два основных влияния объединяются, вызывая весенние приливы; когда две силы противостоят друг другу, например, когда угол Луна-Земля-Солнце близок к девяноста градусам, возникают приливы. Когда Луна движется по своей орбите, она меняется с севера от экватора на юг от экватора. Чередование высот приливов становится меньшим, пока они не станут одинаковыми (в момент лунного равноденствия Луна находится над экватором), затем вновь развивается, но с другой полярностью, увеличиваясь до максимальной разницы, а затем снова уменьшаясь.
Влияние приливов на течение или поток гораздо труднее анализировать, а данные гораздо труднее собирать. Высота прилива является скалярной величиной и плавно меняется в широком регионе. Поток представляет собой векторную величину с величиной и направлением, которые могут существенно меняться в зависимости от глубины и на коротких расстояниях из-за местной батиметрии. Кроме того, хотя центр водного канала является наиболее полезным местом измерения, моряки возражают, когда оборудование для измерения тока загораживает водные пути. Поток, идущий вверх по изогнутому каналу, может иметь аналогичную величину, даже если его направление непрерывно меняется вдоль канала. Удивительно, но приливы и отливы часто не направлены в противоположные стороны. Направление потока определяется формой восходящего канала, а не формой нисходящего канала. Аналогично, вихри могут образовываться только в одном направлении потока.
Тем не менее, анализ приливных течений аналогичен анализу высоты приливов: в простом случае в данном месте поток паводка движется преимущественно в одном направлении, а отлив - в другом направлении. Скорость паводка имеет положительный знак, а скорость отлива – отрицательный. Анализ продолжается так, как будто это высота прилива.
В более сложных ситуациях основные приливы и отливы не доминируют. Вместо этого направление и величина потока прослеживаются по эллипсу в течение приливного цикла (на полярном графике), а не вдоль линий прилива и отлива. В этом случае анализ может проводиться по парам направлений, при этом основное и вторичное направления расположены под прямым углом. Альтернативой является рассмотрение приливных потоков как комплексных чисел, поскольку каждое значение имеет как величину, так и направление.
Информацию о приливах чаще всего можно увидеть на морских картах , представленных в виде таблицы скоростей течения и направлений с часовыми интервалами, с отдельными таблицами для весенних и приливных приливов. Время соответствует паводку в какой-либо гавани, где характер приливов аналогичен, хотя это может быть и далеко.
Как и в случае с прогнозами высоты прилива, прогнозы приливных потоков, основанные только на астрономических факторах, не учитывают погодные условия, которые могут полностью изменить результат.
Приливный поток через пролив Кука между двумя главными островами Новой Зеландии особенно интересен, поскольку приливы на каждой стороне пролива почти точно не совпадают по фазе, так что паводок на одной стороне совпадает с отливом на другой. В результате возникают сильные течения с почти нулевым изменением высоты прилива в центре пролива. Тем не менее, хотя приливная волна обычно течет в одном направлении в течение шести часов и в обратном направлении в течение шести часов, конкретная волна может длиться восемь или десять часов, при этом обратная волна ослабевает. В особенно суровых погодных условиях обратный нагон можно полностью преодолеть, чтобы поток продолжался в том же направлении в течение трех или более периодов нагона.
Еще одним осложнением режима течения в проливе Кука является то, что прилив на южной стороне (например, в Нельсоне ) следует обычному двухнедельному циклу приливов весна-прилив (как это происходит на западной стороне страны), но характер приливов на северной стороне имеет только один цикл в месяц, как на восточной стороне: Веллингтон и Нейпир .
На графике приливов в проливе Кука отдельно показаны высота и время паводка и отлива до ноября 2007 года; это не измеренные значения, а рассчитываются на основе приливных параметров, полученных на основе измерений многолетней давности. Морская карта пролива Кука предоставляет информацию о приливно-отливных течениях. Например, в выпуске за январь 1979 года для 41°13·9' ю.ш. и 174°29·6' в.д. (к северо-западу от мыса Теравити ) время указано для Вестпорта , а в выпуске за январь 2004 года указано Веллингтон. Около мыса Теравити в центре пролива Кука изменение высоты прилива практически равно нулю, а приливное течение достигает максимума, особенно вблизи пресловутого Рипа Карори. Помимо погодных эффектов, на фактические течения через пролив Кука влияет разница высот приливов между двумя концами пролива, и, как можно видеть, только один из двух весенних приливов на северо-западном конце пролива возле Нельсона имеет аналогичный весенний прилив в юго-восточной части (Веллингтон), поэтому результирующее поведение не соответствует ни одной эталонной гавани. [ нужна цитата ]
Энергию приливов можно извлечь двумя способами: вставить водяную турбину в приливное течение или построить пруды, которые выпускают/впускают воду через турбину. В первом случае количество энергии полностью определяется временем и величиной приливного течения. Однако лучшие течения могут быть недоступны, поскольку турбины будут мешать судам. Во-вторых, строительство водохранилищ обходится дорого, полностью нарушается естественный круговорот воды, нарушается судоходство. Однако при наличии нескольких прудов электроэнергия может вырабатываться в выбранное время. На сегодняшний день существует несколько установленных систем для производства приливной энергии (наиболее известная из них — La Rance в Сен-Мало , Франция), которые сталкиваются со многими трудностями. Помимо экологических проблем, простое противодействие коррозии и биологическому загрязнению создает инженерные проблемы.
Сторонники приливной энергетики отмечают, что, в отличие от ветроэнергетических систем, уровни генерации можно надежно предсказать, за исключением погодных эффектов. Хотя некоторая генерация возможна в течение большей части приливного цикла, на практике турбины теряют эффективность при более низких рабочих скоростях. Поскольку мощность, получаемая от потока, пропорциональна кубу скорости потока, время, в течение которого возможна выработка высокой мощности, короткое.
Приливные течения важны для навигации, и если их не учесть, возникают значительные ошибки в определении местоположения. Высота приливов также важна; например, во многих реках и гаванях у входа есть неглубокая «бара», которая не позволяет лодкам со значительной осадкой заходить во время отлива.
До появления автоматизированной навигации умение рассчитывать приливные эффекты было важно для военно-морских офицеров. В свидетельстве об экзамене для лейтенантов Королевского флота однажды было указано, что будущий офицер способен «изменить ход событий». [69]
Время и скорость приливных потоков отображаются на картах приливов или в атласе приливных течений . Карты приливов и отливов поставляются в наборах. Каждая диаграмма охватывает один час между одним паводком и другим (они игнорируют оставшиеся 24 минуты) и показывает средний приливный поток за этот час. Стрелка на карте приливов указывает направление и среднюю скорость течения (обычно в узлах ) для весенних и приливных приливов. Если карта приливов и отливов недоступна, на большинстве морских карт есть « ромбы приливов », которые связывают определенные точки на карте с таблицей, показывающей направление и скорость приливного потока.
Стандартная процедура противодействия приливному влиянию на навигацию состоит в том, чтобы (1) рассчитать положение « точного счисления » (или DR) на основе расстояния и направления путешествия, (2) отметить карту (вертикальным крестом, похожим на знак плюс) и (3 ) проведите линию от DR по направлению прилива. Расстояние, на которое прилив перемещает лодку вдоль этой линии, рассчитывается по скорости прилива, и это дает «расчетное положение» или EP (традиционно обозначается точкой в треугольнике).
Морские карты отображают «нанесенную на карту глубину» воды в определенных местах с помощью « промеров » и использования батиметрических контурных линий для изображения формы подводной поверхности. Эти глубины относятся к « отсчету карты », который обычно представляет собой уровень воды во время самого низкого возможного астрономического прилива (хотя обычно используются и другие данные, особенно исторически, и приливы могут быть ниже или выше по метеорологическим причинам) и, следовательно, являются минимальными глубинами. возможная глубина воды во время приливного цикла. На карте также могут быть показаны «высоты высыхания», которые представляют собой высоту обнаженного морского дна во время самого низкого астрономического прилива.
В таблицах приливов указаны высота и время прилива и отлива воды за каждый день. Чтобы рассчитать фактическую глубину воды, добавьте глубину, указанную на графике, к опубликованной высоте прилива. Глубину в другое время можно определить по приливным кривым, опубликованным для крупных портов. Правило двенадцатых может быть достаточным, если нет точной кривой. Это приближение предполагает, что прирост глубины за шесть часов между маловодьем и паводком составляет: первый час — 1/12, второй — 2/12, третий — 3/12, четвертый — 3/12, пятый — 2/12, шестой — 1/12.
Приливная экология - это изучение экосистем между линиями низкого и высокого уровня воды вдоль берега. При малой воде приливная зона обнажена (или надводна ), тогда как при высокой воде она находится под водой (или погружена ). Поэтому экологи приливной зоны изучают взаимодействие между приливными организмами и окружающей их средой, а также между различными видами . Наиболее важные взаимодействия могут различаться в зависимости от типа приливного сообщества. Самые широкие классификации основаны на субстрате — каменистом берегу или мягком дне.
Приливные организмы находятся в крайне изменчивой и часто враждебной среде и адаптировались, чтобы справляться с этими условиями и даже использовать их. Одной из легко заметных особенностей является вертикальная зональность , при которой сообщество делится на отдельные горизонтальные полосы конкретных видов на каждой высоте над уровнем воды. Способность вида справляться с высыханием определяет его верхний предел, а конкуренция с другими видами устанавливает его нижний предел.
Люди используют приливные зоны для еды и отдыха. Чрезмерная эксплуатация может нанести непосредственный ущерб приливным зонам. Другие антропогенные действия, такие как внедрение инвазивных видов и изменение климата, имеют серьезные негативные последствия. Морские охраняемые территории – это один из вариантов, который сообщества могут использовать для защиты этих территорий и оказания помощи научным исследованиям .
Примерно 12-часовой и двухнедельный приливный цикл оказывает сильное воздействие на приливные [70] и морские организмы. [71] Следовательно, их биологические ритмы, как правило, происходят в кратных количествах этих периодов. [72] Многие другие животные, в том числе позвоночные , демонстрируют сходные циркадные ритмы. [73] Примеры включают беременность и вылупление яиц. У людей менструальный цикл длится примерно лунный месяц , что даже кратно периоду приливов. Подобные параллели, по крайней мере, намекают на общее происхождение всех животных от морского предка. [74]
Когда колеблющиеся приливные течения в стратифицированном океане текут по неровному рельефу дна, они генерируют внутренние волны с приливными частотами. Такие волны называются внутренними приливами .
На мелководье в открытой воде могут возникать вращающиеся приливные течения, текущие в направлениях, которые постоянно меняются, и, таким образом, направление потока (не поток) совершает полный оборот за 12 секунд .+1 ⁄ часа (например, Нантакет Шолс ). [75]
Помимо океанических приливов, большие озера могут испытывать небольшие приливы, и даже планеты могут испытывать атмосферные приливы и земные приливы . Это континуальные механические явления. Первые два происходят в жидкостях . Третий влияет на тонкую твердую кору Земли, окружающую ее полужидкую недра (с различными модификациями).
В больших озерах, таких как Верхнее и Эри , могут наблюдаться приливы высотой от 1 до 4 см (от 0,39 до 1,6 дюйма), но они могут быть замаскированы метеорологическими явлениями, такими как сейша . [76] Уровень прилива в озере Мичиган составляет от 1,3 до 3,8 см (от 0,5 до 1,5 дюйма) [77] или 4,4 см ( 1+3/4 дюйма ) . [78] Это настолько мало, что другие более крупные эффекты полностью маскируют любой прилив, и поэтому эти озера считаются неприливными. [79]
Атмосферные приливы незначительны на уровне земли и на высотах полета, маскируясь гораздо более важными воздействиями погоды . Атмосферные приливы имеют как гравитационное, так и термическое происхождение и представляют собой доминирующую динамику на расстоянии примерно от 80 до 120 километров (от 50 до 75 миль), выше которого молекулярная плотность становится слишком низкой, чтобы поддерживать поведение жидкости.
Земные приливы или земные приливы воздействуют на всю массу Земли, которая действует подобно жидкому гироскопу с очень тонкой корой. Земная кора смещается (внутрь/наружу, восток/запад, север/юг) в ответ на лунную и солнечную гравитацию, океанские приливы и атмосферную нагрузку. Полусуточная амплитуда земных приливов, хотя и незначительная для большинства видов человеческой деятельности, может достигать около 55 сантиметров (22 дюйма) на экваторе - 15 сантиметров (5,9 дюйма) из-за Солнца - что важно для калибровки GPS и измерений VLBI . Точные астрономические угловые измерения требуют знания скорости вращения Земли и движения полюсов , на которые влияют земные приливы. Полусуточные земные приливы M 2 почти совпадают с фазой Луны с задержкой около двух часов. [ нужна цитата ]
Галактические приливы — это приливные силы, действующие галактиками на звезды внутри них и на галактики-спутники, вращающиеся вокруг них. Считается , что воздействие галактического прилива на облако Оорта в Солнечной системе является причиной 90 процентов долгопериодических комет. [80]
Цунами , большие волны, возникающие после землетрясений, иногда называют приливными волнами , но это название дано из-за их сходства с приливом, а не из-за какой-либо причинно-следственной связи с приливом. Другими явлениями, не связанными с приливами, но использующими слово « прилив» , являются отлив , штормовой прилив , ураганный прилив и черные или красные приливы . Многие из этих обычаев являются историческими и относятся к более раннему значению слова «прилив» как «часть времени, сезон» и «поток, течение или наводнение». [81]
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
