Nguyên nhân của sự lên xuống và dòng chảy. Hiện tượng tự nhiên lên xuống và dòng chảy

Mặt trăng chuyển động quanh Trái đất với tốc độ trung bình 1,02 km / s theo quỹ đạo hình elip cùng hướng với đại đa số các thiên thể khác trong hệ Mặt trời, tức là ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn vào quỹ đạo của mặt trăng từ Bắc Cực của thế giới. Bán trục chính của quỹ đạo Mặt trăng, bằng khoảng cách trung bình giữa tâm Trái đất và Mặt trăng, là 384.400 km (xấp xỉ 60 bán kính Trái đất). Do quỹ đạo có dạng elip, khoảng cách tới Mặt trăng dao động trong khoảng 356400 đến 406800 km. Khoảng thời gian Mặt trăng quay quanh Trái đất, được gọi là tháng cận kề, có thể dao động nhỏ từ 27,32166 đến 29,53 ngày, nhưng cũng là một mức giảm rất nhỏ. Mặt trăng chỉ chiếu sáng khi có ánh sáng phản xạ từ mặt trời, do đó một nửa của mặt trăng hướng về mặt trời được chiếu sáng, và nửa kia chìm trong bóng tối. Chúng ta có thể nhìn thấy phần nào của nửa được chiếu sáng của mặt trăng khoảnh khắc này, phụ thuộc vào vị trí của Mặt trăng trên quỹ đạo của nó quanh Trái đất. Khi mặt trăng chuyển động trên quỹ đạo, hình dạng của nó dần dần nhưng liên tục thay đổi. Các hình dạng có thể nhìn thấy khác nhau của mặt trăng được gọi là các pha của nó.

Sự lên xuống và dòng chảy quen thuộc với mọi vận động viên lướt sóng. Hai lần một ngày, mực nước biển tăng lên và giảm xuống, và ở một số nơi với một lượng rất lớn. Mỗi ngày thủy triều lên muộn hơn ngày hôm trước 50 phút.

Mặt trăng được giữ trên quỹ đạo của nó xung quanh Trái đất vì lý do lực hấp dẫn tồn tại giữa hai thiên thể này, hút chúng vào nhau. Trái đất luôn cố gắng thu hút Mặt trăng về phía mình, và Mặt trăng thu hút Trái đất về phía mình. Vì các đại dương là những khối chất lỏng lớn và có thể chảy, nên chúng dễ bị biến dạng bởi lực hấp dẫn của mặt trăng, có hình dạng giống quả chanh. Quả cầu bằng đá rắn, là Trái đất, vẫn ở giữa. Kết quả là, ở phía Trái đất đối diện với Mặt trăng, một chỗ phồng nước xuất hiện và một chỗ phồng khác cùng loại - ở phía đối diện.

Trong chừng mực đất rắn quay trên trục của nó, sự lên xuống và dòng chảy xảy ra trên bờ đại dương, điều này xảy ra hai lần trong mỗi 24 giờ và 50 phút, khi bờ đại dương đi qua các đồi nước. Khoảng thời gian dài hơn 24 giờ do bản thân Mặt trăng cũng đang chuyển động trên quỹ đạo của nó.

Do sự xuống thấp của đại dương và dòng chảy giữa bề mặt Trái đất và nước của các đại dương, một lực ma sát sinh ra làm chậm tốc độ quay của Trái đất quanh trục của nó. Ngày của chúng ta ngày càng dài ra, cứ sau mỗi thế kỷ thì độ dài của ngày tăng thêm khoảng hai phần nghìn giây. Điều này được chứng minh bởi một số loài san hô phát triển theo cách mà chúng để lại một vết sẹo rõ ràng trên cơ thể san hô mỗi ngày. Sự tăng trưởng thay đổi quanh năm, do đó mỗi năm có một dải riêng, giống như một vòng hàng năm trên cây bị chặt. Bằng cách nghiên cứu các loài san hô hóa thạch có tuổi đời 400 triệu năm, các nhà hải dương học phát hiện ra rằng vào thời điểm đó một năm bao gồm 400 ngày kéo dài 22 giờ. Các di tích hóa thạch của các dạng sống cổ xưa hơn cho thấy rằng khoảng 2 tỷ năm trước, một ngày chỉ kéo dài 10 giờ. Trong tương lai xa, độ dài của ngày sẽ bằng tháng của chúng ta. Mặt trăng sẽ luôn đứng ở vị trí cũ, vì tốc độ quay của Trái đất quanh trục sẽ hoàn toàn trùng với tốc độ của mặt trăng trên quỹ đạo của nó. Ngay cả bây giờ, nhờ lực thủy triều giữa Trái đất và Mặt trăng, Mặt trăng vẫn liên tục đối mặt với Trái đất bằng một phía và cùng một phía, ngoại trừ những dao động nhỏ. Ngoài ra, tốc độ của Mặt trăng trên quỹ đạo của nó không ngừng tăng lên. Kết quả là, Mặt trăng đang di chuyển dần ra khỏi Trái đất với tốc độ khoảng 4 cm mỗi năm.

Trái đất đổ bóng dài trong không gian, cản bớt ánh sáng của mặt trời. Khi mặt trăng rơi vào vùng bóng tối của trái đất, hiện tượng nguyệt thực xảy ra. Nếu trong khi nguyệt thực ở trên Mặt trăng, thì người ta có thể thấy rằng Trái đất đi qua phía trước Mặt trời, che mất nó. Thông thường, Mặt trăng vẫn có thể nhìn thấy một cách mờ nhạt, phát sáng với ánh sáng màu đỏ nhạt. Mặc dù ở trong bóng tối, mặt trăng được chiếu sáng với một lượng nhỏ màu đỏ. ánh sáng mặt trời, bị khúc xạ bởi bầu khí quyển của trái đất theo hướng của mặt trăng. Nguyệt thực toàn phần có thể kéo dài tới 1 giờ 44 phút. Không giống như năng lượng mặt trời, nguyệt thực có thể được quan sát từ bất kỳ nơi nào trên Trái đất nơi Mặt trăng ở phía trên đường chân trời. Mặc dù Mặt trăng đi qua toàn bộ quỹ đạo của nó quanh Trái đất mỗi tháng một lần, nguyệt thực không thể xảy ra hàng tháng do mặt phẳng của quỹ đạo Mặt trăng nghiêng so với mặt phẳng của quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời. Nhiều nhất, bảy lần nguyệt thực có thể xảy ra trong một năm, trong đó hai hoặc ba lần phải là âm lịch. Nhật thực chỉ xảy ra trên trăng non khi mặt trăng nằm chính xác giữa trái đất và mặt trời. Nguyệt thực luôn xảy ra vào ngày trăng tròn, khi Trái đất nằm giữa Mặt trăng và Mặt trời.

Trước khi các nhà khoa học nhìn thấy mặt trăng, họ đã có ba giả thuyết về nguồn gốc của mặt trăng, nhưng không có cách nào để chứng minh bất kỳ giả thuyết nào trong số đó là đúng. Một số người tin rằng Trái đất mới được hình thành quay nhanh đến mức nó đã ném ra một số chất, sau này trở thành Mặt trăng. Những người khác cho rằng mặt trăng đến từ độ sâu của không gian và bị thu giữ bởi lực hấp dẫn. Giả thuyết thứ ba cho rằng Trái đất và Mặt trăng hình thành độc lập, gần như đồng thời và ở cùng một khoảng cách từ Mặt trời. Sự khác biệt trong Thành phần hóa học Trái đất và Mặt trăng chỉ ra rằng những thiên thể này khó có thể là một.

Cách đây không lâu, một lý thuyết thứ tư đã xuất hiện, mà bây giờ được chấp nhận là hợp lý nhất. Giả thuyết này là một vụ va chạm khổng lồ. Ý tưởng cơ bản là khi các hành tinh mà chúng ta thấy bây giờ mới hình thành, một thiên thể có kích thước tương đương với sao Hỏa đâm vào Trái đất trẻ với một lực cực lớn ở một góc cắt ngang. Trong trường hợp này, các chất nhẹ hơn của các lớp bên ngoài của Trái đất sẽ phải tách ra khỏi nó và phân tán trong không gian, tạo thành một vòng các mảnh vụn xung quanh Trái đất, trong khi lõi Trái đất, bao gồm sắt, sẽ vẫn nguyên vẹn. Cuối cùng, vòng mảnh vụn này dính vào nhau để tạo thành mặt trăng.

Bằng cách nghiên cứu các chất phóng xạ có trong đá mặt trăng, các nhà khoa học đã có thể tính được tuổi của mặt trăng. Đá trên mặt trăng trở nên rắn chắc khoảng 4,4 tỷ năm trước. Mặt trăng dường như đã hình thành trước đó không lâu; tuổi có thể xảy ra nhất của nó là khoảng 4,65 tỷ năm. Điều này phù hợp với tuổi của các thiên thạch, cũng như với các ước tính về tuổi của Mặt trời.
Những tảng đá lâu đời nhất trên mặt trăng được tìm thấy ở các vùng núi. Tuổi của đá lấy từ biển dung nham đông đặc ít hơn nhiều. Khi mặt trăng còn rất nhỏ, lớp ngoài của nó là chất lỏng do rất nhiệt độ cao... Khi mặt trăng nguội đi, lớp vỏ bên ngoài hay lớp vỏ của nó được hình thành, các phần của chúng hiện nay nằm ở các vùng núi. Trong nửa tỷ năm tiếp theo, lớp vỏ Mặt Trăng liên tục bị bắn phá bởi các tiểu hành tinh, tức là các hành tinh nhỏ và những tảng đá khổng lồ hình thành trong quá trình hình thành hệ Mặt Trời. Sau những tác động nghiêm trọng nhất, những vết lõm lớn vẫn còn trên bề mặt.

Từ 4,2 đến 3,1 tỷ năm trước, dung nham chảy ra qua các lỗ trên lớp vỏ, làm ngập các vũng hình tròn vẫn còn trên bề mặt sau những tác động cực lớn. Dung nham, tràn ngập các khu vực bằng phẳng rộng lớn, tạo ra biển mặt trăng, mà ngày nay là đại dương đá cứng.

Nội dung của bài báo

Triều lên và triều xuống, Sự dao động tuần hoàn của mực nước (lên xuống) ở các vùng nước trên Trái đất, là do lực hút của Mặt trăng và Mặt trời tác dụng lên Trái đất quay. Tất cả các vùng nước rộng lớn, bao gồm đại dương, biển và hồ, ít nhiều đều có xu hướng lên xuống và dòng chảy, mặc dù chúng có diện tích nhỏ trên các hồ.

Thác nước đảo ngược

(đảo ngược hướng) là một hiện tượng khác liên quan đến thủy triều sông. Ví dụ điển hình- thác nước trên sông St. John (New Brunswick, Canada). Tại đây, dọc theo một hẻm núi hẹp, khi thủy triều lên, nước chảy vào một lưu vực nằm trên mực nước thấp, nhưng lại thấp hơn một chút so với mực nước cao trong cùng một hẻm núi. Do đó, một rào cản xuất hiện, chảy qua đó nước tạo thành thác nước. Khi thủy triều xuống, dòng nước đổ về phía hạ lưu qua lối đi bị thu hẹp và vượt qua gờ dưới nước, tạo thành một thác nước bình thường. Khi thủy triều lên, một con sóng dốc xuyên vào hẻm núi đổ xuống như thác đổ xuống vực sâu phía trên. Dòng chảy ngược tiếp tục cho đến khi mực nước hai bên ngưỡng bằng nhau và thủy triều bắt đầu. Sau đó, thác nước ở hạ lưu được khôi phục trở lại. Mực nước trung bình trong hẻm núi là khoảng. 2,7 m, tuy nhiên, khi thủy triều cao nhất, chiều cao của thác nước trực tiếp có thể vượt quá 4,8 m và một phần có thể đảo ngược - 3,7 m.

Các biên độ lớn nhất của thủy triều.

Thủy triều cao nhất thế giới xảy ra với dòng chảy mạnh ở Vịnh Minas trong Vịnh Fundy. Các dao động thủy triều ở đây được đặc trưng bởi một quá trình bình thường với một chu kỳ bán nguyệt. Mực nước khi triều cường thường tăng hơn 12 m trong sáu giờ, và sau đó giảm một lượng tương tự trong sáu giờ tiếp theo. Khi ảnh hưởng của thủy triều syzygy, vị trí của mặt trăng ở độ cao và độ nghiêng cực đại của mặt trăng rơi vào một ngày, mực nước triều có thể đạt 15 m trên đỉnh vịnh.

Gió và thời tiết.

Gió có ảnh hưởng đáng kể đến các hiện tượng thủy triều. Gió từ biển đẩy nước vào bờ biển, mực nước triều dâng cao hơn mức bình thường, khi thuỷ triều xuống mực nước cũng vượt mức trung bình. Ngược lại, khi gió thổi từ đất liền, nước bị đẩy ra xa bờ biển, và mực nước biển giảm xuống.

Bằng cách tăng áp suất không khí trên một khu vực rộng, mực nước giảm xuống, khi trọng lượng chồng lên của bầu khí quyển được thêm vào. Khi áp suất khí quyển tăng 25 mm Hg. Art., Mực nước giảm khoảng 33 cm. Áp suất khí quyển giảm làm mực nước tăng tương ứng. Do đó, áp suất khí quyển giảm mạnh, kết hợp với gió bão có thể gây ra sự gia tăng đáng kể của mực nước. Những sóng như vậy, mặc dù được gọi là sóng thủy triều, nhưng thực tế không liên quan đến ảnh hưởng của lực thủy triều và không có đặc tính tuần hoàn của hiện tượng thủy triều. Sự hình thành của các sóng này có thể liên quan đến gió bão hoặc động đất dưới nước (trong trường hợp sau, chúng được gọi là địa chấn sóng biển, hoặc sóng thần).

Sử dụng năng lượng của thủy triều.

Bốn phương pháp đã được phát triển để khai thác năng lượng thủy triều, nhưng thực tế nhất là tạo ra một hệ thống lưu vực thủy triều. Đồng thời, sự dao động của mực nước liên quan đến hiện tượng thủy triều được sử dụng trong hệ thống cống để sự chênh lệch mực nước được duy trì liên tục, giúp nó có thể tiếp nhận năng lượng. Công suất của các nhà máy điện thủy triều phụ thuộc trực tiếp vào diện tích của các lưu vực bị mắc kẹt và mức chênh lệch tiềm năng. Đến lượt mình, yếu tố thứ hai là một hàm của biên độ thủy triều. Sự chênh lệch mức có thể đạt được cho đến nay là quan trọng nhất đối với việc sản xuất điện, mặc dù chi phí của các cơ sở phụ thuộc vào diện tích của các hồ bơi. Hiện nay, các nhà máy điện thủy triều lớn đang hoạt động ở Nga trên Bán đảo Kola và ở Primorye, ở Pháp ở cửa sông Rance, ở Trung Quốc gần Thượng Hải, và cả ở các khu vực khác trên thế giới.

Mức độ bề mặt của các đại dương và biển thay đổi theo chu kỳ, khoảng hai lần một ngày. Những dao động này được gọi là dao động lên xuống (ebb and flow). Khi thủy triều lên, mực nước biển dâng dần và đạt đến vị trí cao nhất. Khi thủy triều xuống, mực nước dần xuống thấp nhất. Khi thủy triều lên, nước chảy vào bờ biển, khi thủy triều xuống - từ bờ biển.

Sự lên xuống và dòng chảy đang đứng yên. Chúng được hình thành do ảnh hưởng của các thiên thể vũ trụ như Mặt trời. Theo quy luật tương tác của các thiên thể vũ trụ, hành tinh của chúng ta và Mặt trăng hút lẫn nhau. Sức hút của mặt trăng lớn đến mức bề mặt của đại dương, như nó vốn có, uốn cong về phía nó. Mặt trăng di chuyển quanh Trái đất, và một làn sóng thủy triều "chạy" dọc theo đại dương sau nó. Khi sóng vào bờ là lúc thủy triều rút. Một thời gian ngắn nữa sẽ trôi qua, nước sau Mặt Trăng sẽ di chuyển ra xa bờ biển - đó là thủy triều xuống. Theo các quy luật vũ trụ tương tự, sự lên xuống và dòng chảy được hình thành từ sức hút của Mặt trời. Tuy nhiên, lực thủy triều của Mặt trời, do ở xa, nhỏ hơn nhiều so với mặt trăng, và nếu không có mặt trăng, thì thủy triều trên Trái đất sẽ ít hơn 2,17 lần. Newton lần đầu tiên đưa ra lời giải thích về lực thủy triều.

Các thủy triều khác nhau về thời gian và độ lớn. Thông thường, có hai đợt triều cường và hai đợt triều cường trong ngày. Trên các vòng cung và bờ biển của Đông và Trung Mỹ, có một lần thủy triều lên cao và một lần thủy triều xuống trong ngày.

Độ lớn của thủy triều thậm chí còn thay đổi nhiều hơn so với chu kỳ của chúng. Về mặt lý thuyết, một lần thủy triều lên mặt trăng là 0,53m, mặt trời - 0,24m, do đó, thủy triều lớn nhất nên có độ cao 0,77m. Ở vùng biển khơi và gần các đảo, thủy triều khá gần với lý thuyết: ở quần đảo Hawaii - 1 m, trên đảo Saint Helena - 1,1 m; trên các đảo - 1,7 m. Trên lục địa, giá trị thủy triều dao động từ 1,5 đến 2 m, ở các vùng biển nội địa, thủy triều rất không đáng kể: - 13 cm, - 4,8 cm. Nó được coi là không có thủy triều, nhưng xung quanh Venice thủy triều lên đến 1 m. Có thể ghi nhận mức thủy triều lớn nhất sau đây được ghi lại trong:

Tại Vịnh Fundy (), thủy triều đã đạt độ cao 16-17 m, đây là chỉ số thủy triều cao nhất trên toàn cầu.

Ở phía bắc, ở vịnh Penzhinskaya, độ cao thủy triều lên tới 12-14 m, đây là thủy triều lớn nhất ngoài khơi nước Nga. Tuy nhiên, tốc độ thủy triều trên là ngoại lệ chứ không phải là quy luật. Trong phần lớn các điểm đo thủy triều, chúng nhỏ và hiếm khi vượt quá 2 m.

Tầm quan trọng của thủy triều là rất lớn đối với hàng hải và việc xây dựng các cảng. Mỗi đợt thủy triều mang theo một nguồn năng lượng khổng lồ.

Có sự lên xuống của nước. Hiện tượng này thủy triều biển và giảm. Ngay từ thời cổ đại, các nhà quan sát nhận thấy rằng thủy triều xuất hiện một thời gian sau cực điểm của mặt trăng tại nơi quan sát. Hơn nữa, thủy triều mạnh nhất vào những ngày trăng non và trăng tròn, khi tâm của Mặt trăng và Mặt trời nằm xấp xỉ trên cùng một đường thẳng.

Tính đến điều này, I. Newton đã giải thích thủy triều là do tác động của lực hấp dẫn từ Mặt trăng và Mặt trời, cụ thể là do các phần khác nhau của Trái đất bị Mặt trăng hút theo những cách khác nhau.

Trái đất quay quanh trục của nó nhanh hơn nhiều so với Mặt trăng quay quanh Trái đất. Kết quả là, bướu thủy triều (vị trí tương đối của Trái đất và Mặt trăng được thể hiện trong Hình 38) di chuyển, một làn sóng thủy triều chạy ngang qua Trái đất, và các dòng thủy triều hình thành. Khi đến gần bờ, chiều cao sóng tăng khi đáy lên. Ở vùng biển nội địa, độ cao của sóng thủy triều chỉ vài centi-mét, ở vùng biển khơi, nó lên tới khoảng một mét. Ở những vịnh hẹp có vị trí thuận lợi, chiều cao của thủy triều tăng lên nhiều lần.

Sự ma sát của nước với đáy, cũng như sự biến dạng của lớp vỏ rắn của Trái đất, kèm theo sự tỏa nhiệt, dẫn đến sự tiêu tán năng lượng của hệ thống Trái đất-Mặt trăng. Vì bướu thủy triều là do ở phía đông, thủy triều cực đại xảy ra sau cực điểm của Mặt trăng, lực hút của bướu làm cho Mặt trăng tăng tốc và làm chậm quá trình quay của Trái đất. Mặt trăng đang dần rời xa Trái đất. Thật vậy, dữ liệu địa chất cho thấy trong kỷ Jura (190-130 triệu năm trước) thủy triều cao hơn nhiều, và ngày ngắn hơn. Cần lưu ý rằng khi khoảng cách tới Mặt trăng giảm đi 2 lần thì độ cao thủy triều tăng lên 8 lần. Hiện tại, ngày đang tăng 0,00017 giây mỗi năm. Vì vậy, trong khoảng 1,5 tỷ năm, chiều dài của chúng sẽ tăng lên 40 ngày hiện đại. Tháng sẽ có cùng độ dài. Kết quả là, Trái đất và Mặt trăng sẽ luôn đối mặt với nhau ở cùng một phía. Sau đó, Mặt Trăng sẽ bắt đầu tiến dần đến Trái Đất và trong 2-3 tỷ năm nữa sẽ bị xé toạc bởi lực thủy triều (tất nhiên nếu đến thời điểm đó Hệ Mặt Trời vẫn tồn tại).

Ảnh hưởng của mặt trăng đối với thủy triều

Theo Newton, hãy xem xét chi tiết hơn về thủy triều gây ra bởi lực hút của Mặt trăng, vì ảnh hưởng của Mặt trời ít hơn đáng kể (2,2 lần).

Chúng ta hãy viết biểu thức cho các gia tốc gây ra bởi lực hút của Mặt trăng đối với các điểm khác nhau của Trái đất, lưu ý rằng đối với tất cả các thiên thể tại một điểm nhất định trong không gian, các gia tốc này là như nhau. Trong hệ quy chiếu quán tính gắn với khối tâm của hệ, các giá trị gia tốc sẽ là:

A A = -GM / (R - r) 2, a B = GM / (R + r) 2, a O = -GM / R 2,

ở đâu một A, a O, a B- gia tốc gây ra bởi lực hút của mặt trăng tại các điểm MỘT, O, B(hình 37); M- khối lượng của mặt trăng; r- Bán kính Trái đất; R- khoảng cách giữa các tâm Trái đất và Mặt trăng (để tính toán, có thể lấy bằng 60 r); G- hằng số hấp dẫn.

Nhưng chúng ta đang sống trên Trái đất và tất cả các quan sát được thực hiện trong một hệ quy chiếu kết nối với tâm Trái đất, chứ không phải với khối tâm Trái đất - Mặt trăng. Để đi đến hệ thống này, cần phải trừ gia tốc của tâm Trái đất khỏi tất cả các gia tốc. sau đó

A ’A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2, a’ B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2.

Hãy thực hiện các hành động trong ngoặc và tính đến điều đó rít so với R và về tổng và sự khác biệt, nó có thể bị bỏ qua. sau đó

A 'A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3.

Sự tăng tốc Một’MỘT và Một’B có độ lớn bằng nhau, ngược chiều, đều hướng từ tâm Trái Đất. Họ đã gọi gia tốc thủy triều... Tại các điểm C và D gia tốc thủy triều, có độ lớn nhỏ hơn và hướng vào tâm Trái đất.

Gia tốc thủy triều là các gia tốc phát sinh trong hệ quy chiếu gắn với vật thể do thực tế là, do kích thước hữu hạn của vật thể này, các phần khác nhau của nó bị hút bởi vật thể nhiễu loạn khác nhau. Tại các điểm MỘT và B gia tốc trọng trường nhỏ hơn tại các điểm C và D(hình 37). Do đó, để áp suất ở cùng độ sâu giống nhau (như trong các bình thông nhau) tại những điểm này, nước phải dâng lên, tạo thành cái gọi là gờ thủy triều. Các tính toán cho thấy mực nước hoặc thủy triều dâng lên ở vùng biển khơi là khoảng 40 cm, ở vùng nước ven biển thì cao hơn nhiều và kỷ lục là khoảng 18 m. Lý thuyết Newton không thể giải thích điều này.

Trên bờ biển nhiều vùng biển ngoài, bạn có thể nhìn thấy một bức tranh tò mò: dọc theo bờ biển, không xa mặt nước, có lưới đánh cá. Hơn nữa, những tấm lưới này không được cung cấp để làm khô mà dùng để đánh cá. Nếu bạn ở trên bờ và nhìn ra biển, thì mọi thứ sẽ trở nên rõ ràng. Bây giờ nước bắt đầu đến, và nơi có một bãi cát chỉ vài giờ trước, sóng bắn tung tóe. Khi nước rút, những tấm lưới xuất hiện, trong đó những con cá chằng chịt lấp lánh vảy. Các ngư dân đi vòng quanh lưới và bắt được. Tư liệu từ trang web

Đây là cách một nhân chứng mô tả sự bắt đầu của thủy triều: "Chúng tôi đã đến biển", một người bạn cùng du lịch nói với tôi. Tôi hoang mang nhìn quanh. Thực sự có một bờ biển trước mặt tôi: một vệt gợn sóng, xác hải cẩu bị chôn vùi một nửa, những mảnh vây quý hiếm, những mảnh vỏ sò. Và sau đó là một khoảng trống ... và không có biển. Nhưng ba giờ sau, đường chân trời bất động bắt đầu thở, trở nên kích động. Và bây giờ biển lấp lánh lấp lánh sau lưng cô. Trục thủy triều cuộn về phía trước một cách không kiểm soát trên bề mặt xám xịt. Vượt nhau, sóng xô vào bờ. Lần lượt những tảng đá xa xăm chìm xuống - và xung quanh chỉ có nước là có thể nhìn thấy được. Cô ấy ném bình xịt muối vào mặt tôi. Thay vì một vùng đồng bằng chết, mặt nước sống và thở trước mặt tôi. "

Khi sóng thủy triều xâm nhập vào một vịnh hình phễu trong kế hoạch, các bờ của vịnh sẽ nén nó lại, khiến chiều cao thủy triều tăng lên vài lần. Vì vậy, tại Vịnh Fundy ngoài khơi bờ biển phía đông của Bắc Mỹ, chiều cao thủy triều lên tới 18 m. Ở châu Âu, thủy triều cao nhất (lên đến 13,5 mét) là ở Brittany gần thành phố Saint-Malo.

Rất thường xuyên sóng thủy triều đi vào các cửa sông

Triều lên và triều xuống

Thủy triều và thủy triều thấp- dao động theo chiều thẳng đứng theo chu kỳ của mực nước biển hoặc đại dương, là kết quả của sự thay đổi vị trí của Mặt trăng và Mặt trời so với Trái đất, cùng với tác động của chuyển động quay của Trái đất và các đặc điểm của sự phù trợ này và biểu hiện theo chu kỳ nằm ngang sự dịch chuyển của các khối nước. Sự lên xuống và dòng chảy gây ra những thay đổi về độ cao mực nước biển cũng như các dòng chảy tuần hoàn được gọi là dòng chảy thủy triều, làm cho việc dự báo thủy triều trở nên quan trọng đối với hàng hải ven biển.

Cường độ của các hiện tượng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng quan trọng nhất trong số đó là mức độ kết nối của các thủy vực với các đại dương trên thế giới. Hồ chứa càng đóng thì mức độ biểu hiện của hiện tượng thủy triều càng giảm.

Chu kỳ thủy triều lặp lại hàng năm vẫn không thay đổi do sự bù trừ chính xác của lực hấp dẫn giữa Mặt trời và khối tâm của cặp hành tinh và lực quán tính tác dụng lên tâm này.

Vì vị trí của Mặt trăng và Mặt trời trong mối quan hệ với Trái đất thay đổi theo chu kỳ, nên cường độ của các hiện tượng thủy triều dẫn đến cũng thay đổi.

Thủy triều xuống ở Saint-Malo

Câu chuyện

Thủy triều xuống đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp hải sản cho người dân ven biển, cho phép thu hoạch trên những đáy biển thức ăn thích hợp để ăn.

Thuật ngữ

Thủy triều thấp (Brittany, Pháp)

Mức cực đại của mặt nước khi triều cường được gọi là đầy nước và mức tối thiểu khi thủy triều xuống là nước thấp... Trong đại dương, nơi đáy phẳng và đất liền xa, mực nước cao biểu hiện dưới dạng hai "chỗ phồng" của mặt nước: một trong số chúng nằm ở phía bên của mặt trăng, và cái còn lại - ở đầu đối diện của địa cầu. Cũng có thể có thêm hai chỗ phình nhỏ hơn ở phía hướng về Mặt trời và đối diện với nó. Giải thích về hiệu ứng này có thể được tìm thấy bên dưới, trong phần vật lý thủy triều.

Vì Mặt trăng và Mặt trời di chuyển so với Trái đất, các gờ nước di chuyển theo chúng, hình thành sóng thủy triều và dòng thủy triều... Ở ngoài khơi, các dòng thủy triều quay vòng, và gần bờ biển, trong các vịnh hẹp và eo biển, chúng chuyển động qua lại.

Nếu toàn bộ Trái đất được bao phủ bởi nước, chúng ta sẽ thấy hai lần lên xuống đều đặn mỗi ngày. Nhưng vì sự lan truyền không bị cản trở của sóng thủy triều bị cản trở bởi các khu vực đất liền: đảo và lục địa, cũng như do tác động của lực Coriolis lên nước chuyển động, thay vì hai sóng thủy triều, có nhiều sóng nhỏ chậm (trong hầu hết các trường hợp với khoảng thời gian 12 giờ 25,2 phút) chạy quanh một điểm được gọi là amphidromic, trong đó biên độ triều bằng không. Thành phần chủ đạo của thủy triều (thủy triều M2) hình thành trên bề mặt Đại dương Thế giới khoảng một chục điểm lưỡng tính với chuyển động của sóng theo chiều kim đồng hồ và cùng chiều ngược chiều kim đồng hồ (xem bản đồ). Tất cả những điều này khiến không thể dự đoán thời gian thủy triều chỉ dựa vào vị trí của Mặt trăng và Mặt trời so với Trái đất. Thay vào đó, họ sử dụng "niên giám thủy triều" - hướng dẫn tham khảođể tính toán thời gian bắt đầu của thủy triều và độ cao của chúng tại các điểm khác nhau trên thế giới. Bảng thủy triều cũng được sử dụng, với dữ liệu về khoảnh khắc và độ cao của vùng nước thấp và cao, được tính toán trước một năm cho cảng thủy triều chính.

Thành phần thủy triều M2

Nếu chúng tôi kết nối các điểm có cùng pha thủy triều trên bản đồ, chúng tôi nhận được cái gọi là đường cotidal phân kỳ xuyên tâm từ điểm lưỡng tính. Thông thường, các đường thủy triều đại diện cho vị trí của đỉnh thủy triều trong mỗi giờ. Thực tế, đường thủy triều phản ánh tốc độ lan truyền của sóng thủy triều trong 1 giờ. Bản đồ, biểu thị các đường có biên độ và pha bằng nhau của sóng thủy triều, được gọi là với thẻ tham khảo.

Chiều cao thủy triều- sự khác biệt giữa mức cao nhất nước khi thủy triều lên (mực nước lớn) và mực nước thấp nhất khi thủy triều xuống (mực nước thấp). Chiều cao của thủy triều là một giá trị có thể thay đổi, nhưng giá trị trung bình của nó được đưa ra khi đặc trưng cho từng đoạn bờ biển.

Tùy thuộc vào bố trí lẫn nhau Sóng thủy triều lớn và nhỏ của Mặt Trăng và Mặt Trời có thể khuếch đại lẫn nhau. Đối với những đợt thủy triều như vậy, những cái tên đặc biệt đã phát triển trong lịch sử:

• Thủy triều vuông góc- thủy triều nhỏ nhất, khi lực thủy triều của Mặt trăng và Mặt trời tác dụng vuông góc với nhau (vị trí này của các điểm sáng được gọi là phương vuông góc).
• Thủy triều Syzygy- thủy triều lớn nhất, khi lực thủy triều của Mặt trăng và Mặt trời tác động dọc theo một hướng (vị trí này của các điểm sáng được gọi là syzygy).

Thủy triều càng ít hoặc nhiều, càng ít hoặc, theo đó, độ xuống càng lớn.

Thủy triều cao nhất trên thế giới

Có thể nhìn thấy Vịnh Fundy (15,6-18 m), nằm trên bờ biển phía đông của Canada giữa New Brunswick và Nova Scotia.

Trên lục địa châu Âu, thủy triều cao nhất (lên đến 13,5 m) được quan sát thấy ở Brittany gần thành phố Saint-Malo. Tại đây sóng thủy triều tập trung bởi đường bờ biển của bán đảo Cornwall (Anh) và Cotentin (Pháp).

Vật lý thủy triều

Từ ngữ hiện đại

Liên quan đến hành tinh Trái đất, nguyên nhân của thủy triều là việc tìm thấy hành tinh trong trường hấp dẫn, được tạo ra bởi mặt trời và mặt trăng. Vì các tác động mà chúng tạo ra là độc lập nên tác động của các thiên thể này lên Trái đất có thể được xem xét riêng biệt. Trong trường hợp này, đối với mỗi cặp vật thể, chúng ta có thể giả định rằng mỗi cặp vật thể đều quay quanh một trọng tâm chung. Đối với cặp Trái đất-Mặt trời, trung tâm này nằm ở độ sâu của Mặt trời, cách tâm của nó 451 km. Đối với cặp Trái đất-Mặt trăng, nó nằm ở độ sâu của Trái đất với khoảng cách bằng 2/3 bán kính của nó.

Mỗi thiên thể này đều chịu tác động của các lực thủy triều, nguồn gốc của lực hấp dẫn và nội lực đảm bảo tính toàn vẹn của thiên thể, trong đó vai trò là lực hút của chính nó, sau đây gọi là lực hấp dẫn. . Sự xuất hiện của các lực thủy triều được thể hiện rõ ràng nhất trong ví dụ về hệ thống Trái đất-Mặt trời.

Lực thủy triều là kết quả của sự tương tác cạnh tranh của lực hấp dẫn hướng về trọng tâm và giảm tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nó, và lực quán tính ly tâm hư cấu gây ra bởi sự quay của thiên thể. xung quanh trung tâm này. Các lực này, ngược hướng, trùng nhau về độ lớn tại khối tâm của mỗi thiên thể. Do tác dụng của nội lực, Trái đất quay quanh tâm Mặt trời với vận tốc góc không đổi đối với từng phần tử có khối lượng cấu thành. Do đó, khi phần tử khối lượng này di chuyển ra khỏi trọng tâm, lực ly tâm tác dụng lên nó sẽ tăng lên tương ứng với bình phương của khoảng cách. Sự phân bố chi tiết hơn của các lực thủy triều trong phép chiếu của chúng lên một mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của hoàng đạo được thể hiện trong Hình 1.

Hình 1 Biểu đồ sự phân bố của lực thủy triều trong hình chiếu lên mặt phẳng vuông góc với Ecliptic. Vật hấp dẫn ở bên phải hoặc bên trái.

Việc tái tạo những thay đổi về hình dạng của các vật thể chịu tác động của chúng, đạt được do tác dụng của lực thủy triều, theo mô hình Newton, chỉ có thể đạt được nếu các lực này được bù đắp hoàn toàn bởi các lực khác, có thể bao gồm lực của trọng lực toàn cầu.

Hình 2 Sự biến dạng của lớp vỏ nước của Trái đất do sự cân bằng của lực thủy triều, lực tự trọng và phản lực của phản lực của nước với lực nén

Kết quả của việc bổ sung các lực này, các lực thủy triều được tạo ra đối xứng trên cả hai mặt của địa cầu, hướng về phía các mặt khác nhau Từ Anh ấy. Lực thủy triều hướng về Mặt trời có bản chất hấp dẫn, và lực hướng ra khỏi Mặt trời là hệ quả của lực quán tính hư cấu.

Các lực này cực kỳ yếu và không thể so sánh với các lực tự trọng (gia tốc mà chúng tạo ra nhỏ hơn 10 triệu lần gia tốc rơi tự do). Tuy nhiên, chúng gây ra sự cắt các phần tử của nước Đại dương Thế giới (khả năng chống cắt trong nước ở tốc độ thấp thực tế bằng 0, trong khi lực nén là cực kỳ cao), cho đến khi tiếp tuyến với mặt nước trở nên vuông góc với lực tạo thành.

Kết quả là, một làn sóng phát sinh trên bề mặt đại dương thế giới, chiếm một vị trí cố định trong hệ thống các vật thể hấp dẫn lẫn nhau, nhưng chạy dọc theo bề mặt đại dương cùng với chuyển động hàng ngày của đáy và bờ của nó. Như vậy (bỏ qua các dòng hải lưu) mỗi hạt nước hai lần dao động lên xuống trong ngày.

Sự chuyển động ngang của nước chỉ được quan sát ngoài khơi bờ biển do sự gia tăng mực nước của nó. Đáy biển càng nằm ở vị trí thoai thoải thì tốc độ chuyển động càng lớn.

Tiềm năng thủy triều

(khái niệm về acad. Shuleikina)

Bỏ qua kích thước, cấu trúc và hình dạng của Mặt trăng, chúng tôi viết ra trọng lượng riêng của vật thể thử nghiệm trên Trái đất. Gọi là vectơ bán kính hướng từ vật thử nghiệm về phía Mặt trăng, là độ dài của vectơ này. Trong trường hợp này, lực hút của vật thể này bởi Mặt trăng sẽ bằng

Hằng số hấp dẫn selenometric ở đâu. Đặt cơ thể thử nghiệm tại một điểm. Lực hút của vật thử đặt tại khối tâm Trái đất sẽ bằng

Ở đây, và được hiểu là vectơ bán kính nối các tâm khối lượng của Trái đất và Mặt trăng, và các giá trị tuyệt đối của chúng. Chúng ta sẽ gọi lực thủy triều là sự khác biệt giữa hai lực hấp dẫn này

Trong công thức (1) và (2), Mặt Trăng được coi là một quả cầu có phân bố khối lượng đối xứng hình cầu. Hàm lực của lực hút vật thử bởi Mặt trăng không khác với hàm lực của lực hút của quả cầu và bằng Lực thứ hai tác dụng lên khối tâm của Trái đất và là một giá trị không đổi. Để có được một hàm lực cho lực này, chúng tôi giới thiệu một hệ tọa độ thời gian. Chúng tôi vẽ trục từ tâm Trái đất và hướng nó về phía Mặt trăng. Để các hướng của hai trục còn lại tùy ý. Khi đó cơ năng của lực sẽ bằng. Tiềm năng thủy triều sẽ bằng hiệu giữa hai hàm công suất này. Chúng ta hãy ký hiệu nó và thu được Hằng số từ điều kiện chuẩn hóa, theo đó thế năng thủy triều tại tâm Trái đất bằng không. Tại trung tâm của Trái đất, Nó theo sau đó. Do đó, chúng tôi thu được công thức cuối cùng cho tiềm năng thủy triều ở dạng (4)

Trong chừng mực

Đối với các giá trị nhỏ, biểu thức cuối cùng có thể được biểu diễn ở dạng sau

Thay (5) thành (4), chúng ta thu được

Biến dạng bề mặt hành tinh dưới tác động của ebbs và dòng chảy

Hiệu ứng đáng lo ngại của tiềm năng thủy triều làm biến dạng bề mặt bằng phẳng của hành tinh. Chúng ta hãy ước lượng hiệu ứng này, giả sử rằng Trái đất là một quả bóng có khối lượng phân bố đối xứng theo hình cầu. Thế năng hấp dẫn không bị xáo trộn của Trái đất trên bề mặt sẽ bằng nhau. Cho một điểm. nằm cách tâm quả cầu một khoảng bằng thế năng hấp dẫn của Trái đất. Giảm bởi hằng số hấp dẫn, chúng ta nhận được. Đây là các biến và. Hãy để chúng tôi biểu thị tỷ số giữa khối lượng của vật thể hấp dẫn với khối lượng của hành tinh chữ cái Hy Lạp và giải quyết biểu thức kết quả đối với:

Vì với cùng một mức độ chính xác, chúng tôi thu được

Với độ nhỏ của tỷ lệ, các biểu thức cuối cùng có thể được viết như sau

Do đó, chúng tôi đã thu được phương trình của một ellipsoid hai trục, trong đó trục quay trùng với trục, tức là, với một đường thẳng nối vật hấp dẫn với tâm Trái đất. Các bánaxit của ellipsoid này rõ ràng là bằng nhau

Cuối cùng, hãy đưa ra một minh họa số nhỏ hiệu ứng này... Hãy tính toán "bướu" thủy triều trên Trái đất, do lực hút của Mặt trăng gây ra. Bán kính Trái Đất là km, khoảng cách giữa các tâm Trái Đất và Mặt Trăng, tính đến độ không ổn định của quỹ đạo Mặt Trăng là km, tỉ lệ khối lượng Trái Đất với khối lượng Mặt Trăng là 81: 1. Rõ ràng, khi thay thế vào công thức, chúng ta nhận được một giá trị xấp xỉ bằng 36 cm.

Xem thêm

Ghi chú (sửa)

Văn chương

• Frish S.A. và Timoreva A.V. Khóa học Vật lý đại cương, Sách giáo khoa Vật lý, Toán học và Vật lý và Công nghệ của các trường Đại học Bang, Tập I. M .: GITTL, 1957
• V. V. Shchuleikin Vật lý của biển. M.: Nhà xuất bản "Khoa học", Khoa Trái đất, Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô 1967
• Voight S.S. Bốc hỏa là gì. Ban biên tập Tạp chí Khoa học Phổ thông của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô

Liên kết

• WXTide32 - Phần mềm biểu đồ thủy triều miễn phí

mặt trăng
Đặc thù