Care este cauza principală a fluxului și refluxului. Tide - ce este? Ce cauzează fluxul și refluxul. Efectul mareelor ​​asupra mediului și asupra oamenilor

Pentru a învăța cum să navigheze bine, fiecare surfer trebuie să fie capabil să înțeleagă oceanul. El trebuie să știe ce este o umflătură, de unde vin valurile, cum sunt afectate de vânt și multe altele. Printre astfel de cunoștințe, printre altele, se numără și cunoașterea fluxurilor și refluxurilor. Pentru a călări pe cele mai bune valuri la cel mai bun moment, trebuie să vă dați seama cum poate schimba marea valurile, ce nivel al apei este ideal pentru un anumit loc și la ce oră să vă așteptați la acest nivel.
În acest articol, vom înțelege ce sunt mareele, de unde vin, ce sunt, ce afectează nivelul mareei și cum să stabilim la ce oră trebuie să ne așteptăm la ce nivel al apei. Ei bine, la final vom scrie ce valoare practică au mareele pentru surfer.

Cauză

Principalul motiv pentru care nivelul apei din oceanele lumii crește și scade în fiecare zi este gravitația. În primul rând, aceasta este gravitația lunii. Deoarece Luna este cea mai apropiată de Pământ printre toate celelalte corpuri cerești, influența ei este cea mai mare. Pe locul doi se află Soarele. Și, deși este mult mai departe de noi decât Luna, atracția Soarelui este încă simțită, deoarece este mult mai mare ca dimensiune decât orice planetă din sistemul solar.
Cu toate acestea, forța gravitațională a Soarelui în raport cu Pământul este de numai 46% din cea a Lunii. Apropo, există un alt corp ceresc a cărui gravitație afectează pământul, aceasta este Venus! Da, da, cu toate acestea, forța de atracție este doar 0,001% din forța gravitației Soarelui.

Forța de atracție dintre Lună și Soare se numește forță de maree. Nu este suficient de mare ca să acționeze corpuri solide(deși Luna lor este și ea capabilă să se întindă până la 30 cm!), totuși, apa din Oceanul Mondial este influențată în mod semnificativ de aceasta, a cărei stare lichidă permite modificarea nivelului apei cu câțiva metri.

Maree înaltă și joasă

Timpul de revoluție a Lunii în jurul Pământului - o zi lunară - este de aproximativ 24 de ore și 50 de minute. În majoritatea locurilor de pe pământ mareea la amiază, adică pentru o zi lunară avem două maree, două maree joase. Deoarece ziua lunară este mai lungă decât ziua pământului, timpul fluxului și refluxului mareelor ​​se schimbă în fiecare zi. Cu toate acestea, există mai multe locuri pe Pământ în care apa curge o singură dată pe zi. Astfel de locuri sunt Marea Chinei de Sud, Golful Mexic și altele.

Sizigie și maree de cuadratura

Mulți dintre cei care sunt pe ocean de mai bine de două săptămâni au observat că în unele zile marea joasă poate fi foarte puternică, în timp ce în altele nu este atât de vizibil. Cert este că, în funcție de faza în care se află Luna acum, diferența dintre apa maximă și cea minimă poate varia.

În timpul Lunii pline și noii, adică atunci când Soarele, Luna și Pământul stau pe o singură linie, diferența este maximă. Această maree se numește "sizigie". Acest fenomen apare deoarece forțele de maree ale soarelui și ale lunii se adună.
Și în timpul primului și al treilea trimestru al ciclului lunar, adică atunci când Luna este pe jumătate iluminată de Soare, picătura de apă va fi minimă. Acest fenomen se numește cuadratura maree.

De asemenea, traiectoria mișcării Lunii și a Soarelui afectează și înălțimea mareei. Faptul este că Luna se mișcă în jurul Pământului nu într-un cerc, ci într-o elipsă. Prin urmare, la un moment dat, Luna este mai aproape de Pământ, la alta - mai departe. Când mareea de primăvară scade în perioada în care Luna se află în cel mai apropiat punct de Pământ (acest lucru se întâmplă o dată la 7,5). cicluri lunare), este o maree foarte mare.

Dacă, în timpul mareelor ​​de primăvară, Pământul se apropie și el de Soare cât mai aproape posibil (orbita lui arată și ea ca o elipsă), atunci marea va fi și mai mare. Acest lucru se întâmplă la fiecare 18,6 ani.

De unde vine a doua maree

Vă puteți întreba, dacă Luna atrage apa doar dintr-o parte, atunci de ce există două fluxuri și reflux într-o zi, dintr-o parte și din cealaltă a planetei?

Sincer să fiu, această întrebare m-a bântuit până când am citit minunata carte Surf Science de Tony Butt.

A doua maree apare din cauza a doi factori. Prima este diferența de gravitație a Lunii între o parte a Pământului și cealaltă. Al doilea - forța centrifugă generate în timpul rotației pământului.

Cu primul factor, mi se pare, totul ar trebui să fie clar imediat. Luna este mai aproape de o parte a pământului decât de cealaltă. Este logic să presupunem că forța gravitației va varia. Așa cum este. Dacă luăm ca bază forța gravitațională a Lunii în centrul Pământului, atunci pe suprafața sa, cea mai apropiată de Lună, forța gravitațională a satelitului nostru va fi cu 3,4% mai mare decât în ​​centru și mai slabă cu 3,2% pe partea opusă a planetei noastre.

Acum să vorbim despre al doilea factor. Ce este forța centrifugă și de unde provine. Mai sus, am menționat rotația Pământului, dar nu m-am referit la rotația lui în jur axa proprie, dar rotație în jurul lunii.
Cei mai mulți dintre noi știm de la școală că luna se învârte în jurul pământului. Dar, de fapt, ambii se învârt în jurul centrului lor comun de masă, care este situat la o distanță de 4,5 mii de kilometri de centrul Pământului. Adică, acest centru este situat în interiorul razei Pământului, care este puțin mai mult de 6,3 mii de kilometri. Prin urmare, Pământul și Luna se învârt în jurul acestui centru cu aceeași viteză.

Imaginați-vă că ați pus o bandă de păr pe un creion și ați început să o răsuciți. Banda elastică se va întinde pe parcursul mișcării. Aproximativ același lucru se întâmplă cu apa de pe Pământ. Datorită acestei rotații a Pământului în jurul Lunii, apare o forță centrifugă care trage apa oceanului departe de Pământ.

Aruncă o privire la poza de mai jos. Săgețile albastre arată atracția gravitațională a lunii. Roșu - forță centrifugă. Săgețile violet arată direcția forțelor adunate.

De ce variază mareele în diferite locuri de pe Pământ?

Dacă ai fost pe coastă tari diferite, poate ați observat că undeva marea joasă este foarte vizibilă, de exemplu, în Bali, iar undeva nivelul apei în timpul apei înalte și joase este aproape același, de exemplu, în Maldive.
Acum știm că forța gravitațională nici a Lunii, nici a Soarelui nu se modifică semnificativ, adică într-un loc de pe suprafața planetei, marea maximă și marea minimă vor fi întotdeauna aproximativ aceleași. Cu toate acestea, cu toate acestea, undeva înălțimea valului scăzut este de jumătate de metru, undeva de trei și undeva de șaisprezece (acest loc se numește Golful Fundy din Canada - în fotografia de mai jos).

Motivul pentru aceasta este topografia fundului. Marea poate fi văzută ca un val uriaș. Dacă vă amintiți de unde vine valul - începe să crească atunci când adâncimea devine mai mică decât un anumit semn - atunci devine din ce în ce mai clar. În consecință, înălțimea mareei depinde de adâncimea oceanului. Cu cât adâncimea este mai mică, cu atât valul de mare devine „mai mare” și cu atât diferența dintre apa maximă și cea minimă devine mai mare. Dacă nu ar exista pământ pe planeta noastră, atunci doar două valuri s-ar mișca în jurul planetei. Cu toate acestea, datorită continentelor și formei complexe a fundului oceanului, există mai multe valuri de maree.

Aruncă o privire pe hartă. Pe ea sunt evidențiate locuri cu diferite înălțimi ale mareei, unde roșu închis este înălțimea maximă, albastrul este minim. Punctele în care converg liniile albe se numesc amfidromic. În ele, diferența dintre marea înaltă și marea joasă este zero. Cu cât este mai departe de acest punct, cu atât va fi mai mare amplitudinea fluctuației mareelor. În apropierea acestor puncte puteți vedea o săgeată neagră, care arată în ce direcție se mișcă marea. Liniile albe conturează zonele în care marea este în aceeași fază, diferența dintre fiecare linie este ușor mai mult de o oră. Există douăsprezece astfel de faze în jurul fiecărui punct. Timpul de trecere a valului de maree prin toate aceste zone este egal cu o jumătate de zi lunară.

Cum se determină înălțimea și ora mareei

Toate cele de mai sus pot părea prea complicate pentru a descrie toate aceste mișcări cu formule matematice. Este chiar dificil, dar posibil. Datorită acestor formule, înălțimea valului și a valului scăzut pot fi calculate pentru mulți ani de acum înainte. În fiecare port, puteți găsi tabele sau diagrame speciale numite diagrame de legătură. Mai jos veți găsi două tipuri de diagrame de legătură.

În prima variantă, zilele lunii sunt marcate de-a lungul axei orizontale, iar orele din zi sunt marcate de-a lungul axei verticale. La intersecțiile coloanelor sunt date despre nivelul apei în acea zi și în acea oră.

A doua opțiune este preluată de pe site-ul de predicții de surf magicseaweed.com, care este familiar tuturor navigatorilor. Aici marea este prezentată sub formă de grafic, lângă care este indicată timpul maxim și minim al apei.

De ce au nevoie surferii să știe asta?

Surferii au nevoie de informații despre nivelul apei din ocean sau din mare pentru a înțelege dacă locul dorit va funcționa la un moment dat sau altul și cum se va descurca. Natura valului depinde de adâncimea apei la fața locului. Cu cât este mai mare, cu atât valul devine mai blând și mai lent. Cu cât adâncimea este mai mică, cu atât valul este mai ascuțit și mai rapid. În consecință, în locurile unde mareele sunt vizibile, natura valului la fața locului va varia destul de mult în funcție de nivelul apei. Astfel, unele valuri pot funcționa doar la reflux, pentru că este prea adânc pentru ca un val să se ridice la maree înaltă, iar unele pot funcționa doar la maree înaltă, pentru că acolo este prea puțin adânc.

Luați de exemplu locul Kudeta din Bali. Cu un nivel mediu de swell, puteți naviga în mod normal aici doar când nivelul apei este mai mic de 1 metru. În acest caz, cele mai bune valuri vor fi la apă minimă la mareea de primăvară. La apă maximă, valul încetează în general să se ridice acolo.

Dar în Filipine, pe insula Siargao, pe Spot Cloud 9, când este multă apă, valul rămâne totuși ascuțit și chiar ușor trâmbițe. Și când apa scade, adâncimea devine până la talie, iar apoi valul începe să sufle foarte puternic, devine super-rapid și periculos.

Prin urmare, dacă urmează să călăriți pe un loc nou, aflați mai întâi la ce nivel de apă sunt cele mai bune valuri. Aceste informații pot fi găsite pe internet pe unul dintre numeroasele site-uri cu descrieri de spoturi, sau le puteți găsi pe mal de la surferi experimentați.

Un alt factor care este afectat de maree sunt curenții. Cu cât picătura de apă este mai mare, cu atât aceasta vine și pleacă mai repede, adică curenții devin mai puternici. În același timp, viteza maximă a curenților se încadrează la mijlocul perioadei dintre reflux și maree înaltă. Adica daca azi apa minima este la ora 12 dupa-amiaza, iar cea maxima este la ora 6, atunci in intervalul intre orele 2 si 4 dupa-amiaza apa se va scurge cel mai repede si debitul va fi mai mare. Și în timpul deplasării mișcării apei, adică la ora 12 sau 6, curentul încetinește.

În plus, există credința că valurile se îmbunătățesc atunci când nivelul apei crește. De exemplu, mișcarea apei în timpul mareei înalte este direcționată în aceeași direcție cu valurile și, prin urmare, sunt mai uniforme. Dimpotrivă, atunci când apa se epuizează, valurile se înrăutățesc. Nu există dovezi științifice de încredere care să susțină acest fapt, cu toate acestea, de multe ori, valurile chiar se îmbunătățesc pe apa în creștere.

Sper că ți s-a părut util acest articol, că ai învățat câteva lucruri noi și că aceste informații te vor ajuta să alegi timpul cu cele mai bune valuri!

Fluxul și refluxul, așa cum se crede astăzi, sunt cauzate de atracția lunii. Deci, Pământul se îndreaptă către satelit într-un fel sau altul, Luna atrage această apă la sine - asta sunt mareele. În zona de unde pleacă apa – maree joasă. Pământul se rotește, curge și reflux se succed. Iată o astfel de teorie lunară, în care totul este bine, cu excepția unui număr de fapte neexplicate.

De exemplu, știați că Marea Mediterană este considerată mare, dar lângă Veneția și pe strâmtoarea Evrykos din estul Greciei, mareele sunt de până la un metru sau mai mult. Este considerat unul dintre misterele naturii. Cu toate acestea, fizicienii italieni au descoperit în est Marea Mediterana, la o adâncime de peste trei kilometri, un lanț de vârtejuri subacvatice, de zece kilometri în diametru fiecare. O coincidență interesantă de maree și vârtejuri anormale, nu-i așa?

S-a remarcat o regularitate, acolo unde sunt vârtejuri, în oceane, mări și lacuri, sunt fluxuri și reflux, iar unde nu sunt vârtejuri, nu există maree... spațiu, indiferent de rotația pământului.

Dacă priviți pământul din partea Soarelui, vârtejurile, care se rotesc împreună cu Pământul, se răstoarnă de două ori pe zi, drept urmare axa vârtejurilor precedează (1-2 grade) și creează un val mare, care este cauza mareelor ​​și a mișcării pe verticală a apelor oceanului.

Precesiune de vârf

Vârtej oceanic gigant

Marea Mediterană este considerată mare, dar lângă Veneția și pe strâmtoarea Evrykos din estul Greciei, mareele sunt de până la un metru sau mai mult. Și acesta este considerat unul dintre misterele naturii, dar, în același timp, fizicienii italieni au descoperit în estul Mării Mediterane, la o adâncime de peste trei kilometri, un lanț de vârtejuri subacvatice, de zece kilometri în diametru fiecare. De aici putem concluziona că de-a lungul coastei Veneției, la o adâncime de câțiva kilometri, există un lanț de vârtejuri subacvatice.

Dacă în Marea Neagră apa s-ar roti ca în Marea Albă, atunci fluxurile și refluxurile ar fi mai semnificative. Dacă golful este inundat de un val de marea și valul se răsucește acolo, atunci mareele în acest caz sunt mai mari... Locul vârtejelor și al ciclonilor și anticiclonilor atmosferici în știință, la intersecția oceanologiei, meteorologiei și mecanica cerească studiind giroscoapele. Comportamentul ciclonilor și anticiclonilor atmosferici, cred, este similar cu comportamentul vârtejelor din oceane.

Pentru a testa ideea asta, pe glob, unde se afla vârtejul, am fixat ventilatorul, in locul paletelor am introdus bile metalice pe arcuri. El a pornit ventilatorul (vârtejul) rotind simultan globul atât în ​​jurul axei, cât și în jurul Soarelui și a obținut o imitație a fluxului și refluxului.

Atractivitatea acestei ipoteze este că este testată destul de convingător de un ventilator cu vârtej atașat globului. Sensibilitatea giroscopului cu vârtej este atât de mare încât globul trebuie rotit extrem de lent (o rotație în 5 minute). Și dacă un giroscop cu vârtej este instalat pe un glob, la gura râului Amazon, atunci, fără îndoială, va arăta mecanica exactă a fluxului și refluxului râului Amazon. Când doar globul se rotește în jurul axei sale, giroscopul-vârtej se înclină într-o direcție și stă nemișcat, iar dacă globul este mișcat pe orbită, vârtejul-horoscop începe să oscileze (precess) și dă două maree înaltă și joasă pe zi.

Îndoielile cu privire la prezența precesiei în vârtejuri, din cauza rotației lente, sunt înlăturate de mare viteză răsturnarea vârtejelor, în 12 ore.. Și nu uitați că viteza orbitală a pământului este de treizeci de ori mai mare decât viteza orbitală a lunii.

Experiența cu globul este mai convingătoare decât descrierea teoretică a ipotezei. Deriva vârtejului este, de asemenea, asociată cu efectul giroscopului-vârtej și, în funcție de emisfera în care se află vârtejul și în ce direcție se rotește vârtejul în jurul axei sale, direcția deplasării vârtejului depinde.

floppy disk

Giroscop bascular

Experiență cu un giroscop

Oceanologii din mijlocul oceanului nu măsoară de fapt înălțimea valului, ci valul creat de efectul giroscopic al vârtejului creat de precesiune, axa de rotație a vârtejului. Și doar vârtejurile pot explica prezența unei cocoașe de maree, pe partea opusă Pământ. Nu este nicio tam-tam în natură, iar dacă există vârtejuri, atunci ele au un scop în natură, iar acest scop, cred eu, este amestecul vertical și orizontal al apelor oceanice, pentru a egaliza temperatura și conținutul de oxigen din oceanele lumii.

Și mareele lunare, dacă ar exista, nu ar amesteca apele oceanului. Vârtejurile, într-o oarecare măsură, împiedică oceanele să se înfunde. Dacă în urmă cu câteva miliarde de ani, pământul s-a rotit cu adevărat mai repede, atunci vârtejurile erau mai active. Şanţul Marianelor şi Insulele Mariane, cred că rezultatul vârtejului.

Calendarul mareelor ​​a existat cu mult înainte de descoperirea valului de maree. Așa cum a existat și calendarul obișnuit, înainte de Ptolemeu și după Ptolemeu și înainte de Copernic și după Copernic. Astăzi există întrebări de neînțeles despre caracteristicile mareelor. Așadar, în unele locuri (Marea Chinei de Sud, Golful Persic, Golful Mexic și Golful Thailandei) există o singură val mare pe zi. Într-un număr de regiuni ale Pământului (de exemplu, în Oceanul Indian), există fie una, fie două maree înalte pe zi.

Acum 500 de ani, când se forma ideea fluxului și refluxului, gânditorii nu aveau suficient mijloace tehnice pentru a testa această idee și se știa puțin despre vârtejurile din oceane. Și astăzi, această idee, cu atractivitatea și plauzibilitatea ei, este atât de înrădăcinată în mintea publicului și a gânditorilor, încât nu va fi ușor să o abandonezi.

De ce, în fiecare an și în fiecare deceniu, în aceeași zi calendaristică (de exemplu, 1 mai) în gurile de râuri și golfuri, nu există un val identic? Cred că vârtejurile care se află în gurile râurilor și golfurilor se deplasează în derivă și își schimbă dimensiunea.

Și dacă cauza mareei ar fi gravitația lunii, înălțimea mareelor ​​nu s-ar schimba timp de mii de ani. Există o părere că un val care se mișcă de la est la vest este creat de atracția lunii, iar valul inundă golfurile și estuarele. Dar de ce, gura Amazonului inundă bine, iar Golful La Plata, care este situat la sud de Amazon, nu se inundă foarte bine, deși Golful La Plata ar trebui să inunde mai mult decât Amazonul din toate punctele de vedere.

Presupun că un val de marea la gura Amazonului este creat de un vârtej, iar pentru gâtul La Plata un val de maree este creat de un alt vârtej, mai puțin puternic (diametru, înălțime, revoluții).

Vârtejul Amazonului

Un val se prăbușește în Amazon cu o viteză de aproximativ 20 de kilometri pe oră, înălțimea valului este de aproximativ cinci metri, lățimea valului este de zece kilometri. Aceste setări sunt mai potrivite pentru valul creat de precesia unui vârtej. Și dacă ar fi un val lunar, atunci s-ar prăbuși cu o viteză de câteva sute de kilometri pe oră, iar lățimea valului ar fi de aproximativ o mie de kilometri.

Se crede că, dacă adâncimea oceanului ar fi de 20 de kilometri, atunci valul lunar s-ar mișca așa cum ar trebui să fie 1600 km/h, se spune că oceanul de mică adâncime interferează cu el. Și acum se prăbușește în Amazon cu o viteză de 20 km/h și în râul Fuchunjiang cu o viteză de 40 km/h. Cred că matematica este discutabilă.

Și dacă valul Lunii se mișcă atât de încet, atunci de ce în imagini și animații cocoașa de maree este întotdeauna îndreptată spre Lună, Luna se rotește mult mai repede. Și nu este clar de ce, presiunea apei nu se modifică, sub cocoașa mareei, pe fundul oceanului... Există zone în oceane în care nu există deloc fluxuri și reflux (puncte amfidromice).

punct amfidromic

Marea M2, înălțimea mareei afișată color. Liniile albe sunt linii cotidale cu un interval de fază de 30°. Punctele amfidromice sunt zone de culoare albastru închis unde liniile albe converg. Săgețile din jurul acestor puncte arată direcția de „a alerga în jur”.Un punct amfidromic este un punct din ocean în care amplitudinea unui val de maree este zero. Înălțimea mareei crește odată cu distanța de la punctul amfidromic. Uneori, aceste puncte sunt numite noduri de maree: unda de maree „curge” în jurul acestui punct în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic. Liniile cotidale converg în aceste puncte. Punctele amfidromice apar din cauza interferenței valului primar și a reflexiilor sale de pe coasta și obstacolele subacvatice. Forța Coriolis contribuie și ea.

Deși pentru un val de maree sunt într-o zonă convenabilă, cred că în aceste zone vârtejurile se rotesc extrem de încet. Se crede că mareele maxime apar în luna nouă, pentru că Luna și Soarele exercită gravitația asupra Pământului în aceeași direcție.

Pentru referință: un giroscop este un dispozitiv care, datorită rotației, reacționează diferit la forțele externe decât un obiect staționar. Cel mai simplu giroscop este partea de sus. Învârtind blatul pe o suprafață orizontală și înclinând suprafața, veți observa că vârful păstrează torsiune orizontală.

Dar, pe de altă parte, în luna nouă, viteza orbitală a pământului este maximă, iar în luna plină, este minimă și se pune întrebarea care dintre motive este cheia. Distanța de la pământ la lună este de 30 de diametre a pământului, apropierea și îndepărtarea lunii de pe pământ este de 10 la sută, acest lucru poate fi comparat luând o pietriș și o pietricică cu brațele întinse și aducându-le mai aproape și mai departe. departe cu 10 la sută, sunt posibile maree cu astfel de matematică. Se crede că, în luna nouă, continentele se confruntă cu o cocoașă de maree, cu o viteză de aproximativ 1600 de kilometri pe oră, este posibil.

Există o părere că forțele mareelor ​​au oprit rotația Lunii, iar acum aceasta se rotește sincron. Dar există mai mult de trei sute de sateliți cunoscuți și de ce s-au oprit toți în același timp și unde s-a dus forța care a rotit sateliții... Forța gravitațională dintre Soare și Pământ nu depinde de viteza orbitală a Pământul, iar forța centrifugă depinde de viteza orbitală a Pământului, iar acest fapt nu poate fi cauza fluxului și refluxului lunar.

Numirea mareelor, fenomenul de mișcare orizontală și verticală a apelor oceanului, nu este în întregime adevărată, din motivul că majoritatea vârtejurilor nu intră în contact cu litoral ocean... Dacă privești Pământul din partea Soarelui, vârtejurile care se află în partea de miezul nopții și la amiază a pământului sunt mai active, deoarece se află în zona de mișcare relativă.

Și când vârtejul intră în zona apusului și a zorilor și devine o margine a Soarelui, atunci vârtejul cade în puterea forțelor Coriolis și se potolește. În luna nouă, mareele cresc și se reduc din cauza faptului că viteza orbitală a Pământului este maximă...

Material trimis de autor: Yusup Khizirov

Să continuăm conversația despre forțele care acționează asupra corpurilor cerești și efectele cauzate de aceasta. Astăzi voi vorbi despre maree și perturbații non-gravitaționale.

Ce înseamnă asta - „perturbații non-gravitaționale”? Perturbațiile sunt de obicei numite mici corecții la o forță mare, principală. Adică, vom vorbi despre unele forțe, a căror influență asupra obiectului este mult mai mică decât gravitațională

Ce alte forțe există în natură în afară de gravitație? Lăsăm deoparte interacțiunile nucleare puternice și slabe, ele au un caracter local (acționează la distanțe extrem de mici). Dar electromagnetismul, după cum știți, este mult mai puternic decât gravitația și se extinde la fel de departe - la infinit. Dar de atunci sarcini electrice semnele opuse sunt de obicei echilibrate, iar „sarcina” gravitațională (al cărei rol este jucat de masă) este întotdeauna de același semn, apoi cu mase suficient de mari, desigur, gravitația iese în prim-plan. Deci, în realitate, vom vorbi despre perturbații în mișcarea corpurilor cerești sub influența unui câmp electromagnetic. Nu mai există opțiuni, deși mai există energie întunecată, dar despre asta mai târziu, când vorbim despre cosmologie.

După cum v-am spus mai departe, legea gravitațională simplă a lui Newton F = G∙M∙m/R² este foarte convenabil de utilizat în astronomie, deoarece majoritatea corpurilor sunt aproape de formă sferică și suficient de departe unul de celălalt, astfel încât în ​​calcul ele să poată fi înlocuite cu puncte - obiecte punctuale care conțin toată masa lor. Dar un corp de dimensiune finită, comparabilă cu distanța dintre corpurile învecinate, experimentează totuși o influență diferită a forței în diferitele sale părți, deoarece aceste părți sunt îndepărtate diferit de sursele gravitaționale și acest lucru trebuie luat în considerare.

Atractia se aplatizeaza si lacrima

Pentru a simți efectul de maree, să facem un experiment de gândire popular printre fizicieni: imaginați-vă într-un lift în cădere liberă. Tăiem frânghia care ține cabina și începem să cădem. Până când cădem, putem urmări ce se întâmplă în jurul nostru. Atârnăm masele libere și observăm cum se comportă. În primul rând, cad sincron, iar noi spunem că este imponderabilitate, deoarece toate obiectele din această cabină și ea însăși simt aproximativ aceeași accelerație de cădere liberă.

Dar cu timpul nostru puncte materialeîncepe să-și schimbe configurația. De ce? Deoarece cea de jos la început era puțin mai aproape de centrul de greutate decât cea de sus, așa că cea de jos, fiind atrasă mai puternic, începe să o depășească pe cea de sus. Și punctele laterale rămân întotdeauna la aceeași distanță de centrul de greutate, dar pe măsură ce se apropie de el, încep să se apropie unul de celălalt, deoarece accelerațiile egale nu sunt paralele. Ca urmare, sistemul de obiecte neînrudite este deformat. Acesta se numește efect de maree.

Din punctul de vedere al unui observator care a împrăștiat boabe în jurul său și urmărește cum se mișcă boabele individuale în timp ce întregul sistem cade pe un obiect masiv, se poate introduce așa ceva ca un câmp de forță de maree. Să definim aceste forțe în fiecare punct ca diferența vectorială dintre accelerația gravitațională în acest punct și accelerația observatorului sau a centrului de masă și dacă luăm doar primul termen al expansiunii din seria Taylor în termeni relativi. distanță, atunci obținem o imagine simetrică: boabele cele mai apropiate vor fi înaintea observatorului, cele îndepărtate vor rămâne în urma lui, adică. sistemul va fi întins de-a lungul axei îndreptate către obiectul gravitant, iar de-a lungul direcțiilor perpendiculare pe acesta, particulele vor fi presate împotriva observatorului.

Ce crezi că se va întâmpla când o planetă va fi aspirată într-o gaură neagră? Cei care nu au ascultat prelegeri despre astronomie cred de obicei că o gaură neagră va rupe materia doar de pe suprafața care se confruntă cu ea însăși. Ei nu știu că un efect aproape la fel de puternic apare asupra reversul corp în cădere liberă. Acestea. este ruptă în două direcții diametral opuse, în niciun caz într-una singură.

Pericolele spațiului cosmic

Pentru a arăta cât de important este să luăm în considerare efectul de maree, să luăm Stația Spațială Internațională. Ea, ca toți sateliții Pământului, cade liber în câmpul gravitațional (dacă motoarele nu sunt pornite). Și câmpul forțelor mareelor ​​din jurul său este un lucru destul de tangibil, așa că atunci când un astronaut lucrează pe partea exterioară a stației, el se leagă întotdeauna de el și, de regulă, cu două cabluri - pentru orice eventualitate, niciodată stiu ce s-ar putea intampla. Și dacă se găsește neatașat în acele condiții în care forțele mareelor ​​îl trage departe de centrul stației, poate pierde ușor contactul cu ea. Acest lucru se întâmplă adesea cu unelte, deoarece nu le puteți lega pe toate. Dacă ceva cade din mâinile astronautului, atunci acest obiect merge în depărtare și devine un satelit independent al Pământului.

Planul de lucru pe ISS include teste în spațiu deschis al unui jetpack individual. Și când motorul i se defectează, forțele de maree îl iau pe astronautul și îl pierdem. Numele persoanelor dispărute sunt clasificate.

Aceasta, desigur, este o glumă: un astfel de incident, din fericire, nu s-a întâmplat încă. Dar asta se poate întâmpla foarte bine! Și poate într-o zi va fi.

planetă oceanică

Să ne întoarcem pe Pământ. Acesta este cel mai interesant obiect pentru noi, iar forțele de maree care acționează asupra lui se simt destul de vizibil. Din ce corpuri cerești acționează ele? Principala este Luna, pentru că este aproape. Următorul cel mai mare impact este Soarele, deoarece este masiv. Restul planetelor au, de asemenea, o oarecare influență asupra Pământului, dar abia se observă.

Pentru a analiza influența gravitațională externă asupra Pământului, acesta este de obicei reprezentat ca o minge solidă acoperită cu un înveliș lichid. Acesta nu este un model rău, deoarece planeta noastră are o înveliș mobilă sub forma unui ocean și a unei atmosfere, iar orice altceva este destul de solid. Deși scoarța terestră și straturile interioare au o rigiditate limitată și sunt ușor de maree, acestea deformare elastică poate fi neglijat la calcularea efectului asupra oceanului.

Dacă desenăm vectorii forțelor de maree în sistemul centrului de masă al Pământului, obținem următoarea imagine: câmpul de forță de maree trage oceanul de-a lungul axei Pământ-Lună și îl apasă spre centrul Pământului într-un plan. perpendicular pe acesta. Astfel, planeta (în orice caz, învelișul său mobil) tinde să ia forma unui elipsoid. În acest caz, două umflături (se numesc cocoașe de maree) apar pe părțile opuse globul: unul este îndreptat spre Lună, celălalt este departe de Lună, iar în fâșia dintre ele există, în consecință, o „convexitate” (mai precis, suprafața oceanului de acolo are o curbură mai mică).

Un lucru mai interesant se întâmplă între ele, în care vectorul forță de maree încearcă să deplaseze învelișul lichid suprafața pământului. Și acest lucru este firesc: dacă într-un loc doriți să ridicați marea, iar în alt loc - să coborâți, atunci trebuie să mutați apa de acolo până aici. Și între ele, forțele mareelor ​​conduc apa către „punctul sublunar” și către „punctul antilunar”.

Este foarte ușor de cuantificat efectul de maree. Gravitația Pământului încearcă să facă oceanul sferic, iar partea de maree a influenței lunare și solare încearcă să-l întindă de-a lungul axei. Dacă Pământul ar fi lăsat singur și i s-ar oferi posibilitatea de a cădea liber pe Lună, atunci înălțimea umflăturii ar ajunge la aproximativ jumătate de metru, adică. la doar 50 cm oceanul se ridică peste nivelul său mediu. Dacă navigați pe un vapor cu aburi pe mare sau ocean, jumătate de metru nu se observă. Aceasta se numește maree statică.

Aproape la fiecare examen, dau peste un student care susține cu încredere că marea are loc doar pe o parte a Pământului - pe cea care este îndreptată spre lună. De regulă, asta spune fata. Dar se întâmplă, deși mai rar, ca și bărbații tineri să se înșele în această chestiune. În același timp, în general, cunoștințele de astronomie sunt mai profunde pentru fete. Ar fi interesant să aflăm motivul acestei asimetrii „tidal-gen”.

Dar pentru a crea o umflătură de jumătate de metru în punctul sublunar, aici trebuie distilată o cantitate mare de apă. Dar suprafața Pământului nu rămâne nemișcată, se rotește rapid în raport cu direcția către Lună și Soare, făcând o revoluție completă pe zi (și Luna se mișcă încet pe orbită - o revoluție în jurul Pământului în aproape o lună ). Prin urmare, cocoașa mareelor ​​străbate în mod constant suprafața oceanului, astfel încât suprafața solidă a Pământului se află sub umflarea mareelor ​​de 2 ori pe zi și de 2 ori sub scăderea refluxului nivelului oceanului. Estimare: 40 de mii de kilometri (lungimea ecuatorului Pământului) pe zi, aceasta este 463 de metri pe secundă. Aceasta înseamnă că acest val de jumătate de metru, ca un mini-tsunami, se îndreaptă spre coastele de est ale continentelor din apropierea ecuatorului cu viteză supersonică. La latitudinile noastre, viteza ajunge la 250-300 m/s - de asemenea destul de mult: deși valul nu este foarte mare, din cauza inerției poate crea un efect grozav.

Al doilea obiect în ceea ce privește scara de influență asupra Pământului este Soarele. Este de 400 de ori mai departe de noi decât Luna, dar de 27 de milioane de ori mai masivă. Prin urmare, efectele de la Lună și de la Soare sunt comparabile ca mărime, deși Luna acționează încă puțin mai puternic: efectul de maree gravitațional de la Soare este aproximativ la jumătate mai slab decât de la Lună. Uneori influența lor se adună: asta se întâmplă pe o lună nouă, când Luna trece pe fundalul Soarelui, și pe o lună plină, când Luna se află pe partea opusă față de Soare. În aceste zile, când Pământul, Luna și Soarele se aliniază, ceea ce se întâmplă la fiecare două săptămâni, efectul total de maree este de o ori și jumătate mai mare decât cel de pe Lună. O săptămână mai târziu, Luna trece un sfert din orbită și se găsește în cuadratură cu Soarele (un unghi drept între direcțiile de pe ele), iar apoi influența lor se slăbește reciproc. În medie, înălțimea mareelor ​​în larg variază de la un sfert de metru până la 75 de centimetri.

Mareele sunt cunoscute de marinari de mult timp. Ce face căpitanul când nava eșuează? Dacă ai citit romane de aventuri pe mare, atunci știi că el se uită imediat la ce fază se află luna și așteaptă următoarea lună plină sau lună nouă. Apoi marea maximă poate ridica nava și poate pluti.

Probleme și caracteristici de coastă

Mareele sunt deosebit de importante pentru lucrătorii portuari și pentru marinarii care sunt pe cale să-și aducă nava în sau din port. De regulă, problema apelor de mică adâncime apare în apropierea coastei și, pentru a nu interfera cu mișcarea navelor, canalele subacvatice - șele artificiale - sunt sparte pentru a intra în golf. Adâncimea lor ar trebui să țină cont de înălțimea valului maxim de joasă.

Dacă ne uităm la înălțimea mareelor ​​la un moment dat și desenăm linii de înălțime egală a apei pe hartă, atunci obținem cercuri concentrice centrate în două puncte (sublunar și antilunar) la care marea este maximă. Dacă planul orbital al Lunii coincide cu planul ecuatorului Pământului, atunci aceste puncte s-ar mișca întotdeauna de-a lungul ecuatorului și ar face o revoluție completă într-o zi (mai precis, în 24ʰ 50ᵐ 28ˢ). Luna însă nu merge în acest plan, ci în apropierea planului eclipticii, în raport cu care ecuatorul este înclinat cu 23,5 grade. Prin urmare, punctul sublunar „umblă” și în latitudine. Astfel, în același port (adică la aceeași latitudine), înălțimea mareei maxime, care se repetă la fiecare 12,5 ore, se modifică în timpul zilei în funcție de orientarea Lunii față de ecuatorul pământului.

Acest „fleeac” este important pentru teoria mareelor. Să ne uităm din nou: Pământul se rotește în jurul axei sale, iar planul orbitei lunare este înclinat față de el. Prin urmare, fiecare port maritim în timpul zilei „aleargă” în jurul polului Pământului, căzând odată în regiunea celei mai înalte maree, iar după 12,5 ore - din nou în regiunea mareei, dar mai puțin înaltă. Acestea. două maree înalte în timpul zilei nu sunt egale ca înălțime. Unul este întotdeauna mai mare decât celălalt, deoarece planul orbitei lunare nu se află în planul ecuatorului Pământului.

Pentru locuitorii de pe coastă, efectul mareelor ​​este vital. De exemplu, în Franța există, care este legat de continent printr-un drum asfaltat așezat de-a lungul fundului strâmtorii. Mulți oameni locuiesc pe insulă, dar nu pot folosi acest drum cât timp nivelul mării este ridicat. Acest drum poate fi parcurs doar de două ori pe zi. Oamenii conduc în sus și așteaptă să coboare valul când nivelul apei scade și drumul devine accesibil. Oamenii fac naveta către și de la coastă folosind o diagramă specială a mareelor, care este publicată pentru toată lumea. localitate coasta. Dacă acest fenomen nu este luat în considerare, apa de pe parcurs poate copleși pietonul. Turiștii vin doar acolo și se plimbă pentru a se uita la fundul mării când nu există apă. DAR localniciîn același timp, se adună ceva de jos, uneori chiar pentru mâncare, adică. de fapt, acest efect hrănește oamenii.

Viața a ieșit din ocean datorită fluxului și refluxului mareelor. Unele animale de coastă au ajuns pe nisip ca urmare a valului scăzut și au fost forțate să învețe să respire oxigen direct din atmosferă. Dacă nu ar exista Lună, atunci viața, poate, nu ar ieși atât de activ din ocean, pentru că acolo este bine din toate punctele de vedere - un mediu termostatat, imponderabilitate. Dar dacă ați aterizat brusc pe țărm, atunci trebuia să supraviețuiți cumva.

Coasta, mai ales dacă este plată, este puternic expusă la reflux. Și de ceva vreme oamenii pierd ocazia de a-și folosi ambarcațiunile, zacând neputincioși ca balenele pe țărm. Dar este ceva util în asta, pentru că refluxul poate fi folosit pentru repararea navelor, mai ales în unele golfuri: bărcile au navigat, apoi apa a plecat și pot fi reparate în acest moment.

De exemplu, există un astfel de Golf Fundy pe coasta de est a Canadei, despre care se spune că are cele mai mari maree din lume: diferența de nivel al apei poate ajunge la 16 metri, ceea ce este considerat un record pentru o maree pe Pământ. Marinarii s-au adaptat acestei proprietăți: la maree înaltă aduc nava la țărm, o întăresc, iar când apa pleacă, nava atârnă, iar fundul poate fi calafat.

Oamenii urmăresc și înregistrează în mod regulat momentele și caracteristicile mareelor ​​înalte pentru a învăța cum să prezică acest fenomen. în curând inventat mareometru- un dispozitiv in care plutitorul se misca in sus si in jos in functie de nivelul marii, iar citirile sunt trasate automat pe hartie sub forma unui grafic. Apropo, mijloacele de măsurare nu s-au schimbat prea mult din momentul primelor observații și până în prezent.

Pe baza unui număr mare de înregistrări ale hidrografelor, matematicienii încearcă să creeze o teorie a mareelor. Dacă aveți o înregistrare pe termen lung a unui proces periodic, îl puteți descompune în armonici elementare - sinusoide de diferite amplitudini cu perioade multiple. Și apoi, după ce ai determinat parametrii armonicilor, extindeți curba totală în viitor și, pe această bază, faceți tabele de maree. Acum astfel de tabele sunt publicate pentru fiecare port de pe Pământ, iar orice căpitan care este pe cale să intre în port ia o masă pentru el și vede când există un nivel suficient de apă pentru nava sa.

Cel mai istorie celebră, asociat cu calculele de prognoză, a avut loc în a doua razboi mondial: în 1944, aliații noștri – britanicii și americanii – urmau să deschidă un al doilea front împotriva Germaniei naziste, pentru aceasta a fost necesară debarcarea pe coasta franceză. Coasta de nord a Franței este foarte neplăcută în acest sens: coasta este abruptă, înaltă de 25-30 de metri, iar fundul oceanului este destul de puțin adânc, astfel încât navele se pot apropia de coastă doar în perioadele de maree maximă. Dacă eșau, ar fi pur și simplu împușcați cu tunuri. Pentru a evita acest lucru, a fost creat un computer mecanic special (electronicul nu era încă disponibil). Ea a efectuat o analiză Fourier a seriilor temporale de la nivelul mării folosind tamburi care se roteau la viteze diferite, prin care trecea un cablu metalic, care rezuma toți termenii seriei Fourier, iar o pană conectată la cablu a reprezentat grafic înălțimea mareei ca un functie de timp. Aceasta a fost o lucrare extrem de secretă care a avansat foarte mult teoria mareelor, deoarece a fost posibil să se prezică cu suficientă acuratețe momentul celei mai mari maree, datorită căruia navele militare grele de transport au înotat Canalul Mânecii și au aterizat trupele pe coastă. Deci, matematicienii și geofizicienii au salvat viețile multor oameni.

Unii matematicieni încearcă să generalizeze datele la scară planetară, încercând să creeze o teorie unificată a mareelor, dar este dificil să compare înregistrările făcute în diferite locuri, deoarece Pământul este foarte neregulat. Doar în aproximarea zero, un singur ocean acoperă întreaga suprafață a planetei, dar, de fapt, există continente și mai multe oceane slab conectate, iar fiecare ocean are propria frecvență de oscilații naturale.

Discuțiile anterioare despre fluctuațiile nivelului mării sub acțiunea Lunii și a Soarelui au vizat întinderi oceanice deschise, unde accelerația mareelor ​​variază foarte mult de la o coastă la alta. Și în corpurile de apă locale - de exemplu, lacuri - poate marea să creeze un efect vizibil?

S-ar părea că nu ar trebui, deoarece în toate punctele lacului accelerația mareelor ​​este aproximativ aceeași, diferența este mică. De exemplu, în centrul Europei se află lacul Geneva, are doar aproximativ 70 km lungime și nu are nicio legătură cu oceanele, dar oamenii au observat de mult că există fluctuații zilnice semnificative ale apei. De ce apar ele?

Da, forța mareelor ​​este extrem de mică. Dar principalul este că este obișnuit, adică. operează periodic. Toți fizicienii sunt conștienți de efectul care, sub acțiunea periodică a unei forțe, provoacă uneori o amplitudine crescută a oscilațiilor. De exemplu, iei un bol cu ​​supă în sala de mese pentru distribuire și. Aceasta înseamnă că frecvența pașilor tăi este în rezonanță cu vibrațiile naturale ale lichidului din placă. Observând acest lucru, schimbăm brusc ritmul de mers – iar ciorba „se calmează”. Fiecare corp de apă are propria frecvență de rezonanță de bază. Și cu cât dimensiunea rezervorului este mai mare, cu atât frecvența oscilațiilor naturale ale lichidului din acesta este mai mică. Așadar, lângă Lacul Geneva, propria frecvență de rezonanță s-a dovedit a fi un multiplu al frecvenței mareelor, iar o mică influență a mareelor ​​„încețoșează” Lacul Geneva, astfel încât nivelul se schimbă destul de vizibil pe țărmurile sale. Aceste unde staționare de o perioadă lungă care apar în corpuri de apă închise sunt numite seiches.

Energia valurilor

În zilele noastre, ei încearcă să conecteze una dintre sursele alternative de energie cu efectul de maree. După cum am spus, principalul efect al mareelor ​​nu este că apa crește și scade. Efectul principal este curentul de maree, care distilează apa în jurul întregii planete într-o zi.

În locurile puțin adânci, acest efect este foarte important. În zona Noii Zeelande, căpitanii nici măcar nu riscă să ghideze navele prin unele strâmtori. Barcile cu pânze nu au putut trece deloc pe acolo, iar navele moderne trec cu greu, deoarece fundul este puțin adânc, iar curenții de maree au o viteză extraordinară.

Dar, deoarece apa curge, această energie cinetică poate fi folosită. Și au fost deja construite centrale electrice, în care turbinele se rotesc înainte și înapoi din cauza curenților de maree și reflux. Sunt destul de funcționale. Prima centrală maremotrică (TPP) a fost realizată în Franța, este încă cea mai mare din lume, cu o capacitate de 240 MW. În comparație cu centrala hidroelectrică, nu este atât de cald, desigur, dar deservește cele mai apropiate zone rurale.

Cu cât este mai aproape de pol, cu atât viteza mareei este mai mică, așa că nu există coaste în Rusia care ar avea maree foarte puternice. În general, avem puține ieșiri către mare, iar coasta Oceanului Arctic nu este deosebit de profitabilă pentru utilizarea energiei mareelor, și pentru că marea conduce apa de la est la vest. Dar totuși, există locuri potrivite pentru PES, de exemplu, Golful Kislaya.

Faptul este că în golfuri marea creează întotdeauna un efect mai mare: valul intră, se repezi în golf și se îngustează, se îngustează - și amplitudinea crește. Un proces similar are loc ca și cum ar fi spart un bici: la început, un val lung se deplasează lent de-a lungul biciului, dar apoi masa părții biciului implicată în mișcare scade, astfel încât viteza crește (impulsul). mv persistă!) și ajunge supersonic spre capătul îngust, în urma căruia auzim un clic.

Prin crearea unui TPP experimental Kislogubskaya de capacitate mică, inginerii energetici au încercat să înțeleagă cât de eficient este posibil să se utilizeze mareele la latitudini circumpolare pentru a genera electricitate. Nu are o semnificație economică anume. Cu toate acestea, acum există un proiect al unui TPP rusesc foarte puternic (Mezenskaya) - pentru 8 gigawați. Pentru a atinge această putere colosală, este necesar să blocați un golf mare, care separă Marea Albă de Marea Barents printr-un baraj. Adevărat, este foarte îndoielnic că acest lucru se va face atâta timp cât avem petrol și gaze.

Trecutul și viitorul mareelor

Apropo, de unde vine energia mareelor? Turbina se rotește, se generează electricitate și ce obiect pierde energie în acest proces?

Deoarece sursa de energie a mareei este rotația Pământului, din moment ce tragem din el, înseamnă că rotația trebuie să încetinească. S-ar părea că Pământul are surse interne de energie (căldura din intestine vine din cauza proceselor geochimice și a dezintegrarii elementelor radioactive), există ceva care să compenseze pierderile. energie kinetică. Acest lucru este adevărat, dar fluxul de energie, răspândindu-se în medie aproape uniform în toate direcțiile, poate afecta cu greu momentul unghiular și modifica rotația.

Dacă Pământul nu s-ar roti, cocoașele de maree ar arăta exact în direcția Lunii și opusă acesteia. Dar, rotindu-se, corpul Pământului le poartă înainte în direcția de rotație - și există o discrepanță constantă între vârful mareei și punctul sublunar de 3-4 grade. La ce duce asta? Cocoașa, care este mai aproape de lună, este atrasă mai puternic de ea. Această forță gravitațională tinde să încetinească rotația Pământului. Iar cocoașa opusă este mai departe de Lună, încearcă să accelereze rotația, dar este atrasă mai slab, astfel încât momentul de forță rezultat are un efect de decelerare asupra rotației Pământului.

Deci, planeta noastră își reduce tot timpul viteza de rotație (deși nu destul de regulat, în salturi, ceea ce este asociat cu particularitățile transferului de masă în oceane și atmosferă). Și ce efect au mareele pământului asupra lunii? Bombonul apropiat de maree trage Luna de-a lungul, cel îndepărtat, dimpotrivă, o încetinește. Prima forță este mai mare, drept urmare luna accelerează. Acum amintiți-vă din prelegerea anterioară, ce se întâmplă cu satelitul, care este tras cu forța înainte în mișcare? Pe măsură ce energia sa crește, se îndepărtează de planetă, iar viteza sa unghiulară scade pe măsură ce raza orbitei crește. Apropo, o creștere a perioadei de revoluție a Lunii în jurul Pământului a fost observată încă din zilele lui Newton.

Vorbind în cifre, Luna se îndepărtează de noi cu aproximativ 3,5 cm pe an, iar durata zilei pământului la fiecare sută de ani crește cu o sutime de secundă. Pare a fi o prostie, dar amintiți-vă că Pământul există de miliarde de ani. Este ușor de calculat că pe vremea dinozaurilor existau aproximativ 18 ore într-o zi (ore curente, desigur).

Pe măsură ce Luna se retrage, forțele mareelor ​​devin mai mici. Dar la urma urmei, s-a îndepărtat întotdeauna și, dacă ne uităm în trecut, vom vedea că Luna era mai aproape de Pământ, ceea ce înseamnă că mareele erau mai mari. Puteți estima, de exemplu, că în epoca arheică, acum 3 miliarde de ani, mareele erau înalte de kilometri.

Fenomenele mareelor ​​pe alte planete

Desigur, în sistemele altor planete, aceleași fenomene apar și cu sateliții. Jupiter, de exemplu, este o planetă foarte masivă număr mare sateliți. Cei patru sateliți cei mai mari ai săi (se numesc Galileeni pentru că Galileo i-a descoperit) sunt influențați destul de tangibil de Jupiter. Cel mai apropiat dintre ei, Io, este acoperit de vulcani, printre care sunt peste cincizeci de activi, care aruncă materie „în plus” la 250-300 km în sus. Această descoperire a fost destul de neașteptată: pe Pământ așa vulcani puternici nu, și iată un corp mic de dimensiunea lunii, care ar fi trebuit să se răcească de mult, dar în schimb izbucnește de căldură în toate direcțiile. Unde este sursa acestei energii?

Activitatea vulcanică a lui Io nu a fost o surpriză pentru toată lumea: cu șase luni înainte ca prima sondă să zboare spre Jupiter, doi geofizicieni americani au publicat o lucrare în care au calculat influența mareelor ​​a lui Jupiter asupra acestui satelit. S-a dovedit a fi atât de mare încât poate deforma corpul satelitului. Și în timpul deformării, căldura este întotdeauna eliberată. Când luăm o bucată de plastilină rece și începem să o frământăm în mâini, aceasta devine moale și flexibilă după mai multe compresiuni. Acest lucru se întâmplă nu pentru că mâna l-a încălzit cu căldura sa (se va întâmpla la fel dacă este turtită într-o menghină rece), ci pentru că deformarea a pus energie mecanică în ea, care a fost transformată în căldură.

Dar de ce naiba se schimbă forma satelitului sub influența mareelor ​​de pe Jupiter? S-ar părea că mișcându-se pe o orbită circulară și rotindu-se sincron, ca Luna noastră, a devenit odată un elipsoid - și nu există niciun motiv pentru distorsiunile ulterioare ale formei? Cu toate acestea, există și alți sateliți lângă Io; toate fac ca orbita sa (Io) să se schimbe puțin înainte și înapoi: fie se apropie de Jupiter, apoi se îndepărtează. Aceasta înseamnă că influența mareelor ​​fie slăbește, fie se intensifică, iar forma corpului se schimbă tot timpul. Apropo, nu am vorbit încă despre maree în corpul solid al Pământului: ele, desigur, există și ele, nu sunt atât de înalte, de ordinul unui decimetru. Dacă stai șase ore pe scaunele tale, atunci datorită mareelor, vei „mergi” aproximativ douăzeci de centimetri față de centrul Pământului. Această fluctuație este imperceptibilă pentru o persoană, desigur, dar instrumentele geofizice o înregistrează.

Spre deosebire de firmamentul pământului, suprafața lui Io fluctuează cu o amplitudine de mulți kilometri pentru fiecare perioadă orbitală. Un numar mare de energia de deformare este disipată sub formă de căldură și încălzește intestinele. Apropo, craterele de meteoriți nu sunt vizibile pe el, deoarece vulcanii împroșcă în mod constant întreaga suprafață cu materie proaspătă. De îndată ce se formează craterul de impact, într-o sută de ani este acoperit cu produsele erupției vulcanilor vecini. Ele lucrează continuu și foarte puternic, la aceasta se adaugă falii din scoarța planetei, prin care din adâncuri curge o topitură a diverselor minerale, în principal sulf. La temperaturi ridicate, se întunecă, astfel încât jetul din crater pare negru. Și marginea ușoară a vulcanului este o substanță răcită care cade în jurul vulcanului. Pe planeta noastră, materia ejectată dintr-un vulcan este de obicei decelerata de aer și cade aproape de orificiu de ventilație, formând un con, dar pe Io nu există atmosferă și zboară pe o traiectorie balistică departe, în toate direcțiile. Poate că acesta este un exemplu al celui mai puternic efect de maree din sistemul solar.

Al doilea satelit al lui Jupiter, Europa seamănă cu Antarctica noastră, este acoperit cu o crustă solidă de gheață, crăpată pe alocuri, pentru că și ceva o deformează constant. Deoarece acest satelit este mai departe de Jupiter, efectul de maree aici nu este atât de puternic, dar încă destul de vizibil. Sub această crustă înghețată se află un ocean lichid: fotografiile arată cum fântâni țâșnesc din unele crăpături. Sub influența forțelor mareelor, oceanul fierbe, iar câmpurile de gheață plutesc și se ciocnesc la suprafața lui, aproape ca și în nordul Oceanul Arcticși în largul coastei Antarcticii. Conductivitatea electrică măsurată a fluidului oceanic al Europei indică faptul că este apă sărată. De ce nu ar trebui să existe viață? Ar fi tentant să cobori dispozitivul într-una dintre crăpături și să vezi cine locuiește acolo.

De fapt, nu toate planetele își fac rostul. De exemplu, Enceladus, luna lui Saturn, are, de asemenea, o crustă de gheață și un ocean dedesubt. Dar calculele arată că energia mareelor ​​nu este suficientă pentru a menține oceanul subglaciar în stare lichidă. Desigur, cu excepția mareelor ​​de orice corp ceresc există și alte surse de energie - de exemplu, elementele radioactive în descompunere (uraniu, toriu, potasiu), dar pe planetele mici cu greu pot juca un rol semnificativ. Deci este ceva ce nu înțelegem încă.

Efectul de maree este extrem de important pentru stele. De ce - despre asta în prelegerea următoare.

© Vladimir Kalanov,
"Cunoașterea este putere".

Fenomenul mareelor ​​pe mare a fost observat din cele mai vechi timpuri. Herodot a scris despre maree încă din secolul al V-lea î.Hr. Multă vreme oamenii nu au putut înțelege natura mareelor. S-au făcut diverse presupuneri fantastice, cum ar fi că Pământul respiră. Chiar și celebrul om de știință (1571-1630), care a descoperit legile mișcării planetare, a considerat fluxul și refluxul ca urmare a... respirației planetei Pământ.

Matematicianul și filozoful francez (1596-1650) a fost primul dintre oamenii de știință europeni care a subliniat legătura dintre maree, dar nu a înțeles care este această legătură. Prin urmare, el a dat o astfel de explicație a fenomenului mareei, care este departe de adevăr: Luna, rotindu-se în jurul Pământului, apasă pe apă, făcând-o să cadă.

Treptat, oamenii de știință și-au dat seama de această problemă dificilă, trebuie spus, și s-a constatat că mareele sunt o consecință a influenței forțelor gravitaționale ale Lunii și (într-o măsură mai mică) a Soarelui pe suprafața oceanului. .

În oceanologie, este dată următoarea definiție: ridicarea și coborârea ritmată a apelor, precum și curenții care le însoțesc, se numesc fluxuri și reflux.

Fluxul și refluxul are loc nu numai în ocean, ci și în atmosferă și scoarța terestră. înălţa Scoarta terestra foarte mici, deci pot fi determinate doar cu instrumente speciale. Un alt lucru este suprafața apei. Particulele de apă se mișcă și, primind accelerație de la Lună, se apropie de ea incomparabil mai mult decât de firmamentul pământului. Așadar, pe partea îndreptată spre lună, apa se ridică, formând un cot, un fel de movilă de apă la suprafața oceanului. Deoarece Pământul se rotește în jurul axei sale, acest deal de apă se mișcă de-a lungul suprafeței oceanului urmând.

Teoretic, chiar și stelele îndepărtate sunt implicate în formarea mareelor. Dar acesta rămâne un mesaj pur teoretic, deoarece influența stelelor este neglijabilă și poate fi neglijată. Mai precis, chiar, este imposibil să-l neglijezi, deoarece nu există nimic de neglijat. Influența Soarelui asupra suprafeței oceanului datorită distanței mari a stelei este de 3-4 ori mai slabă decât influența Lunii. Mareele lunare puternice maschează atracția Soarelui și, prin urmare, mareele solare ca atare nu sunt observate.

Poziția extremă a nivelului apei la sfârșitul mareei se numește apă plină, iar la sfârșitul refluxului - apă scăzută.

Două fotografii făcute din același punct în momentele de maree joasă și mare,
dați o idee despre fluctuațiile nivelului mareelor.

Dacă începem să observăm marea în momentul plinului de apă, vom vedea că după 6 ore va veni cea mai scăzută stație a apei. După aceea, va începe din nou marea, care va continua și timp de 6 ore înainte de a ajunge la cel mai înalt nivel. Următorul val mare va veni în 24 de ore după începerea observației noastre.

Dar acest lucru se va întâmpla numai în cazul unor condiții ideale, teoretice. În realitate, în timpul zilei există una plină și una joasă - și atunci marea se numește zilnic. Și poate avea timp să se întâmple în două cicluri de maree. În acest caz, vorbim despre o maree semidiurnă.

Perioada mareei zilnice nu durează 24 de ore, ci cu 50 de minute mai mult. În consecință, marea semidiurnă durează 12 ore și 25 de minute.

În Oceanul Mondial apar maree predominant semidiurne. Acest lucru este declarat de rotația Pământului în jurul axei sale. Marea, ca un val uriaș în pantă ușor, a cărui lungime este de multe sute de kilometri, se întinde pe întreaga suprafață a oceanelor. Perioada de apariție a unui astfel de val variază în fiecare loc din ocean de la o jumătate de zi la o zi. Pe baza periodicității declanșării mareelor, ele se disting ca diurne și semidiurne.

În timpul unei rotații complete a Pământului în jurul axei sale, Luna se mișcă în jurul cerului cu aproximativ 13 grade. Pentru a „prinde din urmă” Luna, valul de marea durează doar 50 de minute. Aceasta înseamnă că ora de sosire a apei mari în același loc în ocean se schimbă constant în raport cu ora zilei. Deci, dacă azi apa era plină la prânz, atunci mâine va fi la 12:50, iar poimâine la 13:40.

În oceanul deschis, unde marea nu întâmpină rezistență din partea continentelor, insulelor, fundului neuniform și coastei, există practic maree semi-diurne regulate. Valurile de maree din oceanul deschis sunt invizibile, unde înălțimea lor nu depășește un metru.

În plină forță, marea se manifestă pe coasta deschisă a oceanului, unde pe zeci și sute de mile nu sunt vizibile nici insulele, nici curbele ascuțite ale liniei de coastă.

Când Soarele și Luna sunt situate pe aceeași linie pe o parte a Pământului, forța de atracție a ambelor lumini pare să se adună. Acest lucru se întâmplă de două ori în timpul lunii lunare - în luna nouă sau în luna plină. Această poziție a luminarilor se numește sizigie și se numește valul care vine în aceste zile. Mareele de primăvară sunt cele mai înalte și mai puternice maree. În schimb, cele mai joase maree sunt numite.

Trebuie remarcat faptul că nivelul mareelor ​​de primăvară în același loc nu este întotdeauna același. Motivul este același: mișcarea Lunii în jurul - Pământului și Pământului - în jurul Soarelui. Să nu uităm că orbita Lunii în jurul Pământului nu este un cerc, ci o elipsă, ceea ce creează o diferență destul de vizibilă între perigeu și apogeul Lunii - 42 mii km. Dacă în timpul sizigiei Luna se află la perigeu, adică la cea mai mică distanță de Pământ, aceasta va provoca un mare mare. Ei bine, dacă în aceeași perioadă Pământul, mișcându-se de-a lungul orbitei sale eliptice în jurul Soarelui, se dovedește a fi la cea mai mică distanță de el (și ocazional apar coincidențe), atunci mareele vor atinge magnitudinea maximă.

Iată câteva exemple care arată înălțimea maximă pe care o ating mareele oceanice în anumite locuri de pe glob (în metri):

Nume	Locație	Înălțimea mareei (m)
Golful Mezen al Mării Albe
Gurile râului Colorado
Golful Penzhina din Marea Ochotsk
Gurile râului Seul	Coreea de Sud
Gura râului Fitzroy	Australia
Grenville
Gura râului Coxoak
Portul Gallegas	Argentina
Golful Fundy

Apa în timpul mareei înalte crește cu viteze diferite. Natura mareei depinde în mare măsură de unghiul de înclinare al fundului mării. La malurile abrupte, apa crește încet la început - 8-10 milimetri pe minut. Apoi viteza mareei crește, devenind cea mai mare până la poziția „la jumătate de apă”. Apoi încetinește până la poziția liniei superioare a mareelor. Dinamica refluxului este similară cu dinamica refluxului. Dar valul pe plajele largi arată complet diferit. Aici nivelul apei se ridică foarte repede și este uneori însoțit de un val mare, care se repezi rapid de-a lungul zonelor de mică adâncime. Pasionații de scăldat care se găsesc cu gura căscată pe astfel de plaje în aceste cazuri nu se pot aștepta la nimic bun. Elementul mare nu știe să glumească.

În mărilor interioare, împrejmuite de restul oceanului de strâmtori înguste și puțin adânci sau grămadă de insule mici, mareele vin cu amplitudini abia sesizabile. Vedem acest lucru în exemplul Mării Baltice, închisă în mod sigur de maree de ape puțin adânci. Strâmtoarea Daneză. Teoretic, înălțimea mareei în Marea Baltică este de 10 centimetri. Dar aceste maree sunt invizibile pentru ochi, sunt ascunse de fluctuațiile nivelului apei de la vânt sau de schimbările presiunii atmosferice.

Se știe că în Sankt Petersburg sunt adesea inundații, uneori foarte puternice. Să ne amintim cât de viu și de veridic marele poet rus A.S. Pușkin. Din fericire, inundațiile de o asemenea amploare din Sankt Petersburg nu au nimic de-a face cu mareele. Aceste inundații sunt cauzate de vânturile de ciclon care ridică semnificativ nivelul apei cu 4-5 metri în partea de est a Golfului Finlandei și în Neva.

Mareele oceanice au un efect și mai puțin asupra mărilor interioare ale Negru și Azov, precum și asupra Mării Egee și Mediteranei. În Marea Azov, conectată la Marea Neagră prin strâmtoarea îngustă Kerci, amplitudinea mareelor ​​este aproape de zero. În Marea Neagră, fluctuațiile nivelului apei sub influența mareelor ​​nu ating nici măcar 10 centimetri.

În schimb, în ​​golfurile și golfurile înguste care au comunicație liberă cu oceanul, mareele ating o valoare semnificativă. Intrând liber în golf, mase de maree se grăbesc înainte și, negăsind nicio ieșire printre coastele înclinate, se ridică și inundă pământul pe o suprafață mare.

În timpul mareelor ​​oceanice, la gurile unor râuri se observă un fenomen periculos, numit bor. curgere apa de mare, intrând în albia râului și întâlnindu-se cu debitul râului, formează un puț puternic spumos, care se ridică ca un zid și se mișcă rapid împotriva curentului râului. Pe drum, borul erodează malurile și poate distruge și scufunda orice navă dacă se află în râu.

Pe cel mai mare râu America de SudÎn Amazon, un mare mare puternic de 5-6 metri înălțime trece cu o viteză de 40-45 km/h pe o distanță de o mie și jumătate de kilometri de la gură.

Uneori, mareele opresc curgerea râurilor și chiar îl întorc în direcția opusă.

Pe teritoriul Rusiei, un mic bor este testat de râurile care se varsă în Golful Mezen al Mării Albe.

Pentru a folosi energia mareelor ​​în unele țări, inclusiv în Rusia, au fost construite centrale mareomotrice. Prima centrală maremotrică construită în Golful Kislogub din Marea Albă avea o capacitate de doar 800 de kilowați. În viitor, PES-urile au fost proiectate cu o capacitate de zeci și sute de mii de kilowați. Aceasta înseamnă că mareele încep să lucreze în beneficiul persoanei.

Și ultimul lucru important la nivel global despre maree. Curenții provocați de maree întâlnesc rezistența continentelor, insulelor și fundului mării. Unii oameni de știință cred că, ca urmare a frecării mase de apă despre aceste obstacole, rotația Pământului în jurul axei sale încetinește. La prima vedere, această încetinire este destul de nesemnificativă. Calculele au arătat că pentru toată perioada erei noastre, adică timp de 2000 de ani, ziua de pe Pământ a devenit mai lungă cu 0,035 secunde. Dar pe ce s-a bazat calculul?

Se dovedește că există dovezi, deși indirecte, că rotația planetei noastre încetinește. Studiind coralii dispăruți din perioada Devoniană, omul de știință englez D. Wells a descoperit că numărul inelelor de creștere zilnice este de 400 de ori mai mare decât cel anual. În astronomie este recunoscută teoria stabilității mișcărilor planetare, conform căreia lungimea anului rămâne practic neschimbată.

Se dovedește că în perioada Devoniană, adică acum 380 de milioane de ani, anul era format din 400 de zile. În consecință, ziua a avut atunci o durată de 21 de ore și 42 de minute.

Dacă D. Wells nu a greșit atunci când a calculat inelele zilnice ale coralilor antici și dacă restul calculelor sunt corecte, atunci totul merge până la punctul în care nu va dura nici măcar 12-13 miliarde de ani pentru a Pământului. ziua să devină egală ca durată cu luna lunară. Si apoi, ce? Atunci Pământul nostru va avea întotdeauna o parte întoarsă către Lună, așa cum se întâmplă în prezent cu Luna în raport cu Pământul. Creșterea apei se stabilizează pe o parte a Pământului, mareele vor înceta să mai existe, iar mareele solare sunt prea slabe pentru a fi simțite.

Oferim cititorilor noștri oportunitatea de a evalua independent această ipoteză destul de exotică.

© Vladimir Kalanov,
"Cunoașterea este putere"

Pentru a epuiza principalele întrebări legate de existența satelitului său în apropierea Pământului - Luna, trebuie să spunem câteva cuvinte despre fenomenul mareelor. De asemenea, este necesar să răspundem la ultima întrebare ridicată în această carte: de unde a venit luna și care este viitorul ei? Ce este o maree?

În timpul mareelor ​​înalte de pe țărmurile mărilor și oceanelor deschise, apa avansează pe țărmuri. Malurile joase sunt literalmente copleșite de mase uriașe de apă. Spații uriașe sunt acoperite cu apă. Marea, parcă, iese din țărm și apasă pe uscat. Apa mării crește clar.

La maree înaltă (64) navele oceanice de adâncime sunt libere să intre în porturi și estuare relativ puțin adânci care se varsă în oceane.

Valul mare este foarte mare pe alocuri, ajungând la o duzină sau mai mult de metri.

Trec aproximativ șase ore de la începutul creșterii apei, iar marea este înlocuită cu un reflux (65), apa începe să scadă treptat.

scade, marea de lângă coastă devine puțin adâncă și zone semnificative ale fâșiei de coastă sunt eliberate de apă. Nu cu mult timp în urmă, bărci cu aburi navigau în aceste locuri, iar acum locuitorii cutreieră nisipul și pietrișul umed și adună scoici, alge și alte „cadouri” ale mării.

Ce explică aceste fluxuri și reflux constante? Ele apar din cauza atractiei pe care Luna o exercita asupra Pamantului.

Nu numai că Pământul trage Luna spre sine, dar și Luna trage Pământul. Gravitația Pământului afectează mișcarea Lunii, determinând Luna să se miște pe o cale curbă. Dar, în același timp, atracția Pământului schimbă oarecum forma Lunii. Părțile orientate spre Pământ sunt atrase de Pământ mai puternic decât alte părți. Astfel, Luna ar trebui să aibă o formă oarecum alungită spre Pământ.

Atractia lunii afecteaza si forma pamantului. Pe partea orientată acest moment până la Lună, există o oarecare umflare, întindere a suprafeței pământului (66).

Particulele de apă, fiind mai mobile și având o coeziune redusă, sunt mai susceptibile la această atracție a Lunii decât particulele de pământ solid. În acest sens, se creează o creștere foarte vizibilă a apei în oceane.

Dacă Pământul, ca și Luna, ar fi mereu în fața Lunii cu aceeași parte, forma sa ar fi oarecum alungită spre Lună și nu ar exista maree alternative. Dar Pământul se întoarce în direcții diferite către toate corpurile cerești, inclusiv către Luna ( rotatie diurna). În această privință, un val de marea, așa cum spune, merge de-a lungul Pământului, merge după Lună, ceea ce ridică apa oceanelor mai sus în părțile suprafeței pământului care se confruntă cu el în acest moment. Marea mare ar trebui să alterneze cu mareea joasă.

Într-o zi, Pământul va face o rotație în jurul axei sale. În consecință, exact o zi mai târziu, aceleași părți ale suprafeței pământului ar trebui să fie îndreptate spre Lună. Dar știm că Luna reușește să-și acopere o parte din calea în jurul Pământului într-o zi, mișcându-se în aceeași direcție în care se rotește Pământul. Prin urmare, perioada este prelungită, după care aceleași părți ale Pământului vor fi îndreptate către Lună. prin urmare Ciclul fluxului și refluxului nu are loc într-o zi, ci în 24 de ore și 51 de minute. În această perioadă de timp, două maree înalte și două maree joase alternează pe Pământ.

Dar de ce doi și nu unul? Găsim o explicație pentru acest lucru rememorând încă o dată legea gravitatie. Conform acestei legi, forța de atracție scade odată cu creșterea distanței și, în plus, invers proporțională cu pătratul acesteia: distanța se dublează - atracția scade de patru ori.

Pe partea Pământului, direct opusă celei care este îndreptată spre Lună, se întâmplă următoarele. Particule apropiate de suprafața pământului, sunt atrași de Lună mai slab decât părțile interioare ale Pământului. Ele tind mai puțin spre Lună decât particulele mai apropiate de ea. Prin urmare, suprafața mărilor de aici, așa cum spune, rămâne oarecum în urma părților interioare solide ale globului, și aici, de asemenea, există o creștere a apei, o cocoașă de apă, o înălțime a mareelor, aproximativ aceeași ca pe partea opusă. Și aici, marea curge în țărmurile joase. În consecință, va exista o maree de-a lungul coastelor oceanelor atât atunci când aceste coaste sunt întoarse spre Lună, cât și când Luna se află în direcția opusă. Astfel, pe Pământ trebuie să existe două maree înalte și două maree joase în perioada unei rotații complete a Pământului în jurul axei sale.

Desigur, magnitudinea mareei este afectată și de atracția Soarelui. Dar, deși Soarele are dimensiuni colosale, este, totuși, mult mai departe de Pământ decât Lună. Influența sa mareelor ​​este mai mică decât influența Lunii la jumătate (doar 5/11 sau 0,45 din influența mareelor ​​a Lunii).

Mărimea fiecărei maree depinde și de înălțimea la care se află Luna la un moment dat. În același timp, este complet indiferent ce fază are Luna în acest moment și dacă este vizibilă pe cer. Luna poate să nu fie vizibilă în acest moment, adică poate fi în aceeași direcție cu soarele și invers. Numai în primul caz, marea va fi în general mai puternică decât de obicei, deoarece atracției Soarelui se adaugă atracției Lunii.

Calculul arată că forța de maree a Lunii este doar o nouă-milionime din forța gravitației de pe Pământ, adică forța cu care Pământul însuși se atrage. Desigur, această acțiune atractivă a Lunii este neglijabilă. Creșterea apei cu câțiva metri este, de asemenea, neglijabilă în comparație cu diametrul ecuatorial al globului, egal cu 12.756.776 m. Dar un val mare, chiar atât de mic, este, după cum știm, foarte vizibil pentru locuitorii Pământului situat în apropiere. coasta oceanelor.