Приливные колебания уровня моря

Если бы не было причин, вызывающих движение водных морских масс, то уровень моря оставался бы неизменным. Непрерывное движение водных масс океанов и морей вызывает колебание уровня моря относительно среднего положения. Колебания уровня моря классифицируют как регулярные и периодические. Регулярные колебания уровня моря вызываются приливообразующими силами Луны и Солнца, а периодические колебания возникают от воздействия ветра, в основном, а также от изменения атмосферного давления. При устойчивом воздействии ветра постоянного направления в условиях мелководья изменения высоты уровня могут достигать нескольких метров.

Наиболее важным для мореплавателей является предвидение приливоотливных колебаний под воздействием приливообразующих сил Солнца и Луны.

При приливах вода то прибывает у берегов, образуя высокое положение уровня моря, то отступает от берегов, понижая этот уровень. На навигационной карте указывается глубина на самом низком уровне моря. Этот уровень называется нулем глубин. Высокое положение уровня моря в результате прилива называется полной водой, а низкое – малой водой.

По теории приливов система «Земля Луна» (З, Л) вращаются вокруг общего центра масс (О). На рисунке 2.20 а) центр масс находится в точке О на расстоянии от центра Земли на 0,73 земного радиуса. Все точки системы «Земля – Луна», вращаясь вокруг центра масс, будут испытывать воздействие центробежных сил, направленных в сторону от центра вращения, параллельно центробежной силе, приложенной к центру вращения масс (О). Все силы равны по величине.

Сила притяжения каждой точки Земли массой Луны направлена по линии, соединяющей данную точку Земли с центром Луны.

P в) г)

аa

Л А₁ А А₃

Z n

Рис.2.19 b

B

Таким образом, сила притяжения Луной и центробежная сила, возникающая от вращения центра масс, не уравновешиваются, и их образующая создает приливообразующую силу Луны на данную точку Земли `F<sub>Л</sub> = `F_P -`F_O .

На рисунке Рис.2.19 б) показано распределение приливообразующих сил на Земле. Каждая из названных сил при разложении на горизонтальную и вертикальную составляющие по-разному воздействуют на водные массы. Вертикальная незначительно изменит силу тяжести, а горизонтальная сила вызовет перемещение частиц воды в сторону меридиана кульминации Луны (Рис.2.19 в). Под влиянием упомянутой горизонтальной составляющей водная оболочка (на Рис. 2.19 г) - пунктирная окружность) Мирового океана примет вид эллипсоида (Zanb), большая полуось которого всегда направление на центр Луны. Малая полуось приливного эллипсоида ab является границей между освещенной и неосвещенной Луной поверхностями Земли. При склонении Луны, равном нулю, неосвещенная поверхность эллипсоида заштрихована (Рис.2.20 г). В таком положении наивысший уровень прилива будет в точках Z и n, а наименьший - в точках a и b на круге освещения.

Рассматривая положение точки А на поверхности мирового океана (Рис.2.20 г)), обнаруживаем, что в течении суток при вращении Земли она вначале была в точке А₁ (на меридиане кульминации Луны), когда уровень воды соответствует уровню полной воды, в точке А₂ (на круге освещенности), когда уровень воды будет соответствовать уровню малой воды, в точке А₃ вновь наблюдается уровень полной (второй) воды. Таким образом, в течение лунных суток будет наблюдаться две полных и две малых воды. Если бы склонение Луны и Солнца были бы все время равны нулю, а расстояние между светилами и Землей оставалось бы постоянным и скорости их вращения вокруг Земли не менялись бы, то приливы в Мировом океане отличались бы правильностью по высоте и по времени. При таких приливах в течение суток наблюдалось бы две полных и две малых воды, наступающие в постоянном интервале полусуток. Такие приливы назывались бы полусуточными. А колебания уровня при таких приливах имели бы характер правильной синусоиды. Но в действительности правильные полусуточные приливы - явление редкое.