|
|
Причиной приливных движений
(приливных колебаний уровнял приливных течений) в Мировом океане является
приливообразующая сила, возникающая при гравитационном взаимодействии Земли с
Луной и Солнцем. Приливообразующая сила Луны в данной точке земной
поверхности определяется как разность местного значения силы притяжения Луны
и центробежной силы от обращения системы Земля — Луна вокруг общего центра
тяжести. Практическое значение для водной оболочки Земли имеет лишь
горизонтальная составляющая приливообразующей силы, распределение которой по
поверхности Земли показано на 1.3. В процессе своего вращения Земля
«проворачивается» внутри этого силового поля, которое относительно медленно
изменяет свою ориентацию («следя» за положением Луны на небесной сфере) и
интенсивность (усиливаясь при сближении Луны с Землей и ослабевая при их
удалении).
Простейшая реакция водной оболочки Земли на действие
приливооб- разующих сил определяется статической теорией Ньютона. Согласно
этой теории водная оболочка принимает форму, при которой уклон водной
поверхности в любой момент уравновешивается приливообразующей силой. При
сплошной водной оболочке она должна принять форму эллипсоида вращения,
большая ось которого направлена на Луну. Пока эллипсоид, следуя за Луной,
сделает один оборот вокруг Земли, сама Земля провернется внутри него вокруг
своей оси 29,53 раза. Понятно, что при этом вращении каждая точка поверхности
Земли будет проходить на различных расстояниях от поверхности силового
приливного эллипсоида. Легко видеть, что расстояния между соответственными
точками поверхности эллипсоида и вращающегося внутри него шара будут
непрерывно и периодически изменяться от минимума к максимуму и опять к
минимуму. Это и определяет приливное колебание, имеющее строго определенную
периодичность. Если Луна находится в плоскости экватора,эта^ периодичность —
чисто полусуточная.
Прилив, вызываемый Солнцем, возникает по тому же принципу,
что и лунный, но ввиду большего удаления Солнца от Земли величина солнечного
статического прилива в 2,17 раза меньше лунного.
Простая полусуточная периодичность приливных колебаний
усложняется влиянием трех основных факторов: переменного склонения при-
ливообразующих светил (Луны и Солнца) относительно плоскости земного
экватора, изменением их взаимного расположения относительно Земли и, наконец,
изменением их удаления от Земли. В результате возникают различия в высотах и
времени наступления полных и малых вод — неравенства прилива. По своей периодичности
неравенства разделяются на суточные, полумесячные, месячные и долгопериодные.
Причины неравенств могут быть объяснены на основе статической теории.
Суточное неравенство проявляется в различии по высоте двух
смежных полных и малых вод в течение суток и в неравенстве времени их падения
и роста. Это неравенство связано со склонением приливо- образующего светила
относительно плоскости земного экватора. При том положении эллипсоида,
которое показано на рисунке, правильный полусуточный прилив сохраняется
только на экваторе (PP'=QQ'), а севернее и южнее него возникают неравенства.
Например, в точке В наблюдается полная вода, высота которой ВВ' будет
наибольшей; последующая полная вода А А' будет значительно меньше. Не равны
также время падения уровня и время последующего роста. На полюсах и в высоких
широтах (точки Е и F) вторая полная вода будет отсутствовать и прилив будет
суточным. Таким образом, можно сказать, что суточное неравенство является
следствием появления суточной 12 составляющей, нарастающей с удалением от
экватора.
Полумесячные неравенства включают в себя фазовое и
тропическое неравенства.
Фазовое неравенство, характерное для полусуточных
приливов. обусловлено периодическими изменениями взаимного расположения
Земли, Луны и Солнца (т. е. фазами Луны). В новолуние и полнолуние, когда
Земля, Луна и Солнце на- ходятся на одной линии, эллипсоиды солнечного и
лунного приливов «суммируются», что дает увеличенный
сизигийный прилив.
При расположении Луны и Солнца под прямым углом
относительно Земли (первая и третья четверти) эллипсоиды лунного и солнечного
приливов взаимно «вычитаются», приводя к уменьшенному квадратурному приливу.
Средний период фазового неравенства равен 14,7 сут.
Тропическое неравенство проявляется в изменении
интенсивности рассмотренного выше суточного неравенства. Эта интенсивность,
т. е. доля суточной составляющей в приливном колебании, увеличивается с
ростом склонения Луны и периодически — с периодом, равным 13,7 сут, достигает
максимального значения (тропические приливы) при одновременном уменьшении
полусуточной составляющей. При нулевом склонении интенсивность суточного
неравенства минимальна и приливы являются экваториальными.
Месячное неравенст- в о, называемое также
параллактическим, обусловлено изменением расстояния от Луны до Земли из-за
того, что Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите. Когда Луна
находится в перигее — на расстоянии 57 земных радиусов, ее при-
ливообразующая сила, а следовательно, и прилив увеличиваются; при положении
Луны в а п о г е е — на расстоянии 63,7 земного радиуса — прилив уменьшается.
Период этого изменения величины прилива равен 27,55
Изменения склонения Солнца и его расстояния до Земли
порождают тропическое и параллактическое неравенства в солнечном приливе с
полугодовой и годовой периодичностью; эти неравенства относятся к долго- пер
йодным. Существуют и неравенства с еще большими периодами. Наиболее заметное
из них — неравенство с периодом 18,6 года, связанное с изменением максимально
возможного склонения Луны. Влияние этого неравенства для правильных
полусуточных приливов относительно невелико.
|