Зміст
- Ньютон пояснив силу припливів з точки зору тяжкості
- Причина Існує два припливи на день
- Ефекти Місячної орбіти
- Сонце також впливає на припливи
- Припливи в реальному світі басейнів океану
- Припливи також впливають на погодні та геологічні події
Підйом і падіння припливів глибоко впливає на життя на планеті Земля. Поки існували прибережні громади, які залежать від моря для харчування, люди приурочували свої заходи по збору їжі, щоб вони відповідали припливам. Зі свого боку, морські рослини та тварини численними геніальними способами пристосувалися до циклічного припливу та потоку.
Гравітація спричиняє припливи, але припливний цикл не синхронізований з рухом будь-якого єдиного небесного тіла. Неважко собі уявити, що місяці, що впливають на океан, припливають на Землі, але це складніше, ніж це. Сонце також впливає на припливи.
Навіть інші планети, такі як Венера та Юпітер, здійснюють гравітаційні впливи, які мають мінусовий ефект. Однак, поклавши всі ці впливи разом, і навіть вони не можуть пояснити той факт, що будь-яка точка Землі переживає два припливи на день. Це пояснення вимагає розуміння того, як Земля і Місяць орбітують навколо один одного.
Його ідеалізація вважати припливи результатом виключно гравітаційних сил. Зображення погоди на Землі, поряд із будовою поверхні планет, також впливає на рух води в її басейнах океану. Метеорологи повинні враховувати всі ці фактори при прогнозуванні припливів для конкретного населеного пункту.
Ньютон пояснив силу припливів з точки зору тяжкості
Якщо ви думаєте про сера Ісаака Ньютона, ви можете зобразити знайоме зображення англійського фізика / математика, яке вдарило по голові падаючим яблуком. Зображення нагадує вам, що Ньютон, виходячи з праці Йоганнеса Кеплера, сформулював Закон загального тяжіння, який був головним проривом у нашому розумінні Всесвіту. Він застосував цей закон для пояснення припливів та спростування Галілео Галілея, який вважав, що припливи - це виключно результат руху Землі навколо Сонця.
Ньютон вивів закон гравітації з третього закону Кеплера, в якому йдеться про те, що площа періоду обертання планет пропорційна кубу його відстані від сонця. Ньютон узагальнив це для всіх тіл у Всесвіті, а не лише для планет. Закон зазначає, що для будь-яких двох масових органів м1 і м2, розділені відстані r, гравітаційна сила Ж між ними задається:
F = Гм1м2/ r2
де Г - гравітаційна константа.
Це одразу говорить про те, чому Місяць, який настільки менший за сонце, має більший вплив на припливи Землі. Причина в тому, що її ближче. Гравітаційна сила змінюється безпосередньо від першої сили маси, але зворотно від другої сили відстані, тому поділ між двома тілами важливіше, ніж їх маси. Як виявляється, вплив сонця на припливи приблизно вдвічі менший від Місяця.
Інші планети, будучи і меншими за Сонце, і віддаленішими від Місяця, мають незначний вплив на припливи. Ефект від Венери, яка є найближчою до Землі планетою, в 10 000 разів менше, ніж у Сонця та Місяця разом. Юпітер має ще менший вплив - приблизно на одну десяту частину Венери.
Причина Існує два припливи на день
Земля настільки більша за Місяць, що, схоже, Місяць обертається навколо неї, але правда полягає в тому, що вони орбітують навколо спільного центру, відомого як барицентр. Це приблизно 1068 миль нижче поверхні Землі на лінії, яка простягається від центру Землі до центру Місяця. Обертання Землі навколо цієї точки створює відцентрову силу на поверхні планети, яка однакова у кожній точці на її поверхні.
Відцентрова сила - це те, що відштовхує тіло від центру обертання. стільки, скільки вода відкидається від обертової головки спринклерів. На випадковій точці - крапка А - на стороні Землі, зверненій до Місяця, сили тяжіння лун відчуваються найсильнішими, а гравітація поєднується з відцентровою силою для створення припливу.
Однак через 12 годин Земля повернула і вказує А знаходиться на найдальшій відстані від Місяця. Через збільшення відстані, що дорівнює діаметру Землі (майже 8000 миль або 12 874 км), точка А відчуває найслабше місячне гравітаційне тяжіння, але відцентрова сила не змінюється, і результат - другий приплив.
Вчені зображують це графічно як витягнутий міхур води, що оточує Землю. Це ідеалізація, оскільки передбачає, що Земля рівномірно покрита водою, але це забезпечує працездатну модель діапазону припливів за рахунок гравітації лун.
У точках, відокремлених від осі Земля-Місяць на 90 градусів, нормальної складової сили тяжіння лун достатньо для подолання відцентрової сили, і опуклість сплющується. Це сплющення відповідає відливам.
Ефекти Місячної орбіти
Уявна опуклість навколо Землі - це приблизно еліпс із напівмагістральною віссю вздовж лінії, яка з'єднує центр Землі з центром Місяця. Якби Місяць був на своєму орбіті нерухомим, кожна точка Землі відчувала б припливи та відливи одночасно кожного дня, але Місяць не нерухомий. Він щодня переміщується на 13,2 градуса відносно зірок, тому орієнтація основної осі опуклості також змінюється.
Коли точка на головній осі опуклості завершує обертання, основна вісь перемістилася. Землі потрібно приблизно 4 хвилини, щоб обертатися на один градус, а основна вісь перемістилася на 13 градусів, тому Земля повинна обертатися ще 53 хвилини, перш ніж точка повернеться на головну вісь виступу. Якби орбітальні рухи місяця були єдиним фактором, що впливав на припливи (сповіщення спойлера: це не так), високий прилив відбуватиметься через 53 хвилини щодня на точку на екваторі.
З точки зору впливу місячних на припливи, два інші фактори впливають на терміни припливів, а також висоту води.
Сонце також впливає на припливи
Гравітація сонячних променів створює другу випинання у уявній міхурі, що оточує Землю, а її вісь уздовж лінії, яка з'єднує Землю із сонцем. Вісь просувається приблизно на 1 градус на добу, оскільки вона слідує за очевидним положенням сонця на небі і приблизно вдвічі витягнута, як міхур, створений гравітацією лун.
У теорії рівноваги припливів, яка породжує модель припливного міхура, накладення міхура, створеного гравітацією супутника, і те, що створюється гравітацією сонячних променів, повинно дати спосіб передбачити щоденні припливи в будь-якій місцевості.
Однак речі не такі прості, тому що Земля не покрита гігантським океаном. Він має сухопутні маси, які створюють три океанічні басейни, з'єднані досить вузькими проходами. Однак гравітація сонячних променів дійсно поєднується з місячною, щоб створити двомісячні піки у висотах припливів у всьому світі.
Весняні припливи та припливи: Весняні припливи не мають нічого спільного з сезоном весни. Вони трапляються в молодик і повний місяць, коли сонце та місяць вирівнюються із Землею. Гравітаційні впливи цих двох небесних тіл поєднуються для отримання незвично високих припливних вод.
Весняні припливи трапляються, в середньому, кожні два тижні. Приблизно через тиждень після кожного весняного припливу вісь Земля-Місяць перпендикулярна осі Земля-Сонце. Гравітаційні ефекти сонця і місяця скасовують один одного, і припливи нижчі, ніж зазвичай. Вони відомі як припливні припливи.
Припливи в реальному світі басейнів океану
Крім трьох основних басейнів океану - Тихого, Атлантичного та Індійського океанів - є ще кілька менших басейнів, такі як Середземне море, Червоне море та Перська затока. Кожен таз схожий на ємність, і як ви бачите, коли нахиляєте склянку води туди-сюди, вода має тенденцію потрапляти між стінками контейнера.Вода в кожному з басейнів світу має природний період коливань, і це може змінювати гравітаційну силу припливу Сонця і Місяця.
Наприклад, період Тихого океану становить 25 годин, що допомагає пояснити, чому у багатьох районах Тихого океану є лише один прилив на день. Період Атлантичного океану, з іншого боку, становить 12,5 годин, тому в Атлантичному океані зазвичай буває два припливи на день. Цікаво, що в середині великих водойм часто не буває припливів, оскільки природне коливання води має тенденцію до нульової точки в центрі басейну.
Припливи, як правило, вище на мілководді або у воді, яка потрапляє у обмежений простір, наприклад, затоку. Бухта Фунді в канадських морських краях переживає найвищі припливи в світі. Форма затоки створює природне коливання води, яке утворює резонанс з коливанням Атлантичного океану, щоб створити різницю висоти майже 40 футів між високим і низьким припливом.
Припливи також впливають на погодні та геологічні події
Перед прийняттям назви цунамі, що в перекладі з японців означає "велика хвиля", океанографи називали великі рухи води, що слідують за землетрусами та ураганами, як хвилі припливів. Це в основному ударні хвилі, які рухаються по воді, щоб створити руйнівно багато води на березі.
Стійкий сильний вітер може допомогти прогнати воду до берега та створити високі припливи, відомі як сплески. Для прибережних спільнот такі сплески найчастіше є найбільш впливом тропічних штормів та ураганів.
Це може працювати і іншим способом. Сильний морський вітер може виштовхувати воду до моря і створювати незвично припливи. Великі бурі, як правило, трапляються в районах низького тиску повітря, званих западинами. Пориви повітря з цих повітря потрапляють із повітряних мас високого тиску, і пориви рухають воду.