Прилив
-
Приливы и их причины
- Приливы вызваны гравитационными силами Луны и Солнца, а также вращением Земли и Луны.
- Таблицы приливов используются для прогнозирования времени и амплитуды приливов.
- Фактическое время и высота прилива зависят от ветра и атмосферного давления.
-
Типы приливов
- Полусуточные приливы: два почти одинаковых прилива в день.
- Суточные приливы: один прилив и отлив в день.
- Смешанные приливы: два прилива разной величины в день.
-
Временные рамки и измерения
- Приливы варьируются от нескольких часов до нескольких лет.
- Приливомеры измеряют уровень воды с течением времени.
- Данные сравниваются с эталонным уровнем моря.
-
Характеристики приливов
- Приливы проходят четыре стадии: отлив, прилив, высокий прилив, отлив.
- Приливные течения создают колебания уровня моря.
- Приливы могут быть полусуточными или суточными.
-
Контрольные уровни приливов
- Самый высокий астрономический прилив (HAT).
- Среднее половодье в источниках (MHWS).
- Среднее значение уровня воды в море (MHWN).
- Средний уровень моря (MSL).
- Среднее значение маловодия neaps (MLWN).
- Среднее маловодие в источниках (MLWS).
- Самый низкий астрономический прилив (LAT).
-
Диапазон варьирования приливов
- Полусуточный диапазон меняется в течение двухнедельного цикла.
- Весенние приливы: амплитуда максимальна, уровень воды выше среднего.
- Приливы нэп: амплитуда минимальна, уровень воды ниже среднего.
-
Приливные составляющие
- Основные составляющие: вращение Земли, положение Луны и Солнца, высота Луны над экватором, батиметрия.
- Основная полусуточная составляющая Луны (M2) имеет период около 12 часов 25 минут.
- Лунное расстояние влияет на высоту прилива.
-
Другие составляющие
- Солнечные гравитационные эффекты, наклон экватора и оси вращения Земли.
- Наклон плоскости лунной орбиты и эллиптическая форма земной орбиты.
- Сложный прилив возникает из взаимодействия двух родительских волн.
-
Фаза и амплитуда приливов
- Стадия прилива измеряется в часах или градусах.
- За каждый приливный цикл приходится 360°.
-
Линии постоянной фазы прилива
- Приливные линии аналогичны контурным линиям на топографических картах.
- Высокая вода достигается одновременно вдоль приливных линий.
- Приливные линии продвигаются вдоль побережья.
-
Амфидромная точка
- Амфидромная точка — это точка, где приливные линии сходятся.
- В амфидромной точке приливное движение равно нулю.
- Приливное движение уменьшается при удалении от континентальных берегов.
-
Фазы прилива
- Полусуточные и длиннофазные составляющие измеряются по высокой воде.
- Суточные составляющие измеряются по максимальному приливу.
- Высокая вода проходит вокруг амфидромной точки раз в 12 часов.
-
История теории приливов
- Селевк из Селевкии предположил, что приливы вызываются Луной.
- Беда связал приливы с Луной и её фазами.
- Средневековые представления основывались на трудах мусульманских астрономов.
- Симон Стевин и Иоганн Кеплер правильно предположили, что приливы вызваны Луной.
- Галилей дал объяснение приливам, но его теория оказалась неверной.
- Исаак Ньютон объяснил приливы как результат гравитационного притяжения.
- Пьер-Симон Лаплас сформулировал систему дифференциальных уравнений для приливов.
-
История наблюдений за приливами
- Пифей связал весенние приливы с фазой Луны.
- Селевк правильно описал явление приливов и их связь с Луной.
- Плиний Старший собрал многочисленные наблюдения за приливами.
- Страбон описал, что наибольший размах приливов наблюдается в Персидском заливе.
-
История изучения приливов
- Аристотель и Филострат обсуждали приливы, приписывая их «духам».
- Беда достопочтенный описал приливы на Британских островах в 730 году н.э.
- Первая таблица приливов в Китае составлена в 1056 году.
- Джон Уоллингфорд составил первую британскую таблицу приливов в 1213 году.
- Клод д’Аббевиль показал связь между Луной и приливами в 1614 году.
-
Развитие методов прогнозирования
- Уильям Томсон провел первый систематический гармонический анализ приливов в 1867 году.
- В 1831 году сделан первый рекорд уровня моря за весь весенне-летний цикл.
- В 1850 году появились автоматические станции измерения приливов.
- Джон Лаббок и Уильям Уэвелл составили карты приливных линий.
-
Физика приливов
- Приливная сила зависит от расстояния до небесного тела и его массы.
- Луна вносит больший вклад в приливы, чем Солнце.
- Приливные уравнения Лапласа описывают реакцию океана на приливы.
-
Амплитуда и время цикла приливов
- Теоретическая амплитуда приливов от Луны составляет около 54 см, от Солнца — около 25 см.
- Амплитуды изменяются из-за эллиптических орбит Земли и Луны.
- Реальные амплитуды зависят от глубины океана и континентальных препятствий.
-
Рассеивание энергии и геологические изменения
- Приливные колебания Земли приводят к рассеянию энергии.
- Приливное сопротивление Луны увеличивает расстояние между Землей и Луной.
- За последние 600 миллионов лет продолжительность дня увеличилась примерно на 2 часа.
-
Влияние побережья на приливы
- Подводная батиметрия и форма береговой линии влияют на прогнозирование приливов.
- Время и высота прилива могут отличаться от прогнозов из-за морфологии побережья.
-
Зависимость приливов от Луны
- Лунный интервал относительно постоянен и предсказуем.
- Время прилива или отлива относительно других точек на побережье также постоянно.
-
Влияние суши и океанов
- Массивы суши и океанские бассейны влияют на частоту приливов.
- В США на Восточном побережье преобладают полусуточные приливы, на Западном — смешанные.
-
Антропогенные изменения
- Антропогенные изменения в ландшафте могут существенно повлиять на местные приливы.
-
Наблюдение и предсказание
- Приливные силы создают длинные волны, распространяющиеся по океану.
- Время прилива определяется временем, когда гребень волны достигает порта.
-
Влияние батиметрии
- Батиметрия океана сильно влияет на время и высоту прилива.
- В заливе Фанди самые высокие приливы в мире.
-
Двойные уровни воды
- В Саутгемптоне и Портленде наблюдаются двойные уровни воды из-за взаимодействия составляющих прилива.
-
Анализ приливов
- Теория всемирного тяготения Ньютона объясняет два прилива в день.
- Современная процедура анализа основана на методе гармонического анализа.
-
Основные закономерности приливов
- Приливы изменяются два раза в день, имеют весенне-летний цикл и ежегодные колебания.
- Самый высокий астрономический прилив — весенний прилив в Перигее.
-
Гармонический анализ
- Гармонический анализ использует ряды Фурье для анализа высоты прилива.
- Модели приливов распадаются на множество синусоид с различными основными частотами.
-
Числовая нотация Дудсона
- Числовая нотация Дудсона упорядочивает сотни результирующих терминов.
- Каждый термин включает произведение двух косинусных множителей.
-
Влияние местных условий
- Местные условия, такие как перемещение песчаных отмелей, влияют на фактическое время и величину прилива.
- Организации могут преувеличивать значения приливов для инженерных работ.
-
Анализ данных Фурье
- Используются частоты, называемые гармоническими составляющими приливов
- Предпочтение отдается 19 годам из-за метонического цикла
- Анализ проводится без детального понимания математического вывода
-
Амплитуды и фазы приливов
- Преобладают составляющие около 12 часов (полусуточные) и 24 часов (суточные)
- В полусуточных районах основные составляющие M2 и S2 различаются
- Приливы распространяются на север в северном полушарии и на юг в южном
-
Влияние приливов на течение
- Влияние приливов на течение сложнее анализировать
- Течение — векторная величина, изменяющаяся в зависимости от глубины и батиметрии
- Анализ проводится аналогично анализу высоты прилива
-
Приливные течения в проливе Кука
- Приливы по обе стороны пролива почти совпадают по фазе
- Возникают сильные течения с нулевым изменением высоты прилива
- Приливная волна может длиться до 10 часов
-
Выработка электроэнергии
- Энергию приливов можно извлекать через турбины или пруды
- Строительство водохранилищ нарушает естественный круговорот воды
- Системы для выработки приливной энергии сталкиваются с экологическими и инженерными проблемами
-
Навигация
- Приливные течения важны для навигации
- Высота прилива важна для определения местоположения судов
- Карты приливов и отливов выпускаются в виде наборов
-
Диаграммы приливов
- Диаграммы показывают среднее значение прилива за час.
- Стрелки указывают направление и скорость течения.
- Ромбы приливов на картах соотносят точки с таблицей.
-
Навигация и приливы
- Расчет точного местоположения по расстоянию и направлению.
- Проведение линии от точки DR в приливное направление.
- Расстояние, на которое прилив перемещает лодку, рассчитывается по скорости прилива.
-
Морские карты и глубины
- Карты отображают глубину воды с помощью зондирований.
- Глубины относятся к минимально возможному астрономическому приливу.
- Высоты высыхания указывают на высоты обнажившегося дна.
-
Биологические аспекты приливов
- Приливная экология изучает экосистемы между линиями низкой и высокой воды.
- Приливные организмы приспосабливаются к изменчивой среде.
- Люди используют приливные зоны, что может привести к их повреждению.
-
Биологические ритмы
- Приливы влияют на биологические ритмы организмов.
- Люди и другие животные демонстрируют сходные циркадные ритмы.
-
Другие приливы
- Внутренние приливы генерируются в стратифицированном океане.
- Мелководные участки испытывают вращательные приливные течения.
- Озера и планеты также испытывают приливы.
-
Атмосферные и земные приливы
- Атмосферные приливы незначительны на уровне земли.
- Земные приливы влияют на всю массу Земли.
- Галактические приливы влияют на звезды и галактики.
-
Неправильные названия
- Цунами и другие явления иногда называют приливными волнами.
- Исторические значения слова «прилив» включают период времени и поток.
-
Дополнительные термины и понятия
- Аквакультура, теорема Клеро, береговая эрозия, создание порта.
- Функция Хафа, королевский прилив, эксперимент по лазерному дальномеру на Луне.
- Фаза Луны, приподнятый пляж, средний весенний паводок.
- Орбита Луны, примитивные уравнения, приливная плотина.
- Приливный остров, приливная блокировка, приливная призма.
- Приливный резонанс, приливная река, генератор приливного потока.
- Возникновение землетрясений при помощи приливов, приливный бассейн.
- Линия прилива, приливы в окраинных морях.
-
Время приливов в Великобритании
- Данные Национального центра мониторинга приливов и отливов Великобритании и уровня моря
- Включает информацию о приливах в Великобритании, Южной Атлантике, Британских заморских территориях и Гибралтаре
-
Прогнозы приливов и отливов для Австралии
- Включает прогнозы для Австралии, Южной части Тихого океана и Антарктиды
-
Предсказатель приливов и течений
- Доступен для станций по всему миру