Теория приливных колебаний

План

Лекция № 6 Тема Приливные явления в Мировом океане

УДК: 656.62.052.4:551.5 (075) Кузнецов Ю.М. к.т.н., доцент,

кафедры «Судовождение»

1.Основные термины и определения.

2.Теория приливных колебаний.

3.Приливные явления в прибрежной зоне, узкостях и реках.

4.Таблицы приливов.

1. Основные термины и определения.

В Мировом океане наблюдаются периодические долгопериодные колебания, возникающие под действием космических сил, а именно сил притяжения между Землей, Луной и Солнцем

Частицы воды в такой долгопериодной волне движутся по эллиптическим орбитам, с осью, сильно вытянутой по горизонтали.

Проекции движения частиц воды по их орбитам на вертикальную ось характеризует вертикальные колебания масс, называемые приливами. Проекции движения на горизонтальную ось определяют возвратно-поступательные движения частиц воды, характеризуют приливные течения.

Вследствие периодического изменения взаимного положения Земли, Луны и Солнца приливы и приливные течения носят периодический характер.

Большое влияние на величину и характер приливных явлений оказывают физико-географические условия – очертания берегов, рельеф дна, размеры водного бассейна и его связь с другими частями океана, а также ветер,атмосферное давление и льды

. Так, например, у побережья Канады (залив Фунди) приливные колебания достигают 16 м, а в Балтийском море, расположенном на той же широте, они составляют всего несколько сантиметров.

В приливных колебаниях уровня воды на протяжении одних суток выделяют следующие элементы:

1. Полная вода (ПВ) - максимальный уровень при приливе.

2. Малая вода (МВ) - минимальная вода.

3. Величина прилива – разность уровней соседних полных и малых вод.

4. Период прилива – промежуток времени между двумя последовательными полными или малыми водами. Различают приливы полусуточные, суточные и смешанные.

5. Полусуточные приливы имеют средний период, равный половине лунных суток (12 ч 25 мин), в результате в течение лунных суток (24 ч 50 мин) регулярно наблюдаются две полные и две малые воды.

6. Суточные приливы имеют средний период, равный лунным суткам, в результате в течение лунных суток наблюдается одна полная и одна малая вода.

7. Смешанные приливы – у них в течение половины лунного месяца период меняется с полусуточного на суточный и наоборот.

8. Высота прилива – высота уровня воды над нулем глубины, за который принят теоретический нуль глубины (ТНГ) – наинизший теоретически возможный уровень в данном море (океане).

9. Амплитуда прилива – высота полной или малой воды относительно среднего приливного уровня.

10. Время полной воды t_пв - момент наступления полной воды.

11. Время малой воды t_мв - момент наступления малой воды.

12. Время роста или подъема уровня Т_у - промежуток времени, в течение которого происходит повышение уровня от малой до большой воды.

13. Время падения уровня Т_п - промежуток времени, в течение которого происходит падение уровня от полной до малой воды.

14. Продолжительность стояния уровня Т₀ - промежуток времени, в течение которого уровень, дойдя до определенной высоты, остается неизменным.

15. Лунный промежуток Т_л - промежуток времени между моментом кульминации на меридиане данного места и моментом наступления ближайшей полной воды.

16. Средний прикладной час (СПЧ) - величина среднего из лунных промежутков за половину лунного месяца.

17. Прикладной час порта (ПЧП) – Средний из лунных промежутков в полнолуние и новолуние при среднем расстоянии Земли и Луны от Солнца и при нулевых склонениях Луны и Солнца.

18. Котидальная линия – это линия, соединяющая точки с одинаковыми фазами прилива. Котидальная линия наступления полной воды обозначается часом лунного гринвичского времени, (т.е числом лунных часов, прошедших от момента кульминации луны в Гринвиче до наступления полной воды), называемого котидальным часом. Лунный час равен 1 ч 02 мин среднего солнечного времени.

Максимальные по величине приливы называются сизигийными. Они наблюдаются в периоды новолуния или полнолуния, а минимальные, называемые квадратурными, когда Луна и Солнце находятся под прямым углом относительно Земли (первая и последняя четверть Луны).

Статическая теория приливов была разработана Ньютоном, который пришел к следующим выводам:

1. Приливные длиннопериодные волны возникают под воздействием приливообразующих сил Луны и Солнца за счет центробежных сил.

2. Приливообразующая сила Луны в 2,17 раза больше приливообразующей силы Солнца.

3. Приливообразующая сила имеет две составляющие: вертикальную, направленную по земному радиусу и горизонтальную, направленную по касательной к поверхности Земли, Вертикальная составляющая оказывает влияние на изменение массы воды, так как она совпадает по направлению с ускорением свободного падения, а горизонтальная составляющая – на перемещение вод в океанах.

4. Перемещение вод продолжается до тех пор, пока разность потенциалов сил тяжести на среднем уровне и высоте не станет равной потенциалу приливообразующей силы. При этом высоту приливной волны можно рассчитать по формуле

h =

где М – масса приливообразующего светила,

Е – масса земли,

D – расстояние между центрами Земли и приливообразующими светилом,

z – зенитное расстояние светила.

5. На всех параллелях в течение суток будут наблюдаться полусуточные приливы. Самая высокая приливная волна будет на экваторе, самая низкая в высоких широтах. Период лунного прилива равен 12 ч 25 мин, а солнечного – 12 ч. При этом полная вода должна приходиться на момент кульминации приливообразующего светила.