Приливообразующие силы

Воздействие Луны на Землю более сильнее по сравнению с воздействием Солнца и отчетливо прослеживается на состоянии и свойствах твердого, жидкого и газообразного веществ, на поведении различных биологических видов. Приливообразующая сила Луны в 2.2 раза больше, чем Солнца, несмотря на его огромную массу, поскольку значение ее обратно пропорционально кубу расстояния между взаимодействующими телами (а не квадрату, как в законе всемирного тяготения) [47]. [c.50]

Как известно, два раза в сутки берега, омываемые водами океанов, подвержены приливам и отливам таким образом, что за 6 ч 12 мин пространства побережья оказываются покрыты слоем воды, высота которого в различных пунктах земного шара достигает от нескольких сантиметров до 10—16 м. Через следующие 6 ч 12 мин залитые пространства вновь обнажаются отливом. По теории Ньютона приливообразующей силой является взаимодействие космических сил, действующих в системе Солнце — Земля— Луна . Изменение уровней воды во времени происходит примерно по косинусоиде. [c.29]

Лунно-месячный синодический и лунно-суточный ритмы -это повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов, соответствующие циклу фаз Луны (29,5 сут) и ее обороту вокруг своей оси (24,8 ч). Приливообразующие силы, связанные с фазами Луны, приводят к полумесячной модуляции амплитуды полусуточных и смешанных приливов. Лунный свет имеет тот же спектр, что и солнечный, но сдвинут по интенсивности в красную область. Его интенсивность в тропиках постоянна, а на более высоких широтах существенно изменяется посезонно, в зависимости от высоты Луны, времени ее восхода и захода. Циклические процессы с недельным периодом связываются с отдельными фазами вращения Луны вокруг Земли (новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть), а в последние годы - с прохождением у Земли границ секторов межпланетного магнитного поля. [c.16]

Поскольку силы притяжения могут быть выражены в виде градиента потенциала, то таким же образом можно представить и приливообразующие силы. Распределение потенциала приливообразующих сил Фт по поверхности Земли может быть записано в виде ряда по сферическим функциям (эти функции образуют полную систему для описания распределений на поверхности сферы их теория дана, в частности, в [376, гл. 24] и в [566, гл. 10]), коэффициенты которого могут быть получены как коэффициенты разложения в ряд Фурье с частотами, являющимися линейными комбинациями основных частот Солнечной системы. Основные интересующие периоды — это сутки (2я/Й), лунный месяц (2я/йм = 27,321 сут.) и тропический год (2я/Йг ж 365,242 сут.). Реально вместо частоты Й используется частота [c.28]

Уравнения движения жидкости с учетом приливообразующих сил включают в правой части дополнительную силу — Фт, приходящуюся на единицу массы [c.29]

Приливообразующие силы мы рассматривали в разд. 9.8. Чтобы определить реакцию океана на эти силы, надо решить вынужденные уравнения теории мелкой воды в сферических координатах, учитывая сложный рельеф дна и форму береговой линии. По существу следует решить задачу о вынужденных колебаниях линейного осциллятора, но в значительно более сложном виде. Реакция океана в подобных задачах очень сильно зависит от того, насколько частота вынуждающей силы близка к резонансной (т. е. к частоте собственных колебаний системы). Наблюдения приливов (см., например, [225, 312]) свидетельствуют о том, что некоторые моды свободных колебаний океана имеют частоты, близкие к частоте полусуточных приливов. Соответственно полусуточный прилив оказывается весьма чувствительным к особенностям рельефа дна и к форме береговой линии. В свою очередь это означает, что небольшие изменения геометрии бассейнов, происходившие в геологическом прошлом, могли приводить к значительным изменениям характера приливов. (Кроме того, это говорит о том, что успешное численное моделирование приливов является весьма сложной проблемой, и это может приводить к большим расхождениям между результатами расчетов по различным приливным моделям — см. [319].) [c.97]

Эта система уравнений отличается от выведенной Лапласом лишь тем, что приливообразующие силы здесь отсутствуют. Из-за малой толщины слоя воды г можно считать постоянной, равной радиусу Земли. [c.147]

Методы решения этих уравнений на сфере или полусфере обсуждены в работах [481, 482]. Для приливов были найдены численные решения, включающие приливообразующие силы, изменение глубины и сложную форму океанов [320]. Однако подходящие приближения можно сделать для всех движений, кроме тех, масштабы которых сравнимы с радиусом Земли. Для тога чтобы понять природу существующих движений, полезно сосредоточить внимание на тех из них, которые имеют масштаб, меньший, чем радиус Земли. При этом удается воспользоваться всеми возможными приближениями. Сначала будут рассмотрены волны, энергия которых в основном сосредоточена в тропиках. [c.148]

Среди первых задач, рассмотренных с помощью уравнений движения, была задача отклика океана и атмосферы на силу тяжести. Лаплас (1778—1779) [431] получил уравнения движения жидкости иа вращающейся сфере под действием приливообразующих сил и нашел решения для равновесного прилива в океане постоянной глубины, покрывающем весь земной шар. Кроме того, он столкнулся с задачей о тепловом воздействии на атмосферу [c.124]

Колебания в заливах, эстуариях и озерах могут быть вызваны изменениями напряжения ветра на поверхности, колебаниями атмосферного давления или изменениями в гравитационном притяжении Луны и Солнца (так называемые приливообразующие силы). Часто самые сильные колебания вызываются ие местными воздействиями, а являются реакцией на колебания в открытом море, вызванные в нем теми же силами. Если, [c.143]

Поскольку горизонтальный масштаб изменения вынуждающих сил очень велик по сравнению с глубиной, можно использовать приближение мелкой воды. Это и было сделано Лапласом. Так как приливы — явление глобального масштаба, то их обсуждение иа данном этапе, когда введено только (см. разд. 7.4) приближение /-плоскости, пригодное лишь для движений с небольшими по сравнению с радиусом Земли масштабами, может показаться неуместным. Однако полусуточный и суточный приливы имеют частоты, сравнимые с / (поскольку обе они связаны с вращением Земли), а на этих частотах различие масштабов вызывает лишь отличия в деталях процессов, а не существенные отличия их поведения. Поэтому о динамике приливов можно многое узнать, используя простые локальные уравнения мелкой воды с добавлением члена, учитывающего приливообразующие силы, т. е. [c.29]

Под влиянием комплекса всех этих сил поверхность Мирового океана изменяет свои очертания во времени и в пространстве. Под действием приливообразующих сил Луны и Солнца возникают периодические приливные колебания уровня. Периодические колебания уровня могут возникать и под действием ветров, периодически меняющих направление (муссонные ветры). Так, например, в Адене высокие уровни наблюдаются при северо-восточных и низкие при юго-западных ветрах. [c.104]

Приливные волны возбуждаются приливообразующими силами Луны и Солнца. Эти волны характерны, тем, что вертикальные смещения частиц воды, описывающих длинные эллиптические орбиты, проявляются в периодических колебаниях уровня океанов и морей, а горизонтальные смещения определяют поступательные периодические движения воды в форме приливных течений. [c.109]

Внутренние волны — это волны, возникающие в толще воды океанов, морей и озер на поверхности раздела слоев воды с различной плотностью. Внутренние волны, так же как и поверхностные, могут возникать под действием внешних импульсов, таких, как продолжительные сильные ветры, изменения поля давления атмосферы, приливообразующие силы Луны и Солнца, сейсмические факторы, движение судов в резко стратифицированном море. [c.126]

Современные исследования внутренних волн показывают, что внутренние волны, возбуждаемые короткопериодными метеорологическими процессами, эпизодически появляются и исчезают крупномасштабные изменения поля давления атмосферы и приливообразующие силы создают длинные внутренние волны, оказывающие большое влияние на режим океанов и морей. Оно проявляется в вертикальных и горизонтальных смещениях водных масс, периодических колебаниях океанологических характеристик (температуры, солености, содержания кислорода и др.). Поэтому сведения об элементах этих волн можно получить из анализа колебаний гидрологических характеристик по данным долговременных наблюдений. Эти данные можно использовать для расчета фаз и амплитуд колебаний каждой характеристики на различных горизонтах в связи с прохождением внутренних волн и вычислять по ним элементы волн. Например, амплитуда внутренней волны может быть определена по следующему выражению [c.126]

Приливы — это волновые движения воды, возникающие под действием приливообразующих сил Луны и Солнца. Лунная составляющая больше чем в два раза превосходит солнечную и определяет основные черты приливных движений на Земле. Эти волны возникают не только в Мировом океане, но и в твердой оболочке Земли и в атмосфере. Природа этих волн определяется условиями гравитационного взаимодействия между Землей, Луной и Солнцем, поэтому в ходе приливных явлений находят отражение главным образом эти условия, но немалую роль играют и местные физико-географические факторы. Приливные процессы, имеющие периодический характер, проявляются в периодических приливных колебаниях уровня моря и в горизонтальных поступательных движениях вод в форме приливных течений. Закономерное периодическое повышение уровня от наинизшего положения, называемого малой водой, до наивысшего, называемого полной водой, именуют приливом, а закономерное уменьшение уровня от полной до малой воды называют отливом. Разность уровней полной и малой воды называют величиной прилива. [c.133]

Фазовое неравенство состоит в том, что в дни новолуний и полнолуний, т. е. в сизигии. Луна и Солнце кульминируют одновременно, их приливообразующие силы, складываясь, возбуждают лунно-солнечные приливы большой величины (сизигийные). Когда Луна бывает в первой и третьей четвертях, т. е. в квадратурах, то ее воздействие ослабляется воздействием Солнца и полная вода лунного прилива совпадает с малой водой солнечного, поэтому гребень лунно-солнечной волны стоит ниже, а подошва выше, приливы [c.136]

На каждую частицу воды Мирового океана воздействуют силы притяжения Луны и Солнца, а также центробежные силы, возникающие от обращения систем Земля—Луна и Земля—Солнце вокруг общих центров тяжести. Равнодействующая этих сил и представляет собой приливообразующую силу. [c.137]

Так как воздействие Луны вдвое больше воздействия Солнца, рассмотрим приливообразующие силы Луны. [c.138]

Рис. 34. Приливообразующие силы Луны, у — сила тяготения, 2 — центробежная, 3 — равнодействующая.

Исследование этого выражения показало, что под действием приливообразующей силы Луны уроненная поверхность представ- [c.139]

Несмотря на недостатки статической теории, как, например, допущение существования статического равновесия уровенной поверхности, а также некоторые несоответствия между теоретическими и реальными значениями характеристик приливов, их неравенствами и др., статическая теория послужила основой для дальнейшего развития учения о приливах. Она верно показала природу приливообразующей силы и объяснила основные закономерности явления. [c.140]

В 1775 г. Лапласом была разработана теория, которая объяснила сложную природу приливов как волновых колебаний. Эти колебания представляют собой систему длинных вынужденных и свободных волн, распространяющихся в Мировом океане под действием приливообразующих сил. Так как приливообразующие силы периодически меняются в соответствии с астрономическими условиями, то и вызванные ими колебания имеют периодический ха- [c.140]

Современная теория приливов основывается на ньютоновой теории гравитации, которая позволяет рассчитать силы притяжения Луны и Солнца (вклад Ньютона в теорию приливов охарактеризован Праудменом в работе [646]), и на уравнениях Эйлера движения жидкости. Объединив эти элементы, Лаплас [431] заложил основы математической теории приливов. Его работа, впрочем, касается не только приливов, но и большинства движений, о которых идет речь в этой книге. Лаплас не только вывел уравнения движения жидкости под влиянием силы тяжести на вращающейся сфере, но нашел также способ расчета приливообразующих сил и их представления в форме, удобной для расчета приливов. Приливообразующая сила определяется как та часть силы притяжения двух гравитационно взаимодействующих тел, которая не влияет на движение Земли как единого целого. Таким образом, она является остаточной силой, получающейся при вычитании из полной силы значения, вычисленного для центра масс Земли. Этот эффект симметричен относительно линии, соединяющей Землю с притягивающим телом (Луной или Солнцем) и стремится вытянуть Землю в эллипс, большая ось которого совпадает с линией притяжения. Относительно Земли эта ось движется, что связано с вращением Земли и относительным движением Луны и Солнца вокруг Земли. Океан не способен в точности принять ту эллипсоидальную форму, которую сила тяжести диктует ему, поскольку скорость его реакции ограничена скоростью распространения гравитационных волн ( 200 м/с). Для того чтобы обежать Землю, таким волнам в принципе нужно около двух суток однако в действительности их распространение затрудняется прихотливыми очертаниями океанов. Два обстоятельства — что (а) время, необходимое волнам для обегания поверхности земного шара, сравнимо с периодом вращения Земли, и что (б) океан имеет очень сложную [c.27]

При расчете приливов также важно учитывать реакцию твердой земли иа приливообразующие силы [318], проявляющуюся в изменении формы твердой поверхности. Скорость этой реакции очень велика, так что форму, которую принимает твердая поверхность Земли, можно считать находящейся в равновесии с соответствующими силами. Непосредственный отклик твердой оболочки на приливной потенциал вызывает [578] отклонение НФт/g, где h — постоянная, примерно равная 0,6. Если этот эффект было бы возможно выделить в чистом виде, то отклонение поверхности океана относительно твердой оболочки Земли уменьшилось бы точно иа такую величину. Поскольку т] отсчитывается от твердой поверхности, в (9.8.5) необходимо заменить т) на ( — hФ /g или, что равносильно, заменить —т е на (1—й)Фт/я-Однако существует также другой эффект, который необходимо учесть, а именно — появление добавочного гравитационного потенциала, возникающего при изгибе твердой оболочки Земли. Его величину можно определить по формуле Фт, где k — постоянная, примерно равная 0,3. Соответствующие изменения надо внести и в выражение для т е. Включение этих двух эффектов не изменит формы уравнений (9.8.3), если т) в иих рассматривать как отклонение от твердой поверхности, а tie переопре- [c.30]

В гл. 8 движение стратифицированной вращающейся жидкости изучается применительно к потоку воздуха над неоднородностями рельефа. Здесь же исследуются вопросы распространения волн на фоне медленно изменяющегося среднего состояния, методы построения лучевой картины, изучаются спектр внутренних волн в океане и влияние волн иа средний поток. В гл. 9 также вводятся вынуждающие силы, связанные с влиянием ветра, приливообразующих сил и притока тепла от Солнца, Примерами вынужденных движений являются инерционные колебания в поверхностном слое океана и ночное струйное течение в атмосфере. Кроме того, в гл. 9 рассматриваются ураганы и характер реакции океана иа шторм. Глава 10 посвящена явлениям, связанным с существованием горизонтальных границ. Исследования динамики жидкости в ограниченном объеме, стимулом для которых послужила работа Кельвина 1879 г., могут объяснить осиовиые особенности разрушительного наводнения на побережье Северного моря в 1953 г. Сходным образом можно исследовать и прибрежный апвеллшн — явление, исключительно важное для рыбного промысла. В главе также обсуждаются другие классы береговых захваченных волн. Дииамика экваториально захваченных волн, рассмотренных в гл. 11, оказывается аналогичной. На примере этих воли с целью изучения квазигеострофических движений вводятся понятия бета-эффекта и приближения бета-плоскости средних широт. В этой главе также рассматривается ци1)куляцпя атмосферы и океана в тропиках. [c.9]

Сейши и прилршы в озерах и проливах детально рассмотрены в [647] и [164, т. 2]. Оба автора приводят примеры успешных применений теории. Предсказание сейшей и приливов имеет большое значение для судоходства, предупреждений о наводнениях и т. д. Для этих прогнозов были созданы численные модели отдельных эстуариев. Другая область применения теории связана с изучением влияния, которое оказывают на заливы, подверженные действию приливообразующих сил, пересекающие их препятствия. Преимущество численных моделей (в решении этих задач) состоит в том, что они могут включать дополнительно к рассмотренным выше такие эффекты, как трение, изменения поперек залива и влияние больших амплитуд. [c.144]

Свободная поверхность океанов и морей называется у ровен-ной поверхностью. Она представляет собой поверхность, перпендикулярную в каждой точке направлению равнодействую-ш,ей всех сил, действующих на нее в данном месте. Поверхность Мирового океана под влиянием различных сил испытывает периодические, непериодические и другие колебания, отклоняясь от среднего многолетнего значения, наиболее близкого к поверхности геоида. Основные силы, вызывающие эти колебания, можно объединить в следующие группы а) космические —приливообразующие силы б) физико-механические, связанные с распределением солнечной радиации по поверхности Земли, и воздействием атмосферных процессов, как, например, изменения в распределении давления и ветров, выпадение осадков, колебания величин речного стока и других гидрометеорологических факторов в) геоди-намические, связанные с тектоническими движениями земной коры, сейсмическими и геотермическими явлениями. [c.103]

Статическая теория, разработанная Ньютоном и дополненная Бернулли и Маклореном (1738 г.), исходила из предположений а) океан покрывает земной шар слоем одинаковой глубины, б) во всякий момент времени уроненная поверхность находится в состоянии равновесия под действием приливообразующих сил и силы тяжести. Ньютон дал выражение для потенциала приливообразующей силы Луны в виде [c.139]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология