Что такое прилив и отлив? особенности, описание и интересные факты

Разновидности

Приливы и отливы классифицируют по продолжительности цикла. Они бывают:

• Полусуточные, когда в сутки случается два прилива и два отлива, то есть преобразование пространства воды в океане или на море заключается в полных и неполных водах. Параметры амплитуд, которые чередуются между собой, практически не имеют различий. Они выглядят как кривая синусоидальная черта и локализуются в водах такого моря, как Баренцево, у берегов Белого, распространены практически на всей территории Атлантического океана.
• Суточные – характеризуются одним приливом и таким же количеством отливов в течение суток. Такие природные явления наблюдаются и в Тихом океане, но очень редко. Так, если спутник Земли проходит через экваториальную зону, наблюдается стояние воды. Но если происходит склонение Луны с самым маленьким показателем, наблюдаются приливы малой мощности, имеющие экваториальный характер. Если цифры более высокие, образуются тропические приливы, сопровождающиеся значительной силой.
• Смешанные, когда по высоте преобладают полусуточные или суточные приливы, имеющие неправильную конфигурацию. Например, в полусуточных изменениях уровня гидросферы прослеживается схожесть с полусуточными приливами по многим признакам, а в суточных – с такими же по времени приливами, то есть суточными, которые зависят от того, с каким градусом склоняется Луна в данный промежуток времени. Приливы и отливы смешанного типа чаще встречаются в водном пространстве Тихого океана.

Приливы аномального характера – характеризуются подъемами и спадами воды, не подходящими ни под одно описание по различным признакам. Аномалия имеет непосредственную связь с мелководьем, в результате чего меняется сам цикл как подъема, так и спада воды. Этот процесс особенно влияет на устье рек. Здесь приливы по времени меньше отливов. Подобными катаклизмами характеризуются отдельные участки пролива Ла-Манш, а также течения Белого моря.

Однако приливы практически не заметны в морях, которые называются внутренними, то есть отделенных от океана проливами, узкими по ширине.

Причины возникновения приливов и отливов на Земле

На приливы и отливы оказывают действие два небесных тела: Луна и Солнце. Рассмотрим особенности их влияния.

Воздействие лунной энергии

Почему Луна влияет на приливы и отливы? Она – ближайшая спутница Земли. Лунное притяжение поднимает ближайший к спутнику участок водоема, а вращение Земли заставляет повышаться противоположную часть. Водяной гребень движется к берегу, увеличивая уровень. Так происходят приливы. Приливные выступы с излишком воды образуются одновременно с двух сторон Земли: в обращенной к Луне и противоположной. Из-за этого в перпендикулярных точках уровень воды понижается и наблюдается отлив.

Фазы Луны влияют на приливы и отливы в часовых поясах. В противоположных полушариях они происходят в одинаковое время.

• Луна, проходя первую фазу, движется против часовой стрелки. Ее наблюдают в западной части неба. Амплитуда водных колебаний уменьшается;
• В фазе первой четверти правая сторона Луны освещается, а Солнце снижает воздействие гравитации;
• Находясь во второй фазе, расстояние между Луной и Солнцем растет. Видимость Селены увеличивается. Наступает полнолуние, повышается амплитуда водных колебаний;
• Полнолуние – это максимальное удаление гидросферы Земли от Луны и Солнца. Небесные тела дают свои отливы и приливы. После этой точки происходит обратный эффект.

Влияние деятельности Солнца

Солнце находится на большом расстоянии от Земли, соответственно сила его воздействие меньше. Приливы называют солнечными и лунными, когда Земля, Солнце и Луна выстраиваются в прямую линию. Солнечный приток происходит ровно за одни сутки, лунный занимает около 25 часов.

Объяснение приливов и отливов теорией Ньютона

Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли. Частицы, находящиеся в данный момент ближе к Луне, притягиваются ею сильнее, а более далекие – слабее. Если бы Земля была абсолютно твердой, то это различие в силе притяжения не играло бы никакой роли. Но Земля не является абсолютно твердым телом, поэтому разность сил притяжения частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра (эту разность называют приливообразующей силой), смещает частицы относительно друг друга, и Земля, прежде всего ее водная оболочка, деформируется.

В результате на той стороне, которая обращена к Луне, и на ее противоположной стороне вода поднимается, образуя приливные выступы, и там накапливается излишек воды. За счет этого уровень воды в других противоположных точках Земли в это время снижается – здесь происходит отлив.

Если бы Земля не вращалась, а Луна оставалась неподвижной, то Земля вместе со своей водной оболочкой всегда сохраняла бы одну и ту же вытянутую форму. Но Землявращается, а Луна движется вокруг Земли примерно за 24 часа 50 минут. С этим же периодом и приливные выступы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей с востока на Запад. Поскольку таких выступов два, то над каждым пунктом в океане дважды в сутки с интервалом около 12 часов 25 минут проходит приливная волна.

Влияние Луны

На возникновение приливов и отливов Луна оказывает большее влияние, чем Солнце.В результате многочисленных исследований было выявлено, что на точку земной поверхности, расположенную ближе всего к Луне, внешние факторы влияют на 6 % больше, чем на самую удаленную. В этой связи ученые сделали вывод, что благодаря данному размежеванию сил Земля раздвигается в направлении такой траектории, как Луна-Земля.

Учитывая то обстоятельство, что Земля вокруг своей оси оборачивается за одни сутки, двойная приливная волна за это время проходит по создавшемуся растяжению, точнее, его периметру, два раза. В результате этого процесса создаются двойные «долины». Их высота в Мировом океане достигает двухметровой отметки, а на суше – 40-43 сантиметра, поэтому для жителей планеты это явление остается незамеченным. Нами не ощущается сила приливов, отливов, где бы мы ни находились: на суше или на воде. Хотя с подобным явлением человек знаком, наблюдая его на береговой линии. Морские или океанические воды набирают иногда по инерции достаточно большую высоту, тогда мы видим выкатывающиеся на берег волны — это прилив. Когда они откатываются обратно – отлив.

Двугорбый прилив воды.

Если Вы обратили внимание на рисунке изображено два прилива и отлива. Возникает вопрос, не ошибся ли художник, нарисовав не один «горб» прилива воды, вызванного притяжением Луны, а два — с двух противоположных сторон? Нет, это не ошибка, и если мы понаблюдаем, как меняется уровень моря в приливной зоне, то увидим, что за сутки происходит не один, а два подъема воды!
Сейчас мы подробно разберем причины такого странного на первый взгляд явления природы, получившего название «двугорбый прилив воды»

Дело в том, что нужно рассматривать не то, как Луна вращается вокруг Земли, а как пара небесных тел взаимодействуют. Луна намного меньше Земли, и ее роль в этом дуэте намного слабее, но ее влияние на движение Земли нельзя не учитывать. Фактически мы имеем равновесное вращение двух небесных тел вокруг оси, которое проходит на расстоянии 3/4 земного радиуса от центра Земли .

Давайте определим, какие силы действуют на воды Мирового океана в описанной выше модели. По своей природе это- сила притяжения Луны (сила земного притяжения, действующая на воду по всей поверхности Земли, одинакова и на образование отливов и приливов воды практически не влияет) и центробежная сила, вызванная вращением пары «Земля — Луна».

Векторы этих сип и их результирующие, собственно, и вызывают образование двух мест повышения уровня океанских вод одновременно. Силы сами по себе не велики, но для практически горизонтального перемещения водных масс нужно совсем немного. Уроните каплю воды на чуть-чуть наклонную поверхность, и вы увидите, как бодро она побежит… Таким образом, мы имеем два «горба» прилива воды — один на ближней к Луне стороне Земли, а другой — на дальней. И если мы будем в приливной зоне на берегу наблюдать за уровнем отлива и прилива воды, то увидим колебания с периодом в 12.4 часа (вы ведь помните, что Луна должна гнаться за Землей, бегущей вокруг Солнца). Лунные сутки продолжительностью 24 часа 50 минут дают нам очень удобный инструмент для оценки высоты прилива: зафиксировав уровень воды в любой момент времени, мы можем предсказать, что завтра будет тот же уровень прилива, но на один час позже!

Как приливы влияют на морских обитателей?

Не удивительно, что приливы оказывают огромное влияние на все организмы, которые живут в глубинах океана. Труднее всего приходится мелким животным, обитающим в прибрежных зонах. Они вынуждены постоянно приспосабливаться к изменению уровня воды. Для многих из них приливы — это способ поменять место обитания. Во время приливов мелкие рачки перебираются ближе к берегу и находят для себя корм, отливная волна утягивает их глубже в океан.

Океанологи доказали, что многие морские обитатели тесно связаны с приливными волнами. К примеру, у некоторых видов китов во время отливов замедляется обмен веществ. У других глубоководных жителей репродуктивная активность зависит от высоты волны и ее амплитуды.

Большинство ученых считает, что исчезновение таких явлений, как колебания уровня Мирового океана, приведет к вымиранию многих живых существ. Ведь в этом случае они лишатся источника питания и не смогут подстраивать свои биологические часы под определенный ритм.

Влияние Луны на приливы и отливы

Три исполина борются за мировой океан: Солнце, Луна и сама Земля
. Солнце сильнее всех, но оно слишком далеко от нас, чтобы быть победителем. Движением масс воды на Земле управляет в основном Луна. Находясь на расстоянии 384 000 километров от Земли, она регулирует «пульс» океанов. Подобно огромному магниту, Луна притягивает массы воды на несколько метров вверх, в то время как Земля вращается вокруг своей оси.

Хотя разница между высотой прилива и отлива в среднем не больше 4 метров, работа, которую при этом выполняет Луна, огромна. Она равна 11 триллионам лошадиных сил. Если это число написать одними цифрами, то оно будет иметь 18 нулей и выглядеть так: 11 000 000 000 000 000 000. Такого количества лошадей не собрать, даже если согнать табуны со всех «концов» земного шара.

Причина приливов и отливов

Здесь оказывают влияние два главных фактора:

• гравитационное воздействие спутника Земли (наибольший процент влияния);
• воздействие Солнца (значительно меньший процент влияния).

Рассмотрим подробнее каждый из них.

Воздействие Луны

Земля и её спутник — Луна неразрывно связаны друг с другом. Они оказывают друг на друга значительное влияние. Именно благодаря этой связи сохраняется определённое расстояние между орбитами этих космических тел. Планета и спутник стремительно приближаются друг к другу и также стремительно друг от друга отдаляются.

Во время приближения Луны к Земле, планетарная кора последней как бы выгибается в сторону объекта, который к ней притягивается. Именно по этой причине воды Мирового океана начинают смещаться, поднимаются над поверхностью планеты.

Интересно, что приливы в то же время происходят и на противоположной к Луне стороне Земли. И если в первом случае планетарная кора выгибается, что объясняет подъём водного пространства при притяжении спутника, то с противоположной стороны это же явление вызывается снижением силы притяжения. То есть там кора как бы оседает, а свободное пространство заполняется водой.

Так как оборот спутника Земли вокруг планеты составляет чуть больше 24 часов, то каждые последующие сутки время наступления прилива и отлива будет отодвигаться на 50 минут. Волна, которая движется со скоростью 1600 км/ч, будет «гнаться» за спутником, смещаясь за планетарные сутки на 13°.

В астрономии принято считать, что приливные волны оказывают влияние на скорость движения Земли. Они формируют течения, а те, в свою очередь, движутся, подвергая испытаниям силу сопротивления земной коры. Это замедляет планету.

Ещё каких-то несколько миллиардов лет назад земные сутки составляли 22 часа, поэтому можно с уверенностью прогнозировать, что в будущем Земля замедлится настолько, что её сутки полностью синхронизируются с лунными сутками, а приливно-отливные процессы прекратят существовать.

Воздействие Солнца

Солнце оказывает только небольшое воздействие на приливные силы. Оно находится на значительном расстоянии от планеты и её спутника (почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна).

Во время полнолуния и новолуния сразу три косметических тела (Луна, Солнце и Земля) выстраиваются в линию. В результате таких перемещений солнечная амплитуда накладывается поверх лунной, это приводит к выраженным (максимальным) колебаниям воды. Их называют сизигийными. А минимальный прилив наблюдается тогда, когда действие сил Луны и Солнца находится под прямым углом. Такое явление называется квадратурным приливом.

Разновидности

По длительности цикла приливы и отливы бывают следующих видов:

1. Полусуточные (Атлантический океан, моря Северного Ледовитого океана). В сутки отмечаются по 2 прилива и отлива. Чередующиеся амплитуды почти не различаются, представляются синусоидальной кривой.
2. Суточные (Тихий океан). Фиксируются редко. В сутки по 1 приливу и отливу. Если Луна находится на линии экватора, то вода стоит. Если спутник незначительно склоняется, то в экваториальной зоне наблюдаются небольшие приливы. Если склонение значительное, то отмечаются сильные подъемы воды в тропических областях.
3. Смешанные (Тихий океан). По высоте фиксируются суточные или полусуточные явления с искаженной конфигурацией. То есть за половину суток уровень воды изменяется в соответствии с полусуточными приливами, а за сутки – с суточными. Процесс определяется склонением Луны в конкретный временной промежуток.
4. Аномальные (Белое море, Английский канал). Вода поднимается и спадает, не соответствуя ни одному из вышеуказанных типов цикла. Такие явления связаны с мелководными участками, влияют на состояние речных устий, где приливы короче отливов.

Что такое приливы и отливы

Приливы и отливы — ритмические поднятия и опускания уровня воды в океанах, вызванные притяжением Луны и Солнца. Они возникают два раза в день и регулярно сменяют друг друга.

Наша планета Земля входит в состав солнечной системы и является третьей по счёту планетой от Солнца. Она имеет единственный спутник — Луну. Положение Земли и её спутника определяют многие процессы, происходящие на Земле. Сила лунного притяжения и сила, возникающая при взаимном вращении Земли и Луны приводит к образования приливов и отливов на Земле.

Приливно-отливные процессы имеют следующий механизм:

1. Сначала вода медленно поднимается. Происходит это до тех пор, пока она не достигнет пика, который носит название «полная вода».
2. Какое-то время вода держится на пиковом уровне, а затем начинает постепенно опускаться.
3. Опускаться уровень воды может в течение 6 часов. Происходит это до тех пор, пока он не достигнет минимальной отметки, которая называется «малая вода».

Опасность этого течения заключается в том, что оно формируется на малых глубинах. Человек может находиться недалеко от берега (на мелководье), а нарастающая вода может сбить с его ног и унести в открытое море (океан)

Главное в таком случае, соблюдать меры предосторожности и технику безопасности. Даже первоклассные пловцы могут не справиться с отбойным течением в результате неправильных действий

Продолжительность

В среднем полный приливно-отливной цикл длится 12-13 часов. Вращение планеты оказывает на процесс своё влияние — он имеет периодичность (т.е. происходит дважды в сутки). Вертикальный промежуток между пиком и минимумом называется приливной амплитудой.

Но гораздо важнее в приливно-отливном процессе не столько суточная, сколько месячная цикличность. Положение «малой» и «полной» отметки изменяется в зависимости от лунной фазы (т.е. полнолуния и новолуния). Так что частота максимальной приливной амплитуды составляет дважды в месяц, это же касается и минимальной.

На показатели приливной высоты влияет и особенность рельефа побережья. Например, если участок имеет воронкообразную форму, то во время движения приливной волны берег будет сжиматься. Уровень воды станет выше, чем на соседних участках суши, которые имеют отличную от него форму.

Наиболее высокие точки приливов наблюдаются в:

• североамериканском заливе Фанди (отметка равна 18 м);
• заливах Бретани в Европе (приливная волна доходит до 14 м).

Влияние приливов и отливов на окружающую среду и человека

Изменение уровня водоемов имеет большое значение для прибрежных обитателей, промышленной деятельности человека, обустройства курортов. Стихия может не только нанести значительный вред, но и оказать помощь и положительное воздействие на организацию отдыха человека.

Волны – убийцы: гипотезы и последствия явления

Человеку кажется, что воздействие небесных тел на Землю хорошо изучено, но катаклизмы все равно случаются. Когда наиболее сильно воздействует Луна и Солнце, образуются гигантские водяные глыбы, достигающие 25 метров в высоту. Волны с огромной амплитудой способны унести в открытое море даже огромные танкеры. Природа их возникновения мало изучена: стремительное формирование и резкое исчезновение до сих пор вызывают споры ученых. Зафиксировать явление удалось с помощью спутников-радаров. Аномальные гребни волн угрожают тем, кто живет в прибрежных районах, разрушает пляжи, наносят вред жилищам.

На организмы населяющие землю

Морские животные больше всех испытывают на себе воздействие уровня водяных колебаний. Моллюски и устрицы начинают активно увеличивать свою популяцию во время приливов.

Небольшим животным колебания уровня воды приносит неудобства. Они вынуждены менять места обитания и перебираться ближе к берегу, чтобы отлив не унес их в море, а прибывшие волны не затопили дома.

На жизнедеятельность человека

Человек начал использовать силу притяжение и воздействия Луны в середине XX века. В разных уголках мира стали появляться гидроэлектростанции. Их принцип работы связан с приливной силой и кинетической энергии вращения нашей планеты. Такие станции строят на морских берегах, где уровень воды подвержен изменению два раза в сутки, а амплитуда может достигать 18 м. В России в 1968 году была введена в эксплуатацию приливная электростанция на берегу Баренцева моря.

В судоходстве фазы полной воды используются для разгрузки судов, следующих вверх по течению рек. В этом помогают графики, по ним капитаны определяют ориентировочное время поднятия воды и амплитуду волны.

Время и сила приливной волны влияют на обустройство курортных зон и пляжей, занятия морскими видами спорта. Люди научились использовать энергию Луны в своих целях, хотя непредвиденные обстоятельства способны нарушить все планы.

Глубокая теория[]

Луна — спутник Земли. У него тоже есть притяжение, хотя и не такое сильное, как у нашей планеты. Из-за этого Луна как бы немного притягивает воду к себе. Но не так, чтобы вода поднималась в воздух — вовсе нет. А просто поднимает уровень воды с той стороны Земли, куда Луна «смотрит», а также — с противоположенной. А по бокам отливы. Так как Луна не увеличивает количество воды, но вовремя подъёма уровня воды, воды становится больше, то значит, сюда плывёт вода из других мест. В этих «других местах» — отливы — там уровень воды становится ниже. Поскольку Земля вращается, то приливы и отливы бывают 2 раза в день каждый. Посмотрите на первую картинку: с одной стороны прилив, и с другой. Один оборот Земли вокруг оси длится 24 часа. А пол-оборота (столько нужно, чтобы попасть с одной приливной части в другую) длится 12 часов. Значит, если сейчас прилив, то через 6 часов будет отлив, а ещё через 6 часов (или через 12 часов с этого момента) снова будет прилив.

Но когда бывают приливы и отливы?

По сути, можно легко ответить: с той стороны Земли, где видна Луна, а также с противоположенной — приливы, а между ними — отливы. Но не всё так просто!

Дело в том, что есть ещё и наше Солнце. Оно тоже вызывает приливы и отливы, хотя не с такой силой (дело в том, что хоть Солнце гораздо тяжелее Луны, но и гораздо дальше от Земли, чем Луна). Именно поэтому тот, кто наблюдает за приливами и отливами замечал, что в какое-то время они особенно заметны (вовремя приливов уровень воды поднимается очень сильно, а в отливах сильно опускается). А через неделю после этого они почти не отличаются друг от друга.

Дело в том, что Луна и Солнце находятся в разных местах от Земли. Посмотрите на вторую картинку. Там Луна находится между Солнцем и Землёй (если бы Земля была между Солнцем и Луной — эффект не поменялся бы). Поэтому притяжение Солнца и Луны взаимодействуют: «по-лунному» приливы и отливы должны быть в тех-же местах, где и «по-солнечному». Поэтому, их двойная сила делает приливы и отливы заметно разными.

А вот через неделю, когда всё выходит так, что если Солнце, Землю и Луну соеденить, то выйдет прямой угол: всё происходит иначе. «По-лунному» в определённых местах должны быть приливы и отливы, а «по-солнечному» — в абсолютно противоположенных местах. Тогда силы притяжения Луны и Солнца соревнуются. Как говорилось выше, из-за того, что Луна намного ближе, она и побеждает, но её влияние оказывается ненамного сильнее солнечного. Именно это «ненамного» и заставляет приливы и отливы в это время хоть как-то отличаться. А теперь, как это всё происходит на Земле!

Наблюдение на Земле

Итак, мы заметили, что когда Луна и Солнце взаимодействуют и приливы с отливами особенно сильно отличаются, то Фаза Луны — либо новолуние, либо полнолуние. А в том случае, когда Солнцу и Луне приходиться между собой соревноваться, то Луна находится в первой или третьей четверти. С новолуния в новолуния, а вернее полный оборот Луны вокруг Земли длится 28-30 дней. Это значит, что если сейчас приливы и отливы особенно заметны, то примерно через неделю они будет почти одинаковы, а ещё через неделю — снова будут иметь серьёзное отличие.

Когда полнолуние или новолуние, и приливы и отливы сильно заметны, то приливы происходят днём и ночью, а отливы — утром и вечером. Эх… Не повезло. Вовремя отливов трудно будет скупаться, а днём, когда приливы сильная жара. Успокойтесь. Это не так страшно, как кажется. А если приливы и отливы еле отличаются, то всё происходит наоборот: днём и ночью отливы, утром и вечером — приливы. Но не сильно отличающиеся друг от друга!

Влияние Солнца

Главная звезда Солнечной системы далеко расположена от Земли. По этой причине ее воздействие на нашу планету мало заметно. Солнце массивней Луны, если рассматривать эти небесные тела как источники энергии. Но большое расстояние между светилом и Землей оказывает влияние на амплитуду солнечных приливов, она в два раза меньше аналогичных процессов Луны. Когда наблюдается полнолуние и растет Луна, небесные тела — Солнце, Земля и Луна — имеют одинаковое расположение, в результате чего солнечные и лунные приливы складываются. Солнце оказывает небольшое влияние на приливы и отливы в тот период, когда гравитационные силы от Земли идут в двух направлениях: к Луне и Солнцу. В это время уровень отлива повышается, а прилива — понижается.

Суша на планете занимает 30 % поверхности. Остальную часть покрывают океаны и моря, с которыми связано много тайн и явлений природного характера. Одним из них является так называемый красный прилив. Это явление удивительное по красоте. Оно наблюдается у побережья Флоридского залива и считается самым большим, особенно в такие летние месяцы, как июнь или июль. Как часто можно наблюдать красный прилив, зависит от банальной причины — загрязнения прибрежных вод человеком. Волны имеют насыщенный ярко-красный или оранжевый оттенок. Это потрясающее зрелище, но любоваться им долго опасно для здоровья.

Дело в том, что окраску воде дают водоросли во время цветения. Этот период происходит очень интенсивно, растения выделяют большое количество токсинов и химикатов. В воде они растворяются не полностью, какая-то их часть выделяется в воздух. Эти вещества очень вредны для растений, животных, морских птиц. Часто от них страдают люди. Особо опасными для человека являются моллюски, которых выловили из зоны «красного прилива». Человек, употребляя их, получает сильное отравление, часто приводящее к летальному исходу. Дело в том, что уровень кислорода во время прилива понижается, в воде появляется аммиак и сероводород. Они и являются причиной отравлений.