Чудный человек! Могуч, как море, и непостоянен, как оно с своими отливами и приливами: то безбоязненно ходят на дне его птички, то на разъярённых волнах своих поднимает оно корабли до облаков."
љ Иван Лажечников
Многие из нас любили играть машинками в детстве. Вжух! И вот красненькая уже на другом конце гостиной. Вжух! И вот синенькая уже догоняет ее. А одновременно с этим процессом с противоположной стороны комнаты стартует другая пара из красной и синей машинки. Но мы же помним, что пол - это лава. В случае приливов и отливов это вода, конечно, но сути это не меняет.
Сегодня мы рассмотрим, как и почему волна то набегает на края комнаты, то убывает там. Почему в разных местах уровень прилива различен, почему Мировой океан вытягивается в обе стороны по противоположным сторонам планеты, а не только в сторону люстры-Луны, и при чем тут, вообще, отливы.
Приливы и отливы - это периодические колебания уровня океанов и морей, являющиеся результатом воздействия приливных сил Луны и Солнца. Согласно законам гравитации, она тем сильней, чем ближе объекты расположены друг относительно друга, а чем они дальще - тем слабей. То же касается и их масс. Солнце обладает гораздо большей массой, чем Луна, но расположена сильно дальше, чем она, от Земли, поэтому его гравитация воздействует на всю планету целиком. А Луна маленькая, но расположена ближе, поэтому ее приливные силы воздействуют только на сектора планеты, что и вызывает явление приливов и отливов.
В морях, а уж тем более реках и озерах, приливы и отливы исчезающе малы. Это факт объясняется тем, что их масса и площадь очень малы по сравнению с Мировым океаном. Но, тем не менее, в них приливы и отливы тоже планомерно происходят, просто высота колебаний воды незначительна. Даже в вашем бокале вина или наполненной ванной они имеют место быть, хотя в ванной волнение, вызванное фактом поедания горохового супа на обед, будет сильнее.
Максимальный уровень прилива называется полной водой, а минимальный - малой водой. Вода "вытягивается" в сторону ближайшего к ней небесного тела, образуя "горбы". А они, в свою очередь, образуют приливные волны и приливные течения. Если бы Земля была равномерно закутана в воду, то ежедневно мы бы наблюдали по 2 равномерных прилива и отлива. Но вот незадача, на планете есть континенты и острова, морское одно далеко от плоского, и к ним присоединяется сила Кориолиса (инерционная сила, действующая на среду во вращательной системе), которые заставляют большую приливную волну разбиваться на множество мелких. Они медленно, с периодом 12 ч 25,2 мин, обегают вокруг амфидромической точки - точки с нулевой амплитудой приливной волны. Если соединить точки с одинаковой с одинаковыми фазами прилива, то машинки выстроятся в котидальные линии, которые радиально расходятся от амфидронической точки.
Высота прилива - разница между уровнем волной воды и уровнем малой воды. В зависимости от взаимного расположения Луны и Солнца могут усиливать друг друга. По характеристикам этого процесса различают два типа приливов: квадратурный прилив и прилив сигизийный. Первый из них - это наименьший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу. Второй же - наибольший прилив, когда приливообразующие силы эти двух космических тел действуют вдоль одного направления, т.е. когда Солнце, Луна и Земля выстраиваются в единую линию. Чем меньше или больше прилив, тем, соответственно, меньше или больше отлив.
Приливная сила находит себе место не только на Земле, но и во всей Вселенной. Чтобы объяснить физику этой силы, давайте вернемся в детство и поиграем с красными и синими машинками. Красная будет ехать первой, синяя - второй. А еще мы соединим их пружинкой, которую вытащим из обычной шариковой ручки. Также наши машинки должны обладать равной массой. Пружинка между машинками должна находиться в состоянии упругого равновесия, т. е. она не должна ни натягиваться, ни сжиматься.
Если обе машинки поедут одновременно, то с пружинкой ничего не произойдет, т. е. состояние равновесия не нарушится. Теперь давайте запустим машинки с разной скоростью. Синяя машинка позади будет ехать с чуть большей скоростью, чем красная спереди, т. е. ее сила тяги будет чуточку больше. Пружинка начнет сжиматься. А теперь пусть красная машинка "прибавит газ", а синяя, напротив, притормозит. Что тогда произойдет? Правильно, пружинка растянется.
Пришло время переместить наши машинки в космос. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, или, как мы его обозвали выше, закону гравитации, притяжение зависит от расстояния между телами: чем ближе, тем оно сильнее, и наоборот. В случае с машинками, притяжение красной машинки будет сильнее, чем притяжение синей. И пружинка между ними будет растягиваться. Вот эту-то силу и называют приливной. Она действует обоюдно на Землю и Луну, но, поскольку Земля гораздо массивней, то ее твердые оболочки практически не будут деформироваться, в то время как слой воды будет претерпевать изменения. Что же касается воздуха, то он слишком разрежен, чтобы играть в эти игры с машинками. А вот шуба из дикого Мирового океана обладает подходящей плотностью, чтобы менять свою форму под действием гравитации Луны и Солнца.
И, наконец, давайте бомбочкой нырнем в лаву, из которой состоит пол комнаты, по которой мы катаем машинки, или же, по-взрослому, в Мировой океан. Он состоит, правильно, из воды, а что с ней делают, прежде, чем выпить? Наливают в стаканчик. Возьмем для этого стаканчик не стеклянный, а пластиковый. И немного сожмем его пальцами. Тогда уровень воды в нем поползет вверх. Именно это и делает Луна с водой на планете. Но как?
Для ответа на этот вопрос правильней будет посмотреть не на ближайшую к Луне точку на планете, а на точки, расположенные по полюсам этой центральной. Луна смещает вещество на этих точках к себе под определенным углом, в то время как сама планета перемещается к спутнику напрямую. Эта разница векторов силы и становится теми самыми пальцами, которые сдавливают наш пластиковый стаканчик. На каждую точку Земли гравитационное воздействие Луны действует под разным углом. А планета, в свою очередь, смещается к своему спутнику. Поэтому часть вектора силы, направленного горизонтально, будет компенсироваться смещением Земли, в то время как вертикальная останется некомпенсированной и создаст дополнительное воздействие на объекты, расположенные на поверхности планеты. Именно эта некомпенсированная сила и создаст и создаст дополнительное давление на воду в Мировом океане, и, как следствие, отливы.
Таким образом, Луна деформирует водяной ламинат планеты, создавая отливы, а приливы создает как следствие. Отливы - это места, которые сдавливают наш стаканчик, а приливные горбы - это "вытесненная" из зон отливов вода. Таким образом, вода деформируется в обе стороны от точек отливов, а не выпучивается только в сторону Луны.
Осталось только разобраться, почему в разных местах приливы различаются по высоте. Это происходит в зависимости от изменения фаз Луны: в новолуние и полнолуние Луна и Солнце выстраиваются в одну линию и их гравитационные силы складываются. В периоды же, когда оси Земля-Луна и Земля-Солнце перпендикулярны друг другу, то они, наоборот, тянут воду в разные стороны. Как результат, значения уровня воды усредняются. Но Земля покрыта водой неравномерно из-за островов, континентов и рельефа морского дна, которые оказывают влияние на траекторию движения воды. Поэтому где-то приливы и отливы слабо различаются между собой, где-то - сильной.
На сегодня прилив информации достиг своей наивысшей точки, и самое время поддаться ее отливу, чтобы насладиться отдыхом. Недаром же на морских берегах рыбаки нередко выходят с корзинками во время отливов, чтобы собрать дары моря в корзинки! Чтобы во время отдыха с аппетитом съесть эти новые впечатления, не требующие активной работы головного мозга. Предлагаю нам с вами, дорогие читатели, сейчас и заняться чревоугодием, чтобы восстановить силы перед приливом информации на следующей неделе.