גאות ושפל באוקיינוס ​​מסווגים כמשאבים. כיצד הירח גורם לגאות והשפל בים ובאוקיינוסים של כדור הארץ

הצלם הבריטי מייקל מרטן יצר סדרת תצלומים מקוריים הלוכדים את קו החוף הבריטי מאותן זוויות, אך ב זמן שונה. ירייה אחת בשפל ואחת בשפל.

התברר שזה די יוצא דופן, וביקורות חיוביות על הפרויקט ממש אילצו את המחבר להתחיל לפרסם את הספר. הספר, שנקרא "שינוי ים", יצא לאור באוגוסט השנה ויצא בשתי שפות. לקח למייקל מרטן כשמונה שנים ליצור את סדרת הצילומים המרשימה שלו. הזמן בין מים גבוהים לנמוכים הוא בממוצע קצת יותר משש שעות. לכן, מייקל צריך להתעכב בכל מקום יותר מאשר רק זמן של כמה לחיצות תריס.

1. המחבר טיפח את הרעיון ליצור סדרה של יצירות כאלה במשך זמן רב. הוא חיפש איך לממש שינויים בטבע בסרט, ללא השפעה אנושית. ומצאתי אותו במקרה, באחד מכפרי החוף הסקוטיים, שם ביליתי את כל היום וקלטתי את שעת הגאות והשפל.

3. תנודות תקופתיות במפלסי המים (עליות וירידות) באזורי מים על פני כדור הארץ נקראות גאות ושפל.

מפלס המים הגבוה ביותר שנצפה ביום או בחצי יום בזמן הגאות נקרא מים גבוהים, המפלס הנמוך ביותר בזמן השפל נקרא מים נמוכים, ורגע ההגעה לסימני המפלס המקסימלי הללו נקרא עמידה (או שלב) של גבוה. גאות או שפל, בהתאמה. מפלס ים ממוצע הוא ערך מותנה, שמעליו נמצאים סימני המפלס בזמן גאות ומתחתיו בשפל. זו תוצאה של ממוצע של סדרות גדולות של תצפיות דחופות.

תנודות אנכיות במפלס המים בזמן גאות ושפל קשורות לתנועות אופקיות של מסות מים ביחס לחוף. תהליכים אלה מסובכים על ידי גל רוח, נגר נהרות וגורמים אחרים. תנועות אופקיות של מסות מים באזור החוף נקראות זרמי גאות ושפל, בעוד שתנודות אנכיות במפלס המים נקראות גאות ושפל. כל התופעות הקשורות לגאות ושפל מאופיינות במחזוריות. זרמי גאות ושפל משנים מעת לעת כיוון להיפך, לעומת זאת, זרמי אוקיינוס, הנעים ברציפות וחד כיוונית, נגרמים מהמחזור הכללי של האטמוספירה ומכסים שטחים נרחבים באוקיינוס ​​הפתוח.

4. גאות ושפל מתחלפים באופן מחזורי בהתאם לתנאים אסטרונומיים, הידרולוגיים ומטאורולוגיים משתנים. רצף השלבים של גאות ושפל נקבע על ידי שתי מקסימום ושתי מינימות במחזור היומי.

5. למרות שהשמש ממלאת תפקיד משמעותי בתהליכי גאות ושפל, הגורם המכריע בהתפתחותם הוא כוח המשיכה הכבידה של הירח. מידת ההשפעה של כוחות הגאות והשפל על כל חלקיק מים, ללא קשר למיקומו על פני כדור הארץ, נקבעת על פי החוק כוח הכבידה האוניברסליניוטון.
חוק זה קובע ששני חלקיקי חומר מושכים זה את זה בכוח פרופורציונלי ישירות למכפלת המסות של שני החלקיקים ובפרופורציה הפוך לריבוע המרחק ביניהם. מובן שככל שהמסה של הגופים גדולה יותר, כך הכוח הנוצר ביניהם גדול יותר משיכה הדדית(עם אותה צפיפות, גוף קטן יותר יצור פחות משיכה מגוף גדול יותר).

6. החוק אומר גם שככל שהמרחק בין שני גופים גדול יותר, כך יש פחות משיכה ביניהם. מכיוון שכוח זה עומד ביחס הפוך לריבוע המרחק בין שני גופים, גורם המרחק ממלא תפקיד גדול בהרבה בקביעת גודל כוח הגאות מאשר מסות הגופים.

משיכה הכבידה של כדור הארץ, הפועלת על הירח ושומרת אותו במסלול קרוב לכדור הארץ, מנוגדת לכוח המשיכה של כדור הארץ על ידי הירח, הנוטה להזיז את כדור הארץ לעבר הירח ו"מרים" את כל העצמים הממוקמים על כדור הארץ לכיוון הירח.

הנקודה על פני כדור הארץ הממוקמת ישירות מתחת לירח נמצאת במרחק של 6,400 ק"מ בלבד ממרכז כדור הארץ ובממוצע 386,063 ק"מ ממרכז הירח. בנוסף, מסת כדור הארץ גדולה פי 81.3 ממסת הירח. לפיכך, בנקודה זו על פני כדור הארץ, כוח המשיכה של כדור הארץ הפועל על כל עצם גדול בקירוב פי 300 אלף מכוח המשיכה של הירח.

7. רעיון מקובל הוא שהמים על פני כדור הארץ, הממוקמים ישירות מתחת לירח, עולים לכיוון הירח, מה שמוביל ליציאת מים ממקומות אחרים על פני כדור הארץ, אולם מאז משיכת הירח. הוא כל כך קטן בהשוואה למשיכתו של כדור הארץ, זה לא יספיק להרים משקל כה ענק.
עם זאת, האוקיינוסים, הימים והאגמים הגדולים על פני כדור הארץ, בהיותם גופים נוזליים גדולים, חופשיים לנוע בהשפעת כוחות תזוזה לרוחב, וכל נטייה קלה לנוע אופקית מפעילה אותם. כל המים שאינם נמצאים ישירות מתחת לירח נתונים לפעולת מרכיב כוח הכבידה של הירח המופנה באופן משיק (טנגנציאלי) לפני השטח של כדור הארץ, כמו גם מרכיבו המכוון החוצה, ונתונים לתזוזה אופקית ביחס למוצק. קרום כדור הארץ.

כתוצאה מכך, מים זורמים מאזורים סמוכים של פני כדור הארץ לעבר מקום שנמצא מתחת לירח. הצטברות המים המתקבלת בנקודה מתחת לירח יוצרת שם גאות. לגל הגאות עצמו באוקיינוס ​​הפתוח גובהו 30–60 ס"מ בלבד, אך הוא מתגבר באופן משמעותי כאשר מתקרבים לחופי יבשות או איים.
עקב תנועת המים מאזורים סמוכים לעבר נקודה מתחת לירח, נפילות מים מקבילות מתרחשות בשתי נקודות אחרות המורחקות ממנו במרחק השווה לרבע מהיקף כדור הארץ. מעניין לציין שהירידה בגובה פני הים בשתי נקודות אלו מלווה בעלייה בגובה פני הים לא רק בצד כדור הארץ הפונה לירח, אלא גם בצד הנגדי.

8. עובדה זו מוסברת גם על ידי חוק ניוטון. שני עצמים או יותר הממוקמים במרחקים שונים מאותו מקור כובד, ולכן נתונים לתאוצת כוח הכבידה בגדלים שונים, נעים זה לזה, מכיוון שהעצם הקרוב ביותר למרכז הכובד נמשך אליו בצורה החזקה ביותר.

מים בנקודה התת-ירחית חווים משיכה חזקה יותר לעבר הירח מאשר כדור הארץ מתחתיו, אך לכדור הארץ יש משיכה חזקה יותר כלפי הירח מאשר מים בצד הנגדי של כוכב הלכת. כך נוצר גל גאות, שבצד כדור הארץ הפונה לירח נקרא ישיר, ובצד הנגדי - הפוך. הראשון שבהם גבוה רק ב-5% מהשני.

9. עקב סיבוב הירח במסלולו סביב כדור הארץ, עוברות כ-12 שעות ו-25 דקות בין שתי גאות עוקבות או שתי גאות במקום נתון. המרווח בין שיאי הגאות והשפל עוקבים הוא כ. 6 שעות 12 דקות פרק הזמן של 24 שעות 50 דקות בין שני גאות ושפל עוקבים נקרא יום גאות (או ירח).

10. אי שוויון ערכי גאות. תהליכי גאות ושפל הם מורכבים מאוד ויש לקחת בחשבון גורמים רבים כדי להבין אותם. בכל מקרה, התכונות העיקריות ייקבעו:
1) שלב ההתפתחות של הגאות ביחס למעבר הירח;
2) משרעת גאות ו
3) סוג תנודות הגאות והשפל, או צורת עקומת מפלס המים.
וריאציות רבות בכיוון ובגודל כוחות הגאות והשפל גורמות להבדלים בעוצמתם של גאות הבוקר והערב בנמל נתון, וכן בין אותם גאות בנמלים שונים. הבדלים אלו נקראים אי שוויון גאות.

אפקט חצי יומי. בדרך כלל תוך יממה, בגלל כוח הגאות והשפל העיקרי - סיבוב כדור הארץ סביב צירו - נוצרים שני מחזורי גאות ושפל שלמים.

11. נראה מבחוץ הקוטב הצפוניאקליפטיקה, ברור שהירח מסתובב סביב כדור הארץ באותו כיוון שבו כדור הארץ מסתובב סביב צירו - נגד כיוון השעון. עם כל סיבוב עוקב, נקודה נתונה על פני כדור הארץ שוב תופסת עמדה ישירות מתחת לירח מעט מאוחר יותר מאשר במהלך המהפכה הקודמת. מסיבה זו, גם הגאות והשפל של הגאות והשפל מתעכבים בכ-50 דקות בכל יום. ערך זה נקרא עיכוב ירח.

12. אי שוויון חצי חודשי. סוג וריאציה עיקרי זה מאופיין במחזוריות של 143/4 ימים בקירוב, הקשורה לסיבוב הירח סביב כדור הארץ ולמעבר שלו דרך שלבים עוקבים, בפרט סיזיגיות (ירחים חדשים וירח מלא), כלומר. רגעים שבהם השמש, כדור הארץ והירח ממוקמים על אותו קו ישר.

עד כה נגענו רק בהשפעת הגאות והשפל של הירח. שדה הכבידה של השמש משפיע גם על הגאות והשפל, אולם למרות שמסת השמש גדולה בהרבה ממסת הירח, המרחק מכדור הארץ לשמש כה גדול מהמרחק לירח עד שכוח הגאות והשפל של השמש פחות מחצי מזה של הירח.

13. עם זאת, כאשר השמש והירח נמצאים על אותו קו ישר, או באותו צד של כדור הארץ או בצדדים מנוגדים (במהלך הירח החדש או הירח המלא), כוחות הכבידה שלהם מסתכמים, ופועלים לאורך אותו ציר, והגאות הסולרית חופפת לגאות הירח.

14. כמו כן, המשיכה של השמש מגבירה את השפל הנגרם מהשפעת הירח. כתוצאה מכך, הגאות והשפל נעשים גבוהים יותר והגאות והשפל נמוכים יותר מאשר אילו היו נגרמים רק בגלל כוח המשיכה של הירח. גאות ושפל כאלה נקראים גאות אביב.

15. כאשר וקטורי כוח הכבידה של השמש והירח מאונכים זה לזה (במהלך ריבועים, כלומר כאשר הירח נמצא ברבע הראשון או האחרון), כוחות הגאות והשפל שלהם מנוגדים, שכן הגאות הנגרמת על ידי משיכת השמש מונחת מעל. על השפל שנגרם על ידי הירח.

16. בתנאים כאלה, הגאות והשפל אינם כה גבוהים והגאות והשפל אינם נמוכים כאילו הם נגרמו רק מכוח הכבידה של הירח. גאות ושפל ביניים כאלה נקראים נצב.

17. טווח סימני המים הגבוהים והנמוכים במקרה זה מצטמצם פי שלושה בערך בהשוואה לגאות האביב.

18. אי שוויון פרלקטי הירחי. תקופת התנודות בגבהי הגאות והשפל, המתרחשת עקב פרלקסת הירח, היא 271/2 יום. הסיבה לאי שוויון זה היא השינוי במרחק של הירח מכדור הארץ במהלך סיבובו של האחרון. בשל הצורה האליפטית של מסלול הירח, כוח הגאות והשפל של הירח בפריג'י גבוה ב-40% מאשר באפוגיה.

אי שוויון יומיומי. פרק הזמן של אי שוויון זה הוא 24 שעות 50 דקות. הסיבות להתרחשותו הן סיבוב כדור הארץ סביב צירו ושינוי בנטייה של הירח. כאשר הירח נמצא ליד קו המשווה השמימי, שני הגאות והשפל ביום נתון (כמו גם שני הגאות והשפל) נבדלים מעט, והגבהים של המים הגבוהים והנמוכים בבוקר ובערב קרובים מאוד. עם זאת, ככל שהנטייה הצפונית או הדרומית של הירח גוברת, הגאות והגאות בבוקר ובערב מאותו סוג נבדלים בגובהם, וכאשר הירח מגיע לנטייה הגדולה ביותר בצפון או בדרום, ההבדל הזה הוא הגדול ביותר.

19. ידועים גם גאות ושפל טרופית, שנקראים כך מכיוון שהירח נמצא כמעט מעל הצפון או הדרום הטרופי.

אי השוויון היומי אינו משפיע באופן משמעותי על גבהים של שני גאות שפל עוקבים באוקיינוס ​​האטלנטי, ואפילו השפעתו על גבהי הגאות קטנה בהשוואה למשרעת הכוללת של התנודות. עם זאת, באוקיינוס ​​השקט, השונות היומית גדולה פי שלושה ברמות השפל מאשר ברמות הגאות.

אי שוויון חצי שנתי. הסיבה לה היא מהפכת כדור הארץ סביב השמש והשינוי המקביל בנטייה של השמש. פעמיים בשנה במשך מספר ימים במהלך ימי השוויון, השמש נמצאת ליד קו המשווה השמימי, כלומר. הנטייה שלו קרובה ל-0. הירח ממוקם גם ליד קו המשווה השמימי במשך יום אחד לערך בכל חצי חודש. לפיכך, במהלך ימי השוויון, ישנן תקופות שבהן נטיות השמש והירח שוות בערך ל-0. השפעת הגאות והשפל הכוללת של משיכת שני הגופים הללו ברגעים כאלה בולטת בעיקר באזורים הממוקמים ליד קו המשווה של כדור הארץ. אם באותו זמן הירח נמצא בשלב הירח החדש או הירח המלא, מה שנקרא. גאות אביב שוויונית.

20. אי שוויון פרלקטי סולארי. תקופת הביטוי של אי שוויון זה היא שנה אחת. הסיבה לכך היא השינוי במרחק מכדור הארץ לשמש במהלך תנועת כדור הארץ. פעם אחת עבור כל סיבוב סביב כדור הארץ, הירח נמצא במרחק הקצר ביותר ממנו בפריג'י. פעם בשנה, בסביבות ה-2 בינואר, כדור הארץ, הנע במסלולו, מגיע גם לנקודת ההתקרבות הקרובה ביותר לשמש (פריהליון). כאשר שני רגעי ההתקרבות הקרובים ביותר עולים בקנה אחד, וגורמים לכוח הגאות והשפל הכולל הגדול ביותר, אנו יכולים לצפות לרמות גאות גבוהות יותר ועוד רמות נמוכותשפל באופן דומה, אם מעבר האפליון עולה בקנה אחד עם אפוג'י, מתרחשים גאות תחתית וגאות רדודה יותר.

21. אמפליטודות הגאות והשפל הגדולות ביותר. הגאות הגבוהה ביותר בעולם נוצרת על ידי זרמים חזקים במפרץ מינאס במפרץ פאנדי. תנודות הגאות כאן מאופיינות במהלך רגיל עם תקופה חצי יומית. מפלס המים בעת הגאות עולה לעתים קרובות ביותר מ-12 מ' בשש שעות, ואז יורד באותה כמות במהלך שש השעות הבאות. כאשר השפעת גאות האביב, מיקום הירח בפריג'י והירידה המרבית של הירח מתרחשים באותו יום, מפלס הגאות יכול להגיע ל-15 מ'. משרעת גדולה במיוחד זו של תנודות גאות ושפל נובעת בחלקה מהמשפך בצורת משפך. צורתו של מפרץ פאנדי, שבו המעמקים פוחתים והחופים מתקרבים זה לזה לכיוון ראש המפרץ. הגורמים לגאות ושפל, שהיו נושא למחקר מתמיד במשך מאות שנים, הם בין אותן בעיות שהולידו רבות תיאוריות שנויות במחלוקת אפילו בתקופה האחרונה יחסית

22. צ'ארלס דרווין כתב ב-1911: "אין צורך לחפש ספרות עתיקה למען תיאוריות גרוטסקיות של גאות ושפל." עם זאת, מלחים מצליחים למדוד את גובהם ולנצל את הגאות והשפל מבלי שיש להם מושג לגבי הגורמים האמיתיים להתרחשותם.

אני חושב שאנחנו לא צריכים לדאוג יותר מדי מהגורמים לגאות. בהתבסס על תצפיות ארוכות טווח עבור כל נקודה באזור המים של הארץ, שולחנות מיוחדיםהמציינים את זמני המים הגבוהים והנמוכים עבור כל יום. אני מתכנן את הטיול שלי, למשל, למצרים, המפורסמת בלגונות הרדודות שלה, אבל נסה לתכנן מראש כך מים מלאיםהתקיים במחצית הראשונה של היום, מה שיאפשר רכיבה מלאה של רוב שעות היום.
שאלה נוספת הקשורה לגאות ומעניינת עבור קייטרים היא הקשר בין הרוחות לתנודות מפלס המים.

23. סימן עממיטוען שבשעת הגאות הרוח מתעצמת, אך בשפל היא מתחמצמת.
השפעת הרוח על תופעות גאות ושפל מובנת יותר. הרוח מהים דוחפת את המים לכיוון החוף, גובה הגאות עולה מעל הרגיל, ובשפל גם מפלס המים עולה על הממוצע. להיפך, כשהרוח נושבת מהיבשה, המים נדחפים מהחוף, ומפלס הים יורד.

24. המנגנון השני פועל על ידי הגברת הלחץ האטמוספרי על פני שטח עצום של מים, מה שגורם לירידה במפלס המים עם הוספת המשקל של האטמוספירה. כאשר הלחץ האטמוספרי עולה ב-25 מ"מ כספית. אמנות, מפלס המים יורד בכ-33 ס"מ. אזור לחץ גבוהאו אנטיציקלון נקרא בדרך כלל מזג אוויר טוב, אבל לא עבור קייטרים. יש שקט במרכז האנטיציקלון. ירידה בלחץ האטמוספרי גורמת לעלייה מקבילה במפלסי המים. כתוצאה מכך, ירידה חדה בלחץ האטמוספרי בשילוב עם רוחות בכוח הוריקן יכולה לגרום לעלייה ניכרת במפלס המים. גלים כאלה, למרות שנקראים גאות ושפל, למעשה אינם קשורים להשפעת כוחות הגאות ואין להם את המחזוריות האופיינית לתופעות גאות ושפל.

אבל בהחלט ייתכן ששפל יכול להשפיע גם על הרוח, למשל, ירידה במפלס המים בלגונות החוף מביאה להתחממות רבה יותר של המים, וכתוצאה מכך לירידה בהפרש הטמפרטורות בין הים הקר לבין הים הקר. האדמה המחוממת, שמחלישה את אפקט הבריזה.

לפני שנתיים הייתי בחופשה על חוף האוקיינוס ​​ההודי באי הנפלא ציילון. המלון הקטן שלי היה רק ​​50 מטרים מהים. מדי יום התבוננתי במו עיני בכל התנועה העוצמתית והחיים הסוערים של האוקיינוס. בוקר מוקדם אחד עמדתי על החוף, הסתכלתי על הגלים וחשבתי מה נותן כוח לרטט כה עוצמתי של האוקיינוס, לגאות והשפל היומיומיות שלו.

מה שנותן כוח לגאות והשפל

כוח הכבידה משפיע על תנועת כל העצמים באופן שווה. אבל אם כוח המשיכה גורם לגאות באוקיינוסים, ומים גורמים למים באפריקה, אז למה אין גאות ושפל באגמים? הממ, מה אם נניח שכל מה שאנחנו יודעים שגוי. אנשים אינטליגנטיים רבים מהעולם המדעי מסבירים זאת כך. כוח המשיכה של כדור הארץ בנקודה A חלש יותר מאשר בנקודה B. ההשפעה נטו של כוח המשיכה של כדור הארץ מותחת את האוקיינוס. לאחר מכן הוא מתנפח משני הצדדים.

כן, אכן העובדות אמיתיות ויש הבדל בכוח הכבידה של הירח בנקודות A ו-B.

אי ההבנה נעוצה בהסבר הבליטות. אולי הם לא מופיעים בגלל הבדלי משיכה. אבל הסיבות פחות ברורות, והן מתבלבלות. זה יותר על הלחץ המצטבר בפנים מקומות שוניםעמוד מים. והירח הופך את כדור הארץ למשאבה הידראולית בקנה מידה פלנטרי, והמים מתנפחים ולוחצים את עצמם לכיוון המרכז. לכן, מספיקה אפילו הפגיעה הקלה ביותר כדי שתנועת הגל תתחיל.

עוד קצת על גאות ושפל

אבל אני רוצה להבין למה הם לא נמצאים בהצטברות נוספת של מים:

• בגוף האדם (הוא מורכב מ-80% מים);
• באמבט מלא;
• באגמים;
• בכוסות קפה וכו'.

סביר להניח בגלל לחץ נמוך יותר מאשר באוקיינוס ​​והידראוליקה לקויה. שלא כמו האוקיינוס, כל אלה הם הצטברויות קטנות של מים. שטח האגם, הספל והשאר אינו מספיק ללחץ המינימלי עליו לשנות את מפלס המים וליצור גלים.

אגמים גדוליםיכול ליצור לחץ עבור גלי חום מיני. אבל מכיוון שרוחות ונתזים יוצרים אדוות גדולות, אנחנו פשוט לא שמים לב אליהם. גאות ושפל נוצרים בכל מקום, הם פשוט מאוד מיקרוסקופיים.

מפלס פני המים בים ובאוקיינוסים של הפלנטה שלנו משתנה מעת לעת ומשתנה במרווחים מסוימים. תנודות תקופתיות אלו הן גאות ים.

תמונה של גאות ושפל בים

כדי לדמיין תמונה של גאות ושפל ים, דמיינו שאתם עומדים על החוף המשופע של האוקיינוס, במפרץ כלשהו, ​​200–300 מטרים מהמים. יש הרבה על החול פריטים שונים- עוגן ישן, קצת יותר קרוב ערימה גדולה של אבן לבנה.

כעת, לא רחוק משם, שוכב גוף הברזל של סירה קטנה, שנפל על צידו. החלק התחתון של גוף הספינה שלו בחרטום ניזוק קשות. ברור שברגע שהספינה הזו, בהיותה לא רחוק מהחוף, פגעה בעוגן. תאונה זו התרחשה, ככל הנראה, בזמן שפל, וככל הנראה, הספינה הייתה מונחת במקום זה שנים רבות, מכיוון שכמעט כל גוף הספינה שלה התכסה בחלודה חומה. אתה נוטה להחשיב את הקפטן הרשלני כאשם בתאונת הספינה.

ככל הנראה, העוגן היה הנשק החד בו פגעה הספינה שנפלה על צידה. אתה מחפש את העוגן הזה ולא יכול למצוא אותו. לאן הוא יכול היה ללכת? ואז אתה שם לב שהמים כבר מתקרבים לערימת אבנים לבנות, ואז אתה מבין שהעוגן שראית כבר מזמן הוצף בגל גאות. המים "דורכים" על החוף, הם ממשיכים לעלות עוד ועוד למעלה. כעת התברר כי ערימת האבנים הלבנות כמעט כולה מוסתרת מתחת למים.

תופעות של גאות ושפל בים

תופעות של גאות ושפל ביםאנשים כבר מזמן קשורים לתנועת הירח, אבל הקשר הזה נשאר בגדר תעלומה עד המתמטיקאי המבריק אייזק ניוטוןלא הסביר על סמך חוק הכבידה שגילה. הסיבה לתופעות אלו היא השפעת כוח המשיכה של הירח על מעטפת המים של כדור הארץ.

עדיין מפורסם גלילאו גלילייחיבר את הגאות והשפל של הגאות והשפל עם סיבוב כדור הארץ וראה בכך את אחת ההוכחות המבוססות והאמיתיות ביותר לתקפות תורתו של ניקולאוס קופרניקוס (פרטים נוספים:). האקדמיה למדעים של פריז ב-1738 הכריזה על פרס למי שייתן את המצגת המבוססת ביותר של תורת הגאות והשפל.

לאחר מכן התקבל הפרס אוילר, מקלאורין, ד' ברנולי וקבליירי. שלושת הראשונים לקחו את חוק הכבידה של ניוטון כבסיס לעבודתם, והישוע קוואליירי הסביר גאות ושפל בהתבסס על השערת המערבולת של דקארט. עם זאת, העבודות הבולטות ביותר בתחום זה שייכות ניוטון ולפלאס, וכל המחקר שלאחר מכן מבוסס על ממצאיהם של המדענים הגדולים הללו.

איך להסביר את תופעת הגאות והשפל

כמה הכי ברור להסביר את תופעת הגאות והשפל. אם, לשם הפשטות, נניח ששטח כדור הארץ מכוסה לחלוטין במים, ונסתכל על הגלובוס מאחד הקטבים שלו, אזי ניתן להציג את תמונת הגאות והשפל של הים באופן הבא.

משיכה ירחי

החלק הזה של פני השטח של כוכב הלכת שלנו הפונה לירח הוא הקרוב ביותר אליו; כתוצאה מכך, הוא נחשף לכוח רב יותר כוח הכבידה של הירח, מאשר, למשל, החלק המרכזי של הפלנטה שלנו, ולכן, נמשך לכיוון הירח יותר משאר כדור הארץ. בגלל זה נוצרת גיבנת גאות בצד הפונה לירח.

במקביל, בצד הנגדי של כדור הארץ, הפחות נתון לכוח המשיכה של הירח, מופיעה אותה דבשת גאות. לכן כדור הארץ מקבל צורה של דמות מוארכת מעט לאורך קו ישר המחבר בין מרכזי כוכב הלכת שלנו והירח.

כך, בשני צדדים מנוגדים של כדור הארץ, הממוקמים על אותו קו ישר, העובר במרכזי כדור הארץ והירח, נוצרות שתי גבנוניות גדולות, שתי התנפחויות מים ענקיות.

יחד עם זאת, בשני הצדדים האחרים של הפלנטה שלנו, הממוקמים בזווית של תשעים מעלות מהנקודות לעיל של הגאות המקסימלית, מתרחשות השפל הגדול ביותר. כאן המים יורדים יותר מכל מקום אחר על פני השטח גלוֹבּוּס. הקו המחבר בין נקודות אלו בשפל מתקצר במידת מה, וכך נוצר רושם של עלייה בהתארכות כדור הארץ לכיוון נקודות הגאות המקסימליות.

בשל כוח הכבידה של הירח, נקודות הגאות המקסימליות הללו שומרות כל הזמן על מיקומן ביחס לירח, אך מכיוון שכדור הארץ מסתובב סביב צירו, במהלך היום נראה שהן נעות על פני כל פני הכדור. בגלל זה בכל אזור יש שני גאות ושפל במהלך היום.

גאות ושפל השמש

השמש, כמו הירח, מייצרת גאות ושפל בכוח המשיכה שלה. אבל הוא ממוקם במרחק הרבה יותר גדול מכוכב הלכת שלנו בהשוואה לירח, והגאות והשפל הסולרית המתרחשת על פני כדור הארץ פחותה כמעט פי שניים וחצי מהירח. בגלל זה גאות ושפל, אינם נצפים בנפרד, אלא רק השפעתם על עוצמת הגאות והשפל הירחי נחשבת.

לדוגמה, הגאות הגבוהה ביותר בים מתרחשת במהלך ירח מלא וירח חדש, מאחר ובזמן זה כדור הארץ, הירח והשמש נמצאים על אותו קו ישר, ואור היום שלנו מגביר את המשיכה של הירח עם המשיכה שלו.

להיפך, כאשר אנו צופים בירח ברבע הראשון או האחרון (שלב), יש הגאות הנמוכה ביותר בים. זה מוסבר על ידי העובדה שב במקרה הזהגאות הירח עולה בקנה אחד עם גאות סולארית. השפעת כוח הכבידה של הירח מצטמצמת בכמות כוח הכבידה של השמש.

חיכוך גאות ושפל

« חיכוך גאות ושפל"הקיים על הפלנטה שלנו, בתורו משפיע על מסלול הירח, שכן לגל הגאות הנגרם על ידי כוח הכבידה של הירח יש השפעה הפוכה על הירח, ויוצר נטייה להאיץ את תנועתו. כתוצאה מכך, הירח מתרחק בהדרגה מכדור הארץ, תקופת המהפכה שלו מתגברת, והוא, ככל הנראה, מפגר מעט בתנועתו.

גודל הגאות והשפל בים

בנוסף למיקום היחסי בחלל של השמש, כדור הארץ והירח, על עוצמת גאות היםבכל אזור בודד משפיעים צורת קרקעית הים ואופי קו החוף. כמו כן, ידוע כי בים סגור, כמו הים ארל, הים הכספי, אזוב והשחור, כמעט אף פעם לא נצפים גאות ושפל.

קשה לגלות אותם באוקיינוסים הפתוחים; כאן הגאות והשפל מגיעים בקושי למטר אחד, מפלס המים עולה מעט מאוד. אבל במפרצים מסוימים יש גאות וגאות בעוצמה כזו המים עולים לגובה של יותר מעשרה מטרים ובמקומות מסוימים מציפים מרחבים אדירים.

שפל וזרימה באוויר ובקליפות המוצקות של כדור הארץ

גאות ושפלגם לקרות באוויר ובקליפות המוצקות של כדור הארץ. אנו כמעט ולא מבחינים בתופעות אלו בשכבות התחתונות של האטמוספירה. לשם השוואה, נציין כי בקרקעית האוקיינוסים לא נצפים גאות ושפל. נסיבה זו מוסברת בכך שבעיקר השכבות העליונות מעורבות בתהליכי גאות ושפל. מעטפת מים. ניתן לזהות את הגאות והשפל של הגאות והשפל במעטפת האוויר רק על ידי צפייה ארוכת טווח בשינויים בלחץ האטמוספרי.

באשר לקרום כדור הארץ, כל חלק ממנו, עקב פעולת הגאות והשפל של הירח, עולה פעמיים במהלך היום ויורד פעמיים בערך בכמה דצימטרים. במילים אחרות, תנודות במעטפת המוצקה של כוכב הלכת שלנו קטנות בגודלן בערך פי שלושה מאשר תנודות בגובה פני האוקיינוסים. לפיכך, נראה שהכוכב שלנו נושם כל הזמן, נושם נשימות עמוקות ונשיפות, והקליפה החיצונית שלו, כמו חזה של גיבור נס גדול, עולה או נופלת מעט.

תהליכים אלו המתרחשים במעטפת המוצקה של כדור הארץ ניתנים לזיהוי רק בעזרת מכשירים המשמשים לתיעוד רעידות אדמה.

צריך לציין ש גאות ושפל מתרחשות בגופי עולם אחריםויש להם השפעה עצומה על התפתחותם.

אם הירח היה חסר תנועה ביחס לכדור הארץ, הרי שבהיעדר גורמים אחרים המשפיעים על עיכוב גל הגאות, שני גאות ושפל היו מתרחשים כל 6 שעות בכל מקום על פני הגלובוס כל 6 שעות.

אך מכיוון שהירח מסתובב ללא הרף סביב כדור הארץ, ויתרה מכך, באותו כיוון שבו כוכב הלכת שלנו מסתובב סביב צירו, יש עיכוב מסוים: כדור הארץ מצליח לפנות לכיוון הירח עם כל חלק לא תוך 24 שעות, אלא בערך 24 שעות ו-50 דקות. לכן בכל אזור גאות הגאות או הגאות לא נמשכים בדיוק 6 שעות, אלא כ-6 שעות ו-12.5 דקות.

גאות ושפל מתחלפים

בנוסף, יש לציין כי הנכונות גאות לסירוגיןמופר בהתאם לאופי המיקום של היבשות על הפלנטה שלנו והחיכוך המתמשך של מים על פני כדור הארץ. אי סדרים אלו לסירוגין מגיעים לפעמים למספר שעות.

לפיכך, המים ה"גבוהים" ביותר מתרחשים לא ברגע שיאו של הירח, כפי שצריך להיות על פי התיאוריה, אלא מספר שעות מאוחר יותר ממעבר הירח במרידיאן; עיכוב זה נקרא השעון המיושם ביציאה ולעיתים מגיע ל-12 שעות.

בעבר, הייתה אמונה רווחת כי הגאות והשפל של גאות הים היו קשורים לזרמי ים. עכשיו כולם יודעים שמדובר בתופעות בסדר אחר. גאות היא סוג של תנועת גל, דומה לזו הנגרמת על ידי רוח.

מפלס פני השטח של האוקיינוסים והימים משתנה מעת לעת, בערך פעמיים ביום. תנודות אלו נקראות גאות ושפל. בזמן הגאות, מפלס האוקיינוס ​​עולה בהדרגה ומגיע למיקומו הגבוה ביותר. בשפל המפלס יורד בהדרגה לרמתו הנמוכה ביותר. בשעת הגאות זורמים מים לכיוון החופים, בשפל - הרחק מהחופים.

הגאות והשפל של הגאות והשפל עומדים. הם נוצרים עקב השפעתם של גופים קוסמיים כמו השמש. על פי חוקי האינטראקציה של גופים קוסמיים, כוכב הלכת שלנו והירח מושכים זה את זה. כוח הכבידה של הירח כה חזק עד שנדמה כי פני האוקיינוס ​​מתכופפים אליו. הירח נע סביב כדור הארץ, וגל גאות "רץ" מאחוריו על פני האוקיינוס. כשגל מגיע לחוף, זה הגאות. יעבור מעט זמן, המים ילכו בעקבות הירח ויתרחקו מהחוף - זה השפל. על פי אותם חוקים קוסמיים אוניברסליים נוצרים גם גאות ושפל ממשיכה של השמש. עם זאת, כוח הגאות והשפל של השמש, בשל המרחק שלה, קטן משמעותית מזה של הירח, ואם לא היה ירח, הגאות והשפל על פני כדור הארץ היו פחותים פי 2.17. ההסבר של כוחות הגאות והשפל ניתן לראשונה על ידי ניוטון.

הגאות והשפל נבדלים זה מזה במשך ובגודל. לרוב, ישנם שני גאות ושפל במהלך היום. בקשתות ובחופים של מזרח ומרכז אמריקה יש גאות אחת ושפל אחת ביום.

עוצמת הגאות והשפל מגוונת אף יותר מתקופתם. תיאורטית, גאות ירח אחת שווה ל-0.53 מ', שמש - 0.24 מ' לפיכך, הגאות הגדולה ביותר צריכה להיות בגובה של 0.77 מ'. באוקיינוס ​​הפתוח וליד האיים, ערך הגאות והשפל די קרוב לתיאורטי: על הוואי איים - 1 מ', באי סנט הלנה - 1.1 מ'; באיים - 1.7 מ'. ביבשות, עוצמת הגאות והשפל נע בין 1.5 ל-2 מ'. בים היבשתי, הגאות והשפל הם חסרי משמעות מאוד: - 13 ס"מ, - 4.8 ס"מ. הוא נחשב ללא גאות, אבל ליד ונציה הגאות והשפל הם עד 1 מ'. הגאות והשפל הגדולים ביותר הם הבאים, מתועדים ב:

במפרץ פאנדי (), הגאות הגיעה לגובה של 16-17 מ' זהו הגאות הגבוהה ביותר בעולם כולו.

בצפון, במפרץ Penzhinskaya, גובה הגאות הגיע ל-12-14 מ' זהו הגאות הגבוהה ביותר מול חופי רוסיה. עם זאת, נתוני הגאות לעיל הם היוצא מן הכלל ולא הכלל. ברוב המוחלט של נקודות המדידה של מפלס הגאות והשפל, הן קטנות ולעתים רחוקות עולים על 2 מ'.

חשיבותם של גאות ושפל גדולה מאוד לניווט ימי ולבניית נמלים. כל גל גאות נושא כמות עצומה של אנרגיה.

השפעת הירח על העולם הארצי קיימת, אך היא אינה מבוטאת. בקושי רואים אותו. התופעה היחידה שמדגימה באופן גלוי את השפעת כוח המשיכה של הירח היא השפעת הירח על הגאות והשפל של הגאות והשפל. אבותינו הקדמונים קשרו אותם עם הירח. והם צדקו לחלוטין.

כיצד הירח משפיע על הגאות והשפל של גאות ושפל

הגאות והשפל כל כך חזקים במקומות מסוימים, עד שהמים נסוגים מאות מטרים מהחוף, וחושפים את הקרקעית שבה אספו האנשים החיים על החוף פירות ים. אבל בדיוק בלתי נמנע, המים שנסוגו מהחוף מתגלגלים שוב פנימה. אם אינך יודע באיזו תדירות מתרחשים הגאות והשפל, אתה יכול למצוא את עצמך רחוק מהחוף ואפילו למות מתחת למסת המים המתקדמת. עמי החוף הכירו היטב את לוח הזמנים של הגעתם ויציאתם של המים.

תופעה זו מתרחשת פעמיים ביום. יתר על כן, גאות ושפל קיימים לא רק בים ובאוקיינוסים. כל מקורות המים מושפעים מהירח. אבל רחוק מהים זה כמעט בלתי מורגש: לפעמים המים עולים מעט, לפעמים הם יורדים מעט.

השפעת הירח על נוזלים

נוזל הוא היסוד הטבעי היחיד שנע מאחורי הירח, מתנודד. לא ניתן למשוך אבן או בית לירח כי יש לה מבנה מוצק. מים גמישים ופלסטיקיים מדגימים בבירור את השפעת מסת הירח.

מה קורה בזמן גאות או שפל? איך הירח מעלה מים? הירח משפיע בצורה החזקה ביותר על מי הימים והאוקיינוסים בצד כדור הארץ כלומר הרגע הזהמופנה ישירות אליה.

אם תסתכלו על כדור הארץ ברגע זה, תוכלו לראות כיצד הירח מושך את מי האוקיינוסים של העולם לעבר עצמו, מרים אותם, ועובי המים מתנפח ויוצר "גבנון", או ליתר דיוק, שתי "גבשושיות". מופיעים - הגבוה בצד שבו נמצא הירח, ופחות בולט בצד הנגדי.

ה"גבנון" עוקב בדיוק אחר תנועת הירח סביב כדור הארץ. מכיוון שהאוקיינוס ​​העולמי הוא שלם אחד והמים בו מתקשרים, הדבשת עוברת מחוף לחוף. מכיוון שהירח עובר פעמיים דרך נקודות הממוקמות במרחק של 180 מעלות זו מזו, אנו צופים בשני גאות ושפל.

שואות ושפל בהתאם לשלבי הירח

• הגאות הגבוהה ביותר מתרחשת על חופי האוקיינוס. בארצנו - על חופי האוקיינוס ​​הארקטי והשקט.
• גאות ושפל פחות משמעותיות אופייניות לים היבשתיים.
• תופעה זו נצפית חלשה אף יותר באגמים או בנהרות.
• אבל אפילו בחופי האוקיינוסים, הגאות והשפל חזקים יותר בתקופה אחת של השנה וחלש יותר באחרות. זה כבר בגלל המרחק של הירח מכדור הארץ.
• ככל שהירח קרוב יותר לפני השטח של הפלנטה שלנו, כך הגאות והשפל יהיו חזקים יותר. ככל שמתרחקים, כך הוא נחלש באופן טבעי.

מסות המים מושפעות לא רק מהירח, אלא גם מהשמש. רק המרחק מכדור הארץ לשמש גדול בהרבה, ולכן איננו מבחינים בפעילות הכבידה שלו. אבל זה מזמן ידוע שלפעמים הגאות והשפל של הגאות והשפל מתחזקים מאוד. זה קורה בכל פעם שיש ירח חדש או ירח מלא.

כאן נכנס לתמונה כוחה של השמש. ברגע זה, כל שלושת כוכבי הלכת - הירח, כדור הארץ והשמש - מסתדרים בקו ישר. על כדור הארץ פועלים כבר שני כוחות כבידה - גם הירח וגם השמש.

באופן טבעי, גובה העלייה והצניחה של המים עולה. ההשפעה המשולבת של הירח והשמש תהיה החזקה ביותר כאשר שני כוכבי הלכת נמצאים באותו צד של כדור הארץ, כלומר כאשר הירח נמצא בין כדור הארץ לשמש. ו מים חזקים יותריעלה מהצד של כדור הארץ הפונה לירח.

זֶה נכס מדהיםהירח משמש אנשים להשגת אנרגיה חופשית. תחנות כוח הידרואלקטריות של גאות ושפל נבנות כעת על חופי הים והאוקיינוסים, המייצרות חשמל הודות ל"עבודה" של הירח. תחנות כוח הידרואלקטריות של גאות ושפל נחשבות לידידותיות ביותר לסביבה. הם פועלים לפי מקצבים טבעיים ואינם מזהמים את הסביבה.