Движения вод: уровень океана, приливы и отливы
Благодаря взаимосвязанности океанов и морей воды стремятся уравновеситься и принять единый уровень. Но от изменения плотности воды, атмосферного давления и других причин стояние уровня, особенно в прибрежной области, меняется в пределах — до 170 сантиметров. Сгонные ветры «отжимают» воду от берега, иногда обнажая дно на большом пространстве. Нагонные ветры, наоборот, затопляют берег, а подъем воды создает подпор у устьев рек, вызывая иногда катастрофические наводнения.
В результате подводных землетрясений наблюдали временное падение уровня на 3 метра. Благодаря тектоническим причинам (т. е. поднятиям или. опусканиям земной коры), в результате геологических процессов все время меняется высота берега по отношению к поверхности океана. Так, на севере Ботнического залива берег подымается почти на 1 сантиметр в год, а на юге Балтики, наоборот, опускается со скоростью в 0,1 сантиметра в год. При всей значительности этих причин изменения уровня океанов и морей они не столь регулярны, как изменения уровня, связанные с приливами.
Мы наблюдаем, что регулярно от нескольких сантиметров до десятка и более метров меняется в течение суток высота воды по отношению к берегу. Величина этих колебаний уровня за сутки очень сильно меняется в различных районах Мирового океана. Так, для Атлантического океана особенно характерны правильные повторения дважды в сутки прилива я дважды отлива. В Южно-Китайском море и некоторых участках Курильских и Алеутских островов приливы суточные — один р.аз в сутки уровень воды подымается и один раз опускается. В том же Тихом океане имеются и полусуточные приливы. В Индийском океане приливы полусуточные, но очень небольшие. У островов, удаленных от берегов, величина прилива (то есть разница между уровнями полной и малой воды) обычно невелика 1—2 метра. У побережья материка она достигает 3—4 метров. Зато в вершине узких заливов величина прилива может превышать даже 16 метров (залив Фунди). Имеются моря, как, например, Черное, в которых вообще приливы почти незаметны. Следовательно, плавая вблизи берега, надо знать величину прилива в данном месте, а так как уровень их меняется в течение суток, то и на каждый час.
Чем же вызывается это удивительное явление? Уже в древние времена была замечена связь между этим явлением и движением Луны: уровень как бы следит за движением Луны. Он занимает наивысшее положение (полная вода) вскоре после прохождения Луны через меридиан места, затем постепенно понижается и доходит до самого низкого положения (малая вода) в то время, когда Луна находится близко у горизонта. Дальнейшее движение Луны под горизонтом сопровождается подъемом уровня, и новая полная вода настает около момента -прохождения ее через противоположный меридиан. Далее уровень снова понижается, и около времени восхода Луны наступает малая вода, после чего уровень опять растет вместе с поднятием Луны, и около момента нового прохождения через меридиан места опять наступает полная вода, затем уровень снова понижается и так далее. Таким образом, прилив — явление периодического характера. Полные воды (так же, как и малые) повторяются через почти одинаковые промежутки времени, приблизительно через двенадцать с половиной часов. Такие приливы называют полусуточными, и они чаще всего наблюдаются на Земле. Но бывают приливы и суточные (одна полная вода в сутки), и смешанные (две полные воды в сутки, но они сильно различаются по высоте и по времени наступления). Высоты полных и малых вод в одном и том же месте могут с течением времени меняться по высоте (и по времени наступления), а поэтому будет меняться и величина прилива, как называют разность уровней полной и малой вод. Это объясняется в первую очередь тем, что приливы связаны не только с Луной, но и с Солнцем. Около полнолуния и новолуния, когда Луна, Земля и Солнце находятся на одной прямой, наблюдаются особенно высокие полные воды и особенно низкие малые воды, т. е. наибольшие величины прилива (сизигийные приливы). Около первой и третьей четвертей Луны, когда Земля, Луна и Солнце лежат на двух взаимно перпендикулярных прямых, отмечаются наименее высокие полные и наиболее высокие малые воды, т. е. наименьшие величины прилива (квадратурные приливы). Существуют и другие неравенства прилива, связанные с периодическим изменением расстояний между Землей и Луной, Землей и Солнцем, с изменением склонения светил и т. д.
Прилив — очень сложное явление, вызываемое взаимодействием сил тяготения (взаимного притяжения) между Землей, Луной и Солнцем и центробежной силой, являющейся следствием вращения систем Земля — Луна и Земля — Солнце около общих центров тяжести этих систем. Прилив больше подчиняется притяжению Луны потому, что она находится гораздо ближе к Земле, чем Солнце, и ее приливообразующая сила более чем вдвое превышает приливообразующую силу Солнца. Но все же влияние Солнца весьма заметно. Так, средняя величина прилива в полнолуние или новолуние превышает среднюю величину прилива в четверти Луны на 40 процентов. Это объясняется тем, что в первом случае приливообразующие силы Луны и Солнца складываются, а во втором — вычитаются. Дело осложняется тем, что период солнечного прилива не равен периоду лунного, поэтому-то и происходит постепенное уменьшение величин прилива от новолуния к первой четверти, а затем — нарастание к полнолунию и т. д.
Так как изменение в положении относительно Земли, Луны и Солнца происходит все время, а Мировой океан разделен материками, различно расположенными, то получается, что в различных точках Земли величина прилива будет иметь различные размеры, а в некоторых морях практически отсутствовать. В открытом океане приливы мало заметны. Они ярче проявляются у материков и особенно в узких заливах. Чтобы обезопасить мореплавателя, издаются специальные «таблицы приливов». В СССР такие таблицы выпускает Государственный океанографический институт Гидрометеорологической службы.
Приливы и отливы образуют течения. В узких местах приливные течения несут свои воды с большой скоростью. Например, в горле Белого моря скорость приливных течений доходит до 15 километров в час. Наибольшие скорости течения наблюдаются между островом Ванкувер и Британской Колумбией — около 20 километров в час, а также в некоторых других подобных районах.
По своей природе приливные колебания уровня являются волнами. Мы не видим эти волны потому, что они очень длинны. Так, в северных полярных морях длина приливной волны равна двум тысячам километров. Следовательно, длина волны больше ее высоты в 100 ООО раз. Распространяются приливные волны с очень большой скоростью— 100—150 километров в час и больше. Поэтому, если капитан не знает особенностей приливных явлений в данном месте, он не сможет уйти при быстром обмелении. С другой стороны, приливы помогают заходить в мелкие бухты, особенно, если нужно входить в реку, имеющую в устье мелководный канал. Так, в Лондонский порт крупные суда заходят в прилив, становятся в доки, где поддерживается высокая вода, разгружаются, а затем выходят, когда наступит опять прилив.
На побережье Франции, Бельгии и Голландии, где высокие приливы, имеются небольшие «морские мельницы», а в Англии даже установки, используемые текстильными фабриками. В прилив вода пополняет бассейн, а в отлив вода, вытекая, приводит в движение турбины.
Приливы и отливы (представляют собой силы, превышающие все используемые теперь человеком мощности — кроме, разве, атомной энергии. Но использование энергии приливов связано с большими строительными расходами и трудностями эксплуатации.
Приливы создают особые условия для живого «населения» моря. Большинство уходит с отступающей водой, но многие остаются, закопавшись во влажный песок, спрятавшись в каменных «ваннах». Многие приспособились к обсыханию и даже не погибают зимою, когда вода уходит, а обнажившееся дно покрывается временно на несколько часов тонкой ледяной коркой.
|
|
Читайте в рубрике «Приливы и отливы»: |