Наше деловое партнерство www.banwar.org

Сторінка 1 з 4

У повсякденному англійською мовою щоденні підвищення і пониження поверхні моря біля берегів позначають словом tide (по-російськи - припливи і відливи). Найчастіше ми не називаємо їх tide waves (приливні хвилі), хоча це саме хвилі; замість цього хвильової характер даного процесу висловлюють іншими термінами: flood tide (повна вода), ebb tide (мала вода), slack tide (лагідна вода - період застою між припливом і відливом), spring tide (сізігійний прилив - найвищий прилив, що спостерігається в молодик і повний місяць), neap tide (квадратура прилив - найнижчий прилив) і т. д. Тут при описі припливних явищ використовуються як цей просторічний жаргон, так і точний термін: приливні хвилі. Англосакси звикли називати так будь-які катастрофічні явища, коли вода стіною обрушується на берег. У океанології вивільнення величезної кількості енергії, що володіє колосальною руйнівною силою, позначається японським словом цунамі (буквально - «хвиля в затоці»).

Насправді ці два явища - припливи і цунамі - не пов'язані між собою, якщо не брати до уваги того, що 1) обидва вони представляють собою дуже довгі океанські хвилі і тому 2) швидкість цих хвиль (V, м / с) залежить від глибини (D , м) океану відповідно до формули

V = √ 10 х D.

При середній глибині океану 4000 м швидкість їх становить √10 х 4000 = 200 м / с, т. Е. 720 км / ч. Припливи викликаються тими силами, які утримують планети нашої

Сонячної системи на постійних орбітах. Цунамі ж виникають під дією сейсмічних зрушень самого морського дна; енергія цих зрушень передається дуже довгим хвилям.

цунамі

В спектрі, наведеному на малюнку 17.2 , Для періоду хвиль цунамі вказано інтервал від 6 до 60 хв, тоді як припливи мають періоди порядку 12-24 ч. Така велика різниця характерних періодів обумовлено природою сил, що збуджують ці хвилі. Цунамі - реакція океану на імпульс енергії, яка впливає на велику площу, і може описуватися як вільні коливання після «одноразового» впливу. Припливи ж завжди вимушені за своєю природою в тому сенсі, що океани постійно знаходяться під дією сил, що породжують ці хвилі.

Тут хвилях цунамі не буде приділено багато уваги, але деякі особливості даного явища згадати варто. Почнемо зі змісту цього японського слова - «хвиля в затоці». Чому саме це слово використовують для позначення сейсмічно збудженої хвилі? Виявляється, тому, що для корабля у відкритому морі хвиля цунамі візуально розрізнити. Тільки коли хвиля підходить до дуже мілководних ділянках біля узбережжя, вона раптово стає видимою і часто приймає форму гігантського валу, викочує далеко на берег. Селища японських рибалок часто знищувалися такими хвилями, але самі рибалки, якщо вони в цей час перебували в морі, не знали про те що катастрофи, поки не поверталися додому. Оскільки їх села завжди знаходилися на берегах заток і мілководних бухт, рибалки, не бачачи хвилі в відкритому морі, повинні були зробити висновок, що вона виникає в самій затоці.

Якщо швидкість вільної хвилі становить, як ми підрахували, 200 м / с (720 км / ч), т. Е. Приблизно в 10 разів перевищує швидкість малолітражки на відкритому шосе, цунамі з періодом 10 хв буде мати у відкритому морі відстань між гребенями, т. е. довжину хвилі, 120 км. Ці гребені не будуть дуже високими - від сили кілька сантиметрів; відчути, що корабель піднімається і опускається на 2 см за період 10 хв, неможливо, так як звичайні вітрові хвилі качають корабель набагато сильніше.

Однак коли хвиля вступає на мілководді затоки, її швидкість відповідно до наведеної вище формулою різко падає. Якщо передня частина хвилі сповільнюється, а інша частина все ще швидко наближається, повна енергія хвилі починає концентруватися. Форма хвилі змінюється: гребінь стає вище, а западини - глибше. Зрештою гребінь починає критикувати вперед, як у звичайних бурунів в зоні прибою, але на відміну від звичайного прибою гребінь цунамі може мати висоту в десятки метрів і, вихлюпнувшись на берег, виробляє колосальні спустошення.

Раннє попередження про цунамі може запобігти загибелі людей і значно зменшити матеріальні збитки. Океанологи розмістили мережу станцій раннього попередження про цунамі (TEWS) по всьому Тихому океану (рисунок 17.8). Ці станції, обладнані датчиками, відзначають сигнали, викликаний цунамі, і відразу ж повідомляють про це всіх станціях мережі. Оскільки швидкість хвиль легко розраховується, станції цієї мережі пророкують і час появи цунамі в тому чи іншому пункті узбережжя; завдяки цьому служби цивільної оборони можуть підготувати місцеве населення до небезпеки, що насувається. Станції TEWS пов'язані також з сейсмічними станціями, реєструючими землетрусу, так що мережа оповіщення про цунамі негайно приводиться в повну готовність, як тільки надходить сигнал про землетрус, що стався де-небудь в океані.

Малюнок 17.8. Тихоокеанська мережа станцій раннього попередження про цунамі (TEWS). Показано розташування передавальних станцій і часи руху цунамі до Гонолулу. Інтервал між ізолініями дорівнює відстані, яку проходить хвилею цунамі за I ч. Цунамі, що виникло в океані біля берегів Чилі, рухаючись із середньою швидкістю 700 км / год, дійде до Гавайських островів приблизно за 15 год.

Ми залишили на самий кінець розмова про те, як виникають хвилі цунамі, зважаючи наступного обставини. Причиною цунамі вважаються різкі зрушення земної кори під океанічним дном при землетрусі. Ми не знаємо, яким чином зміщення кори повідомляє енергію руху хвилях: при одних «моретрясения» цунамі виникають, при інших - немає. Але якщо корабель виявиться точно над тим місцем, де відбувається переміщення, т. Е. В епіцентрі землетрусу, то його команда відчує послідовність поздовжніх хвиль (хвиль тиску), порушених цим поштовхом. Вони поширюються зі швидкістю звуку в воді. Моряки кажуть, що це схоже на те, як якщо б жахливий Дейві Джонс молотив в днище корабля гігантської кувалдою. Мені не хотілося б випробувати це відчуття.

припливи

Після вітрових хвиль найвідоміше властивість морів - припливи. В англійській мові вони згадуються в безлічі прислів'їв і метафор: «пливемо на припливі», «час і прилив нікого не чекають», «в справах людей бувають припливи і відливи». У всіх цих висловлюваннях підкреслюється властивість пульсації, регулярності припливів і відливів. Такі пульсації не тільки відбуваються щодня, але і сама їх величина, т. Е. Різницю між відмітками високою і низькою води протягом однієї доби, теж як би пульсує між деякими максимумом, званим сізігійний припливом, і мінімумом - квадратурних припливом, з періодом 14 , 75 сут, причому регулярно, як годинник. І сама етимологія назви цього періоду "fortnight" ( «два тижні») сходить до Староанглійський висловом.

Про припливах написані цілі книги. Вже давно математики звернули увагу на регулярність припливів і прийшли до висновку, що повинно існувати рівняння, за допомогою якого можна було б підрахувати висоту припливу для будь-якої точки узбережжя. Зв'язок між термінами повної води і проходженням Місяця і Сонця через меридіан даного місця стала зрозумілою вже в стародавні часи. Але перші спроби знайти формулу для передбачення коливань рівня моря не увінчалися успіхом. Хоча величину і тривалість дії сил, що створюють припливи, можна було розрахувати з великою точністю, грунтуючись на даних про орбіти небесних тіл, проте, жодна математична формула не могла адекватно описати складну динамічну реакцію морської води на ці сили. Ми повернемося до цього питання пізніше.

Можна сформулювати кілька загальних тверджень про припливи. Перерахуємо їх, супроводивши докладними поясненнями.

1. Сила, що створює двогорбий прилив. Кожен знає, що океанські припливи викликаються Місяцем, точніше - взаємним тяжінням мас Місяця і Землі. Хоча цей вислів не вичерпує всіх процесів, що відбуваються, але в загальному воно вірне. Пара взаємодіючих мас (Земля - ​​Місяць) створює одну Приливоутворюючої силу, яка в свою чергу створює в Світовому океані два горба води. Ці водні горби розташовуються симетрично на ближній і дальній сторонах земної кулі, причому виникають одночасно. Розібратися, чому так відбувається, завжди було для студентів важким завданням.

2. Сумарний приплив. Оскільки існує багато небесних тіл, що утворюють пару з Землею і створюють додаткову Приливоутворюючої силу, загальна сила, збудлива на Землі припливи, являє собою сумарний ефект багатьох сил. Надалі, кажучи про реальні припливах, ми будемо мати на увазі результуючу реакцію океану на дію багатьох сил (в основному Місяця і Сонця). Всі ці сили циклічні, і їх період залежить від взаємного розташування орбіт Землі та іншого небесного тіла, що утворює з Землею пару. Жоден з періодів не збігається з іншим, і всі сили розрізняються за часом дії і відносної величиною.

3. Добове нерівність. Оскільки Земля обертається навколо своєї осі, спостерігач протягом одного обороту бачить дві приливні хвилі і кожен цикл триває близько 12 год. Але оскільки земна вісь нахилена до площини екліптики, в якій знаходиться орбіта обертання Землі навколо Сонця, приблизно на 23,5 °, що відбуваються за добу два припливу виявляються різної висоти. Цей результат називають добовим нерівністю припливів.

4. Місцеве запізнювання. Хоча кожна компонента припливу «збуджується» своєї приливоутворюючої силою, швидкість поширення результуючої хвилі визначається глибиною океану і виявляється менше, ніж швидкість переміщення самої «сили». Отже, час, коли гребінь приливної хвилі досягне цієї точки на узбережжі, зазвичай відстає від часу, коли Місяць або інше Приливоутворюючої небесне тіло проходить в цьому місці прямо над головою. Ця тимчасова затримка називається місцевим запізненням.

5. Припливні течії. Через те що у приливних хвиль така велика довжина - половина земного кола для кожного з двох періодів подвійної хвилі, - орбіти частинок води при проходженні таких хвиль на самому зовсім не схожі на «кругові орбіти»: вони абсолютно розплющені і в відкритому океані швидше схожі на коливання вперед-назад. Поблизу узбережжя вони перетворюються в приливні течії. Але, оскільки під приливними течіям «прокручується» і сама Земля, в нашому сприйнятті руху приливних хвиль виглядають як течії з безперервно мінливими напрямками - внаслідок ефекту Коріоліса. (Опис приливних течій на шельфі см. В главі Дослідження в прибережній області океанів .)

6. «Стояча» приливна хвиля. Більшість приливних хвиль створює найсильніші приливні течії тоді, коли водна поверхня розташовується на середньому рівні моря, а не в періоди повної або малої води. Тому приливні хвилі відносять до категорії «стоячих хвиль».