\u003e Шкала хвилювання на морі

Як це не дивно звучить, але шкал оцінок хвилювання моря кілька. Однак, в основу кожної з шкал покладено параметр, що визначає середню висоту Значних Хвиль (SWH, від англ .: Significance Wave Height).

В американській шкалі, значними є 30% найбільших хвиль, в англійській шкалою - 10%, а у нас всього три відсотки. Таким чином - одне і теж хвилювання на морі, в американській, англійській і російській шкалою може мати різну величину балів.

Як же виміряти висоту хвиль? - На жаль, ніяких реальних приладів для цих вимірів не існує. Тому єдиний інструмент для моряка - власні очі.

9-бальна офіційна шкала Всесвітньої Метеорологічної організацією

Також, крім офіційної шкали, прийнятої Всесвітньої Метеорологічної організацією (англ. World Meteorological Organization), існують шкали мають графи, які мають інформацію про силу вітру, що теж має велике значення в морській навігації.

\u003e Основні причини морських хвилювань

Основні види хвилювань, їх причини та наслідки

До основних види морських хвилювань можна віднести ті, що мають найбільший вплив на людину і його діяльність.

Найголовнішим і, напевно, найвідомішим видом таких хвилювань безумовно є сейсмічні хвилі - цунамі.

Цунамі - японське слово, що означає хвилю в гавані. Тепер воно застосовується для позначення гравітаційних хвиль на поверхні води, викликаних головним чином землетрусами або явищами, пов'язаними з ними (наприклад, зсувом), а також вибухами вулканічних островів або ядерних пристроїв. Колись ці хвилі називалися приливними (tidal waves), але це невірно, тому що цунамі не пов'язані з приливами. Інший добре поширений термін «морські сейсмічні хвилі» не включає хвилі від природних і штучних вибухів. Тут можна користуватися визначенням Ван Дорна: «Цунамі - це японська назва системи гравітаційних хвиль, що виникають в море внаслідок великомасштабних нетривалих збурень вільної поверхні». Цим визначенням виключаються штормові нагону (вітрові припливи) і пов'язані з ними сейши 1.

До зон, схильним до цунамі, належать такі: Японія, Азіатське узбережжі Росії (Камчатка, Сахара, Курили), Алеутські острови, Аляска, Гаваї, західне узбережжя Південної Америки, США, і Канади, східне узбережжя Канади, Нова Зеландія, Австралія, Французька Полінезія , Пуерто-Ріко, Віргінські острови, Домініканська республіка, Коста-Ріка, Азорські острови, Португалія, Італія, Сицилія, берега Егейського, Адріатичного і Іонічного морів, Греція, африканський берег східного Середземномор'я, Індонезія і Філіппіни. Серйозність і частота завданої цунамі шкоди неоднакові в різних місцях.

Цунамі виникають в наступних умовах. Тектонічні процеси, що протікають в глибинах землі, викликають появу розривів в товщі гірських порід. Такі розриви відбуваються, як правило, раптово і супроводжуються землетрусами. При розривах, які дають скиди, насування і зрушення, утворюються зміщення гірських порід на поверхні землі, і сусідні ділянки переміщаються по ним, причому іноді на десятки метрів. Якщо подібні зміщення відбуваються на дні океану, то, як в товщі води, так і на її поверхні порушується хвиля, з великою швидкістю поширюється в усі сторони від місця виникнення.

1 Сейши (фр. Seiche) - стоячі хвилі, що виникають в замкнутих або частково замкнутих водоймах. Сейши є результатом резонансних явищ в водоймі при інтерференції хвиль, відбитих від кордонів водойми. Причиною виникнення сейшени є вплив зовнішніх сил - зміна атмосферного тиску, вітер, сейсмічні явища. Сейши характеризуються великим періодом (від декількох хвилин до десятків годин) і великою амплітудою (від одиниць міліметрів до декількох метрів).

В результаті землетрусу 1 вересня 1923 р затоці Сагами (Японія) на площі близько 150 км 2 одна частина дна різко піднялася (до глибини 230 м), а інша частина цієї площі опустилася (до глибини 400 м). При цьому в воді виникла висока хвиля, бо кількість води, витісненої при піднятті, досягало, за обчисленнями академіка В.В. Шулейкіна, 22,6 км 3. Частина цієї хвилі пішла в океан, а частина накотилася на берег у вигляді цунамі. Висота хвилі на березі досягала 10 м, але цифра ця сильно змінювалася залежно від рельєфу узбережжя і глибин океану.

При землетрусі 1885-1886 рр. в Адріатичному морі на дні також виникли скиди з великою амплітудою зміщення; зокрема, вони, стали причиною розриву підводних кабелів. Цунамі, однак, не спостерігалося, що слід пояснити в даному випадку недостатньої швидкістю руху мас щодо скидів.

Причиною виникнення цунамі може бути зсув. Цунамі такого типу виникають досить рідко. 9 липня 1958 року в результаті землетрусу на Алясці в бухті Літуйя виник зсув. Маса льоду і земних порід обрушилася з висоти 900м. З огляду на відносну малості бухти (довжина близько 11 км, максимальна глибина 200м) обвал викликав сплеск води висотою 520м. хвиля заввишки до 60м спустошила берег. Подібного роду випадки дуже рідкісні і, звичайно, не розглядаються як еталон.

Іншим джерелом цунамі можуть служити вулканічні виверження. Великі підводні виверження мають такий же ефект, що і землетруси. При сильних вулканічних вибухах утворюються кальдери, які моментально заповнюються водою, в результаті чого виникає довга і невисока хвиля. Класичний приклад - цунамі, що утворилося після виверження Кракатау в 1883 році, знаходиться в Зондській протоці Індонезійського архіпелагу. Під час його вибуху крім маси попелу і сильного землетрусу, зародилася хвиля висотою 30-40м. Протягом декількох хвилин все селища, розташовані на низьких берегах західній частині Яви і півдня Суматри, були змиті в море, загинуло 30 500 осіб. Зі швидкістю 556 кілометрів на годину хвилі цунамі прокотилися через Індійський океан і Тихий океани, досягнувши берегів Африки, Австралії та Америки. Навіть в Атлантичному океані, незважаючи на його ізольованість і віддаленість, в деяких місцях (Панама, Франція) відзначався підйом води.

У наше століття атомної енергії у людини в руках з'явився засіб викликати з власної волі струсу, раніше доступні лише природі. У 1946 році США зробили в морській лагуні глибиною 60 м підводний атомний вибух з тротиловим еквівалентом 20 тис. Тонн. Виникла при цьому хвиля на відстані 300 м від вибуху піднялася на висоту 28,6 м, а в 6,5 км від епіцентру ще досягала 1,8 м. Експерименти дали можливість встановити, який саме гребінь буває найбільшим, а який - найменшим. морський хвиля цунамі шкала

Нарешті, ще одне можливе джерело цунамі - падіння в світовий океан космічних об'єктів. Цей сценарій поки обмежується виключно комп'ютерними моделями, т. К. Будь-яких історичних свідчень подібних подій, на щастя, не зафіксовано. На думку вчених, такі космічні візити відбуваються не частіше одного разу на 100 тис. Років, причому за останні 200 тис. Років цього не сталося жодного разу. Проте, в короткостроковому геологічному майбутньому ймовірність космічного удару не так вже й мала - за деякими оцінками, близько 1%. Згідно з розрахунками, падіння в океан порівняно невеликого астероїда діаметром 300-600 метрів згенерує цунамі, багаторазово перевершує всі досі відомі. (Джерело: http://soulhunterweb.narod.ru)

Відповідно до загальної класифікації хвиль цунамі відносяться до довгих хвилях. Довжина їх сягає кілька сотень кілометрів, амплітуда над глибокою частиною океану зазвичай близько одного метра. Тому їх важко виявити з повітря або з корабля.

В районі Тихоокеанського узбережжя Камчатки спостерігалися цунамі з довжиною хвилі, що дорівнює 80-100 км. Притому, чим більше відстань, яка відділяє місце землетрусу від цього узбережжя, тим більше довжина цунамі, хоча прямої пропорційності тут і немає. Чим далі знаходиться місце землетрусу, тим більше буде проміжок часу між приходом цунамі, що слідують один за одним.

Швидкість поширення цунамі, взагалі кажучи, дуже велика і збільшується зі збільшенням глибини океану. У місці зародження (на великих глибинах) Цунамі, що утворилося в результаті землетрусу, являє собою поперечну хвилю мізерно малу висоту, що поширюється зі швидкістю

яка не може бути, мабуть, навіть виміряна з достатнім ступенем вірогідності, так як глибина океану велика, а приріст (позитивне чи негативне) цієї глибини в результаті цунамі надзвичайно мало, тим більше що довжина визначається сотнями кілометрів.

Для порівняння розглянемо характеристики вітрових хвиль і хвиль цунамі.

Цунамі 2004 р

Так само чималу роль в житті людини відіграють припливи і відливи, іменовані в класифікації хвиль, як приливні хвилі.

Припливом і відливом називається таке періодичне коливання рівня океану або моря, яке походить від тяжіння Місяця і Сонця. Явище полягає в наступному: рівень води поступово піднімається, що називається припливом, досягає найвищого положення, званого повної водою. Після того рівень починає знижуватися, що називається відливом, і через 6 год. 12,5 хв. (Приблизно) досягає найнижчого положення, званого малої водою. Потім рівень знову починає підвищуватися, і ще через 6 год. 12,5 хв. (Приблизно) настає знову повна вода.

Таким чином, період явища дорівнює 12 год. 25 хв. (Приблизно), і кожні 24--25 годину. буває два припливи і два відливи, дві повні води і дві малі.

Відстань від вертикалі між рівнями послідовних повної і малої вод є амплітуда припливу.

Якщо виробляти в тому ж місці спостереження припливу протягом місяця, то виявиться, що з дня на день повна і мала води змінюють свої положення. Два рази на місяць, в сизигії (повний місяць і молодик), рівні повної і малої води розташовуються найдалі один від одного, і тоді амплітуда припливу найбільша, це трапляється кожні 14 днів (приблизно). Після моменту сізігійних повних і малих вод рівні наступних повних і малих вод починають наближатися один до одного; перші розташовуються все нижче і нижче, а другі - все вище і вище, і за часу квадратур (перша і остання чверті) амплітуда припливу досягає найменшої величини, що трапляється теж кожні 14 днів (приблизно).

Спостерігаючи моменти повних вод, неважко помітити, що вони бувають близько часу верхнього і нижнього проходжень Місяця через меридіан місця, а малі - приблизно посередині між цими моментами (т. Е. Коли Місяць знаходиться близько першого вертикалі). При цьому кожна наступна повна і мала води спізнюються щодо моменту передувала в середньому на 12,5 хв .; таким чином, за добу нагромадиться близько 50 мім. запізнення явища, т. е. стільки ж, як і запізнення проходження Місяця через верхню частину меридіана місця.

У свою чергу найбільші амплітуди бувають близько часу фаз Місяця, званих сизигиями, а найменші - близько часу фаз Місяця, званих квадратурами.

Всі ці обставини були помічені ще до нашої ери і тоді ж привели до висновку, що явище припливів пов'язано з Місяцем. Минуло, проте, більш півтори тисячі років, поки знайшли і зуміли висловити науковим чином залежність між явищем припливів і Місяцем, це відкриття було зроблено Ньютоном на підставі вперше їм висловлених законів всесвітнього тяжіння.

Спостерігаючи уважно припливи або вивчаючи таблиці ретельно вироблених спостережень, неважко помітити ще деякі особливості, що представляють ухилення від ідеально правильного ходу явища; але так як ці ухилення правильно повторюються, то вони теж суть характерні ознаки явища.

Моменти повних і малих вод завжди спізнюються щодо часу проходження Місяця через меридіан. Проміжок часу між верхнім або нижнім проходженнями Місяця через меридіан і моментами повної води називається місячним проміжком, цей проміжок змінюється в деяких межах; середнє з багатьох місячних проміжків під час сизигій називається прикладним годиною.

Місячні проміжки бувають менше середніх між молодиком і повним місяцем і наступними за ними квадратурами. Місячні проміжки бувають більше середніх між квадратурами і наступними за ними сизигиями.

Проміжки часу між повною і малої водами, а також малої та повної водами в дійсності ніколи не бувають рівні між собою, але розрізняються іноді до 2 годин часу. Так само точно і проміжки часу між сізігійний і квадратурними приливами нерівні між собою.

При великій відстані Місяця від екватора, т. Е. Коли схилення Місяця велике, все місцеві відхилення явища від його нормального ходу збільшуються в розмірах.

Всі ці особливості явища підтверджують переважне значення Місяця в порушенні явища припливів.

Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його отриманням, виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах значний інтерес до нових джерел енергії, в тому числі до енергії Світового океану.

Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні (361 млн. Кв. Км) займають моря і океани. Однак поки що люди вміють використовувати лише незначні частки цієї енергії, та й то ціною великих і повільно окупаються капіталовкладень, так що така енергетика досі здавалася малоперспективною.

Енергія океану давно привертає до себе увагу людини. В середині 80-х років уже діяли перші промислові установки, А також велися розробки за такими основними напрямками: використання енергії припливів, прибою, хвиль, різниці температур води поверхневих і глибинних шарів океану, течій і т.д.

Століттями люди роздумували над причиною морських припливів і відливів. Сьогодні ми достовірно знаємо, що могутнє природне явище - ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Приливні хвилі таять в собі величезний енергетичний потенціал - 3 млрд. КВт.

Ідея використання енергії припливів з'явилася у наших предків добру тисячу років тому. Правда, будували вони тоді не ПЕС, а приливні млини. Одна з таких млинів, згадувана ще в документах 1086 року збереглася в містечку Ілінг, на півдні Англії. У Росії перша приливна млин з'явилася на Беломорье в XVII столітті.

У ХХ столітті вчені задумалися над використанням потенціалу припливів в електроенергетиці. Переваги приливної енергії незаперечні. Приливні станції можна будувати в важкодоступних місцях в прибережній зоні, вони не забруднюють атмосферу шкідливими викидами на відміну від теплових станцій, які не затоплюють земель на відміну від гідроелектростанцій і не уявляють потенційну небезпеку на відміну від атомних станцій.

Приливна електростанція (ПЕС) - електростанція, яка перетворює енергію морських припливів в електричну. ПЕС використовує перепад рівнів «повної» і «малої» води під час припливу і відпливу. Перекривши греблею, заливши або гирлі впадає з море (океан) річки (утворивши водоймище, називають басейном ПЕС), можна при досить високій амплітуді приливу (\u003e 4 м) створити напір, достатній для обертання гідротурбін і з'єднаних з ними гідрогенераторів, розміщених в тілі греблі . При одному басейні і правильному півдобовий циклі припливів ПЕС може виробляти електроенергію безперервно протягом 4-5 год з перервами відповідно 2--1 ч чотири рази за добу (така ПЕС називається однобассейновой двостороннього дії). Для усунення нерівномірності вироблення електроенергії басейн ПЕС можна розділити греблею на два або три менших басейну, в одному з яких підтримується рівень «малої», а в іншому - «повної» води; третій басейн - резервний; гідроагрегати встановлюються в тілі розділової греблі. Але і цей захід повністю не виключає пульсації енергії, обумовленої циклічністю припливів протягом півмісячних періоду. При спільній роботі в одній енергосистемі з потужними тепловими (в т. Ч. І атомними) електростанціями, енергія, що виробляється ПЕС, може бути використана для участі в покритті піків навантаження енергосистеми, а що входять до цієї ж систему ГЕС, мають водосховища сезонного регулювання, можуть компенсувати внутрімесячние коливання енергії припливів.

На ПЕС встановлюють капсульні гідроагрегати, які можуть використовуватися з відносно високим коефіцієнтом корисної дії в генераторному (прямому і зворотному) і насосному (прямому і зворотному) режимах, а також в якості водопропускного отвори. У години, коли мале навантаження енергосистеми збігається за часом з «малою» або «повної» водою в море, гідроагрегати ПЕС або відключені, або працюють в насосному режимі - подкачивают воду в басейн вище рівня припливу (або відкачують нижче рівня відливу) і таким чином акумулюють енергію до того моменту, коли в енергосистемі настане пік навантаження (рис. 1).

У разі якщо приплив або відплив збігається за часом з максимумом навантаження енергосистеми, ПЕС працює в генераторному режимі. Таким чином, ПЕС може використовуватися в енергосистемі як пікова електростанція.

У 1966 році у Франції на річці Ранс (рис. 2) побудована перша в світі приливна електростанція. Система використовує двадцять чотири 10-мегаватних турбіни, має проектною потужністю 240 МВт і щорічно виробляє близько 50 ГВт * год електроенергії. Для цієї станції розроблений приливної капсульний агрегат, що дозволяє здійснювати три прямих і три зворотних режиму роботи: як генератор, як насос і як водопропускна отвір, що забезпечує ефективну експлуатацію ПЕС. За оцінками фахівців, ВЕЗ РАНС економічно виправдана. Річні витрати експлуатації нижче, ніж на гідроелектростанціях, і становлять 4% капітальних вкладень.

Інша велика приливна електростанція потужністю 20 МВт розташована в Аннаполіс-Роял, в затоці Фанді (провінція Нова Шотландія, Канада). Вона була офіційно відкрита в вересні 1984 р Система змонтована на о. Хогс в гирлі р. Аннаполіс на основі вже існуючої дамби, що захищає родючі землі від затоплення морською водою в період штормів. Амплітуда припливу коливається від 4,4 до 8,7 м.

У 1968 р на узбережжі Баренцевого моря в Кислого губі споруджено першу в нашій країні дослідно-промислова ПЕС. У будівлі електростанції розміщено 2 гідроагрегати потужністю 400 кВт. Засновниками цього проекту були радянські вчені Лев Бернштейн і Ігор Усачов. Вперше у світовій практиці гідротехнічного будівництва станція була зведена наплавним способом, який потім широко став використовуватися при будівництві підводних тунелів, нафтогазових платформ, прибережних ГЕС, ТЕС, АЕС і захисних гідротехнічних комплексів.

На відміну від гідроенергії річок, середня величина приливної енергії мало змінюється від сезону до сезону, що дозволяє приливним електростанціям більш рівномірно забезпечувати енергією промислові підприємства.

За кордоном розробляються проекти приливних електростанцій в затоці Фанді (Канада) і в гирлі річки Северн (Англія) потужністю відповідно в 4 і 10 млн кіловат, працюють невеликі приливні електростанції в Китаї.

Поки енергія приливних електростанцій обходиться дорожче енергії теплових електростанцій, але при більш раціональному здійсненні будівництва гідроспоруд цих станцій вартість вироблюваної ними енергії цілком можна знизити до вартості енергії річкових електростанцій. Оскільки запаси приливної енергії планети значно перевершують повну величину гідроенергії річок, можна вважати, що приливна енергія буде відігравати помітну роль в подальшому прогресі людського суспільства.

Вітер виникає через нерівномірність розподілу тиску в атмосфері. Дія вітру нерівномірно в просторі і в часі, так як його швидкість і напрямок завжди коливаються. Повітряний потік складається з окремих вихорів, безладно переміщаються в просторі. Тому швидкість вітру, яка вимірюється в будь-якій точці, безперервно змінюється в часі. Найбільші коливання швидкості вітру спостерігаються в приводному шарі. Коливання швидкості вітру характеризуються коефіцієнтом поривчастої, під яким розуміється відношення максимальної швидкості поривів вітру до його середньої швидкості, отриманої за 5-10 хв. Із зростанням середньої швидкості вітру коефіцієнт поривчастої зменшується. При великих швидкостях вітру коефіцієнт поривчастої дорівнює приблизно 1,2-1,4.

Мал. 6.4. Прилади для визначення істинної швидкості вітру: секундомір і анемометр

Штормові вітри досягають іноді швидкості 29 м / с. Середні швидкості вітру зростають з висотою. Найбільш різке зростання відбувається в приводному шарі. Для того щоб мати можливість зіставляти швидкості вітру, за стандартну висоту була прийнята висота 10 м над рівнем моря. Швидкість вітру висловлюють в метрах в секунду, силу вітру - в балах. Співвідношення між ними визначено шкалою Бофорта, яка неодноразово змінювалася.

Штормові вітри виникають переважно в областях з низьким атмосферним тиском. Особливо великої сили досягають тропічні циклони, при яких швидкість вітру нерідко перевищує 60 м / с. Сильні шторми спостерігаються і в помірних широтах.

Вітер викликає хвилювання моря. Розрізняють такі основні елементи і характеристики хвиль.

хвильовий профіль - лінія перетину схвильованої поверхні моря вертикальною площиною в напрямку поширення хвилі. Лінія, яка перетинає хвильової профіль так, що сумарні площі вище і нижче неї однакові, називається середнім хвильовим рівнем профілю.

гребінь хвилі - частина хвилі, розташована вище середнього хвильового рівня.

улоговина хвилі - частина, розташована нижче середнього рівня.

вершина хвилі - найвища точка гребеня.

підошва хвилі- нижча точка улоговини.

фронт хвилі - лінія, що проходить уздовж її гребеня.

Довжина гребеня хвилі - протяжність гребеня по фронту.

Висота хвилі - відстань по вертикалі від її вершини до підошви суміжній хвилі на хвильовому профілі.

Довжина хвилі λ - відстань по горизонталі між вершинами суміжних гребенів.

крутизна хвилі - відношення висоти хвилі до її довжині.

Період хвилі τ - проміжок часу між проходженням через одну і ту ж точку простору двох послідовних гребенів (або підошов) хвилі.

Швидкість хвилі з - відстань то горизонталі, яку проходить будь-якою точкою хвилі в одиницю часу.

вік хвилі - відношення швидкості хвилі до швидкості вітру.

Залежно від стадії розвитку хвилювання буває розвивається, усталене і загасаюче. Хвилі класифікують за різними ознаками. розрізняють хвилі брижах, вітрові та змішані.

Вітрові хвилі, що вийшли з району сильного вітру в район маловітряно, а також вітрові хвилі після припинення сильного вітру перетворюються в хвилі брижах. Останні відрізняються від вітрових хвиль більш правильною формою. При вітровому хвилюванні середня швидкість хвиль менше середньої швидкості вітру, при брижах - навпаки. Змішані хвилі виникають тоді, коли з однієї штормовий області брижі приходить в іншу, де утворився інший вид хвилювання. У цьому випадку обидві хвильові системи накладаються одна на іншу. Залежно від форми хвиль розрізняють двомірне і тривимірне хвилювання. За характером хвилювання буває регулярним і нерегулярним.

Хвилювання в кожному районі залежить від багатьох чинників: від сили вітру та його тривалості, віддаленості від берегів, глибини моря, характеру хвилювання в сусідніх районах моря. У північній частині Атлантичного океану відзначалися хвилі висотою 15 метрів. Найбільш високі (21 м) хвилі спостерігалися в північній частині Тихого океану, найбільш довгі (до 340 м) -в південній частині Індійського океану.

Керованість судна на хвилюванні залежить не тільки від розмірів хвиль, але і від їх крутизни. Найбільш сприятливі для судна пологі (з малої крутизною) хвилі. Найбільша крутизна хвиль в середньому дорівнює 0,06-0,07 і рідко досягає значення 0,1. Морські хвилі володіють величезною енергією, яка зростає пропорційно довжині і квадрату висоти хвилі.

Зі збільшенням швидкості вітру, а також тривалості дії вітру постійного напряму розміри хвиль зростають. Але це зростання триває не безкінечне. Навіть при вітрі силою 12 балів хвилі досягають граничних розмірів приблизно через дві доби. Найбільших розмірів хвилі можуть досягти тільки в тому випадку, якщо розміри водного басейну досить великі. У разі зміни напрямку вітру більш ніж на 45 ° виникає нова система хвиль, яка накладається на колишню хвильову систему.

На мілководді хвилювання має характерні особливості. Тут хвилі швидше досягають максимальних розмірів і швидше загасають після припинення вітру. Так, на мілководній Азовському морі при швидкості вітру 20 м / с хвилі досягають максимальних розмірів приблизно протягом години. Навіть при дуже сильних вітрах розміри хвиль на мілководді менше, ніж в глибоководних районах, але зате вони відрізняються значною крутизною. Максимальна висота хвилі на мілководді не може бути більше 0,8 глибини моря. Швидкість і довжина хвиль на мілководді зменшуються, а період залишається постійним. Глибина моря починає істотно впливати на висоту хвиль в тих випадках, коли вона менше 6-7 значень середньої висоти хвиль. Таким чином, мілководні райони моря не мають постійних морських кордонів.

У прибережній мілководній зоні спостерігається зміна напрямку руху хвиль. Різноманітні місцеві умови можуть суттєво впливати на характер хвилювання в мілководних районах. Так, наприклад, на Ньюфаундлендської банку, де глибина становить близько 160 м при глибинах в прилеглих районах Атлантичного океану до 2000 м, відзначається різка зміна характеру хвилювання і штовханина. Особливості хвилювання в різних районах відзначаються в лоціях. Ці особливості судноводіїв слід враховувати і при прокладці курсів уникати проходження мілководних районів в штормових умовах.

Мал. 6.5. Прилади для вимірювання атмосферного тиску:
барометр-анероїд і барограф

Висота хвиль (від - до, м)	Ступінь хвилювання в балах	характеристика	Ознаки для визначення стану поверхні моря, озера, великого водосховища
		хвилювання відсутня	Дзеркально-гладка поверхня
до 0,25	I	Слабке	Брижі, з'являються невеликі гребені хвиль
0,25-0,75	II	помірне	Невеликі гребені хвиль починають перекидатися, але піна не біла, а склоподібна
0,75-1,25	III	значне	Невеликі хвилі, гребені деяких з них перекидаються, утворюючи місцями білу клубочилася піну - «баранчики»
1,25-2,0	IV	те ж	Хвилі приймають добре виражену форму, всюди утворюються «баранчики»
2,0-3,5	V	сильне	З'являються високі гребені, їх пінисті вершини займають великі площі, вітер починає зривати піну з гребенів хвиль
3,5-6,0	VI	те ж	Гребені окреслюють довгі вали вітрових хвиль; піна, зривають з гребенів вітром, починає витягуватися смугами по схилах хвиль
6,0-8,5	VII	дуже сильне	Довгі смуги піни, зриває вітром, покривають схили хвиль, місцями зливаючись, досягають їх підошов
8,5-11,0	VIII	те ж	Піна широкими щільними зливаються смугами покриває схили хвиль, чого поверхня стає білою, тільки місцями в западинах хвиль видно вільні від піни ділянки
11,0 і більше	IX	виключне	Поверхня моря покрита щільним шаром піни, повітря наповнене водяним пилом і бризками, видимість значно зменшена

Характеристика хвиль Світового океану

Елементи морських хвиль, що виникають під дією вітру в океанах і морях, залежать не тільки від сили вітру, а й від тривалості його дії, довжини розгону і рельєфу дна. Тому вітер однієї і тієї ж сили при різних конкретних умовах може викликати різні хвилі. Спостережувані максимальні висоти хвиль в океанах значно більше, ніж в морях.

Висота хвиль в океані може доходити до 20 м. На морях вони різні, наприклад: в Північному - 9, Середземному - 8, Охотському - 7

Вітрові хвилі висотою близько 18 м спостерігалися в Атлантичному океані при вітрі 10-11 балів і близько 21 м при вітрі 12 балів.

Висоту хвилі 21 м спостерігали в Тихому океані під час тривалого шторму ураганної сили.

В антарктичних водах з дизель-електрохід «Об» в 1958 році була виміряна інструментально висота хвилі 24.5 м.

Найбільша по висоті вітрова хвиля - 34 м була зафіксована в Тихому океані.

Але такі високі вітрові хвилі зустрічаються досить рідко. Так, для виникнення хвилі висотою 23 м необхідно, щоб вітер зі швидкістю не менше 27 м / сек діяв, не змінюючи істотно своїй швидкості і напряму, протягом 2-х діб на відстані 1200 морських миль (2200 км).

Вирішальний вплив на бурхливість моря надають:

\u003e Обмеженість акваторії і ступінь розчленованості моря на окремі басейни, що перешкоджає зростанню і поширенню вітрових хвиль;

\u003e Рельєф дна;

\u003e Можливість проникнення в даний море хвиль із сусідніх морів або океанів;

\u003e Розвиток в море крижаного покриву;

\u003e Інтенсивність, стійкість і напрям штормових вітрів, що пов'язано з характером циклонічної діяльності над морем.

Повторюваність хвиль висотою 6 м і більше становить 17-20% в найбільш бурхливих, штормових акваторіях океанів. У тропічних зонах повторюваність таких хвиль не більше 3-5%. На морях хвилі висотою 6 м і більше зустрічаються досить рідко. Але в Північному, Норвезькому, Беринговому, Охотському морях середня багаторічна повторюваність хвиль висотою 6 м і більше становить близько 8%.

Найбільша спостереження висота вітрових хвиль в Чорному морі становила 9 м.

Особливо виділяється акваторія Південного океану. Південніше 40 про пд.ш. повторюваність хвиль висотою більше 3 м в усі сезони року не менш 40%. Це відомі «буремні сорокові» широти.

Максимальні штормові хвилі можуть досягати довжини близько 400 м і, отже, поширюватися до значних глибин. Якщо прийняти відповідно до теорії хвиль, що висота хвилі з глибиною зменшується за експоненціальним законом, можна обчислити, що при висоті хвилі на поверхні 15 м на глибині 100 м висота хвилі буде - 1.9 м, на глибині 150 м 0.7 м, на глибині

Географічний розподіл хвиль в різних районах Світового океану за минулими сезонами (місяцях) дається в спеціальних посібниках.

Сейши, цунамі, внутрішні хвилі

Сейши (фр. Seiche) - стоячі хвилі, що виникають в замкнутих або частково замкнутих водоймах. Виведена із стану рівноваги будь-якої силою вода в замкнутому або напівзамкнутому басейні після припинення дії цієї сили для відновлення свого рівноваги буде здійснювати вільні затухаючі коливання - сейши.

Причиною виникнення сейшени є вплив зовнішніх сил - зміна атмосферного тиску, вітер, сейсмічні явища.

Сейши характеризуються великим періодом (від декількох хвилин до десятків годин) і великою амплітудою (від одиниць міліметрів до декількох метрів.

У реальних басейнах через складність обрисів і рельєфу дна коливання рівня досить мінливі. Сейши Балтійського моря мають основний період близько 27 год, але у Кронштадта період становить близько 20 хв і висота сейши 7 - 8 см; у Клайпеди період близько 3 ч і висота близько 15 см. Приблизно діб дорівнює період основний сейши на Азовському морі з найбільшою наблюденной висотою близько 80 см.

Короткоперіодні сейши в портах створюють сильні періодичні течії, що можуть навіть зірвати кораблі зі швартовов. Це явище в портах Чорного моря називається тягун.

Підводні землетрусу, виверження вулканів і зсуви збуджують коливання товщі води , Які поширюються від вогнища освіти як поодинокі довгі хвилі або групи хвиль, названі в Японії цунамі. Підходячи до берегів, цунамі збільшують на мілководді висоту і нерідко вкочується на берег високими потужними хвилями, що виробляють катастрофічні руйнування. В океані є великі області дна з високою сейсмічністю. Тому цунамі відзначаються досить часто. Щорічно два-три з них виробляють катастрофічні руйнування.

Основним районом виникнення цунамі є сейсмічний пояс Тихого океану, в якому відбувається близько 80% землетрусів, що реєструються на земній кулі. Найбільше руйнівним цунамі схильні до берега Камчатки, Японії, Курильських і Гавайських островів.

У відкритому океані хвилі цунамі непомітні, проте вони несуть величезний запас енергії. Інтенсивність цунамі визначається величиною його магнітуди.

В області епіцентру землетрусу в момент виникнення цунамі на глибокій воді має висоту 30-б0 см при довжині хвилі до 300 км. Залежно від характеру землетрусу цунамі поширюється від вогнища або концентричними, або «спрямованими» хвилями.

Довжини хвиль цунамі варіюють в широких межах, в залежності від характеру землетрусу і відстані, пройденого хвилею. Наприклад, катастрофічне цунамі на океанському узбережжі Японії 3 березня 1933 р мало довжину всього 17 км, а при Чилійському землетрусу 22 травня 1960 р хвилі досягали довжини 300 - 400 км. Періоди, як і довжини хвиль, збільшуються у міру їх видалення від епіцентру. Наприклад, при Алеутському землетрус 1 квітня 1946 р період цунамі біля берегів Канади був 9 хв, а, пройшовши відстань до Вальпараїсо (9000 км), хвилі збільшили період до 18 хв.

При підводних землетрусах утворюється три види хвиль: власне цунамі, сейсмічні хвилі в земній корі і акустичні хвилі в воді. Найбільшу швидкість мають, природно, сейсмічні хвилі. За ним і судять про наближення цунамі. Акустичні хвилі поширюються зі швидкістю, близькою до звукової, і сприймаються на кораблях як удари, часто приписувані зіткнення з мелью (в таких випадках «мілини» часто наносилися на карти, але згодом не підтверджувалися промірами).

Спостережувані швидкості руху хвиль цунамі в північній частині Тихого океану в залежності від положення епіцентрів і рельєфу дна по шляху їх поширення варіюють у відкритому океані в межах 400-800 км / ч. Біля берегів швидкість цунамі знижується до 30-100 км / ч.

Спостереження і оцінки наслідків цунамі показують, що, наприклад, при виверженні вулкана Кракатау в серпні 1883 р висота цунамі на Зондських островах досягала 18 - 20 м; в листопаді 1952 року на о. Парамушир висота цунамі було не менше 10 м.

Ще більшої висоти спостерігалося цунамі в бухті Литуя (Аляска) в 1958 році, коли з висоти близько 900 м в результаті землетрусу в воду обрушилося приблизно 300 млн. М 3 гірських порід і льоду. Зважаючи на невеликі розміри бухти обвал викликав сплеск висотою понад 500 м. Хвиля заввишки до 60 м спустошила берега бухти.

В даний час на основі досліджень сейсмічні хвиль і цунамі розроблена ефективна служба спостережень і попереджень про поширення цунамі.

Течії - це горизонтально спрямований потік води, маю щій певну швидкість і напрямок.

Течії поділяються за різними ознаками: силам, що викликають їх утворення, напрямку руху, стійкості, фізичним властивостям.

2 Підрозділ течій під силу їх викликають

Залежно від сил, що збуджують течії, вони об'єднуються в наступні групи: 1) фрикційні, 2) гравітаційно-градієнтні, 3) приливні, 4) інерційні.

Фрикційні течії поділяються на дрейфові і вітрові, які формуються за участю сил тертя.

Вітрові течії викликаються тимчасовими і нетривалими вітрами, нахилу рівня при цьому не відбувається.

Дрейфові течії створюються постійними або тривалий час дую щіми вітрами і призводять до нахилу рівної поверхні (Північне і Південне Екваторіальне або Пасатні течії Атлантичного і Тихого океанів, Південне Екваторіальне протягом Індійського океану). Мусонні течії північній частині Індійського океану, Антарктична круговий, Арктичний дрейф також є дрейфовими.

Основа теорії дрейфовий течій була розроблена шведським вченим Екманом в 1903-1905 рр., Географічними висновками якої є:

Поверхневі течії відхиляються від напрямку вітру в північній півкулі на 45 ° вправо, а в південному - на 45 ° вліво. Відхилення дрейфовий течій від напряму вітру обумовлено силою Коріоліса, що виникає при обертанні Землі навколо своєї осі.

Зі збільшенням глибини змінюються швидкість і напрямок течії. Вектор швидкості з глибиною відхиляється все більш вправо від напрямку вітру в північній півкулі і все більш вліво в південній півкулі. На деякій глибині глибинний вектор протилежний поверхневому.

Глибина, на якій протягом має напрямок протилежне поверхневому, називається глибиною тертя. Швидкість течії на цьому горизонті становить близько 4% від поверхневої швидкості.

Практично, чисто дрейфові течії припиняються на глибині 100-200 м в низьких широтах і на 50 м на широті 50 °.

7) Гравітаційно-градієнтні течії в залежності від причин, що створюють нахил поверхні моря, підрозділяються на:

а) наганянь зганяння, обумовлені наганянням і згоном вод під дією

б) бароградіентние, пов'язані зі зміною атмосферного тиску. Зростання (падіння) атмосферного тиску на 1 мб призводить до зниження (підвищення) рівня моря на 1,33 см. Бароградіентние течії направлені з області більш високого стояння рівня (знижений тиск) в область з низьким положенням рівня (підвищений атмосферний тиск);

в) стічні течії формуються в результаті нахилу поверхні моря, викликаного припливом річкових вод з суші (Об-Єнісейське і Ленское течії в Карському морі і морі Лаптєвих, протягом в Каспійському морі, пов'язане зі стоком Волги), атмосферними опадами, випаровуванням, припливом вод з ін. району або їх відтоком. Різновидом стічних течій є стічні течії, викликані припливом вод з ін. Району (Флоридської протягом, що дає початок Гольфстріму). Дрейфовий Карибське протягом наганяє в Мексиканську затоку велику масу води, де рівень підвищується. Надлишкові води через протоку Флоріди спрямовуються стічних плином в Атлантичний океан;

г) градієнтні течії, обумовлені горизонтальним градієнтом щільності води, називаються плотностнимі. Щільність води в океані, в загальному, збільшується від екватора до полюсів. Прикладами локальних градієнтних (плотностних) течій служать придонні течії в протоках морів басейну Атлантичного океану - Босфорі і Гібралтарі. Різниця солоності вод (і щільності) між Чорним (середня S \u003d 22 0/0 о) і Мармуровим (38-38,5 0/0 о) морями створює плотностное протягом в Босфорі з Мармурового моря в Чорне. У придонних шарах Гібралтару плотностное протягом направлено з Середземного моря (S \u003d 38-38,5 0/00) в Атлантичний океан (S \u003d 36-37,5 0/00);

д) компенсаційні течії, що заповнюють спад води внаслідок відтоку. В результаті відтоку вод зі східних районів океанів йод дією пасатів створюється деф Іціт маси, який заповнюється компенсаційним екваторіальним протитечією. До компенсаційних відносять також Канарська, Бенгельское, Каліфорнійське, почасти Перуанський, поверхневі течії в протоках Босфор і Гібралтар, спрямовані відповідно в Мармурове і Середземне моря.

8) Приливні течії, що виникають під впливом приливообразующих сил Місяця і Сонця. Вони відрізняються тим, що охоплюють всю товщу води. Зміна швидкості від поверхні до дна відбувається незначно. Вони характерні в узкостях (затоках, протоках) - швидкість досягає до 5-10 м / с.

9) Інерційні течії - це залишкові потоки, що спостерігаються після припинення дії сил, що викликали рух.

Зональні мають напрямок близьке до широтного і переміщаються на схід чи захід (Північні і Південні екваторіальні течії Атлантичного і Тихого океанів, Південне екваторіальну течію Індійського океану, Арктичний дрейф в Північному Льодовитому океані, Північно-Атлантичний і Північно-Тихоокеанське течії). Найбільш яскравий приклад зональних течій - Антарктична круговий.

Меридіональні течії, що зв'язують зональні в єдину систему. Вони підрозділяються на західні прикордонні (Гольфстрім, Бразильське, Агульясово. Куросіо, Східно-Австралійська) - вузькі і швидкі і східні прикордонні (Канарська, Бенгельское, Каліфорнійське, Перуанський, ЗападноАвстралійское) - течії широкі й повільні.

4 По розташуванню виділяють протитечії в горизонтальній і вертикальній площині.

У горизонтальній площині - Міжпасатним, Антіло-Гвианское, Пасатні течії.

У вертикальній площині їх називають підповерхневому (Перуанско- Чилійський, Каліфорнійський, Кромвелла в Тихому океані, Ломоносова в Атлантичному океані, Тореева в Індійському океані, яке менш стійко через мусонні течій) або глибинними протитечіями (наприклад, під Гольфстрімом). Крім них ще виділяють і придонні течії.

5 За часом дії (стійкості) течії можна поділити на постійні, періодичні та тимчасові (випадкові).

Постійні течії відображені на мапі - це більшість поверхневих течій, вони зберігають свої основні параметри (напрямок, швидкість, витрата).

Періодичні або змінні течії пов'язані зі зміною сил їх формують. Мусонні течії північній частині Індійського океану мають західний напрямок в зимовий період дії північно-східного мусону і східне - в літній сезон при дії південно-західного мусону. Періодичним є також пов'язане з мусонної циркуляцією Сомалійська течія, яке в період зимового мусону направлено на південь, під дією літнього мусону воно змінює напрямок і тече на північ, знижуючи при цьому свою температуру. До змінних також відносяться приливо-відливних течії, які мають переважний добовий або півдобовий період.

Тимчасові або випадкові течії відображають мінливість причин їх викликають: короткочасні зміни вітру, рівня, густини і ін.

6 За характером руху течії поділяють на прямолінійні, криволінійні, циклонічні і антіціклоніческіх.

7 За фізико-хімічними властивостями розрізняють течії холодні, теплі, опріснені, осолонённие і нейтральні.

Меридіональні течії, спрямовані від екватора до полюсів є завжди теплими, від субтропіків - завжди солоними і навпаки. Характер зональних течій визначається співвідношенням температури або солоності вод течії і оточуючих його вод. Якщо температура течії вище температури оточуючих вод, течії називають теплим, якщо нижче - холодним. Аналогічно визначаються солоні і распреснённие течії. Нейтральні течії (наприклад, пасатні в центральних частинах океанів) несуть води, що не відрізняються від тих, що оточують по температурі і солоності.

Вплив течій на клімат. Прямий вплив течій, на клімат проявляється чітко і добре вивчено. Теплі течії діють пом'якшувально, кілька збільшують тривалість теплого сезону і річна кількість атмосферних опадів. Широко відомо сприятливий вплив Гольфстріму і його продовження Північного Атлантичного течії на клімат північно-західної Європи. Середня температура січня в Осло на 25-30 ° вище, ніж на тій же широті в Магадані. Безморозний період в Канаді - 60 днів, в Європі - 150-200 днів. Значний вплив тепла течія Куро-Сіо надає на кліматичні умови узбережжя Тихого Океану, хоча воно слабкіше впливу Гольфстріму і Північного Атлантичного, оскільки проникає на північ майже на 40 ° південніше. Крім того, теплосодержание Куро-Сіо істотно менше зазначених атлантичних теплих течій.

Холодні течії впливають на клімат в бік його похолодання, збільшення тривалості холодного сезону і значного зменшення річної кількості атмосферних опадів. На Канадському узбережжі, омивається Лабрадорським плином між 55 ° і 70 ° пн.ш.. проходить річна ізотерма 0, -10 °, на тій же широті в Північній Європі ізотерма 0, + 10 °. Ці властивості холодних течій мають вирішальний вплив на формування пустельних областей

Землі (Канарська і пустелі північно-західній частині Африки, Перуанська та пустеля Атакама і ін.). Велике значення холодних течій Камчатського і Ойя- Сіо на клімат Курильської гряди і о.Хоккайдо. Їх теплосодержание залежить від суворості зим в Беринговому і Охотському морях. Чим холодніше ці течії, тим прохолодніше і похмуро літо, і відповідно, нижче врожайність рису в Японії.

Непряме вплив течій на клімат проявляється через атмосферну циркуляцію і вивчено недостатньо. Перш за все, воно проявляється в тому, що над теплими течіями формуються улоговини зниженого атмосферного тиску, над холодними - відроги підвищеного тиску. Так, біля узбережжя Північної Америки над Гольфстрімом така улоговина зниженого тиску особливо виражена в зимовий час, тому що панують тут західні вітри посилюються ще більше, приносячи з материка охолоджені маси повітря і створюючи кліматичні умови більш суворі, ніж в північно-західній Європі, отепляющее тим же самим плином. Відроги високого, тиску над холодними течіями (Перуанський, Каліфорнійське) визначають зменшення сум атмосферних опадів. Тепломісткість течій, розташування головних струменів впливає на розвиток атмосферних процесів. Циклони, проходячи над акваторіями з підвищеною віддачею тепла в атмосферу, отримують додаткову енергію і можливість подальшого розвитку і переміщення. Циклони, що проходять над сильно охолодженими акваторіями, швидко розтрачують запаси тепла і припиняють існування.

Дослідження впливу течій на клімат через взаємодію з атмосферою дозволили встановити такі закономірності. Якщо теплосодержание Гольфстріму більше в його південній частині, то погоднокліматіческіе умови Європи не змінюються. Якщо ж теплозапасов Гольфстріму зростає в його середній частині, то зима в Європі буде холодніше звичайного в результаті загострення градієнтів тиску над улоговиною і збільшення повторюваності холодних західних, північно-західних і північних вітрів. Потепління вод Гольфстріму викликає похолодання узбережжя США в результаті посилення мусонної циркуляції. При збільшенні теплозапасов Гольфстріму в його північній частині зими в Європі будуть тепліше звичайного, а в Гренландії - холодніше і тим більше холодні, чим тепліше Гольфстрім.

Найбільш яскравий приклад взаємодії процесів, що протікають в океані і атмосфері - район холодної Перуанської течії і періодично виникає теплої течії Ель-Ніньо, відкритого в 60-х роках. цей мо щний потік виникає один раз в 7-14 років, коли звичайний для цього району Тихого океану південно-східний пасат слабшає або навіть відсутній. В цьому випадку величезна маса теплої води із західної частини океану переміщається до західного узбережжя Америки і, приходячи в зіткнення з йду щім на північ Перуанським плином, відхиляє його у відкрите море. Цей потік на продовженні Міжпасатним течії формує тепла течія Ель-Ніньо, поява якого призводить до серйозних порушень метеорологічної обстановки, умов проживання риб, птахів, тваринного світу на величезних просторах екваторіальній області Тихого океану, островах і узбережжях. Така ситуація склалася взимку 1982 року, коли інтенсивність Ель-Ніньо перевищила всі відомі досі випадки. Під впливом Ель-Ніньо температура вод, що омивають Галапагоські острови, досягла + 30 ° С, тобто на 5 ° вище за норму, стадо морських левів пішло в більш холодні води, причому була відзначена велика смертність. На Галапагоських островах в січні 1983 р випало за 2 тижні сума атмосферних опадів, що перевищує їх кількість за попередні 6 років. Арідні в період дії холодної Перуанської течії землі тепер покриваються буйною рослинністю, надзвичайний пожвавлення спостерігається серед птахів, плазунів, особливо гігантських черепах, розмножуються метелики, ґедзі, москіти. Випадання зливових дощів в північному Перу і на узбережжі привело до загибелі мільйонів птахів, що населяють "гуановие острова" і т.д. Серйозні наслідки цього явища проявилися і в економіці Перу - різко впав вилов анчоуса. Вплив Ель-Ніньо не обмежилася тільки островами і західним узбережжям Південної Америки. У міру ослаблення пасатів підвищувався атмосферний тиск над Австралією, Індонезією, де посуха призвела до неврожаїв та голоду. У той же час над східною частиною Тихого океану в районі Каліфорнії, Гаваїв поглиблення області низького тиску відбилося в посиленні штормовий діяльності, були відзначені безпрецедентно високі припливи.

Таким чином, мінливість тепла, що переноситься океанськими течіями, визначає великомасштабні аномалії в атмосфері, а вони, в свою чергу надають зворотний вплив на океан. Кількісне вивчення цих процесів, їх просторової і тимчасової мінливості - найважливіші чинники передбачення довгострокових аномалій погоди і змін клімату.

Припливи в Світовому океані

Припливи - це серцебиття океану, пульс, що відчувається у всьому світі. Альберт ДеФант німецький океанограф

Припливами (приливними коливаннями рівня) в Світовому океані

називаються динамічні процеси в водах морів і океанів, викликані Приливоутворюючої силами Місяця і Сонця.

Припливи спостерігаються не тільки у водному оболонці Землі. Встановлено приливні коливання атмосферного тиску і навіть приливні деформації твердого тіла Землі. З приливами в атмосфері і гідросфері пов'язані також електромагнітні явища.

На Землі припливи існували задовго до того, як з'явилися океани. Тяжіння Сонця породжувало величезні припливи на поверхні Землі ще в ті часи, коли вона представляла собою розплавлену масу. Згідно з однією з теорій навіть утворення Місяця зв'язується з відривом від Землі в результаті сильного припливу частини розплавленої маси.

На початку свого космічної подорожі Місяць була набагато ближче до Землі, ніж тепер. І в той час, коли земні випаровування, сконденсованих у вологу, утворили океани, припливи, породжувані Місяцем, досягали величезної висоти.

У міру того як Місяць віддалялася від Землі, припливи слабшали і, нарешті, стали такими, якими ми бачимо їх сьогодні. Але і тепер вони відчувають помітні коливання. Кожні кілька століть розташування Місяця, Землі і Сонця відносно один одного повторюється, що обумовлює тривалі приливні цикли: близько 550 року н. е. припливи були мінімальні, в 1400 році вони досягли максимуму, а наступний мінімум очікується приблизно в 2400 році.

У наші дні, у міру того як Місяць неухильно віддаляється від Землі, припливи продовжують непомітно слабшати. Так буде тривати і далі, і через багато мільйонів років місячні припливи зникнуть зовсім.

Крім космічних сил тяжіння між Землею, Місяцем і Сонцем істотний вплив на величину і характер припливів надають фізико-географічні умови моря або океану, обриси берегів, розміри, глибини, наявність островів і т.д. Якби океан покривав Землю суцільно шаром однакової глибини, припливи на одній і тій самій широті були б однаковими і залежали б тільки від приливообразующих сил Місяця і Сонця.

Однак приливні коливання рівня на одній і тій самій широті змінюються в досить широких межах. В одних районах, як, наприклад, в затоці Фанді (Канада), приливні коливання рівня досягають 18 м, а в інших - Балтійському морі, розташованому на тій самій широті, вони практично відсутні.

Історія дослідження припливів

У давнину припливи мало вивчалися. Цивілізації древніх єгиптян, греків і римлян, від яких до нас дійшли перші записи історичних фактів, розвивалися на берегах Середземного моря, де припливи майже непомітні і тому практично не привертали до себе уваги. Припливи і інші, пов'язані з океаном явища, не згадуються і в Біблії. Фінікійці, рідна земля яких тягнулася вузькою смугою вздовж східного узбережжя Середземного моря, були самими майстерними мореплавцями стародавнього світу. Однак і вони не залишили згадок про припливи, незважаючи на те, що наважувалися виходити в Атлантичний океан, відомий своїми могутніми приливами.

перше згадка про припливи відноситься приблизно до 425 році до н.е. і належить давньогрецького історика Геродота, який, описуючи затоку біля узбережжя Аравії (ймовірно, Червоне море), зауважив: "Там кожен день відступає і настає прилив".

Перший опис припливів виконав римський натураліст і письменник Пліній в 77 році н.е. в "Природній історії": "Багато що було сказано про природу вод; але найдивніше - це почергове наступ і відступ припливів, що виявляється по-різному, але завжди породжується Сонцем і Місяцем. Приплив двічі настає і двічі відступає між кожними двома сходженнями Місяця ... "Таким чином, Пліній вперше робить припущення про причини припливів, відзначаючи їх очевидну зв'язок з фазами Сонця і Місяця, хоча і він не був вільний від забобонів.

До початку середніх століть факт існування припливів і їх зв'язку з Місяцем став загальновизнаним

Однак в цілому в епоху середньовіччя припливи мало вивчалися.

З початком епохи Відродження почали швидко розвиватися науки і мистецтва, став помітний прогрес і в науці про море. Особливо інтенсивно вона розвивалася в Англії, і вивчення припливів було невід'ємною її частиною. Уже в XIII столітті англійські шкіпери вели спеціальні книги, в які заносили відомості про припливи в Ла-Манші, про час настання повної і малої води в важливих портах і бухтах, про тривалість підйому і спаду води. Ці книги, звані "Раттера", широко використовувалися в Англії в практиці мореплавання. Перший друкований Раттер вийшов в 1528 році. З 1545 року стали використовуватися кругові таблиці припливів (таблиці порту), що містили відомості про моменти настання повної води в певному порту в залежності від фази Місяця.

Але аж до робіт Ньютона уявлення про причини припливів залишалося неясним.

У 1687 році великий англійський математик Ісаак Ньютон опублікував свої "Початки", в яких виклав закон всесвітнього тяжіння. Цей закон послужив найважливішим кроком до наукового розуміння природи припливів. Цей закон говорить, що "кожні два тіла притягують один одного з силою, прямо пропорційною їх масам і обернено пропорційною квадрату відстані між ними".

Оскільки Місяць і Сонце - найближчі сусіди Землі в просторі, то їх гравітаційні сили, в залежності від їх положення відносно Землі, тим чи іншим чином впливають на воду і сушу на Землі. І суша, і вода відчувають на собі дію цих сил, але вода, будучи рідкої і більш рухомий, реагує на них сильніше.

У розробленій Ньютоном статичної теорії припливів їх

виникнення пояснюється різним тяжінням Місяцем і Сонцем, по-різному віддалених від них частин земної кулі. Оскільки Сонце більш віддалене від Землі, його приливообразующая сила в 2.17 рази менше місячної. Тому місячна приливообразующая сила є основною в освіті припливів на Землі, а сонячна відіграє допоміжну роль, але також повинна прийматися до уваги.

Для спрощення розрахунків Ньютон припустив, що Земля вся покрита водою і має рівну поверхню. При таких умовах океан повністю покривав би її шаром в 3.5 км товщини. Застосовуючи закон всесвітнього тяжіння, Ньютон встановив, що води такого океану будуть притягатися Місяцем, утворюючи під нею горб. І цей горб буде переміщатися слідом за Місяцем навколо Землі у вигляді прогресивної (тобто змінюється в просторі і в часі за певним законом) хвилі.

Тяжіння Сонця діє на поверхню Землі точно таким же чином і теж створює приливні горби, які іноді збігаються з виступами, утвореними дією Місяця, а іноді немає. Це призводить до збільшення або зменшення сумарного припливу.

Статична теорія Ньютона не дозволяла зрозуміти все різноманіття істинного поведінки припливних явищ, наприклад, чому в одних районах буває два припливу на добу, а в інших - тільки один? І чому там, де буває два припливу на добу, вони іноді рівні по висоті, а іноді зовсім різні? Чому в географічно близьких районах припливи часто суттєво різняться за характером і за висотою?

На ці питання статична теорія Ньютона відповідей не давала.

У 1775 році Лаплас опублікував роботу- "Динамічна" теорія припливів,в якій припливи розглядаються як хвильовий рух частинок води у вертикальному і горизонтальному напрямках. Лаплас в рамках цієї теорії отримав рівняння руху припливів на обертається Землі.

2.1. . Елементи припливів і термінологія

2.1.1. терміни та визначення

Приплив - підйом рівня при проходженні приливної хвилі 1 (рис. 16).

Відплив - падіння рівня при проходженні приливної хвилі.

Мала вода (МВ) - мінімальний рівень в продовження одного періоду приливних коливань.

Період припливу - проміжок часу між двома послідовними повними або малими водами.

Залежно від періоду розрізняють:

Півдобові припливи, які мають середній період, що дорівнює половині місячної доби (12 год 25 хв), два мінімуму і два максимуми рівня в добу.

Добові припливи із середнім періодом, рівним місячним діб (24 год 50 хв), що мають один максимум і один мінімум на добу.

Змішані припливи, у яких протягом половини місяця за місячним календарем період змінюється з півдобовий на добовий.

Якщо переважає півдобовий період, то такий змішаний прилив називають неправильним півдобовий (НП).

Якщо переважає добовий період - неправильним добовим припливом

Висота припливу (h) - положення приливної рівня по відношенню до нуля глибин. (В СРСР відлік висот рівня на морях з приливами вівся від найнижчого, можливого за астрономічними умовами рівня - найнижчої малої води. Цей рівень називають найнижчими теоретичним рівнем (теоретичним нулем глибин).

Амплітуда припливу (H) - висота повної або малої води від середнього приливної рівня. (Так як припливи бувають не завжди симетричними щодо середнього рівня, то і амплітуди, що визначаються за повної і малої воді, не завжди будуть рівні між собою).

Величина припливу (В, в) - різниця рівнів сусідніх повної і малої вод.

Час повної води (tnB) - момент настання повної води.

Час малої води (t МВ) - момент настання малої води.

Час зростання (підйому) рівня (Тр) - проміжок часу, протягом якого відбувається підвищення рівня від малої до повної води:

Тр \u003d tn в - tim

Час падіння рівня (Тп) - проміжок часу, протягом якого відбувається падіння рівня від повної до малої води:

Тп \u003d tMB - tnB

Тривалість стояння рівня (Тс) - інтервал часу, за який спостерігався рівень, рівний заданої висоті або перевищує її.

Місячний проміжок (Тл) - різниця між моментом часу кульмінації Місяця на меридіані місця і моментом настання найближчій повної води.

Середній прикладної час (РПЛ) - середній з місячних проміжків не менше ніж за половину місяця за місячним календарем.

Прикладний годину порту (ППП) - середній з місячних проміжків в повний місяць і молодик при середній відстані Землі і Місяця від Сонця і при нульових склонениях Місяця і Сонця.

Для змішаних припливів існують додаткові терміни:

Висока повна вода (ВПВ) - більша з двох повних вод за добу при півдобових припливах.

Низька повна вода (НПВ) - менша з двох повних вод за добу при півдобових припливах.

Висока мала вода (ВМВ) - більша з двох малих вод за добу при півдобових припливах.

Низька мала вода (НМВ) - менша з двох малих вод за добу при півдобових припливах.

Добове нерівність висот повних вод (СН hnb) - різниця між висотами високою і низькою повних вод.

Добове нерівність висот малих вод (СН h MB) - різниця між висотами високою і низькою малих вод.

Велика величина припливів (В) - різниця висот високою повною і низькою малої вод протягом доби (В \u003d ^ ПВ - Ь НМВ).

Мала величина припливів (в) - різниця між низькою, повної і високої малої водою (в \u003d Ь. НПВ - Ь. ВМВ).

2.1.2. Класифікація припливів

Основні види мінливості припливів в реальному явище припливів представлені в сукупності. Тому спостерігаються біля берегів Світового океану припливи відрізняються значною різноманітністю.

У навігаційних посібниках по припливах в основу їх класифікації покладено ряд ознак:

\u003e Період припливу або кількість повних і малих вод в місячну добу як основна ознака класифікації;

\u003e Характер нерівностей;

\u003e Симетрія в наростанні і спаду рівня.

Ці ознаки, в кінцевому рахунку, визначаються співвідношенням амплітуд головних добових і півдобових складових припливу, які можуть бути представлені так званими гармонійними постійними припливів - постійними характеристиками гармонійних складових кривої приливної коливання рівня: середніми амплітудами і фазовими кутами.

Як кількісний критерій для класифікації припливів використовується відношення суми амплітуд головних добових складових хвиль припливу Нк 1 і Але 1 до амплітуди Нм 2 головною півдобовий складової:

де к1 - місячно-сонячна деклинаціонним хвиля, о1 - головна місячна добова хвиля, м2 - головна місячна Напівдобова хвиля.

Залежно від величини цього відношення виділяють кілька типів припливів:

Півдобові припливи. Протягом місячної доби бувають дві повні і дві малі води (рис.17). Період дорівнює половині місячної доби і становить в середньому 12 години 25 хвилин. Висоти наступних один за одним повних і малих вод мало відрізняються, тобто добові нерівності майже відсутні. Підйом і падіння рівня протікають правильно, хід рівня виражається симетричною синусоїдальної кривої. Час зростання і час падіння рівня практично рівні.

Полумесячние нерівності у півдобових припливів пов'язані з фазами Місяця. Припливи з великими амплітудами спостерігаються в дні повного місяця і молодика (сізігійний припливи). Потім від сизигії величина припливів поступово зменшується і з переходом Місяця в першу або третю чверть наступають припливи з малими амплітудами (квадратурні припливи).

Спостережувані дві повні і дві малі води на добу слідують один за одним через 12 годин 25 хвилин і тому наступають на 50 хвилин пізніше в кожну наступну добу, так як місячна доба довша земних. Це відповідає періоду уявного обертання Місяця навколо Землі.

Півдобові припливи характеризуються величиною відносини:

Добре виражені півдобові припливи спостерігаються майже по всьому Атлантичного океану (бухта Бальбоа на Панамському каналі);

Змішані припливи (0.5< П < 4.0). Среди них различаются:

а) Неправильні півдобові припливи:

Неправильні півдобові припливи мають в основному півдобовий характер. Протягом місяця за місячним календарем зберігаються дві повні і дві малі води в місячну добу, але в деякі дні друге коливання рівня настільки незначно, що період явища можна тільки умовно вважати півдобовий (рис.18). Висоти суміжних повних і малих вод сильно відрізняються один від одного. Зі збільшенням схилення Місяця добові нерівності в висотах збільшуються, набуваючи максимальне значення в дні найбільшого північного або південного схилення Місяця (тропічні припливи). У такі дні другі повні і малі води можуть бути виражені слабо.

до 2, тим сильніше позначається схиляння

Місяця на величину припливу і тим більше проявляються добові нерівності.

Підйом і падіння рівня зображуються правильної кривої без перегинів, хоча великі добові нерівності порушують симетрію між висотами повних і малих вод. Це також створює різницю між часом зростання і падіння рівня.

Неправильні півдобові припливи поширені в Індійському і Тихому океанах, типовий приклад - гирло річки Фрейзер на тихоокеанському узбережжі Канади.

б) Неправильні добові припливи.

Неправильні добові припливи характеризуються переважанням протягом місяця за місячним календарем особливостей припливів добового типу з однієї повної і однієї малої водою в місячну добу (24 години 50 хвилин) (рис.19). Але при проходженні Місяця через екватор, коли схилення Місяця близько до нуля, спостерігаються припливи з півдобовий періодом (тобто дві повні і дві малі води в місячну добу), що мають малу амплітуду - це рівноденні припливи.

13 5 1 з а № tf П /? % 3. 25 17 IS J?

Мал. 19. Неправильні добові припливи (по Г.Н. Смирнову, 1981)

Полумесячние нерівності пов'язані з відміною Місяця. При найбільших склонениях Місяця величина припливів найбільша (добові нерівності в висотах суміжних повних і малих вод швидко збільшуються зі збільшенням відміни), вони мають характер правильних добових - це тропічні припливи При цьому спостерігаються тільки одна повна і одна мала води в місячну добу, ускладнені стояннями рівня .

Зі зменшенням схилення Місяця величина припливів зменшується і з'являються другі повні і малі води, тобто припливи наближаються до півдобовий типу.

Зміна фаз Місяця на величину припливу практично не позначається. Hk 1 + Але 1

Чим ближче відношення -HM до 4, тим ближче неправильні добові припливи до

добовим.

Неправильні добові припливи найчастіше зустрічаються в басейні Тихого океану, наприклад, в гирлі річки Бангкок в М'янмі.

3) Добові припливи.

Добові припливи характеризуються однієї повної і однієї малої водою протягом місячної доби, тобто період явища дорівнює добі. Поняття про добовому нерівності таких припливів не має сенсу.

Полумесячние нерівності пов'язані з відміною Місяця. При малих склонениях Місяця амплітуди малі (рівноденні припливи) (рис.20). Під час проходження Місяця через екватор можуть спостерігатися стояння рівня. В інший час підйом і падіння рівня визначається симетричною синусоїдальної кривої.

Зростання величин припливів починається зі збільшенням схилення Місяця і амплітуда припливів досягає максимальних значень в дні, коли Місяць найбільше віддалена від екватора - починаються тропічні припливи. Однак найбільші припливи настають не точно в момент досягнення Місяцем найбільшого схилення, а через деякий час - це вік добового припливу.

Добові припливи зустрічаються рідко, головним чином в морях Тихого океану (біля узбережжя Китаю, в деяких місцях у Аляски і Філіппін, у острова Хон-До у В'єтнамі), а також в Мексиканській затоці в порту Пенсакола у Флориді.

4) Аномальні припливи Їх кілька типів.

а) півдобовий сонячні припливи.

Півдобові сонячні припливи мають період, що дорівнює половині середньої сонячної доби, тобто 12 годин. Тому повні і малі води при півдобових сонячних припливах спостерігаються завжди в одні і ті ж години доби. Прикладом таких припливів можуть служити припливи в Котабару (о. Калімантан) і Ейре (південне узбережжя Австралії).

б) півдобовий параллактические припливи.

Зустрічаються дуже рідко. У півдобових паралактичних припливів аномально виражено параллактическое нерівність. У режимі цих припливів істотне значення має місячне нерівність, що визначається зміною відстані від Землі до Місяця. При найменшій відстані між Землею і Місяцем протягом місяця припливи найбільші, а при найбільшому - найменші. Зустрічаються такі припливи біля мису Кларка в затоці Хреста в Беринговому морі.

в) півдобовий мілководні припливи.

Відрізняються від звичайних півдобових припливів характером підйому і спаду рівня. Крива змін рівня при таких припливах не симетрична, і час зростання і час падіння можуть значно відрізнятися між собою. Ця різниця тим більше, чим більше вплив мілководдя. У різного ступеня порушення правильного наростання і падіння рівня вельми поширене в припливах Білого і Північного морів. Нерівномірності в змінах рівня біломорські жителі називають "маніхеі" (порт Кемь на Білому морі, Росія). Також це явище характерне для портів Вільгельмсхафен (Північне море, ФРН) і Шанхай (східнокитайська море, Китай).

г) Подвійні півдобові припливи.

Подвійні півдобові припливи характеризуються тим, що внаслідок впливу мілководдя протягом доби буває по чотири повних і чотири малих води. Висоти наступних один за одним повних і малих вод сильно розрізняються між собою, що створює подвійні півдобові нерівності. Величина припливів змінюється в залежності від фаз Місяця.

Зустрічаються подвійні півдобові припливи рідко. Зокрема, вони спостерігаються в районі села Зимова Золотниця на Білому морі, в портах Портленд в США і Саутгемптон на Ла-Манші в Англії.

До аномальним приливам відноситься і порівняно рідкісне явище, відоме в Англії під назвою "бор", у Франції - "маскаре", в Бразилії-"поророка або лантухом", у індіанців Амазонії - "амазуну" (гримляча вода), в Китаї - " чау-дау "(великий приплив).

Бор спостерігається в гирлах річок і являє собою приклад граничного спотворення припливів під впливом місцевих фізико-географічних умов. Внаслідок гальмуючого дії на приливну хвилю тертя об дно, потоку води, що виноситься річкою, і звуження гирла сильно скорочується час зростання. Передній досить крутий схил входить в річку приливної хвилі стає майже стрімкі і поширюється вгору за течією суцільний вертикальною стіною з гуркотом, який чути на багато кілометрів.

На Амазонці поророка спостерігається як водоспад 2 кілометри завдовжки і до 7.5 м заввишки, що рухається зі швидкістю 6 м / с вгору по річці на відстань до 360 км, тобто далі, ніж на будь-який інший річці світу. Шум від нього чути на 30-40 км.

Інший знаменитий бор спостерігається в воронкоподібному гирлі річки Фучуньцзян, що впадає в затоку Ханчжоувань (Східно-Китайське море) в Китаї. Цей бор має фронт близько 2 км в довжину і від 4.5 до 7.5 м в висоту в залежності від сили припливу. Підраховано, що з цим бором, який рухається вгору по річці зі швидкістю 22 км / год, проноситься майже 2 мільйони тонн води. Рев його чути за 30 км.

У Бенгалії (Індія) в гирлі річок Гангу, Брахмапутри і Мегхни в сизигії спостерігається бор висотою 9 м, що поширюється зі швидкістю близько 7.5 м / с.

Бор спостерігається також на річках Франції, на річках Северн і Трент в Англії, в затоці Кука на Алясці, на річці Птікодьяк в Канаді, впадає в північну частину затоки Фанді.

У гирлі річки Сент-Джон, також впадає в затоку Фанді, спостерігається цікаве явище - реверсивні водоспади. При малій воді в затоці річка падає в море через поріг шириною 150 м. Коли приплив піднімається до рівня порогу, води затоки і річки заспокоюються і настає час затишшя. А потім, коли приплив набирає повну висоту, вода починає падати в зворотну сторону, перекочуючись через скелясту перешкоду; таким чином, водоспад, зазвичай вливається в море, тепер скидає свої води вгору за течією річки. Ця картина повторюється двічі на добу.

2.1.3. нерівності припливів

Нерівності припливів - відхилення часу настання повних і малих вод і величин припливів від їх середніх значень для даного місця.

На практиці це означає, що спостережувані величини припливу і час настання повних і малих вод змінюються день від дня, а в разі змішаних припливів - і протягом доби.

Нерівності припливів пов'язані зі зміною положення Місяця, Сонця і Землі. Так як приливообразующая сила Місяця більше приливоутворюючої сили Сонця, основні нерівності пов'язані зі змінами взаємного положення Місяця і Землі.

Виділяються наступні основні види нерівностей в явищі припливів: добові, полумесячние, місячні (параллактические) і длінноперіодние.

3.3.1. добові нерівності

Завжди наявна більша або менша різниця висот двох послідовних повних або двох послідовних малих вод називається

добовим нерівністю в висоті припливів.

Це нерівність проявляється також у часі настання припливів щодо моментів верхньої і нижньої кульмінації Місяця.

Добові нерівності залежать від:

\u003e Астрономічних причин - схилення Місяця і Сонця;

\u003e Фізико-географічних умов місця (обрисів берега, характеру рельєфу дна, наявності островів і т.п.)

Згідно статичної теорії Ньютона, Місяць і Сонце викликають виникнення приливних горбів безпосередньо під собою і на протилежному боці Землі (рис. 21). Якби Місяць перебувала прямо над
екватором, то в результаті обертання Місяця навколо Земл і два приливних горба рухалися б рівномірно навколо Землі у вигляді сімейства двох хвиль, і теоретично в будь-якій точці на екваторі в добу мали б місце два припливу рівної величини. Спостерігалися б дві однакових по висоті повні і дві малі води.

Припустимо, що ми перемістилися на північ (або на південь) від екватора, наприклад, в точку А чи В. Тут також будуть спостерігатися два рівних припливу на добу. Але ці припливи будуть менш вираженими, так як точки А і В ближче до країв приливних горбів, ніж до їх серединам. І це відноситься до будь-якій точці океану - рівновеликі, правильні півдобові припливи (період дорівнює половині місячної доби - 12 годин 25 хвилин, дві повні і дві малі води на добу) стають все менш вираженими в напрямку від екватора до полюсів.

Все це було б так, якби положення Місяця над екватором було незмінно. Але насправді цього немає.

Обертаючись навколо Землі по своїй 27% добової орбіті, Місяць поперемінно виявляється то на північ, то на південь від екватора. Над самим екватором вона виявляється тол'ко при переході з однієї півкулі в іншу.

Таким чином, перебуваючи над екватором або поблизу від нього, Місяць створює два рази на добу однакові повні води. У міру того, як Місяць відхиляється на північ або на південь від екватора, нерівність між ними проявляється все більше. Це призводить в кінцевому підсумку до повного зникнення другої повної води. Період припливів при цьому перетворюється в добовий, а зміна рівня стає нерівномірним за рахунок появи стоянь рівня, що залежать, як і добові нерівності, від змін схилення Місяця.

Сонце впливає на припливи так само, як і Місяць. Сонце під час свого уявного обертання навколо Землі теж відхиляється на північ і південь від екватора, що також призводить до нерівної висоті двох послідовних повних або малих вод. Коли Сонце знаходиться над екватором, півдобові сонячні припливи повинні бути рівними, коли воно віддаляється від екватора, то з'являється різниця між першою і другою повними і малими водами, тобто добове нерівність. Коли Сонце досягає максимального відхилення, сонячні припливи

стають добовими.

Порушення ходу рівня півдобових припливів виникають і з іншої причини.

У районах з малими глибинами спостерігається зменшення часу росту рівня при припливі за рахунок збільшення часу падіння під час відпливу, або навпаки. Ці нерівномірності в зміні рівня в деяких місцях досягають такого розвитку, що з'являються додаткові повні і малі води. В цьому випадку півдобові припливи перетворюються в так звані подвійні півдобові припливи. Однак другі повні і малі води при подвійних півдобових припливах зазвичай виражені слабо.

Дуже важлива особливість кривих ходу рівня полягає в тому, що вони можуть бути розкладені на дві прості складові, періоди яких відносяться як 1: 2. При цьому одне коливання має добовий період, а друге - півдобовий. У разі мілководних припливів періоди складових хвиль надають рівними чверті

Відносно добових припливів з однієї повної і однієї малої водами в добу поняття про добовому нерівності сенсу не має.

доби і півдоби. При більш ретельному аналізі в добової мінливості припливних явищ виявляється присутність коливань і інших періодів.

2.3.3.2. полумесячние нерівності

Поступова зміна характеристик приливних коливань рівня і приливних течій, що спостерігаються від доби до доби з полумесячной періодичністю, називається півмісячним нерівністю припливів.

Полумесячние нерівності поділяються на два види:

\u003e Фазові (пов'язані зі зміною фаз Місяця);

\u003e Тропічні (пов'язані зі зміною схилення Місяця протягом місяця). Фазові нерівності характерні для півдобових припливів. час

настання припливів визначається в основному моментом кульмінації Місяця, який зміщується щодоби вперед за часом в середньому на 50 хвилин. Приблизно протягом півмісяця моменти верхньої і нижньої кульмінацій Місяця проходять через всі години доби. Потім цикл повторюється.

Відповідно за половину місяця через все години доби проходить і час настання повних і малих вод.

Залежно від часу кульмінації Місяця змінюється і величина припливів. У дні повного місяця і молодика, тобто в сизигії, Місяць і Сонце кульминируют одночасно (Місяць кульминирует в 0 і 12 годин), розташовуючись на одній лінії із Землею, по одну сторону від неї або з протилежних сторін (рис. 23). Приливоутворюючої сили Місяця і Сонця при цьому складаються і створюють припливи приблизно на 20% вище, ніж звичайно. Такі припливи називаються сізігійний. Через вплив фізико-географічних умов найбільші величини припливів спостерігаються не точно в сизигії, а через деякий час. Інтервал часу між повним місяцем і молодиком і найбільшим припливом називається віком півдобовий припливу (місячним проміжком).

Зі зміною часу кульмінації Місяця пов'язано також зміна величини місячних проміжків. Півмісячних зміна місячних проміжків визначає півмісячних нерівність в часі повних і малих вод настання припливів.

Середній період фазового півмісячних нерівності дорівнює 14.77 доби, так як час, що протікає між двома повнями або молодиками (синодичний місяць) одно в середньому 29.53 доби.

Тропічні полумесячние нерівності характерні для добових припливів і припливів, які хоча б на нетривалий час протягом місяця стають добовими.

Тропічні неравештва пов'язані зі змінами схилення Місяця

Зі збільшенням схилення Місяця збільшуються добові нерівності і величина припливів. Найбільшою величини приливи досягають при найбільшому відмінюванні Місяця. Такі припливи називаються тропічними (Місяць знаходиться поблизу тропіків).

При відміні Місяця дорівнює нулю, величини припливів найменші і звуться рівноденні або екваторіальних (Місяць проходить через екватор).

Повний цикл змін схилення Місяця відбувається протягом тропічного місяця, який триває в середньому 27.32 сугок. Нерівність визначається тільки величиною відмінювання і не залежить від його знака. Тому період тропічного нерівності в припливах дорівнює половині періоду тропічного місяця, тобто в середньому 13.66 доби.

Залежно від схилення Місяця змінюються також місячні проміжки, отже, тропічне нерівність позначається також на час настання припливів.

Через вплив фізико-географічних умов тропічні припливи відстають від моменту найбільшого схилення Місяця. Інтервал часуі між найбільшим відміною Місяця і найближчим найбільшим добовим припливом називається віком добового припливу (віком тропічного нерівності).

2.3.3.3. Місячні (параллактические) нерівності

Місячні нерівності обумовлені зміною відстані від Землі до Місяця (рис.25). Так як Місяць обертається навколо Землі не по ідеальному колу, а по еліпсу, то Місяць то ближче до Землі, то далі від неї. Період обертання Місяця навколо Землі називається аномалістіческій місяцем і дорівнює 27.55 доби. Для кількісної оцінки відстані між Землею і Місяцем служить кутовий показник

Горизонтальний паралакс Місяця, тому місячні нерівності називають також параллактическому.

Коли Місяць максимально наближається до Землі, тобто знаходиться в перигеї (П), сила її тяжіння зростає і приплив стає приблизно на 20% вище, ніж звичайно - перігейний прилив (рис. 6). Найменша відстань між Землею і Місяцем (перигей), відповідає найбільшому значенню горизонтального паралакса Місяця.

У міру збільшення відстані між Землею і Місяцем приливні коливання зменшуються. Коли Місяць досягає точки максимально віддаленої від Землі - апогею (А), її приливообразующая сила зменшується і спостерігається приплив приблизно на 20% нижче звичайного - апогейний прилив. Найбільше видалення Місяця (А) характеризується найменшими значеннями горизонтального паралакса Місяця.

Крім висоти припливів, місячні нерівності проявляються і в змінах місячних проміжків, тобто часу настання припливів.

Великі величини припливів при найменшій відстані між Землею і Місяцем (перигей) і малі припливи при великій відстані між Землею і Місяцем (апогей) зміщені щодо відповідних астрономічних умов на проміжок часу, званий віком параллактического нерівності.

Іноді моменти сизигії і місячного перигею збігаються і можна спостерігати припливи надзвичайної висоти. Сізігійний прилив на 20% вище, ніж звичайно, перігейний прилив також на 20% вище, ніж звичайно. Коли вони складаються, то створюють приплив на 40% вище, ніж звичайно - перігейно-сізігійний прилив. Відповідно, якщо квадратура прилив збігається з апогейним, то спостерігається протилежна картина - повна вода приблизно на 40% нижче норми - апогейно- квадратура прилив.

2.3.3.4. длінноперіодние нерівності

Длінноперіодние нерівності припливів пов'язані з удаваним річним рухом Сонця.

Зміна відміни Сонця протягом року проявляється в припливах сонячним тропічним нерівністю піврічного періоду. З ним пов'язані зміни піврічного періоду величин тропічних і екваторіальних припливів,

а також добових нерівностей. При максимальному відмінюванні Сонця в змішаному сонячному припливі буде посилюватися добове нерівність (тропічний сонячний приплив).

Зміни відстані від Сонця до Землі (параллакса Сонця) визначають сонячне параллактическое нерівність річного періоду. Воно призводить до збільшення припливу на 10% в момент перигелію (мінімальної відстані від Сонця до Землі) в порівнянні з моментом Офелія (максимальної відстані від Сонця до Землі).

Також в практиці приймається до уваги повільне, з періодом 18.61 року, зміна схилення Місяця внаслідок нахилу місячної орбіти до площини екліптики на постійний кут 5 ° 08 '. Пов'язане з цим багаторічна нерівність в припливах позначається порівняно невеликими змінами півмісячних місячних тропічних нерівностей.

Хвилювання на морі, Т. Е. хвилі, Утворюється коливальними рухами частинок води під впливом будь-яких зовнішніх сил. За своїм походженням розрізняють наступні види:

• вітрові хвилі, що утворюються під дією вітру;
• припливно-відливних, що утворюються під дією гравітаційних сил Місяця і Сонця;
• зганяння, створювані в прибережних містах і гирлах річок, що постійно дмуть вітри;
• цунамі, що виникають при підводних землетрусах;
• хвилі від рухомих судів.

Вітрові хвилі. Вітрові хвилі являють собою періодично такі вали і западини ( мал. 7.38.).

Мал. 7.38. елементи хвилі

Верхня частина вала називається гребенем, нижня частина (западина) - підошвою. Відстань між двома гребенями або підошвами називається довжиною хвилі і позначається буквою λ, а час, протягом якого проходять два гребеня через одну точку - періодом хвилі. Відстань по вертикалі від підошви до гребеня називають висотою хвилі h, кут схилу - крутизною α.

Під впливом вітру форма хвилі відрізняється від синусоїдальної і має пологий навітряний (з боку вітру) схил і крутий подветренний (з протилежного боку). При посиленні вітру подветренний схил стає крутіше і починає розсипатися, утворюючи білі «баранчики».

Вітрові хвилі залежать від величини водного простору, глибини, швидкості вітру і тривалості його дії в одному напрямку. На великих глибинах хвилі високі, пологі і довгі і, навпаки, на малих глибинах хвилі короткі і круті, небезпечні для невеликих суден.

На великих водних просторах висота хвиль зростає в міру її просування від навітряного берега до підвітряного, при великому гуркоті хвилі можуть бути досить великими навіть при слабких вітрах. При взаємодії набігаючих хвиль з відбитими від крутого берега створюється штовханина - хаотичні, різні за висотою та довжиною хвилі, які становлять небезпеку для малих суден.

Якщо берег пологий, то хвиля не відбивається від нього і, внаслідок цього, має правильну форму. Набігаючи на пологий берег, у міру зменшення глибини вона збільшується по висоті і крутизні і при виході на берег перекидається. Таке хвилювання називається прибоєм.

У відкритому морі в шторм висота хвилі може досягати 5-8 метрів при довжині 60-150 метрів, а при дуже сильних штормах і більш. Висота хвиль на озерах і водосховищах може досягати 2,5-4 метра.

На великих водних просторах вітрові хвилі при сильних вітрах мають, як правило, складну структуру. На основні великі хвилі накладаються знову утворюються хвилі різної довжини і висоти. Складаючись один з одним і з основною хвилею, вони можуть приводити і до згладжування, і до значного збільшення висоти гребеня. Періоди основний і неосновних найбільш потужних хвиль можуть збігтися так, що результуючий гребінь може після спаду поступово наростати до дуже великих значень - так виникає горезвісний «дев'ятий вал».

Після припинення вітру хвилювання відразу не припиняється - воно продовжує, затухаючи, рухатися в тому ж напрямку, утворюючи так звану брижі (при повній відсутності вітру - мертву брижі), причому, хвилі при цьому можуть досягати досить великої висоти. В океані після припинення шторму можна очікувати появи дуже високих і крутих «хвиль-убивць», здатних розправитися не тільки з невеликими малотоннажними, але і з найбільшими судами.

Крім того, брижі може викликати сильну хаотичну качку судна з великою амплітудою коливань. Така хитавиця загрожує перекиданням і заливанням невеликим відкритим моточовни і катерам, але особливо небезпечна для суден з високими надбудовами або щоглами. Бували випадки, коли на мертвій брижах відвалювалися розташовані на щоглах антени і датчики приладів, рвався стоячий такелаж щогл на вітрильних яхтах, падали з палуб і містків за борт люди. Тому після припинення шторму не можна розслаблятися і тримати закритими люки до ослаблення брижах.

Хвилі на акваторіях портів. На акваторіях портів утворюється сукупність хвиль, що приходять з моря, власних вітрових хвиль, хвиль, створюваних судами і відбитих від причальних стінок і берегів. В результаті складання всіх цих хвиль створюється хаотична штовханина, небезпечна для невеликих суден своєю непередбачуваністю. До таких хвилях важко пристосуватися, глибокі провали і високі гребені можуть з'явитися перед судном зовсім раптово з усіма неприємними наслідками для невеликого відкритого судна.

Припливи. Приливами називаються періодичні зміни рівня води, викликані силами тяжіння Місяця і Сонця. Коливання води у відкритих басейнах можуть досягати 1 метра, а в вершинах заток до 10-14 метрів. Такі високі коливання рівня води зустрічаються в деяких затоках Білого і Баренцового морів. Вищий рівень води називається повною водою, малий рівень - малої водою, а середній рівень - середній водою.

Припливи завжди викликають припливно-відливних течії. Припливи мають три види - добові, які мають в період місячної доби (24 год 50 хв) одну повну воду і одну малу; півдобові, у яких за той же час змінюються дві повні води і дві малі; змішані - зі зміною протягом половини місячного місяця періодів з півдобових на добові і назад.

Відомості про припливи для планованих районів плавання можна отримати з «Таблиць припливів». З їх допомогою можна обчислити:

• висоти і моменти повних і малих вод в основних портах на задані добу;
• висоти рівня моря в портах на будь-який момент часу між повною і малої водою;
• час, коли приплив досягає заданої величини.