Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Земной прилив (англ. earth tide) — колебание тела Земли (смещение уровенной поверхности) под действием приливных сил[1], обусловленных гравитацией Луны и Солнца. Амплитуда смещения около 0,5 метра[1]. Самые значительные периодические составляющие земных приливов — полусуточные, но присутствуют также суточные, полугодовые и двухнедельные колебания.
Содержание
Сила, вызывающая прилив
Большая из периодических гравитационных сил исходит от Луны. На рисунках изображена приливная сила, создаваемая Луной, для случая, когда Луна находится точно над 30° с. ш. (на рисунке справа), или 30° ю. ш. (на рисунке слева. Красным цветом показана сила, направленная вверх (от центра Земли), синим цветом — направленная вниз (к центру Земли). На каждой картинке одна красная область находится под Луной, другая от в противоположной точке. Если, например, в данный момент времени Луна находится прямо над 30° с. ш. (правый рисунок), 90° з. д., то центр одной красной области находится на 30° с. ш., 90° з. д. (под Луной), центр второй красной области на 30° ю. ш., 90° в. д. (в противоположной от Луны точке), а синеватой полоса является большим кругом, равноудалённым от этих точек. В результате вращения Земли на 30° широты пик силы возникает один раз в сутки, что дает суточный период колебаний силы. На экваторе же возникновение двух равных пиков (и двух впадин) силы соответствует полусуточному периоду колебаний.
Земной прилив
Земной прилив охватывает все тело Земли, и ему не мешают тонкая кора и массивы суши на поверхности в масштабах, которые делают несущественной жесткость горных пород. Хотя гравитационная сила, вызывающая земные и океанские приливы одинакова, её действие на твёрдую землю и на океанскую воду различна. Океанические приливы являются следствием резонанса одних и тех же движущих сил с периодическими движениями воды в Мировом океане, накопленными за много дней, так что их амплитуда изменяются на коротких расстояниях всего в несколько сотен километров. В то же время периоды собственных колебаний Земли несоразмерны астрономическим временам, поэтому высота земного прилива обусловлена только действующими в данный момента силами.
Компоненты прилива с периодом около двенадцати часов имеют лунную амплитуду (разность высот выпуклости/впадины земной поверхности), которая чуть более чем в два раза превышает высоту солнечных амплитуд, как показано в таблице ниже. Полусуточный прилив (один максимум каждые 12 или около того часов) преимущественно лунный и вызывает секторальные деформации. Суточный прилив лунно-солнечный и вызывает тессеральные деформации[2].
Приливные составляющие
Основные составляющие прилива. Амплитуды могут отличаться от перечисленных в пределах нескольких процентов[3][4].
Полусуточный
|
| Приливная составляющая
|
Период
|
Вертикальная амплитуда (мм)
|
Горизонтальная амплитуда (мм)
|
| М 2
|
12,421 ч
|
384,83
|
53,84
|
| S 2 (солнечная полусуточная)
|
12.000 ч
|
179,05
|
25.05
|
| N 2
|
12,658 ч
|
73,69
|
10.31
|
| К 2
|
11,967 ч
|
48,72
|
6,82
|
Дневной
|
| Приливная составляющая
|
Период
|
Вертикальная амплитуда (мм)
|
Горизонтальная амплитуда (мм)
|
| К 1
|
23,934 ч
|
191,78
|
32.01
|
| О 1
|
25,819 ч
|
158,11
|
22.05
|
| Р 1
|
24,066 ч
|
70,88
|
10.36
|
| ф 1
|
23,804 ч
|
3,44
|
0,43
|
| 1
|
23,869 ч
|
2,72
|
0,21
|
| S 1 (солнечно-суточный)
|
24.000 ч
|
1,65
|
0,25
|
Долгосрочный
|
| Приливная составляющая
|
Период
|
Вертикальная амплитуда (мм)
|
Горизонтальная амплитуда (мм)
|
| М ф
|
13 661 дней
|
40,36
|
5,59
|
| М м (лунный месяц)
|
27 555 дней
|
21.33
|
2,96
|
| S sa (солнечное полугодие)
|
0,50000 лет
|
18,79
|
2,60
|
| Лунный узел
|
18 613 лет
|
16,92
|
2,34
|
| S a (солнечный годовой)
|
1.0000 лет
|
2,97
|
0,41
|
Следствия земных приливов
Высокоточные данные о земных приливах были получены с помощью криогенных гравиметров, а также радиоинтерферометров со сверхдлинной базой[1]. Вулканологи используют регулярные, предсказуемые движения земных приливов для калибровки и тестирования чувствительных инструментов мониторинга деформации вулканов. Приливы также могут вызывать вулканические явления[5].
Амплитуду земных приливов важно учитывать в глобальной системе позиционирования, и в измерениях спутниковой лазерной локации. Земные приливы также необходимо учитывать в случае некоторых экспериментов по физике элементарных частиц, например, в ЦЕРН[6] или Национальной ускорительной лаборатории SLAC очень большие ускорители частиц были спроектированы с учетом земных приливов для правильной работы[7].
Приливы в планетах и лунах, а также у двойных звезд и двойных астероидов играют ключевую роль в их динамике. Например, из-за приливного колебания Луна попадает в спин-орбитальный резонанс 1:1, в силу чего она всегда повёрнута к Земле одной стороной. Из-за прилива так же и Меркурий находится в ловушке спин-орбитального резонанса 3:2 с Солнцем[8]. По той же причине считается, что многие экзопланеты захвачены в более высоких спин-орбитальные резонансы со своими родительскими звездами[9].
См. также
Примечания
- 1 2 3 Молоденский С. М. Приливы и отливы, 2015.
- Мельхиор П. Земные приливы, 1968.
-
John Wahr, «Earth Tides», Global Earth Physics, A Handbook of Physical Constants, AGU Reference Shelf, 1, pp. 40-46, 1995.
- Michael R. House, «Orbital forcing timescales: an introduction», Geological Society, London, Special Publications; 1995; v. 85; p. 1-18. http://sp.lyellcollection.org/cgi/content/abstract/85/1/1 Архивная копия от 23 июня 2010 на Wayback Machine
-
Sottili G., Martino S., Palladino D.M., Paciello A., Bozzano F. (2007), Effects of tidal stresses on volcanic activity at Mount Etna, Italy, Geophys. Res. Lett., 34, L01311, doi:10.1029/2006GL028190, 2007.
- Мельхиор П. Земные приливы, 1968, с. 315—317.
- Accelerator on the move, but scientists compensate for tidal effects Архивная копия от 25 марта 2010 на Wayback Machine, Stanford online
- Noyelles, B. (2014). Spin-orbit evolution of Mercury revisited. Icarus. 241: 26–44. arXiv:1307.0136. Bibcode:2014Icar..241...26N. doi:10.1016/j.icarus.2014.05.045.
-
Литература
|
|