สารานุกรมโรงเรียน. ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ การลดลงและการไหล การลดลงและการไหลในทางดาราศาสตร์
![สารานุกรมโรงเรียน. ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ การลดลงและการไหล การลดลงและการไหลในทางดาราศาสตร์](https://i2.wp.com/s3.travelask.ru/system/images/files/001/191/564/wysiwyg/leio-mclaren-leiomclaren-299158-unsplash.jpg)
เมื่อสองปีก่อน ฉันไปเที่ยวพักผ่อนที่ชายฝั่งมหาสมุทรอินเดีย บนเกาะซีลอนอันแสนวิเศษ โรงแรมเล็กๆ ของฉันอยู่ห่างจากทะเลเพียง 50 เมตร ทุกวันฉันสังเกตเห็นการเคลื่อนไหวอันทรงพลังและชีวิตอันปั่นป่วนของมหาสมุทรด้วยตาของตัวเอง เช้าตรู่วันหนึ่ง ข้าพเจ้ายืนอยู่บนชายฝั่ง มองดูคลื่น และคิดถึงสิ่งที่ทำให้แรงสั่นสะเทือนอันทรงพลังของมหาสมุทร การขึ้นและลงในแต่ละวัน
อะไรให้พลังแก่กระแสน้ำขึ้นและลง
แรงโน้มถ่วงส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุทั้งหมดเท่าๆ กัน แต่ถ้าแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดกระแสน้ำในมหาสมุทร และน้ำทำให้เกิดน้ำในแอฟริกา แล้วเหตุใดจึงไม่มีกระแสน้ำในทะเลสาบ? อืม จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราคิดว่าทุกสิ่งที่เรารู้นั้นผิด คนฉลาดหลายคนจากโลกวิทยาศาสตร์อธิบายแบบนี้ แรงโน้มถ่วงของโลกที่จุด A นั้นอ่อนกว่าจุด B ผลกระทบสุทธิของแรงโน้มถ่วงของโลกทำให้มหาสมุทรทอดยาว หลังจากนั้นจะพองตัวไปทางด้านตรงข้าม
ใช่ ข้อเท็จจริงนั้นเป็นเรื่องจริง และแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ณ จุด A และ B มีความแตกต่างกัน
ความเข้าใจผิดอยู่ที่คำอธิบายของส่วนนูน บางทีอาจไม่ปรากฏเนื่องจากความแตกต่างด้านแรงดึงดูด แต่เหตุผลไม่ค่อยชัดเจนและทำให้เกิดความสับสน มันเกี่ยวกับแรงดันสะสมในตำแหน่งต่างๆ ในแนวน้ำมากกว่า และดวงจันทร์เปลี่ยนโลกให้เป็นปั๊มไฮดรอลิกในระดับดาวเคราะห์ และน้ำก็พองตัวและกดตัวเองเข้าหาศูนย์กลาง ดังนั้นแม้ผลกระทบเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอแล้วที่การเคลื่อนที่ของคลื่นจะเริ่มต้นขึ้น
![](https://i2.wp.com/s3.travelask.ru/system/images/files/001/191/564/wysiwyg/leio-mclaren-leiomclaren-299158-unsplash.jpg)
เพิ่มเติมเล็กน้อยเกี่ยวกับกระแสน้ำ
แต่ฉันอยากจะเข้าใจว่าทำไมพวกเขาถึงไม่อยู่ในแหล่งน้ำอื่น:
- ในร่างกายมนุษย์ (ประกอบด้วยน้ำ 80%)
- ในอ่างที่เต็มไปด้วยน้ำ
- ในทะเลสาบ
- ในถ้วยกาแฟ ฯลฯ
น่าจะเกิดจากความกดอากาศต่ำกว่าในมหาสมุทรและระบบไฮดรอลิกส์ที่ไม่ดี ต่างจากมหาสมุทรตรงที่สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงการสะสมน้ำเพียงเล็กน้อย พื้นที่ทะเลสาบ ถ้วย และส่วนที่เหลือไม่เพียงพอสำหรับแรงดันขั้นต่ำในการเปลี่ยนระดับน้ำ ทำให้เกิดคลื่น
![](https://i1.wp.com/s2.travelask.ru/system/images/files/001/191/579/wysiwyg/tyler-nix-549210-unsplash.jpg)
ทะเลสาบขนาดใหญ่สามารถสร้างแรงกดดันต่อกระแสน้ำขนาดเล็กได้ แต่เนื่องจากลมและน้ำกระเซ็นทำให้เกิดระลอกคลื่นขนาดใหญ่ เราจึงไม่สังเกตเห็นมัน กระแสน้ำเกิดขึ้นทุกที่ พวกมันมีขนาดเล็กมาก
การลดลงและกระแสน้ำเรียกว่าการเพิ่มขึ้นและลดลงของระดับน้ำในมหาสมุทรและทะเลเป็นระยะ สองครั้งในระหว่างวันโดยมีช่วงเวลาประมาณ 12 ชั่วโมง 25 นาทีน้ำใกล้ชายฝั่งมหาสมุทรหรือทะเลเปิดจะสูงขึ้นและหากไม่มีสิ่งกีดขวางบางครั้งก็อาจท่วมพื้นที่ขนาดใหญ่ - นี่คือกระแสน้ำ จากนั้นน้ำก็ลดลงและลดลงจนเผยให้เห็นก้นบ่อ - นี่คือระดับน้ำลง ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? แม้แต่คนโบราณก็ยังคิดเรื่องนี้และสังเกตเห็นว่าปรากฏการณ์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับดวงจันทร์ I. นิวตันเป็นคนแรกที่ชี้ให้เห็นสาเหตุหลักที่ทำให้กระแสน้ำลดลง - นี่คือแรงดึงดูดของโลกจากดวงจันทร์หรือค่อนข้างเป็นความแตกต่างระหว่างแรงดึงดูดของดวงจันทร์ทั่วโลกโดยรวม และเปลือกน้ำของมัน
คำอธิบายการขึ้นลงของกระแสน้ำตามทฤษฎีของนิวตัน
![](https://i1.wp.com/xn--h1aebia8a.xn--p1ai/uploads/images/stati/dop/priliv.jpg)
แรงดึงดูดของโลกโดยดวงจันทร์ประกอบด้วยแรงดึงดูดของอนุภาคแต่ละอนุภาคของโลกโดยดวงจันทร์ อนุภาคที่อยู่ใกล้ดวงจันทร์มากขึ้นจะถูกดึงดูดด้วยแรงมากขึ้น ในขณะที่อนุภาคที่อยู่ไกลออกไปจะถูกดึงดูดน้อยกว่า หากโลกมีความแข็งอย่างสมบูรณ์ แรงโน้มถ่วงที่แตกต่างกันนี้จะไม่มีบทบาทใดๆ แต่โลกไม่ใช่วัตถุที่แข็งแกร่งอย่างแน่นอน ดังนั้นความแตกต่างของแรงดึงดูดของอนุภาคที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลกและใกล้ศูนย์กลางของมัน (ความแตกต่างนี้เรียกว่าแรงขึ้นน้ำลง) จะแทนที่อนุภาคที่สัมพันธ์กันและโลก โดยหลักแล้วเปลือกน้ำของมันมีรูปร่างผิดปกติ
เป็นผลให้ด้านที่หันหน้าไปทางดวงจันทร์และด้านตรงข้ามมีน้ำเพิ่มขึ้น ก่อตัวเป็นสันเขาและมีน้ำส่วนเกินสะสมอยู่ที่นั่น ด้วยเหตุนี้ ระดับน้ำในจุดตรงข้ามของโลกจึงลดลงในเวลานี้ - น้ำลงเกิดขึ้นที่นี่
หากโลกไม่หมุนรอบตัวเองและดวงจันทร์ยังคงนิ่งเฉย โลกพร้อมกับเปลือกน้ำก็จะคงรูปร่างที่ยาวเหมือนเดิมไว้เสมอ แต่โลกหมุน และดวงจันทร์ก็โคจรรอบโลกในเวลาประมาณ 24 ชั่วโมง 50 นาที ในช่วงเวลาเดียวกัน ยอดน้ำขึ้นน้ำลงจะติดตามดวงจันทร์และเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวมหาสมุทรและทะเลจากตะวันออกไปตะวันตก เนื่องจากมีการคาดการณ์ไว้ 2 ครั้ง คลื่นยักษ์จึงเคลื่อนผ่านแต่ละจุดในมหาสมุทรวันละสองครั้ง โดยมีช่วงเวลาประมาณ 12 ชั่วโมง 25 นาที
ทำไมความสูงของคลื่นจึงต่างกัน?
![](https://i0.wp.com/xn--h1aebia8a.xn--p1ai/uploads/images/stati/dop/priliv_moon.jpg)
ในมหาสมุทรเปิด น้ำจะสูงขึ้นเล็กน้อยเมื่อมีคลื่นยักษ์ผ่านไป: ประมาณ 1 เมตรหรือน้อยกว่า ซึ่งแทบจะมองไม่เห็นสำหรับลูกเรือ แต่นอกชายฝั่งแม้แต่ระดับน้ำที่เพิ่มขึ้นก็ยังเห็นได้ชัดเจน ในอ่าวและอ่าวแคบ ระดับน้ำจะสูงขึ้นมากในช่วงน้ำขึ้น เนื่องจากชายฝั่งป้องกันการเคลื่อนที่ของคลื่นยักษ์และน้ำจะสะสมอยู่ที่นี่ตลอดเวลาระหว่างน้ำลงและน้ำขึ้น
พบระดับน้ำสูงสุด (ประมาณ 18 ม.) ในอ่าวแห่งหนึ่งบนชายฝั่งในประเทศแคนาดา ในรัสเซีย กระแสน้ำสูงสุด (13 ม.) เกิดขึ้นในอ่าว Gizhiginskaya และ Penzhinskaya ของทะเล Okhotsk ในทะเลภายในประเทศ (เช่นในทะเลบอลติกหรือทะเลดำ) การขึ้นและลงของกระแสน้ำแทบจะมองไม่เห็นเนื่องจากมวลน้ำที่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับคลื่นยักษ์ในมหาสมุทรไม่มีเวลาเจาะเข้าไปในทะเลดังกล่าว แต่ถึงกระนั้น ในทุกทะเลหรือแม้แต่ทะเลสาบ คลื่นยักษ์ที่เป็นอิสระซึ่งมีมวลน้ำเพียงเล็กน้อยก็เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ความสูงของกระแสน้ำในทะเลดำสูงถึงเพียง 10 ซม.
ในพื้นที่เดียวกัน ความสูงของกระแสน้ำอาจแตกต่างกัน เนื่องจากระยะทางจากดวงจันทร์ถึงโลกและความสูงสูงสุดของดวงจันทร์เหนือเส้นขอบฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา และสิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงขนาดของแรงขึ้นน้ำลง
กระแสน้ำและดวงอาทิตย์
แสงอาทิตย์ยังส่งผลต่อกระแสน้ำอีกด้วย แต่แรงขึ้นน้ำลงของดวงอาทิตย์ยังน้อยกว่าแรงขึ้นน้ำลงของดวงจันทร์ถึง 2.2 เท่า ในช่วงพระจันทร์ใหม่และพระจันทร์เต็มดวง พลังน้ำขึ้นน้ำลงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์จะกระทำไปในทิศทางเดียวกัน จากนั้นจึงได้กระแสน้ำสูงสุด แต่ในช่วงไตรมาสแรกและไตรมาสที่สามของดวงจันทร์ พลังน้ำขึ้นน้ำลงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์จะขัดแย้งกัน ดังนั้นกระแสน้ำจึงมีขนาดเล็กลง
กระแสน้ำในเปลือกอากาศของโลกและในร่างกายที่มั่นคง
ปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงไม่เพียงเกิดขึ้นในน้ำเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นในเปลือกอากาศของโลกด้วย พวกมันถูกเรียกว่ากระแสน้ำในชั้นบรรยากาศ กระแสน้ำยังเกิดขึ้นในร่างกายที่เป็นของแข็งของโลกด้วย เนื่องจากโลกไม่ได้แข็งอย่างสมบูรณ์ ความผันผวนในแนวตั้งของพื้นผิวโลกเนื่องจากกระแสน้ำสูงถึงหลายสิบเซนติเมตร
เนื้อหาของบทความ
น้ำขึ้นและไหลความผันผวนเป็นระยะของระดับน้ำ (ขึ้นและลง) ในพื้นที่น้ำบนโลก ซึ่งเกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ที่กระทำบนโลกหมุนรอบตัว พื้นที่น้ำขนาดใหญ่ทั้งหมด รวมถึงมหาสมุทร ทะเล และทะเลสาบ ล้วนแล้วแต่ได้รับผลกระทบจากกระแสน้ำในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่น ถึงแม้ว่าจะเป็นทะเลสาบขนาดเล็กก็ตาม
น้ำตกที่พลิกกลับได้
(ทิศทางย้อนกลับ) เป็นอีกหนึ่งปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับกระแสน้ำในแม่น้ำ ตัวอย่างทั่วไปคือน้ำตกในแม่น้ำเซนต์จอห์น (นิวบรันสวิก แคนาดา) ที่นี่ ผ่านช่องเขาแคบ น้ำในช่วงน้ำขึ้นจะแทรกซึมเข้าไปในแอ่งที่อยู่เหนือระดับน้ำต่ำ แต่จะต่ำกว่าระดับน้ำสูงในช่องเดียวกันเล็กน้อย จึงมีกำแพงกั้นน้ำไหลผ่านจนเกิดเป็นน้ำตก ในช่วงน้ำลง น้ำจะไหลไปตามกระแสน้ำผ่านทางแคบ และเมื่อข้ามขอบใต้น้ำจะเกิดเป็นน้ำตกธรรมดา ในช่วงน้ำขึ้น คลื่นสูงชันที่ทะลุผ่านหุบเขาจะตกลงมาราวกับน้ำตกลงสู่แอ่งที่อยู่เบื้องบน กระแสน้ำย้อนกลับยังคงดำเนินต่อไปจนกระทั่งระดับน้ำทั้งสองด้านของธรณีประตูเท่ากันและระดับน้ำเริ่มลดลง จากนั้นน้ำตกที่หันหน้าไปทางท้ายน้ำก็ได้รับการบูรณะอีกครั้ง ระดับน้ำในหุบเขาต่างกันโดยเฉลี่ยประมาณ อย่างไรก็ตามที่ระดับน้ำสูงสุด 2.7 ม. ความสูงของน้ำตกโดยตรงอาจเกิน 4.8 ม. และน้ำตกที่อยู่ด้านหลัง - 3.7 ม.
แอมพลิจูดน้ำขึ้นน้ำลงที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
กระแสน้ำที่สูงที่สุดในโลกเกิดจากกระแสน้ำที่แรงในอ่าวมินาสในอ่าวฟันดี้ ความผันผวนของกระแสน้ำที่นี่มีลักษณะเป็นเส้นทางปกติโดยมีช่วงครึ่งวัน ระดับน้ำในช่วงน้ำขึ้นมักจะสูงขึ้นมากกว่า 12 เมตรในเวลาหกชั่วโมง จากนั้นจะลดลงในปริมาณเท่าเดิมในอีกหกชั่วโมงข้างหน้า เมื่อผลกระทบของกระแสน้ำในฤดูใบไม้ผลิ ตำแหน่งของดวงจันทร์ที่ขอบดวงจันทร์ และการเอียงสูงสุดของดวงจันทร์เกิดขึ้นในวันเดียวกัน ระดับน้ำขึ้นน้ำลงอาจสูงถึง 15 เมตร ความผันผวนของกระแสน้ำขนาดใหญ่เป็นพิเศษนี้ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากรูปทรงกรวย รูปร่างของอ่าวฟันดี้ ซึ่งความลึกลดลงและชายฝั่งเคลื่อนตัวเข้าหากันมากขึ้นจนถึงด้านบนของอ่าว
ลมและสภาพอากาศ
ลมมีอิทธิพลสำคัญต่อปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง ลมจากทะเลพัดพาน้ำเข้าหาชายฝั่ง ความสูงของน้ำขึ้นสูงกว่าปกติ และในช่วงน้ำลงระดับน้ำจะเกินค่าเฉลี่ยด้วย ในทางกลับกัน เมื่อมีลมพัดจากบก น้ำจะถูกพัดออกไปจากชายฝั่ง และระดับน้ำทะเลจะลดลง
เนื่องจากความดันบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นเหนือพื้นที่น้ำอันกว้างใหญ่ ระดับน้ำจึงลดลง เมื่อมีการเพิ่มน้ำหนักที่ซ้อนทับของบรรยากาศ เมื่อความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้น 25 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ ระดับน้ำลดลงประมาณ 33 ซม. ความดันบรรยากาศที่ลดลงทำให้ระดับน้ำเพิ่มขึ้นตามลำดับ ผลที่ตามมาคือความกดอากาศที่ลดลงอย่างรวดเร็วรวมกับลมพายุเฮอริเคนอาจทำให้ระดับน้ำเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด คลื่นดังกล่าวแม้จะเรียกว่ากระแสน้ำ แต่จริงๆ แล้วคลื่นดังกล่าวไม่เกี่ยวข้องกับอิทธิพลของพลังน้ำขึ้นน้ำลง และไม่มีลักษณะเป็นคาบของปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง การก่อตัวของคลื่นเหล่านี้สามารถสัมพันธ์กับลมพายุเฮอริเคนหรือแผ่นดินไหวใต้น้ำ (ในกรณีหลังนี้เรียกว่าคลื่นทะเลแผ่นดินไหวหรือสึนามิ)
การใช้พลังงานน้ำขึ้นน้ำลง
มีการพัฒนาวิธีการสี่วิธีเพื่อควบคุมพลังงานจากกระแสน้ำ แต่วิธีที่ได้ผลมากที่สุดคือการสร้างระบบแอ่งน้ำขึ้นน้ำลง ในเวลาเดียวกัน ความผันผวนของระดับน้ำที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงจะถูกใช้ในระบบล็อค เพื่อรักษาระดับความแตกต่างไว้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้เกิดพลังงานได้ พลังของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขึ้นน้ำลงโดยตรงขึ้นอยู่กับพื้นที่สระกับดักและระดับความต่างศักย์ ปัจจัยหลังก็คือฟังก์ชันของแอมพลิจูดของความผันผวนของกระแสน้ำ ความแตกต่างในระดับที่ทำได้นั้นเป็นสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับการผลิตไฟฟ้า แม้ว่าต้นทุนของโครงสร้างจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแอ่งก็ตาม ปัจจุบัน โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่เปิดดำเนินการในรัสเซียบนคาบสมุทร Kola และใน Primorye ในฝรั่งเศสบริเวณปากแม่น้ำ Rance ในจีนใกล้กับเซี่ยงไฮ้ รวมถึงในพื้นที่อื่น ๆ ของโลก
ข้อมูลเกี่ยวกับกระแสน้ำในบางพอร์ตของโลก | ||||
ท่าเรือ | ช่วงเวลาระหว่างกระแสน้ำ | ความสูงระดับน้ำเฉลี่ย ม | ความสูงของกระแสน้ำในฤดูใบไม้ผลิ ม | |
ชม. | นาที | |||
ม. มอร์ริส-เจสเซป กรีนแลนด์ เดนมาร์ก | 10 | 49 | 0,12 | 0,18 |
เรคยาวิก, ไอซ์แลนด์ | 4 | 50 | 2,77 | 3,66 |
ร. Koksoak, ช่องแคบฮัดสัน, แคนาดา | 8 | 56 | 7,65 | 10,19 |
เซนต์จอห์นส์ นิวฟันด์แลนด์ แคนาดา | 7 | 12 | 0,76 | 1,04 |
Barntko, อ่าว Fundy, แคนาดา | 0 | 09 | 12,02 | 13,51 |
พอร์ตแลนด์สหรัฐอเมริกา เมน สหรัฐอเมริกา | 11 | 10 | 2,71 | 3,11 |
บอสตัน สหรัฐอเมริกา แมสซาชูเซตส์สหรัฐอเมริกา | 11 | 16 | 2,90 | 3,35 |
นิวยอร์ก, นิวยอร์ก นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา | 8 | 15 | 1,34 | 1,62 |
บัลติมอร์, พีซี แมริแลนด์สหรัฐอเมริกา | 6 | 29 | 0,33 | 0,40 |
ชายหาดไมอามี่ ฟลอริดา สหรัฐอเมริกา | 7 | 37 | 0,76 | 0,91 |
กัลเวสตันพีซี เทกซัสสหรัฐอเมริกา | 5 | 07 | 0,30 | 0,43* |
โอ มารากา, บราซิล | 6 | 00 | 6,98 | 9,15 |
รีโอเดจาเนโร, บราซิล | 2 | 23 | 0,76 | 1,07 |
คาลเลา, เปรู | 5 | 36 | 0,55 | 0,73 |
บาลโบอา, ปานามา | 3 | 05 | 3,84 | 5,00 |
ซานฟรานซิสโก แคลิฟอร์เนียสหรัฐอเมริกา | 11 | 40 | 1,19 | 1,74* |
ซีแอตเทิล วอชิงตัน สหรัฐอเมริกา | 4 | 29 | 2,32 | 3,45* |
นาไนโม, บริติชโคลัมเบีย, แคนาดา | 5 | 00 | ... | 3,42* |
ซิตกา อลาสกา สหรัฐอเมริกา | 0 | 07 | 2,35 | 3,02* |
ซันไรซ์, คุกอินเล็ต, สหรัฐอเมริกา อลาสก้า สหรัฐอเมริกา | 6 | 15 | 9,24 | 10,16 |
โฮโนลูลูพีซี ฮาวาย สหรัฐอเมริกา | 3 | 41 | 0,37 | 0,58* |
ปาเปเอเต, ประมาณ. ตาฮิติ, เฟรนช์โปลินีเซีย | ... | ... | 0,24 | 0,33 |
ดาร์วิน, ออสเตรเลีย | 5 | 00 | 4,39 | 6,19 |
เมลเบิร์น, ออสเตรเลีย | 2 | 10 | 0,52 | 0,58 |
กรุงย่างกุ้ง ประเทศเมียนมาร์ | 4 | 26 | 3,90 | 4,97 |
แซนซิบาร์ แทนซาเนีย | 3 | 28 | 2,47 | 3,63 |
เคปทาวน์ แอฟริกาใต้ | 2 | 55 | 0,98 | 1,31 |
ยิบรอลตาร์, วลาด. บริเตนใหญ่ | 1 | 27 | 0,70 | 0,94 |
แกรนวิลล์, ฝรั่งเศส | 5 | 45 | 8,69 | 12,26 |
ลีธ, สหราชอาณาจักร | 2 | 08 | 3,72 | 4,91 |
ลอนดอน, สหราชอาณาจักร | 1 | 18 | 5,67 | 6,56 |
โดเวอร์, สหราชอาณาจักร | 11 | 06 | 4,42 | 5,67 |
เอวอนมัธ, สหราชอาณาจักร | 6 | 39 | 9,48 | 12,32 |
แรมซีย์ คุณพ่อ เมน, สหราชอาณาจักร | 10 | 55 | 5,25 | 7,17 |
ออสโล, นอร์เวย์ | 5 | 26 | 0,30 | 0,33 |
ฮัมบูร์ก, เยอรมนี | 4 | 40 | 2,23 | 2,38 |
* ความกว้างของน้ำรายวัน |
มีการขึ้นลงของน้ำ นี่คือปรากฏการณ์น้ำขึ้นและลงของทะเล ในสมัยโบราณผู้สังเกตการณ์สังเกตเห็นว่าจุดสังเกตเกิดกระแสน้ำขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งหลังจากจุดสุดยอดของดวงจันทร์ นอกจากนี้ กระแสน้ำจะรุนแรงที่สุดในวันขึ้นใหม่และพระจันทร์เต็มดวง โดยที่ศูนย์กลางของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกันโดยประมาณ
เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ I. นิวตันได้อธิบายกระแสน้ำโดยการกระทำของแรงโน้มถ่วงจากดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ กล่าวคือโดยข้อเท็จจริงที่ว่าส่วนต่างๆ ของโลกถูกดึงดูดโดยดวงจันทร์ในรูปแบบที่แตกต่างกัน
โลกหมุนรอบแกนของมันเร็วกว่าที่ดวงจันทร์หมุนรอบโลกมาก เป็นผลให้กระแสน้ำขึ้นน้ำลง (ตำแหน่งสัมพัทธ์ของโลกและดวงจันทร์แสดงในรูปที่ 38) เคลื่อนที่ คลื่นยักษ์ไหลผ่านโลก และกระแสน้ำขึ้นน้ำลงเกิดขึ้น เมื่อคลื่นเข้าใกล้ฝั่ง ความสูงของคลื่นจะเพิ่มขึ้นเมื่อก้นคลื่นสูงขึ้น ในทะเลภายในประเทศ คลื่นยักษ์มีความสูงเพียงไม่กี่เซนติเมตร แต่ในมหาสมุทรเปิดจะสูงประมาณหนึ่งเมตร ในอ่าวแคบ ๆ ที่อยู่ในทำเลที่ดี ความสูงของน้ำจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า
การเสียดสีของน้ำกับด้านล่างรวมถึงการเสียรูปของเปลือกแข็งของโลกนั้นมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนซึ่งนำไปสู่การสูญเสียพลังงานจากระบบโลก-ดวงจันทร์ เนื่องจากโหนกกระแสน้ำอยู่ทางทิศตะวันออก น้ำขึ้นสูงสุดจึงเกิดขึ้นหลังจุดไคลแม็กซ์ของดวงจันทร์ แรงดึงดูดของโหนกนั้นทำให้ดวงจันทร์เร่งความเร็วและการหมุนของโลกช้าลง ดวงจันทร์ค่อยๆ เคลื่อนตัวออกจากโลก แท้จริงแล้ว ข้อมูลทางธรณีวิทยาแสดงให้เห็นว่าในยุคจูแรสซิก (190-130 ล้านปีก่อน) ระดับน้ำขึ้นสูงและกลางวันสั้นลง ควรสังเกตว่าเมื่อระยะห่างจากดวงจันทร์ลดลง 2 เท่า ความสูงของน้ำจะเพิ่มขึ้น 8 เท่า ปัจจุบันกลางวันเพิ่มขึ้น 0.00017 วินาทีต่อปี ดังนั้นในอีกประมาณ 1.5 พันล้านปี ความยาวของมันจะเพิ่มขึ้นเป็น 40 ยุคปัจจุบัน หนึ่งเดือนจะมีความยาวเท่ากัน เป็นผลให้โลกและดวงจันทร์เผชิญหน้ากันในด้านเดียวกันเสมอ หลังจากนี้ ดวงจันทร์จะเริ่มค่อยๆ เข้าใกล้โลก และในอีก 2-3 พันล้านปี ดวงจันทร์ก็จะถูกฉีกออกจากกันด้วยพลังน้ำขึ้นน้ำลง (แน่นอนว่า ถ้าถึงเวลานั้นระบบสุริยะยังคงมีอยู่)
อิทธิพลของดวงจันทร์ต่อกระแสน้ำ
ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระแสน้ำที่เกิดจากการดึงดูดของดวงจันทร์ตามนิวตันเนื่องจากอิทธิพลของดวงอาทิตย์น้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (2.2 เท่า)
ขอให้เราเขียนสำนวนความเร่งที่เกิดจากการดึงดูดของดวงจันทร์ไปยังจุดต่างๆ ของโลก โดยคำนึงว่าสำหรับวัตถุทั้งหมดในจุดที่กำหนดในอวกาศ ความเร่งเหล่านี้จะเท่ากัน ในระบบอ้างอิงเฉื่อยที่เกี่ยวข้องกับจุดศูนย์กลางมวลของระบบ ค่าความเร่งจะเป็น:
AA = -GM / (R - r) 2 , a B = GM / (R + r) 2 , a O = -GM / R 2 ,
ที่ไหน ก, โอ, บี— ความเร่งที่เกิดจากการดึงดูดของดวงจันทร์ ณ จุดต่างๆ ก, โอ, บี(รูปที่ 37); ม- มวลของดวงจันทร์ ร- รัศมีของโลก ร- ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของโลกถึงดวงจันทร์ (สำหรับการคำนวณจะเท่ากับ 60 ร); ช— ค่าคงที่แรงโน้มถ่วง
แต่เราอาศัยอยู่บนโลกและทำการสังเกตการณ์ทั้งหมดในระบบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับศูนย์กลางของโลก ไม่ใช่กับศูนย์กลางมวลของโลก - ดวงจันทร์ ในการไปที่ระบบนี้ จำเป็นต้องลบความเร่งที่ศูนย์กลางโลกออกจากความเร่งทั้งหมด แล้ว
A' A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a' B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .
เรามาดำเนินการในวงเล็บแล้วคำนึงถึงสิ่งนั้น รเล็กน้อยเมื่อเทียบกับ รและในแง่ผลรวมและความแตกต่างก็สามารถละเลยได้ แล้ว
A' A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .
การเร่งความเร็ว ก’กและ ก’บีขนาดเท่ากัน ทิศทางตรงกันข้าม แต่ละอันพุ่งจากจุดศูนย์กลางของโลก พวกเขาถูกเรียกว่า ความเร่งของกระแสน้ำ. ตามจุดต่างๆ คและ ดีความเร่งของกระแสน้ำจะมีขนาดน้อยกว่าและพุ่งเข้าหาศูนย์กลางโลก
ความเร่งของกระแสน้ำคือความเร่งที่เกิดขึ้นในหน้าต่างอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับวัตถุเนื่องจากขนาดอันจำกัดของวัตถุนี้ ส่วนต่างๆ ของวัตถุจึงถูกดึงดูดโดยวัตถุที่รบกวนต่างกัน ตามจุดต่างๆ กและ บีความเร่งของแรงโน้มถ่วงจะน้อยกว่าจุดต่างๆ คและ ดี(รูปที่ 37) ดังนั้น เพื่อให้ความดันที่ระดับความลึกเท่ากัน (เช่นเดียวกับในเรือที่สื่อสาร) ที่จุดเหล่านี้ น้ำจะต้องเพิ่มขึ้น ก่อตัวที่เรียกว่า tidal hump การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของน้ำหรือกระแสน้ำในมหาสมุทรเปิดอยู่ที่ประมาณ 40 ซม. ในน่านน้ำชายฝั่งนั้นสูงกว่ามากและบันทึกได้ประมาณ 18 ม. ทฤษฎีของนิวตันไม่สามารถอธิบายเรื่องนี้ได้
บนชายฝั่งของทะเลรอบนอกหลายแห่งคุณสามารถเห็นภาพที่น่าสนใจ: อวนจับปลาทอดยาวไปตามชายฝั่งซึ่งอยู่ไม่ไกลจากน้ำ ยิ่งไปกว่านั้น อวนเหล่านี้ไม่ได้ติดตั้งไว้สำหรับตากแห้ง แต่สำหรับจับปลา ถ้าอยู่บนฝั่งและมองดูทะเล ทุกอย่างก็จะชัดเจน ตอนนี้น้ำเริ่มสูงขึ้น และบริเวณที่มีสันทรายเมื่อไม่กี่ชั่วโมงที่แล้ว คลื่นก็ซัดสาด เมื่อน้ำลดก็ปรากฏอวนขึ้น ซึ่งปลาที่พันกันเป็นประกายมีเกล็ดเป็นประกาย ชาวประมงเดินไปรอบๆ อวนและนำปลาที่จับได้ออก วัสดุจากเว็บไซต์
ผู้เห็นเหตุการณ์บรรยายถึงกระแสน้ำว่า “เรามาถึงทะเลแล้ว” นักเดินทางคนหนึ่งบอกฉัน ฉันมองไปรอบๆด้วยความตกใจ ตรงหน้าฉันมีชายฝั่งจริงๆ: รอยคลื่น, ซากแมวน้ำที่ถูกฝังไว้ครึ่งหนึ่ง, เศษไม้ที่หายาก, เศษเปลือกหอย แล้วก็มีที่ราบกว้างใหญ่...และไม่มีทะเล แต่หลังจากนั้นประมาณสามชั่วโมง เส้นขอบฟ้าที่ไม่เคลื่อนไหวก็เริ่มหายใจและกระวนกระวายใจ และตอนนี้คลื่นทะเลก็เริ่มส่องแสงแวววาวอยู่ข้างหลังเธอ กระแสน้ำเคลื่อนตัวไปข้างหน้าอย่างควบคุมไม่ได้ตามพื้นผิวสีเทา แซงกันคลื่นก็วิ่งเข้าฝั่ง หินที่อยู่ห่างไกลก็จมลงไปทีละก้อน - และมีเพียงน้ำเท่านั้นที่มองเห็นได้โดยรอบ เธอพ่นสเปรย์เกลือใส่หน้าฉัน แทนที่จะเป็นที่ราบที่ตายแล้ว น้ำอันกว้างใหญ่กลับมีชีวิตและหายใจอยู่ตรงหน้าฉัน”
เมื่อคลื่นยักษ์เข้าสู่อ่าวซึ่งมีแผนผังเป็นรูปกรวย ชายฝั่งของอ่าวดูเหมือนจะถูกบีบอัด ทำให้ความสูงของระดับน้ำเพิ่มขึ้นหลายเท่า ดังนั้นในอ่าว Fundy นอกชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาเหนือ ความสูงของน้ำถึง 18 เมตร ในยุโรป กระแสน้ำที่สูงที่สุด (สูงถึง 13.5 เมตร) เกิดขึ้นในบริตตานีใกล้กับเมืองแซงต์มาโล
บ่อยครั้งที่คลื่นยักษ์เข้าสู่บริเวณปากแม่น้ำ
ระดับพื้นผิวของมหาสมุทรและทะเลเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ประมาณวันละสองครั้ง ความผันผวนเหล่านี้เรียกว่าการลดลงและการไหล ในช่วงน้ำขึ้น ระดับมหาสมุทรจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นและถึงตำแหน่งสูงสุด เมื่อน้ำลงระดับจะค่อยๆ ลดลงสู่ระดับต่ำสุด เมื่อน้ำขึ้น น้ำจะไหลไปทางชายฝั่ง เมื่อน้ำลง - ห่างจากชายฝั่ง
กระแสน้ำขึ้นและลงกำลังยืนอยู่ พวกมันก่อตัวขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของวัตถุในจักรวาลเช่นดวงอาทิตย์ ตามกฎปฏิสัมพันธ์ของวัตถุในจักรวาลดาวเคราะห์ของเราและดวงจันทร์จะดึงดูดซึ่งกันและกัน แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์นั้นรุนแรงมากจนพื้นผิวมหาสมุทรดูเหมือนจะโค้งงอเข้าหามัน ดวงจันทร์เคลื่อนที่ไปรอบโลก และคลื่นยักษ์ "วิ่ง" ไปทางด้านหลังข้ามมหาสมุทร เมื่อคลื่นมาถึงฝั่ง นั่นแหละกระแสน้ำ เวลาผ่านไปเล็กน้อย น้ำจะเคลื่อนตัวตามดวงจันทร์และเคลื่อนตัวออกจากฝั่ง นั่นคือช่วงน้ำลง ตามกฎจักรวาลสากลเดียวกัน การลดลงและกระแสก็เกิดขึ้นจากแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์เช่นกัน อย่างไรก็ตาม แรงขึ้นน้ำลงของดวงอาทิตย์เนื่องจากระยะทางนั้นน้อยกว่าแรงบนดวงจันทร์อย่างมาก และหากไม่มีดวงจันทร์ กระแสน้ำบนโลกก็จะน้อยกว่า 2.17 เท่า นิวตันให้คำอธิบายเกี่ยวกับพลังน้ำขึ้นน้ำลงเป็นครั้งแรก
กระแสน้ำมีความแตกต่างกันในด้านระยะเวลาและขนาด ส่วนใหญ่แล้วจะมีน้ำขึ้น 2 ครั้งและน้ำลง 2 ครั้งในระหว่างวัน บริเวณส่วนโค้งและชายฝั่งของอเมริกาตะวันออกและอเมริกากลาง มีระดับน้ำขึ้น 1 ครั้งและน้ำลง 1 ครั้งต่อวัน
ขนาดของกระแสน้ำนั้นมีความหลากหลายมากกว่าช่วงเวลาของมันด้วยซ้ำ ตามทฤษฎีแล้ว น้ำขึ้นน้ำลงบนดวงจันทร์หนึ่งครั้งมีค่าเท่ากับ 0.53 ม. สุริยคติ - 0.24 ม. ดังนั้นกระแสน้ำที่ใหญ่ที่สุดควรมีความสูง 0.77 ม. ในมหาสมุทรเปิดและใกล้เกาะต่างๆ ค่าน้ำขึ้นน้ำลงค่อนข้างใกล้เคียงกับทฤษฎี: บนฮาวาย หมู่เกาะ - 1 ม. บนเกาะเซนต์เฮเลนา - 1.1 ม. บนเกาะ - 1.7 ม. บนทวีปขนาดของกระแสน้ำอยู่ระหว่าง 1.5 ถึง 2 ม. ในทะเลภายในประเทศกระแสน้ำไม่มีนัยสำคัญมาก: - 13 ซม. - 4.8 ซม. ถือว่าไม่มีน้ำขึ้นน้ำลง แต่ใกล้กับเมืองเวนิส ระดับน้ำขึ้นสูงสุด 1 เมตร กระแสน้ำที่ใหญ่ที่สุดมีดังต่อไปนี้ บันทึกไว้ใน:
ในอ่าว Fundy () น้ำขึ้นถึงความสูง 16-17 ม. นี่คือระดับน้ำที่สูงที่สุดในโลก
ทางตอนเหนือในอ่าว Penzhinskaya ความสูงของน้ำถึง 12-14 ม. นี่คือระดับน้ำที่สูงที่สุดนอกชายฝั่งรัสเซีย อย่างไรก็ตาม ตัวเลขระดับน้ำข้างต้นถือเป็นข้อยกเว้นมากกว่ากฎเกณฑ์ ที่จุดตรวจวัดระดับน้ำขึ้นน้ำลงส่วนใหญ่ จุดเหล่านี้มีขนาดเล็กและแทบจะไม่เกิน 2 เมตร
ความสำคัญของกระแสน้ำมีความสำคัญอย่างมากต่อการเดินเรือและการสร้างท่าเรือ คลื่นยักษ์แต่ละลูกมีพลังงานจำนวนมหาศาล