ПРИЛИВЫ

ПРИЛИВЫ

В действительности океан покрывает
не всю Землю, и приливная волна, распространяясь, встречает преграды в
виде материков, испытывает трение о дно, возникают обратные течения; в
результате всего этого распределения амплитуд и фаз различных приливных
волн чрезвычайно сильно отличаются от соответствующих величин, даваемых
статич. теорией. Т. о., величина и характер П. зависят не только от взаимного
положения Земли, Луны и Солнца, но также от географич. широты, глубины
моря и формы береговой линии. В 1775 П. Лапласом была разработана
динамич. теория П., основанная на общих уравнениях гидродинамики, к-рая
дала возможность рассчитывать распространение приливных волн в морях и
океанах.

Наибольшее поднятие воды наз. полной водой,
минимальное - малой водой. В то время как в океане вдали от материков величина
П. порядка 1 м, у берегов разность последовательных полной и малой
воды может достигать очень большого значения. Так, в заливе Фанди (Атлан-тич.
побережье Канады) наибольшая величина П. достигает 18 м, в заливе
Фробишер на о. Баффинова Земля и в нек-рых пунктах прол. Ла-Мапш - до 15
м,
в
Пенжинской губе на С.-В. Охотского м.- до 13 м, в Мезенском заливе
(Белое м.) - до 10 м. Приливная волна, проникая в устье реки, может
вызвать появление крутой волны.

Для обеспечения мореплавания в СССР, Великобритании,
США, Японии и др. странах издаются "Таблицы приливов", содержащие данные
о высоте прилива в нужных портах на каждый час в течение года.

Распределение приливных волн в открытом
океане определяется решением на ЭВМ гидродинамич. дифференциальных уравнений
Лапласа с учётом конфигурации береговой линии, распределения глубин океана
и законов трения о дно. В результате решения этих уравнений создаются котидальные
к а р-т ы Мирового океана, на к-рых кривыми (т. н. котидальными линиями)
соединяют точки волны с одинаковой фазой, напр. положение максимума данной
волны через каждый час, а другой системой кривых соединяют точки с одинаковой
амплитудой данной волны. Наиболее подробные котидальные карты для четырёх
основных волн - Mи Oсоставлены в СССР К. Т. Богдановым и В. А. Магариком. Океанич. П. своим
давлением прогибают упругое тело Земли, поэтому знание котидальных карт
необходимо при интерпретации наблюдений земных П. Б. Л. Лагутин.

Земные П. Земля также деформируется под
действием приливных сил; эти деформации наз. земными или упругими П. При
прохождении упругих приливных волн вертикальные смещения земной поверхности
могут достигать 50 см (при положениях Луны и Солнца в зените или
надире), а горизонтальные - 5 см. Приливные изменения силы тяжести
на экваторе достигают 0,25 мгал (см. Вариации силы тяжести),
изменения
отвесной линии - 0,01", а изменения наклонов земной поверхности, т. е.
угла между поверхностью земли и отвесом,- 0,02", приливные растяжения и
сжатия поверхностных слоев Земли - порядка 10^-8. Объёмные деформации
при земных П. проявляются в пе-риодич. изменениях уровня воды в шурфах
и колодцах, уровня лавы в вулканах, в дебете воды нек-рых источников. Долгопериодные
П., деформируя Землю, изменяют скорость её вращения, что обнаруживается
при сравнении астрономич. времени, определяемого по вращению Земли, с атомным
временем (см. Служба времени). Величина всех этих приливных эффектов
зависит от внутр. строения Земли, т. е. распределения плотностей и упругих
свойств различных слоев Земли на всех глубинах от поверхности до центра.
Т. о., наблюдения за земными П. позволяют изучать внутреннее строение Земли.

Теория, связывающая наблюдаемые явления
земных П. с внутренним строением Земли, разработана Г. Такэути (Япония),
X. Джефрисом (Великобритания), Р. Висенти (Португалия) и наиболее детально
М. С. Молоденским. В частности, теоретически было предсказано явление
резонанса между нек-рыми суточными земными приливными волнами (Kи др.) и суточной нутацией Земли, вызванное жидким состоянием ядра Земли.
Эта теория подтвердилась наблюдениями приливных изменений силы тяжести
и наклонов.

Измерения приливных изменений силы тяжести,
кроме изучения глобальных характеристик строения Земли, позволяют изучать
региональные глубинные неоднородности мантии Земли. Эти данные необходимы
при гравиметрич. съёмке для геодезич. целей, при геофизич. разведке полезных
ископаемых, а также для изучения временных изменений силы тяжести. Измерения
приливных наклонов указывают на зависимость их от локальных особенностей
строения земной коры и могут быть использованы для изучения блокового строения
земной коры и глубинных разломов. Н. Н. Парийский.

Атмосферные П. В атмосфере наряду с суточными
колебаниями темп-ры воздуха существуют очень слабые суточные и сравнительно
интенсивные полусуточные изменения приземного атмосферного давления. Выделение
их затруднительно на фоне довольно интенсивных и беспорядочных погодных
изменений. Амплитуда этих вариаций максимальна в тропич. зоне (ок. 1 мбар
для
полусуточной компоненты) и сильно уменьшается при удалении в область умеренных
и высоких широт. Хотя приливные силы Луны в 2 с лишним раза больше приливных
сил Солнца, в атмосфере солнечные П. превалируют над лунными, в отличие
от П. в море и земле. Объяснение этому дали новейшие исследования верхней
атмосферы. ATM. П., период к-рого равен половине солнечных суток, вызывается
в основном не гравитационным, а термич. воздействием Солнца на атмосферу,
Ультрафиолетовая солнечная радиация, поглощаясь озоном в стратосфере, ведёт
к разогреванию этих слоев атмосферы, что, в свою очередь, приводит к возбуждению
колебаний метеорологич. элементов (давления, темп-ры, плотности, скорости
ветра) с периодами -сутки, полусутки и т. д. Осн. доля энергии суточной
компоненты приходится на волны, к-рые не распространяются из верхней атмосферы
к Земле, что объясняет крайнюю незначительность суточного колебания атм.
давления у поверхности Земли. Напротив, полусуточные колебания распространяются
по направлению к Земле, поэтому их амплитуда у поверхности Земли значительно
больше.

Атм. П. играют большую роль в динамике
верхней атмосферы. Суточные и полусуточные изменения параметров на больших
высотах настолько значительны, что без их знания невозможен расчёт движения
искусств, объектов в верхней атмосфере. Е. П. Чунчузов.

Космогоническая роль П. Наличие трения
или вязкости в случае земных П., а также сложных материковых границ для
морских П. приводит к тому, что приливный горб выносится вперёд, в сторону
вращения Земли, и его ось не направлена точно на приливооб-разующее тело.
В этом случае при вращении планеты быстрее, нежели обращение спутника (как
это имеет место в системе Земля - Луна), силы, действующие со стороны Луны
(спутника) на приливную деформацию Земли (планеты), дают пару сил, тормозящих
вращение Земли. С другой стороны, действие приливной деформации на Луну
приводит к удалению Луны (спутника) от Земли. Это вековое замедление вращения
Земли было предсказано ещё Дж. паренном (см. Вращение Земли).
Совр.
расчёты приливного замедления вращения Земли показывают, что главная часть
замедления вызвана океанич. приливами. Земные П. также замедляют вращение
Земли, но значительно меньше, чем морские. Суммарное приливное замедление
вращения Земли должно составлять около 3,5 мсек в столетие, хотя
астрономич. наблюдения указывают на удлинение суток за последние 2000 лет
в среднем на 2,0 мсек в столетие. Т. о., существуют причины, ещё
не выясненные, ускоряющие вращение Земли приблизительно на 1,5 мсек
в
столетие. Луна под действием П. удаляется от Земли на 3 см в год. Влиянием
П. объясняется то, что Луна обращена к Земле одной стороной, а также медленность
вращения Меркурия. В космогонии изучается влияние П. на изменения орбиты
Луны (её положения и размеров) относительно Земли.

Связь между колебаниями уровня моря и фазами
Луны была замечена ещё в древности. Первая статич. теория была предложена
И. Ньютоном (1688) и развита его последователями Д. Бернулли,
К.
Маклореном,
Л. Эйлером и др. Динамич. теория П. Лапласа (1775) была усовершенствована
англ, учёными Дж. Эри (1848), У. Томсоном
(Кельвином, 1895) и Дж.
Дарвином. Числовые методы предсказания морских П. усовершенствованы англ.
учёными А. Дудсо-ном (1928) и Д. Картрайтом (1973). Методы анализа земных
приливов разработаны А. Дудсоном, Р. Леколазе (Франция), Б. П. Перцевым
и П. С. Матвеевым (СССР) и А. П. Венедиковым (Болгария). Эволюционно-космогониче-ское
значение П. впервые разработано Дж. Дарвином (1911).

В России первые наблюдения над П. относятся
к нач. 18 в. В 1848 Ф. П. Литке опубликовал котидальную карту Баренцева
м. А. М. Бухтеев и В. С. Стахевич обработали наблюдения над П., собранные
до 1907. Изучению морских П. посвящены работы сов. учёных Ю. М. Шокальского,
В. В. Шулейкина, Л. Н.Сретенского, Н. Е. Кочина, Н. П. Владимирского, А.
И. Дуванина, Б. А. Кочана, К. Р. Богданова и В. А. Магарика. Земные П.
в СССР систематически начал наблюдать А. Я. Орлов с помощью наклономеров,
а затем гравиметров, создав для этой цели Полтавскую грави-метрич. обсерваторию.
В изучение земных П. большой вклад внесли работы сов. учёных М. С. Молоденского,
Н. Н. Па-рийского и др.

Космогонич. значение П. и их влияние на
орбиту Луны изучалось амер. учёными Г. Дж. Ф. Макдональдом, П. Голъ-драйх
и У. Каула, а в СССР-А. С. Мо-ниным и Е. Л. Рускол. Н. Н. Парийский.

Лит.: Шокальский Ю. М., Океанография,
Л., 1959; Дуванин А. И., Приливы в море, Л., 1960; Дарвин Д. Г., Приливы
и родственные им явления в солнечной системе, пер. с англ., М.- П., 1923;
Л а м б Г., Гидродинамика, пер. с англ., М.- Л., 1947, гл. 8; Молоденский
М. С., Упругие приливы, свободная нутация и некоторые вопросы строения
Земли, "Тр. Геофизического ин-та АН СССР", 1953, № 19; Мельхиор П., Земные
приливы, пер. с англ., М., 1968; Па рий ский Н. Н., Кузнецов М. В. и Кузнецова
Л. В., О влиянии океанических приливов на вековое замедление вращения Земли,
"Физика земли", 1972, № 2, 12; Siebert M,, Atmospheric tides, в кн.: Advances
in geophysics, v. 7, N. Y.-L., 1961.