A influência da lua na vazante e na vazante das marés. O que é vazante e fluxo? Características, descrição e fatos interessantes O que causa altos e baixos

Há uma subida e descida da água. Este é o fenômeno dos fluxos e refluxos do mar. Já na antiguidade, os observadores notaram que a maré chega algum tempo depois do culminar da Lua no local de observação. Além disso, as marés são mais fortes nos dias de lua nova e cheia, quando os centros da Lua e do Sol estão localizados aproximadamente na mesma linha reta.

Tendo isto em conta, I. Newton explicou as marés pela ação da gravidade da Lua e do Sol, nomeadamente pelo facto de diferentes partes da Terra serem atraídas pela Lua de maneiras diferentes.

A Terra gira em torno de seu eixo muito mais rápido do que a Lua gira em torno da Terra. Como resultado, a maré (a posição relativa da Terra e da Lua é mostrada na Figura 38) se move, uma onda de maré atravessa a Terra e surgem correntes de maré. À medida que a onda se aproxima da costa, a altura da onda aumenta à medida que o fundo sobe. Nos mares interiores, a altura de um maremoto é de apenas alguns centímetros, mas em mar aberto atinge cerca de um metro. Em baías estreitas e bem localizadas, a altura da maré aumenta várias vezes mais.

O atrito da água contra o fundo, bem como a deformação da casca sólida da Terra, são acompanhados pela liberação de calor, o que leva à dissipação de energia do sistema Terra-Lua. Como a protuberância da maré está para leste, a maré máxima ocorre após o clímax da Lua, a atração da protuberância faz com que a Lua acelere e a rotação da Terra diminua. A Lua está gradualmente se afastando da Terra. Na verdade, os dados geológicos mostram que no período Jurássico (190-130 milhões de anos atrás) as marés eram muito mais altas e os dias eram mais curtos. Deve-se notar que quando a distância até a Lua diminui 2 vezes, a altura da maré aumenta 8 vezes. Atualmente, o dia está aumentando 0,00017 s por ano. Portanto, em cerca de 1,5 bilhão de anos, sua duração aumentará para 40 dias modernos. Um mês terá a mesma duração. Como resultado, a Terra e a Lua sempre estarão voltadas uma para a outra com o mesmo lado. Depois disso, a Lua começará a se aproximar gradualmente da Terra e em mais 2-3 bilhões de anos será dilacerada pelas forças das marés (se, é claro, nessa época o sistema Solar ainda existir).

A influência da Lua na maré

Consideremos, seguindo Newton, com mais detalhes as marés causadas pela atração da Lua, já que a influência do Sol é significativamente (2,2 vezes) menor.

Vamos escrever expressões para as acelerações causadas pela atração da Lua para diferentes pontos da Terra, levando em consideração que para todos os corpos em um determinado ponto do espaço essas acelerações são iguais. No sistema de referência inercial associado ao centro de massa do sistema, os valores de aceleração serão:

A A = -GM / (R - r) 2 , a B = GM / (R + r) 2 , a O = -GM / R 2 ,

Onde um A, um Ó, um B— acelerações causadas pela atração da Lua em pontos A, Ó, B(Fig. 37); M— massa da Lua; R— raio da Terra; R- a distância entre os centros da Terra e da Lua (para cálculos pode ser considerada igual a 60 R); G— constante gravitacional.

Mas vivemos na Terra e realizamos todas as observações em um sistema de referência associado ao centro da Terra, e não ao centro de massa da Terra - a Lua. Para chegar a este sistema, é necessário subtrair a aceleração do centro da Terra de todas as acelerações. Então

A’ A = -GM ☾ / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 , a’ B = -GM ☾ / (R + r) 2 + GM / R 2 .

Vamos realizar as ações entre parênteses e levar em consideração que R pouco comparado a R e em somas e diferenças pode ser negligenciado. Então

A’ A = -GM / (R - r) 2 + GM ☾ / R 2 = GM ☾ (-2Rr + r 2) / R 2 (R - r) 2 = -2GM ☾ r / R 3 .

Aceleração a’A E a’B idênticos em magnitude, opostos em direção, cada um direcionado a partir do centro da Terra. Eles são chamados acelerações de maré. Em pontos C E D as acelerações das marés são menores em magnitude e direcionadas para o centro da Terra.

Acelerações de maré são chamadas de acelerações que surgem em um referencial associado a um corpo devido ao fato de que, devido às dimensões finitas desse corpo, suas diferentes partes são atraídas de forma diferente pelo corpo perturbador. Em pontos A E B a aceleração da gravidade acaba sendo menor do que nos pontos C E D(Fig. 37). Conseqüentemente, para que a pressão na mesma profundidade seja a mesma (como nos vasos comunicantes) nesses pontos, a água deve subir, formando a chamada corcunda de maré. Os cálculos mostram que a subida da água ou maré em mar aberto é de cerca de 40 cm. Nas águas costeiras é muito maior, e o registo é de cerca de 18 m.

Nas costas de muitos mares exteriores você pode ver uma imagem interessante: as redes de pesca são estendidas ao longo da costa, não muito longe da água. Além disso, essas redes não foram instaladas para secar, mas para pescar. Se você ficar na praia e observar o mar, tudo ficará claro. Agora a água está começando a subir e onde havia um banco de areia há apenas algumas horas, as ondas estão quebrando. Quando a água baixou, apareceram redes nas quais peixes emaranhados brilhavam com escamas. Os pescadores contornavam as redes e retiravam o pescado. Matéria do site

É assim que uma testemunha ocular descreve o início da maré: “Chegamos ao mar”, disse-me um companheiro de viagem. Olhei em volta perplexo. Na minha frente havia realmente uma costa: um rastro de ondulações, a carcaça semienterrada de uma foca, pedaços raros de madeira flutuante, fragmentos de conchas. E então havia uma extensão plana... e nenhum mar. Mas depois de cerca de três horas, a linha imóvel do horizonte começou a respirar e ficou agitada. E agora as ondas do mar começaram a brilhar atrás dela. A maré avançava incontrolavelmente ao longo da superfície cinzenta. Ultrapassando-se, as ondas atingiram a costa. Uma após a outra, as rochas distantes afundaram - e apenas água é visível ao redor. Ela joga spray salgado na minha cara. Em vez de uma planície morta, a extensão de água vive e respira na minha frente.”

Quando um maremoto entra na baía, que tem planta em forma de funil, as margens da baía parecem comprimi-la, fazendo com que a altura da maré aumente várias vezes. Assim, na Baía de Fundy, na costa oriental da América do Norte, a altura da maré atinge os 18 m. Na Europa, as marés mais altas (até 13,5 metros) ocorrem na Bretanha, perto da cidade de Saint-Malo.

Muitas vezes um maremoto entra nos estuários

Os fluxos e refluxos são chamados de aumentos e diminuições periódicas nos níveis de água nos oceanos e mares. Duas vezes ao dia, com intervalo de cerca de 12 horas e 25 minutos, a água perto da costa do oceano ou do mar aberto sobe e, se não houver obstáculos, às vezes inunda grandes espaços - esta é a maré. Então a água desce e recua, expondo o fundo - é a maré baixa. Por que isso está acontecendo? Até os povos antigos pensaram sobre isso e perceberam que esses fenômenos estão associados à Lua. I. Newton foi o primeiro a apontar o principal motivo da vazante e do fluxo das marés - esta é a atração da Terra pela Lua, ou melhor, a diferença entre a atração da Lua sobre toda a Terra como um todo e sua concha de água.

Explicação da vazante e do fluxo das marés pela teoria de Newton

A atração da Terra pela Lua consiste na atração de partículas individuais da Terra pela Lua. As partículas que estão atualmente mais próximas da Lua são atraídas por ela com mais força, enquanto as partículas que estão mais distantes são menos atraídas. Se a Terra fosse absolutamente sólida, então esta diferença na força da gravidade não teria qualquer papel. Mas a Terra não é um corpo absolutamente sólido, portanto a diferença nas forças de atração das partículas localizadas perto da superfície da Terra e perto de seu centro (essa diferença é chamada de força de maré) desloca as partículas umas em relação às outras, e a Terra , principalmente sua concha de água, está deformada.

Como resultado, no lado voltado para a Lua e no lado oposto, a água sobe, formando cristas de maré, e ali o excesso de água se acumula. Devido a isso, o nível da água em outros pontos opostos da Terra diminui neste momento - aqui ocorre a maré baixa.

Se a Terra não girasse e a Lua permanecesse imóvel, a Terra, junto com sua concha aquosa, manteria sempre a mesma forma alongada. Mas a Terra gira e a Lua gira ao redor da Terra em cerca de 24 horas e 50 minutos. No mesmo período, os picos das marés seguem a Lua e movem-se ao longo da superfície dos oceanos e mares de leste a oeste. Como existem duas dessas projeções, um maremoto passa sobre cada ponto do oceano duas vezes por dia, com um intervalo de cerca de 12 horas e 25 minutos.

Por que a altura do maremoto é diferente?

Em mar aberto, a água sobe ligeiramente quando passa um maremoto: cerca de 1 m ou menos, o que permanece praticamente imperceptível aos marinheiros. Mas ao largo da costa, mesmo esse aumento no nível da água é perceptível. Nas baías e baías estreitas, o nível da água sobe muito mais durante as marés altas, pois a costa impede o movimento do maremoto e a água aqui se acumula durante todo o tempo entre a maré baixa e a maré alta.

A maré mais alta (cerca de 18 m) é observada em uma das baías da costa do Canadá. Na Rússia, as marés mais altas (13 m) ocorrem nas baías Gizhiginskaya e Penzhinskaya do Mar de Okhotsk. Nos mares interiores (por exemplo, no Báltico ou no Negro), a vazante e a vazante das marés são quase imperceptíveis, porque as massas de água que se movem junto com o maremoto oceânico não têm tempo de penetrar nesses mares. Mesmo assim, em cada mar ou mesmo lago, surgem maremotos independentes com uma pequena massa de água. Por exemplo, a altura das marés no Mar Negro atinge apenas 10 cm.

Na mesma área, a altura da maré pode ser diferente, uma vez que a distância da Lua à Terra e a altura máxima da Lua acima do horizonte mudam ao longo do tempo, e isso leva a uma mudança na magnitude das forças das marés.

Marés e Sol

O sol também afeta as marés. Mas as forças das marés do Sol são 2,2 vezes menores que as forças das marés da Lua. Durante a lua nova e a lua cheia, as forças das marés do Sol e da Lua atuam na mesma direção - então são obtidas as marés mais altas. Mas durante o primeiro e terceiro quartos da Lua, as forças das marés do Sol e da Lua se opõem, de modo que as marés são menores.

Marés na camada de ar da Terra e em seu corpo sólido

Os fenômenos das marés ocorrem não apenas na água, mas também na camada de ar da Terra. Eles são chamados de marés atmosféricas. As marés também ocorrem no corpo sólido da Terra, uma vez que a Terra não é absolutamente sólida. As flutuações verticais da superfície da Terra devido às marés atingem várias dezenas de centímetros.

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE ENGENHARIA AMBIENTAL DE MOSCOVO

Resumo sobre "Ciências da Terra"

Assunto: "Fluxos e refluxos"

Concluído:

Aluno do grupo N-30

Tsvetkov E.N.

Verificado:

Petrova I.F.

Moscou, 2003

Parte principal…………………………………………………….
Definição..……………......……………………………...
A essência do fenômeno……………………………………………………...
Muda com o tempo………………………………………………………
Distribuição e escala de manifestação………………...
Mitos e lendas ………………………………………….
História do estudo…………………………………………………………
Consequências ambientais………………………………...
Impacto na atividade económica…………………
Influência humana neste processo…………………….
Possibilidade de previsão e gestão…………….
Bibliografia………………………………………………..

Definição.

Fluxos e refluxos, flutuações periódicas nos níveis da água (subidas e descidas) nas áreas de água da Terra, que são causadas pela atração gravitacional da Lua e do Sol agindo sobre a rotação da Terra. Todas as grandes áreas de água, incluindo oceanos, mares e lagos, estão sujeitas às marés em um grau ou outro, embora nos lagos elas sejam pequenas.

O nível de água mais alto observado em um dia ou meio dia durante a maré alta é chamado de maré alta, o nível mais baixo durante a maré baixa é chamado de maré baixa, e o momento de atingir essas marcas de nível máximo é chamado de posição (ou estágio) de maré alta maré ou maré baixa, respectivamente. O nível médio do mar é um valor condicional, acima do qual as marcas de nível estão localizadas durante as marés altas e abaixo das quais durante as marés baixas. Este é o resultado da média de grandes séries de observações urgentes. A maré alta (ou baixa-mar) média é um valor médio calculado a partir de uma grande série de dados sobre níveis de água altos ou baixos. Ambos os níveis intermediários estão vinculados à haste local.

As flutuações verticais no nível da água durante as marés altas e baixas estão associadas aos movimentos horizontais das massas de água em relação à costa. Esses processos são complicados por ondas de vento, escoamento de rios e outros fatores. Os movimentos horizontais das massas de água na zona costeira são chamados de correntes de maré (ou marés), enquanto as flutuações verticais nos níveis de água são chamadas de vazantes e fluxos. Todos os fenômenos associados a fluxos e refluxos são caracterizados pela periodicidade. As correntes de maré invertem periodicamente a direção, enquanto as correntes oceânicas, movendo-se contínua e unidirecionalmente, são determinadas pela circulação geral da atmosfera e cobrem grandes áreas do oceano aberto.

Durante os intervalos de transição da maré alta para a maré baixa e vice-versa, é difícil estabelecer a tendência da corrente de maré. Neste momento (que nem sempre coincide com a maré alta ou baixa), diz-se que a água “estagna”.

As marés altas e baixas alternam-se ciclicamente de acordo com as mudanças nas condições astronômicas, hidrológicas e meteorológicas. A sequência de fases de vazante e fluxo é determinada por dois máximos e dois mínimos no ciclo diário.

A essência do fenômeno.

Embora o Sol desempenhe um papel significativo nos processos de marés, o fator decisivo no seu desenvolvimento é a atração gravitacional da Lua. O grau de influência das forças das marés sobre cada partícula de água, independentemente de sua localização na superfície da Terra, é determinado pela lei da gravitação universal de Newton. Esta lei afirma que duas partículas materiais se atraem com uma força diretamente proporcional ao produto das massas de ambas as partículas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Entende-se que quanto maior a massa dos corpos, maior será a força de atração mútua que surge entre eles (com a mesma densidade, um corpo menor criará menos atração do que um corpo maior). A lei também significa que quanto maior a distância entre dois corpos, menor será a atração entre eles. Como esta força é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre dois corpos, o fator distância desempenha um papel muito maior na determinação da magnitude da força das marés do que as massas dos corpos.

A atração gravitacional da Terra, agindo sobre a Lua e mantendo-a em órbita próxima à Terra, é oposta à força de atração da Terra pela Lua, que tende a mover a Terra em direção à Lua e “levantar” todos os objetos localizados na Terra na direção da Lua. O ponto da superfície terrestre localizado diretamente abaixo da Lua fica a apenas 6.400 km do centro da Terra e em média a 386.063 km do centro da Lua. Além disso, a massa da Terra é 81,3 vezes a massa da Lua. Assim, neste ponto da superfície terrestre, a gravidade da Terra atuando sobre qualquer objeto é aproximadamente 300 mil vezes maior que a gravidade da Lua. É uma ideia comum que a água na Terra diretamente abaixo da Lua sobe na direção da Lua, fazendo com que a água flua para longe de outros lugares na superfície da Terra, mas como a gravidade da Lua é tão pequena comparada com a da Terra, não seria será suficiente para levantar tanto peso enorme.

No entanto, os oceanos, mares e grandes lagos da Terra, sendo grandes corpos líquidos, são livres para se moverem sob a influência de forças de deslocamento lateral, e qualquer ligeira tendência para se moverem horizontalmente os coloca em movimento. Todas as águas que não estão diretamente sob a Lua estão sujeitas à ação da componente da força gravitacional da Lua direcionada tangencialmente (tangencialmente) à superfície terrestre, bem como de sua componente direcionada para fora, e estão sujeitas ao deslocamento horizontal em relação ao sólido crosta da terrra. Como resultado, a água flui de áreas adjacentes da superfície terrestre em direção a um local localizado sob a Lua. O acúmulo resultante de água em um ponto sob a Lua forma ali uma maré. O próprio maremoto em mar aberto tem uma altura de apenas 30-60 cm, mas aumenta significativamente quando se aproxima das costas de continentes ou ilhas.

Devido ao movimento da água de áreas vizinhas em direção a um ponto sob a Lua, os fluxos correspondentes de água ocorrem em dois outros pontos afastados dela, a uma distância igual a um quarto da circunferência da Terra. É interessante notar que a diminuição do nível do mar nestes dois pontos é acompanhada por uma subida do nível do mar não só no lado da Terra voltado para a Lua, mas também no lado oposto. Este fato também é explicado pela lei de Newton. Dois ou mais objetos localizados a distâncias diferentes da mesma fonte de gravidade e, portanto, sujeitos à aceleração da gravidade de diferentes magnitudes, movem-se um em relação ao outro, uma vez que o objeto mais próximo do centro de gravidade é mais fortemente atraído por ele. A água no ponto sublunar experimenta uma atração mais forte em direção à Lua do que a Terra abaixo dela, mas a Terra, por sua vez, tem uma atração mais forte em direção à Lua do que a água no lado oposto do planeta. Assim, surge um maremoto, que no lado da Terra voltado para a Lua é denominado direto, e no lado oposto - reverso. O primeiro deles é apenas 5% superior ao segundo.

Devido à rotação da Lua em sua órbita ao redor da Terra, passam aproximadamente 12 horas e 25 minutos entre duas marés altas ou duas marés baixas sucessivas em um determinado local. O intervalo entre os clímax das marés altas e baixas sucessivas é de aprox. 6 horas e 12 minutos O período de 24 horas e 50 minutos entre duas marés sucessivas é chamado de dia de maré (ou lunar).

Desigualdades de maré. Os processos de maré são muito complexos e muitos fatores devem ser levados em consideração para compreendê-los. Em qualquer caso, as principais características serão determinadas por: 1) o estágio de desenvolvimento da maré em relação à passagem da Lua; 2) a amplitude da maré e 3) o tipo de flutuações das marés, ou a forma da curva do nível da água. Numerosas variações na direção e magnitude das forças das marés dão origem a diferenças na magnitude das marés da manhã e da tarde num determinado porto, bem como entre as mesmas marés em diferentes portos. Essas diferenças são chamadas de desigualdades de maré.

Efeito semi-diurno. Normalmente dentro de um dia, devido à principal força das marés - a rotação da Terra em torno de seu eixo - dois ciclos completos de marés são formados. Quando vista do Pólo Norte da eclíptica, é óbvio que a Lua gira em torno da Terra na mesma direção em que a Terra gira em torno de seu eixo - no sentido anti-horário. A cada revolução subsequente, um determinado ponto na superfície da Terra assume novamente uma posição diretamente sob a Lua, um pouco mais tarde do que durante a revolução anterior. Por esta razão, tanto a vazante como a vazante das marés são atrasadas aproximadamente 50 minutos todos os dias. Este valor é chamado de atraso lunar.

Desigualdade de meio mês. Este principal tipo de variação é caracterizado por uma periodicidade de aproximadamente 14 3/4 dias, que está associada à rotação da Lua em torno da Terra e à sua passagem por fases sucessivas, nomeadamente sizígias (luas novas e luas cheias), ou seja, momentos em que o Sol, a Terra e a Lua estão localizados na mesma linha reta. Até agora tocamos apenas na influência das marés da Lua. O campo gravitacional do Sol também afeta as marés, porém, embora a massa do Sol seja muito maior que a massa da Lua, a distância da Terra ao Sol é tão maior que a distância à Lua que a força das marés do Sol é menos da metade da Lua. No entanto, quando o Sol e a Lua estão na mesma linha reta, seja no mesmo lado da Terra ou em lados opostos (durante a lua nova ou a lua cheia), as suas forças gravitacionais se somam, agindo ao longo do mesmo eixo, e o a maré solar se sobrepõe à maré lunar. Da mesma forma, a atração do Sol aumenta a vazante causada pela influência da Lua. Como resultado, as marés tornam-se mais altas e mais baixas do que se fossem causadas apenas pela gravidade da Lua. Essas marés são chamadas de marés vivas.

Quando os vetores de força gravitacional do Sol e da Lua são perpendiculares entre si (durante quadraturas, ou seja, quando a Lua está no primeiro ou no último quarto), suas forças de maré se opõem, uma vez que a maré causada pela atração do Sol se sobrepõe ao vazante causada pela Lua. Sob tais condições, as marés não são tão altas e as marés não são tão baixas como se fossem devidas apenas à força gravitacional da Lua. Esses fluxos e refluxos intermediários são chamados de quadratura. A amplitude das marcas de maré alta e baixa, neste caso, é reduzida em aproximadamente três vezes em comparação com a maré viva. No Oceano Atlântico, as marés vivas e de quadratura costumam atrasar um dia em comparação com a fase correspondente da Lua. No Oceano Pacífico, esse atraso é de apenas 5 horas. Nos portos de Nova York e São Francisco e no Golfo do México, as marés vivas são 40% maiores que as de quadratura.

Lunar O período de flutuações nas alturas das marés, que ocorre devido à paralaxe lunar, é de 27 dias e meio. A razão para esta desigualdade é a mudança na distância da Lua à Terra durante a rotação desta última. Devido à forma elíptica da órbita lunar, a força das marés da Lua no perigeu é 40% maior do que no apogeu. Este cálculo é válido para o porto de Nova York, onde o efeito da Lua no apogeu ou perigeu é geralmente atrasado em cerca de 1 dia e meio em relação à fase correspondente da Lua. Para o porto de São Francisco, a diferença nas alturas das marés devido ao fato da Lua estar no perigeu ou apogeu é de apenas 32%, e elas seguem as fases correspondentes da Lua com um atraso de dois dias.

Desigualdade diária. O período dessa desigualdade é de 24 horas e 50 minutos. As razões de sua ocorrência são a rotação da Terra em torno de seu eixo e uma mudança na declinação da Lua. Quando a Lua está perto do equador celeste, as duas marés altas em um determinado dia (bem como as duas marés baixas) diferem ligeiramente, e as alturas das marés altas e baixas da manhã e da noite são muito próximas. No entanto, à medida que a declinação norte ou sul da Lua aumenta, as marés matinais e vespertinas do mesmo tipo diferem em altura, e quando a Lua atinge a sua maior declinação norte ou sul, esta diferença é maior. As marés tropicais também são conhecidas, assim chamadas porque a Lua está quase acima dos trópicos do Norte ou do Sul.

A desigualdade diurna não afecta significativamente as alturas de duas marés baixas sucessivas no Oceano Atlântico, e mesmo o seu efeito nas alturas das marés é pequeno em comparação com a amplitude global das flutuações. No entanto, no Oceano Pacífico, a variabilidade diurna é três vezes maior nos níveis de maré baixa do que nos níveis de maré alta.

Desigualdade semestral. Sua causa é a revolução da Terra em torno do Sol e a mudança correspondente na declinação do Sol. Duas vezes por ano, durante vários dias durante os equinócios, o Sol está próximo do equador celestial, ou seja, sua declinação é próxima de 0. A Lua também está localizada perto do equador celeste por aproximadamente 24 horas a cada semestre. Assim, durante os equinócios há períodos em que as declinações do Sol e da Lua são aproximadamente iguais a 0. O efeito total de geração de marés da atração desses dois corpos em tais momentos é mais perceptível em áreas localizadas próximas ao equador terrestre. Se ao mesmo tempo a Lua estiver na fase de lua nova ou lua cheia, o chamado. marés vivas equinociais.

Ensolarado desigualdade paralática. O período de manifestação desta desigualdade é de um ano. Sua causa é a mudança na distância da Terra ao Sol durante o movimento orbital da Terra. Uma vez para cada revolução ao redor da Terra, a Lua está na distância mais curta dela no perigeu. Uma vez por ano, por volta de 2 de janeiro, a Terra, movendo-se em sua órbita, também atinge o ponto de maior aproximação do Sol (periélio). Quando estes dois momentos de maior aproximação coincidem, causando a maior força líquida de maré, podem ser esperados níveis de maré mais elevados e níveis de maré mais baixos. Da mesma forma, se a passagem do afélio coincide com o apogeu, ocorrem marés mais baixas e marés mais rasas.

Muda com o tempo.

O fenômeno da vazante e da vazante das marés não mudou ao longo do tempo, uma vez que o movimento tanto da Lua quanto do Sol permanece o mesmo de mil anos atrás - ou seja, o movimento desses dois corpos celestes influencia a vazante e a vazante das marés na terra.

Distribuição e escala de manifestação.

A magnitude e a natureza das marés em várias partes da costa do Oceano Mundial dependem da configuração das costas, do ângulo de inclinação do fundo do mar e de uma série de outras razões. Eles geralmente aparecem na costa do oceano aberto. A penetração dos maremotos nos mares interiores é difícil e, portanto, a amplitude das marés neles é pequena.

Os estreitos e rasos estreitos dinamarqueses protegem de forma confiável o Mar Báltico das marés. Cálculos teóricos mostram que a amplitude das oscilações da altura do nível da água no Báltico é de aproximadamente 10 centímetros, mas é quase impossível ver essas marés, pois são completamente apagadas pelas oscilações do nível da água sob a influência do vento ou mudanças na pressão atmosférica. Nossos mares do sul - os mares Negro e Azov, que se comunicam com as águas do Oceano Mundial através de uma série de estreitos, e os mares internos Egeu e Mediterrâneo - são protegidos de forma ainda mais confiável contra os maremotos. Se a diferença no nível da água durante a maré alta e baixa na costa atlântica da Espanha, perto de Gibraltar, atingiu 3 metros, no Mar Mediterrâneo, perto do estreito, é de apenas 1,3 metros. Noutros pontos do mar, as marés são ainda menos significativas e normalmente não ultrapassam os 0,5 metros. No Mar Egeu e nos estreitos do Bósforo e dos Dardanelos, o maremoto atenua-se ainda mais. Portanto, no Mar Negro, as flutuações no nível da água sob a influência das marés são inferiores a 10 centímetros. No Mar de Azov, ligado ao Mar Negro apenas pelo estreito Estreito de Kerch, a amplitude das marés é próxima de zero.

Pelo mesmo motivo, as marés no Mar do Japão são muito baixas - aqui mal chegam a 0,5 metros.

Se nos mares interiores a magnitude das marés diminui em comparação com a costa de oceano aberto, então nas baías e baías que têm ampla ligação com o oceano ela aumenta. O maremoto entra livremente nessas baías. As massas de água avançam, mas, constrangidas pelo estreitamento das margens e não encontrando saída, sobem e inundam o terreno a uma altura considerável.

Na entrada do Mar Branco, no chamado Voronka, as marés são quase iguais às da costa do Mar de Barents, ou seja, iguais a 4–5 metros. No Cabo Kanin Nos eles não ultrapassam nem os 3 metros. No entanto, entrando no funil do Mar Branco, que se estreita gradualmente, o maremoto torna-se cada vez mais alto e na Baía de Mezen atinge uma altura de dez metros.

O aumento do nível da água na parte norte do Mar de Okhotsk é ainda mais significativo. Assim, na entrada da Baía de Shelikhov, o nível do mar na maré alta sobe para 4-5 metros, na parte superior (mais distante do mar) da baía sobe para 9,5 metros, e na Baía de Penzhinskaya atinge quase 13 metros. !

As marés no Canal da Mancha são muito altas. Na costa inglesa, na pequena baía de Lyme, a água na sizígia chega a 14,4 metros, e na francesa, perto da cidade de Granville, chega a 15 metros.

As marés atingem valores extremos em algumas áreas da costa atlântica do Canadá. No Estreito de Frobisher (localizado na entrada do Estreito de Hudson) - 15,6 metros, e na Baía de Fundy (perto da fronteira com os EUA) - até 18 metros.

Às vezes, a influência das marés marítimas é visível nos rios. Na região do estuário, um maremoto vem de áreas abertas do oceano ou mar. À medida que se aproxima da costa, o nível sobe e o perfil do maremoto, sob a influência da diminuição da profundidade e das características da configuração da costa, deforma-se. À beira-mar, a sua encosta frontal torna-se mais íngreme do que a sua encosta posterior. Da foz da zona costeira, o maremoto penetra no sistema de canais do rio. A água mais salgada ao longo do fundo do leito do rio, como uma cunha, move-se rapidamente contra a corrente. A colisão de duas correntes contrárias, marítima e fluvial, provoca a formação de um poço íngreme, denominado bora. No rio Cantanjiang, que deságua no Mar da China Oriental ao sul de Xangai, o furo atinge uma altura de 7 a 8 metros e a inclinação da onda é de 70 graus. Esta terrível parede de água sobe o rio a uma velocidade de 15 a 16 quilômetros por hora, erodindo as margens e ameaçando afundar qualquer navio que não se refugie a tempo no calmo remanso. O maior rio da América do Sul, o Amazonas, também é famoso por sua poderosa floresta. Lá, uma onda de 5 a 6 metros de altura sobe o rio a três mil quilômetros do oceano. No Mekong, os maremotos estendem-se até 500 km, no Mississippi - até 400 km, no norte de Dvina - até 140 km. A maré carrega águas salgadas para o rio. Neste caso, na foz do rio ocorre uma mistura total ou parcial das águas do rio e do mar salgado, ou ocorre um estado estratificado, quando se observa uma diferença acentuada na salinidade das águas superficiais e subjacentes. A água salgada penetra na foz do rio quanto maior for a profundidade do canal e a densidade (salinidade) da água do mar e menor for o caudal da água do rio.

INFORMAÇÕES SOBRE MARÉS EM ALGUNSPORTOS DO MUNDO
Porta	Intervalo entre marés	Altura média da maré,eu	Altura da maré viva, m

m. Morris-Jessep, Groenlândia, Dinamarca
Reykjavík, Islândia
R.
Koksoak, Estreito de Hudson, Canadá
John's, Terra Nova, Canadá
Barntko, Baía de Fundy, Canadá
Portland, EUA Maine, EUA
Boston, EUA Massachusetts, EUA
Nova York, NY Nova York, EUA
Baltimore, pc. Maryland, EUA
Praia de Miami Flórida, EUA
Galveston, pc. Texas, EUA
Ó.
Maracá, Brasil
Rio de Janeiro, Brasil
Callao, Peru
Balboa, Panamá
Nanaimo, Colúmbia Britânica, Canadá
Sitka, Alasca, EUA
Nascer do sol, Cook Inlet, EUA Alasca, EUA
Honolulu, pc. Havaí, EUA
Papete, sobre. Taiti, Polinésia Francesa
Darwin, Austrália
Melbourne, Austrália
Rangum, Mianmar
Zanzibar, Tanzânia
Cidade do Cabo, África do Sul
Gibraltar, Vlad. Grã Bretanha
Granville, França
Leath, Reino Unido
Londres, Grã-Bretanha
Dover, Reino Unido
Avonmouth, Reino Unido
Ramsey, Pe. Maine, Reino Unido
Oslo, Noruega
Hamburgo, Alemanha
* Amplitude diária da maré.

Mitos e lendas.

Durante muito tempo, as causas das marés permaneceram obscuras. Antigamente, eram explicados pelo sopro da divindade do Oceano que vivia no mar, ou como consequência da respiração do planeta. Outras suposições fantásticas foram feitas sobre a natureza das marés. (veja também a seção História do estudo)

A maior parte do volume do espaço sideral é espaço vazio. Mas aqui e ali aglomerados esféricos de matéria - planetas, luas, estrelas - passam uns pelos outros numa dança gigantesca.

Ao realizarem seus movimentos cósmicos, eles agem uns sobre os outros com a força da gravidade, causando inchaço das águas oceânicas nas superfícies dos planetas. A gravidade é a força de atração que atua entre todos os objetos materiais, sem exceção.

O que são marés?

As marés oceânicas são a subida e descida regulares do nível da água do Oceano Mundial em resposta às influências gravitacionais, ou seja, às forças de atração. Quando as águas do oceano atingem o nível mais alto, o que acontece a cada 13 horas, é chamada de maré alta. Quando a água atinge o ponto mais baixo, é chamada de maré baixa. Se você vier relaxar em uma praia marítima durante a maré alta, observará o efeito dos mundos passando rapidamente pela Terra na escuridão eterna do espaço.

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O Sol, a Lua e outros corpos do sistema solar influenciam a água e a terra da Terra pela força de sua gravidade. Mas apenas a Lua e o Sol têm influência prática. O Sol, embora muito distante (149 milhões de quilómetros), é tão massivo que a sua força gravitacional é forte.

A Lua é muito pequena (sua massa é 1/81 da massa da Terra), mas tem um efeito gravitacional pronunciado na Terra devido à sua curta distância dela (380.000 quilômetros).

Fato interessante: Quando o Sol, a Lua e a Terra estão na mesma linha, ou seja, na lua nova, as marés são especialmente fortes.

Apesar da forte gravidade do enorme Sol, a pequena Lua, devido à sua proximidade com a Terra, tem uma influência muito maior nas marés. Além disso, a força gravitacional da Lua varia visivelmente de área para área da superfície terrestre. Essas mudanças se devem às diferentes distâncias de diferentes partes da superfície terrestre da Lua em um determinado momento.

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A área de água diretamente abaixo da Lua experimentará a maior gravidade lunar, uma vez que essas águas estão mais próximas da Lua do que as águas do lado oposto da Terra. No entanto, as marés em ambos os hemisférios ocorrem ao mesmo tempo. Por que isso acontece?

Por que as marés ocorrem simultaneamente em ambos os hemisférios?

No lado da Terra voltado para a Lua, a água corre da Terra em direção à Lua, levada pela força da gravidade lunar. No lado oposto, devido à maré do lado “frontal”, o terreno é literalmente arrancado da água, o que leva a uma maré do lado “reverso”. À medida que a Terra gira e a Lua se move, a maré muda para maré baixa.

A primavera vai e vem

Ao contrário da Lua, o Sol está tão longe de nós que a sua força gravitacional é a mesma em ambos os hemisférios. Portanto, não tem um efeito tão dramático nos oceanos como a Lua. No entanto, quando o Sol, a Lua e a Terra estão na mesma linha, ou seja, numa lua nova, as marés são especialmente altas e as marés baixas são especialmente profundas (por alguma razão, essas marés altas são chamadas de marés vivas, embora ocorram durante todo o ano). É assim que começa uma maré normal. A água, como qualquer líquido, é muito fluida (se você colocar a mão na água, poderá ter certeza de que seus movimentos quase não causam resistência).

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A gravidade da Lua é muito baixa para simplesmente levantar água no ar. O que acontece é isso. A Lua se move ao redor da Terra e puxa consigo uma massa de água pela força de sua gravidade. A força da gravidade não é muito forte, mas não requer muita força para fazer a água fluir pela superfície. Quando esta parede de água de até dois metros de altura se aproxima da terra, seu tamanho aumenta ainda mais. As marés sobem acima do nível do mar, às vezes até 10-12 metros. A subida da água das marés num local faz com que a água flua para outras áreas da costa.

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Fluxo e refluxo

Maré E maré baixa- flutuações verticais periódicas no nível do oceano ou do mar, resultantes de mudanças nas posições da Lua e do Sol em relação à Terra, juntamente com os efeitos da rotação da Terra e das características de um determinado relevo e manifestadas de forma periódica horizontal deslocamento de massas de água. As marés causam mudanças na altura do nível do mar, bem como correntes periódicas conhecidas como correntes de maré, tornando a previsão das marés importante para a navegação costeira.

A intensidade desses fenômenos depende de muitos fatores, mas o mais importante deles é o grau de ligação dos corpos d'água com o oceano mundial. Quanto mais fechado o corpo d'água, menor é o grau de manifestação dos fenômenos de maré.

O ciclo de marés repetido anualmente permanece inalterado devido à compensação precisa das forças de atração entre o Sol e o centro de massa do par planetário e as forças de inércia aplicadas a este centro.

À medida que a posição da Lua e do Sol em relação à Terra muda periodicamente, a intensidade dos fenómenos de maré resultantes também muda.

Maré baixa em Saint-Malo

História

As marés baixas desempenharam um papel significativo no fornecimento de marisco às populações costeiras, permitindo a recolha de alimentos comestíveis no fundo do mar exposto.

Terminologia

Água Baixa (Bretanha, França)

O nível máximo da superfície da água na maré alta é chamado cheio de água, e o mínimo durante a maré baixa é água baixa. No oceano, onde o fundo é plano e a terra está distante, água cheia aparece como duas “ondulações” da superfície da água: uma delas está localizada no lado da Lua e a outra está na extremidade oposta do globo. Também pode haver mais dois inchaços menores no lado direcionado ao Sol e oposto a ele. Uma explicação deste efeito pode ser encontrada abaixo na seção física da maré.

Como a Lua e o Sol se movem em relação à Terra, as saliências de água também se movem com eles, formando maremotos E correntes de maré. Em mar aberto, as correntes de maré têm caráter rotacional, e perto da costa e em baías e estreitos estreitos são recíprocas.

Se toda a Terra estivesse coberta de água, teríamos duas marés altas e baixas regulares todos os dias. Mas como a propagação desimpedida dos maremotos é dificultada por áreas terrestres: ilhas e continentes, e também devido à ação da força de Coriolis nas águas em movimento, em vez de dois maremotos há muitas ondas pequenas que lentamente (na maioria dos casos com um período de 12 horas e 25,2 minutos) correr em torno de um ponto chamado anfidrômico, em que a amplitude da maré é zero. A componente dominante da maré (maré lunar M2) forma cerca de uma dúzia de pontos anfidrómicos na superfície do Oceano Mundial com a onda a mover-se no sentido horário e aproximadamente o mesmo número no sentido anti-horário (ver mapa). Tudo isso torna impossível prever a hora da maré apenas com base nas posições da Lua e do Sol em relação à Terra. Em vez disso, eles usam um "anuário de marés" - uma ferramenta de referência para calcular a hora do início das marés e suas alturas em vários pontos do globo. Também são utilizadas tabelas de marés, com dados de momentos e alturas de preia-mar e preia-mar, calculados com um ano de antecedência para principais portos de maré.

Componente de maré M2

Se conectarmos pontos no mapa com as mesmas fases de maré, obteremos o chamado linhas cotidais, divergindo radialmente do ponto anfidrômico. Normalmente, as linhas cotidais caracterizam a posição da crista do maremoto para cada hora. Na verdade, as linhas cotidais refletem a velocidade de propagação de um maremoto em 1 hora. Mapas que mostram linhas de amplitudes e fases iguais de maremotos são chamados cartões cotidais.

Altura da maré- a diferença entre o nível mais alto da água na maré alta (preia-mar) e o seu nível mais baixo na maré baixa (maré baixa). A altura da maré não é um valor constante, mas a sua média é dada na caracterização de cada troço da costa.

Dependendo da posição relativa da Lua e do Sol, maremotos pequenos e grandes podem reforçar-se mutuamente. Nomes especiais foram historicamente desenvolvidos para tais marés:

Maré de quadratura- a maré mais baixa, quando as forças das marés da Lua e do Sol atuam perpendicularmente entre si (esta posição das luminárias é chamada de quadratura).
Maré primaveril- a maré mais alta, quando as forças das marés da Lua e do Sol atuam na mesma direção (esta posição das luminárias é chamada de sizígia).

Quanto mais baixa ou mais alta a maré, mais baixa ou mais alta é a vazante.

Marés mais altas do mundo

Pode ser observado na Baía de Fundy (15,6-18 m), localizada na costa leste do Canadá, entre New Brunswick e Nova Escócia.

No continente europeu, as marés mais altas (até 13,5 m) são observadas na Bretanha, perto da cidade de Saint-Malo. Aqui o maremoto concentra-se na costa das penínsulas da Cornualha (Inglaterra) e Cotentin (França).

Física da maré

Formulação moderna

Em relação ao planeta Terra, a causa das marés é a presença do planeta no campo gravitacional criado pelo Sol e pela Lua. Como os efeitos que criam são independentes, o impacto destes corpos celestes na Terra pode ser considerado separadamente. Neste caso, para cada par de corpos podemos assumir que cada um deles gira em torno de um centro de gravidade comum. Para o par Terra-Sol, este centro está localizado nas profundezas do Sol, a uma distância de 451 km do seu centro. Para o par Terra-Lua, ele está localizado nas profundezas da Terra, a uma distância de 2/3 do seu raio.

Cada um desses corpos experimenta forças de maré, cuja fonte é a força da gravidade e forças internas que garantem a integridade do corpo celeste, em cujo papel está a força de sua própria atração, doravante denominada autogravidade. O surgimento das forças das marés pode ser visto mais claramente no sistema Terra-Sol.

A força das marés é o resultado da interação competitiva da força gravitacional, direcionada ao centro de gravidade e diminuindo na proporção inversa ao quadrado da distância dele, e da força centrífuga fictícia de inércia causada pela rotação do corpo celeste em torno deste centro. Essas forças, sendo de direção oposta, coincidem em magnitude apenas no centro de massa de cada um dos corpos celestes. Graças à ação de forças internas, a Terra gira em torno do centro do Sol como um todo com uma velocidade angular constante para cada elemento de sua massa constituinte. Portanto, à medida que este elemento de massa se afasta do centro de gravidade, a força centrífuga que atua sobre ele aumenta proporcionalmente ao quadrado da distância. Uma distribuição mais detalhada das forças de maré em sua projeção em um plano perpendicular ao plano da eclíptica é mostrada na Fig.

Fig.1 Diagrama da distribuição das forças de maré em projeção em um plano perpendicular à Eclíptica. O corpo gravitante está para a direita ou para a esquerda.

A reprodução das mudanças na forma dos corpos a eles expostos, conseguida como resultado da ação das forças das marés, só pode, de acordo com o paradigma newtoniano, ser alcançada se essas forças forem completamente compensadas por outras forças, que podem incluir o força da gravidade universal.

Fig. 2 Deformação da camada de água da Terra como consequência do equilíbrio da força das marés, da força autogravitacional e da força de reação da água à força de compressão

Como resultado da adição dessas forças, as forças das marés surgem simetricamente em ambos os lados do globo, direcionadas em direções diferentes dele. A força das marés dirigida para o Sol é de natureza gravitacional, enquanto a força dirigida para longe do Sol é consequência da força fictícia de inércia.

Estas forças são extremamente fracas e não podem ser comparadas com as forças da autogravidade (a aceleração que criam é 10 milhões de vezes menor que a aceleração da gravidade). No entanto, provocam um deslocamento nas partículas de água do Oceano Mundial (a resistência ao cisalhamento na água em baixas velocidades é praticamente nula, enquanto à compressão é extremamente alta), até que a tangente à superfície da água se torne perpendicular ao força resultante.

Como resultado, surge uma onda na superfície dos oceanos do mundo, ocupando uma posição constante em sistemas de corpos gravitando mutuamente, mas percorrendo a superfície do oceano juntamente com o movimento diário de seu fundo e margens. Assim (ignorando as correntes oceânicas), cada partícula de água sofre um movimento oscilatório para cima e para baixo duas vezes durante o dia.

O movimento horizontal da água é observado apenas perto da costa como consequência do aumento do seu nível. Quanto mais raso for o fundo do mar, maior será a velocidade do movimento.

Potencial de maré

(conceito de academia. Shuleikina)

Desprezando o tamanho, estrutura e forma da Lua, anotamos a força gravitacional específica do corpo de teste localizado na Terra. Seja o vetor raio direcionado do corpo de prova em direção à Lua e seja o comprimento desse vetor. Neste caso, a força de atração deste corpo pela Lua será igual a

onde está a constante gravitacional selenométrica. Vamos colocar o corpo de teste no ponto . A força de atração de um corpo de prova colocado no centro de massa da Terra será igual a

Aqui, e refere-se ao vetor raio que conecta os centros de massa da Terra e da Lua e seus valores absolutos. Chamaremos de força de maré a diferença entre essas duas forças gravitacionais

Nas fórmulas (1) e (2), a Lua é considerada uma bola com distribuição de massa esfericamente simétrica. A função de força de atração de um corpo de prova pela Lua não é diferente da função de força de atração de uma bola e é igual a. A segunda força é aplicada ao centro de massa da Terra e é um valor estritamente constante. Para obter a função de força para esta força, introduzimos um sistema de coordenadas de tempo. Vamos desenhar o eixo do centro da Terra e direcioná-lo para a Lua. As direções dos outros dois eixos permanecerão arbitrárias. Então a função força da força será igual a. Potencial de maré será igual à diferença dessas duas funções de força. Nós denotamos isso, obtemos A constante é determinada a partir da condição de normalização, segundo a qual o potencial de maré no centro da Terra é igual a zero. No centro da Terra, segue-se isso. Consequentemente, obtemos a fórmula final para o potencial de maré na forma (4)

Porque o

Para valores pequenos de , , a última expressão pode ser representada da seguinte forma

Substituindo (5) em (4), obtemos

Deformação da superfície do planeta sob a influência das marés

A influência perturbadora do potencial das marés deforma a superfície nivelada do planeta. Vamos avaliar este impacto, assumindo que a Terra é uma bola com distribuição de massa esfericamente simétrica. O potencial gravitacional imperturbado da Terra na superfície será igual a . Por ponto. , localizado a uma distância do centro da esfera, o potencial gravitacional da Terra é igual a . Reduzindo pela constante gravitacional, obtemos. Aqui as variáveis são e . Vamos denotar a razão entre as massas do corpo gravitante e a massa do planeta por uma letra grega e resolver a expressão resultante para:

Como com o mesmo grau de precisão obtemos

Considerando a pequenez da proporção, as últimas expressões podem ser escritas da seguinte forma

Obtivemos assim a equação de um elipsóide biaxial, cujo eixo de rotação coincide com o eixo, ou seja, com a reta que liga o corpo gravitante ao centro da Terra. Os semieixos deste elipsóide são obviamente iguais

No final damos uma pequena ilustração numérica deste efeito. Vamos calcular a elevação das marés na Terra causada pela atração da Lua. O raio da Terra é igual a km, a distância entre os centros da Terra e da Lua, tendo em conta a instabilidade da órbita lunar, é de km, a relação entre a massa da Terra e a massa da Lua é de 81:1. Obviamente, ao substituir na fórmula, obtemos um valor aproximadamente igual a 36 cm.

Veja também

Notas

Literatura

Frisch S. A. e Timoreva A. V. Curso de Física Geral, Livro Didático para Faculdades de Física-Matemática e Física-Técnica de Universidades Estaduais, Volume I. M.: GITTL, 1957
Shchuleikin V.V. Física do mar. M.: Editora "Ciência", Departamento de Ciências da Terra da Academia de Ciências da URSS 1967
Voight S.S. O que são marés? Conselho Editorial de Literatura Científica Popular da Academia de Ciências da URSS

Ligações

WXTide32 é um programa gratuito de tabela de marés

Lua
Peculiaridades