Земной прилив ({ybukw hjnlnf)

Перейти к навигации Перейти к поиску

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.

Сила, вызывающая прилив

[править | править код]
Сила, вызывающая земной прилив: Луна над 30° с. ш.
Сила, вызывающая земной прилив: Луна над 30° ю. ш.

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

[править | править код]

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

[править | править код]

Основные составляющие прилива. Амплитуды могут отличаться от перечисленных в пределах нескольких процентов[3][4].

Полусуточный

[править | править код]
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
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
ψ 1 23,869 ч 2,72 0,21
S 1 (солнечно-суточный) 24.000 ч 1,65 0,25

Долгосрочный

[править | править код]
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

[править | править код]

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].

Литература

[править | править код]
  • Молоденский С. М. Приливы и отливы // Большая российская энциклопедия. — М.: Большая российская энциклопедия, 2015. — Т. 27. — С. 489-491.
  • Мельхиор П. Земные приливы = англ. Earth Tides. — М.: Мир, 1968. — 482 с.

Примечания

[править | править код]
  1. 1 2 3 Молоденский С. М. Приливы и отливы, 2015.
  2. Мельхиор П. Земные приливы, 1968.
  3. John Wahr, "Earth Tides", Global Earth Physics, A Handbook of Physical Constants, AGU Reference Shelf, 1, pp. 40–46, 1995.
  4. 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
  5. 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.
  6. Мельхиор П. Земные приливы, 1968, с. 315-317.
  7. Accelerator on the move, but scientists compensate for tidal effects Архивная копия от 25 марта 2010 на Wayback Machine, Stanford online
  8. 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.
  9. Makarov, V. V. (2012). "Dynamical Evolution and Spin–Orbit Resonances of Potentially Habitable Exoplanets: The Case of GJ 581d". The Astrophysical Journal. 761 (2): 83. arXiv:1208.0814. Bibcode:2012ApJ...761...83M. doi:10.1088/0004-637X/761/2/83. 83.