Plima in oseka. Neperiodični tokovi Tako si človek ne bi želel priti v velikanski oceanski vrtinec
Besedna zveza v naslovu je dobesedni prevod japonske besede "cunami" in se nanaša na edinstven naravni pojav: več zaporednih dolgih oceanskih valov, ki nastanejo zaradi ostrih premikov velikih površin oceanskega dna, ki jih povzročijo potresi.
Cunamiji, ki nastanejo na velikih globinah, so prečni dolgi valovi (dolgi 100-300 kilometrov) nizke višine (ne več kot 2 metra), ki se širijo s hitrostjo približno 0,2 kilometra na sekundo (700 kilometrov na uro), njihova doba je 15- 60 minut. Ko pa dosežejo plitko vodo, se ti valovi močno povečajo v višino, njihova dolžina se zmanjša, grebeni se začnejo sesedati in v bistvu nastanejo ogromni valovi gibanja, na kar se pravzaprav nanaša ime "cunami". V nekaterih primerih višina valov doseže 30-40 metrov.
Pred prihodom cunamija na obalo običajno sledi padec morske gladine in prihod razmeroma majhnih valov. Potem lahko pride do sekundarnega padca nivoja in za tem pride cunami. Po prvem valu praviloma pride več valov večje magnitude v intervalih od 15 minut do 1-2 ur. Običajno je tretji ali četrti val največji.
Valovi prodrejo globoko v kopno, odvisno od njene topografije, včasih 10-15 kilometrov in z veliko hitrostjo povzročijo ogromno uničenje. Po prejemu opozorila o cunamiju je treba ladjo odpeljati na odprto morje, da se srečamo z valovi.
V obalnih območjih so pogosti primeri nastanka drugega naravnega pojava - velikih stoječih valov - suloya, kar pomeni vrtinec, zmečkanina. Majhne suloje opazimo v Črnem morju (v Kerški ožini), močnejše - v ožinah ob pacifiški obali Kanade in skerjih Skandinavije. Toda suloi dosežejo največjo velikost v plitvih vodnih območjih z močnimi povratnimi tokovi - v Kurilski ožini, Singapurski ožini, Portland Firth itd. (do 4 metre). Nastanek valovanja je običajno povezan z interakcijo dveh nasprotnih tokov vode (slika 4.36a.). V tem primeru se v čelni coni oblikujejo vrtinci, ki se pojavljajo na površini v obliki naključnih valov in večja kot je hitrost toka, večja je energija teh valov.
Suloi se lahko pojavi tudi kot posledica toka, ki vstopa v plitvo vodo. V tem primeru se v vodnem toku oblikujejo veliki gradienti hitrosti, prekinitve toka, vrtinci in posledično valovi na površini (slika 4.36b).
Valovi dosežejo največjo velikost med največjimi hitrostmi plimskih tokov. Ta odvisnost suloi od narave plimovanja omogoča njihovo zelo zanesljivo napovedovanje.
Suloi je zelo nevaren za plovbo. Plovila, ki gredo skozi valovanje, se neprijetno, neurejeno kotalijo, zaidejo s poti, visok val pa lahko iz pritrjevanj odtrga mehanizme in reševalno opremo. Prečkanje takih območij z majhnimi plovili jim grozi s smrtjo.
Ko ima voda v morju skok gostote na kateri koli globini, lahko nastanejo valovi, imenovani notranji valovi, na meji med zgornjo manj gosto plastjo in spodnjo plastjo z močno povečano gostoto.
Notranji valovi imajo lahko nekajkrat večjo višino od površinskih (do 90 m, perioda do 8 minut).
Ko so notranji valovi vzbujeni, opazimo pojav, znan kot "mrtva voda".
Ladja v mrtvi vodi izgubi hitrost in lahko ostane skoraj na mestu, ko so stroji popolnoma operativni.
Ko sledimo »mrtvi vodi« v mirnem stanju, dobi površina morja nenavaden videz. Prečni valovi se za krmo močno povečajo, pred ladjo pa se pojavi ogromen val, ki ga je ladja prisiljena potiskati. Na "mrtvi vodi" se dogajajo skoraj enaka gibanja valov kot pri gibanju ladje skozi plitvo vodo. Če hitrost ladje sovpada s hitrostjo širjenja prostih notranjih valov, potem ladja med svojim gibanjem ne ustvarja le običajnih ladijskih valov na površini vode, temveč ustvarja tudi valove na vmesniku dveh plasti - "svetlobe". ” zgornje in “težke” spodnje. Val se pojavi, ko se vmesna plast nahaja približno na globini kobilice. V tem primeru se vodne mase zgornje plasti z debelino, ki je enaka ugrezu ladje, gibljejo v nasprotni smeri in povzročajo izgubo hitrosti ladje, valovni upor se močno poveča, saj se mora ladja »vleči«. nenadoma nastal val. Ta pojav pojasnjuje "mrtvo vodo".
Pojav "mrtve vode" se pojavlja povsod v bližini ustja velikih rek - Amazonke, Orinoka, Misisipija, Lene, Jeniseja itd. Še posebej pogosto pa ga opazimo v norveških fjordih in v arktičnih morjih v mirnem spomladanskem vremenu med taljenjem ledu , ko je nad močno slano in gosto morsko vodo razmeroma tanek sloj skoraj sladke vode.
Notranji valovi resno ogrožajo podvodno plovbo. To se kaže tako v neposrednem, fizičnem vplivu notranjih valov, notranjega deskanja na podmornice, kot posredno - zapletanje pogojev za prehod zvoka v vodi.
Poglobljena študija strukture velikih oceanskih tokov je pokazala, da ti tokovi še zdaleč niso »reke s tekočimi bregovi«, kot so mislili prej. Izkazalo se je, da so tokovi sestavljeni iz številnih izmeničnih curkov, ki se premikajo z različnimi hitrostmi. Poleg tega je bila v Zalivskem toku izmerjena hitrost 2,7 m/s (5,2 vozla). Poleg tega je bilo ugotovljeno, da so na obeh straneh glavnega toka ozki protitokovi (lahko dosežejo 2 vozla).
Razkrita je bila še ena zanimiva značilnost tokov: potoki se v prostoru upogibajo in tvorijo ovinke - kot rečni meandri. Meandri, ki se povečujejo, se premikajo s tokom in se včasih odcepijo od njega in se premikajo neodvisno. Ločeni meandri tvorijo vrtince različnih velikosti. Levo od splošnega toka se vrtinci vrtijo v smeri urinega kazalca, desno - v nasprotni smeri urinega kazalca. Trenutna hitrost v teh vrtincih je do 2,0 vozla.
Opazovanja so pokazala, da na primer v polju zalivskega toka nastane 5-8 parov ciklonov in anticiklonov na leto. Najbolj razviti cikloni Zalivskega toka imajo premer do 200 km in zajamejo plast vodnih mas skoraj do oceanskega dna (2500-3000 m). Cikloni zalivskega toka se običajno premikajo proti jugozahodu s hitrostjo do 3 milje na dan.
Odkritje vrtincev je velikega pomena za plovbo v odprtem oceanu. Sistem vrtinčnega kroženja je pravo polje tokov, ki vpliva na ladjo, ki se nahaja v oceanu. Pri prečkanju območij s stalnimi tokovi, ki so označena na hidrometeoroloških kartah in atlasih, se morajo navigatorji zavedati, da se dejanska spremenljivost smeri in hitrosti toka ter s tem dejanski zanos plovila lahko močno razlikuje od smeri toka.
Mnogi navigatorji so opazili, da je pogosto, zlasti v tropskih zemljepisnih širinah, ponoči jasno viden sij vode, ki teče na premec ladje; Kipeča voda ob straneh žari, teče okoli trupa; za krmo se oblikuje vrtinčast, postopno oži in bledi svetlobni pas. Sijaj vode poudari obalo, skale, grebene, plitvine, boje, ladje in pomole na splošnem ozadju morja.
Kot so ugotovili hidrobiologi, sijaj morja povzroča predvsem bioluminiscenca morskih organizmov. Najpogostejši je iskriv ali utripajoč sij različnih enoceličnih in večceličnih planktonskih bitij, velikih od deset mikronov do nekaj milimetrov. Ko je takšnih svetlečih bitij veliko, se posamezne svetlobne točke zlijejo v neenakomeren sij. Ta sij se pojavi, ko so organizmi mehansko razdraženi, na primer, ko se živali in ribe premikajo, ko veslo udari po vodi in tudi, ko so izpostavljeni kemikalijam.
Dolgo časa so mornarji, ki so se vračali iz tropskih morij jugovzhodne Azije, govorili o srečanju z ogromnimi svetlečimi kolesi s premerom več milj, ki so se vrtela z veliko hitrostjo na gladini morja. Zahodnoevropski pomorščaki so jih poimenovali "hudičev vrtiljak", na vzhodu pa "Budina kolesa".
Nastanek vrtincev majhnega obsega se lahko šteje za razlago teh pojavov. Takšni vrtinci in vrtinci nastajajo na robovih tokov, na stičišču različno usmerjenih tokov katerega koli izvora, kjer je globina majhna, plimski tokovi močni in nastajajo notranji valovi.
Padajoči vetrovi
Splošno ime "padajoči vetrovi" vključuje obalne vetrove, opazovane v vznožju nekaterih morij; Ti vetrovi se na različnih območjih imenujejo različno: foen, burja, maestral, sarma. Združujejo jih lastnosti, kot so presenečenje, velika sila in narava udarca na ladje. Številne ladje so utrpele nesreče med burjo v bližini obale Nove Zemlje, ob obali Grenlandije in na redih velikih pristanišč, kot so Trst, Marseille in Novorosijsk.
Hitrost padajočega vetra na morski gladini doseže 40 metrov na sekundo, s sunki pa 50-60. Seveda predstavljajo veliko nevarnost za obalno plovbo, za privez ladij na redah in privezih ter za delovanje pristanišč.
Pri preučevanju tega pojava so raziskovalci opazili, da se burja običajno pojavlja pozimi in na tistih območjih, kjer obalne gore mejijo na precej visoko ravnino, ki pozimi postane zelo mrzla. Nad nižino pogosto nastane območje visokega zračnega tlaka, nad morjem pa vztraja ciklonsko območje. To ustvarja velike horizontalne gradiente, ki premikajo ogromne mase hladnega zraka. Zaradi delovanja gravitacije se hitrost gibanja zraka pri prehodu čez greben močno poveča.
Hiter padec hladnega zraka na površino zalivov ustvarja močne valove v obalnem pasu, pri temperaturah pod ničlo pa brizganje vode povzroči zaledenitev ladij in pristaniških objektov. Ledeni oklep doseže do 4 metre, kar pogosto povzroči katastrofalne posledice. Navpično se burja razteza na 200-300 metrov, vodoravno pa le nekaj milj od obale.
Mehanizem nastanka sušilnika za lase je nekoliko drugačen. Pravilno ime vetra »fen« (topel) daje ključ do razumevanja narave pojava. Ugotovljeno je bilo, da foehn nastane zaradi velike razlike med atmosferskim tlakom v notranjosti in nad morjem. Ko ciklon prehaja čez morje blizu obale, ko visokotlačno jedro ostane v notranjosti, tlačno polje tvori tokove zračnih mas, usmerjene s kopnega proti morju. In če so na poti teh tokov gore, se mase zraka, ki se nabirajo za grebenom, začnejo počasi dvigovati. Z dvigovanjem zraka se temperatura zraka znižuje, vlažnost pa postopoma narašča in na določeni točki doseže maksimum.
Na vrhu grebena, kjer je zrak prenasičen z vodno paro, se le-ta začne kondenzirati in nastane oblačni breg, ki prekriva celotno pogorje - pojavi se značilen »foehnov zid«. S te višine zrak hiti proti morju, se segreje, zato prihaja do obale z višjo temperaturo in nizko vlažnostjo.
Včasih se ob ustreznih vremenskih razmerah oblikujejo atmosferski vrtinci majhnega obsega - tornadi (ali kot jih včasih imenujejo - tornadi, krvni strdki, tifoni).
Običajni tornado nastane na naslednji način: kot posledica intenzivnih naraščajočih zračnih tokov se rob mogočnega oblaka začne dvigovati in se vodoravno vrti okoli osi, vzporedne z mejo oblaka - nastane majhen rotor. Rotor, ki se hitro vrti, spusti en konec (običajno levi glede na gibanje oblaka) v obliki lijaka proti tlom. Ta lijak - glavna sestavina tornada - je spiralni vrtinec, sestavljen iz izjemno hitro vrtečega zraka.
Notranja votlina lijaka s premerom od nekaj metrov do nekaj sto metrov je prostor, omejen s stenami; skoraj jasno je, brez oblačka, včasih drobne strele švigajo od stene do stene; gibanje zraka v njem oslabi. Tlak tukaj močno pade - včasih za 180-200 mb. Tako katastrofalno hiter padec tlaka povzroči svojevrsten učinek; Votli predmeti, zlasti hiše, druge zgradbe, avtomobilske gume, eksplodirajo, ko pridejo v stik z lijakom tornada.
Neposrednih meritev hitrosti vetra v tornadih ni: nobena naprava ne prenese ogromnih pospeškov. Vendar so strokovnjaki za trdnost materialov te hitrosti izračunali na podlagi narave uničenja in nesreč: do 170-200 m/s, včasih celo 350-360 m/s - več kot hitrost zvoka.
Življenjska doba tornada je različna in se giblje od nekaj minut do nekaj ur.
Tudi hitrost premikanja tornadov je različna. Včasih se oblak premika zelo počasi, skoraj stoji, včasih hiti z veliko hitrostjo. Meteorologi določajo povprečno hitrost tornadov na 40-60 km/h, včasih pa ta hitrost doseže 200 km/h. Med svojim gibanjem tornado prepotuje povprečno razdaljo 20-30 km. Vendar primeri tornadov, ki preletijo 100-120 km, niso redki.
Morske vodne trombe običajno izvirajo v skupinah iz oblaka enega starša. Najpogosteje nastanejo in dosežejo največjo moč v bližini nevihtnih kumulonimbusov. Včasih spremljajo tropske ciklone.
Tornadi so vidni s precej velike razdalje in jih je zlahka zaznati na radarskem zaslonu, zato morajo navigatorji, ko vidijo pristop te naravne formacije, sprejeti ukrepe, da se izognejo srečanju z njo.
Na morju so že dolgo opaženi redki, a zelo nevarni pojavi: - izguba plovnosti ob izbruhu podvodnih vulkanov, ki jih je v oceanih veliko (pri tem nastaja vodno-zračna mešanica) ali zaradi preboja plina z dna morje.
ZAKLJUČEK
Na koncu se spomnimo osnovnega pravila mornarja - na morju ni nič drugotnega . V določenem trenutku, na določenem mestu, se lahko delovanje katerega koli naravnega dejavnika najmočneje pokaže s posledicami – celo katastrofo.
Zato mora skiper vedno "Razmislite o svojem mestu bližje nevarnosti" ne le v dobesednem navigacijskem pomenu tega, ampak tudi ob upoštevanju vseh drugih navigacijskih razmer. Že preprosto poznavanje samega dejavnika vpliva teh pojavov na plovbo, še bolj pa kvalitativna ocena učinka, nam omogoča minimiziranje možnih negativnih posledic.
Plima in oseka, občasna nihanja nivoja vode (dvigi in padci) v vodnih površinah na Zemlji, ki nastanejo zaradi gravitacijskega privlaka Lune in Sonca, ki delujeta na vrtečo se Zemljo. Vsa velika vodna območja, vključno z oceani, morji in jezeri, so tako ali drugače podvržena plimovanju, čeprav so v jezerih majhna.
Najvišji nivo vode, opažen v enem dnevu ali polovici dneva med plimo, se imenuje visoka voda, najnižja raven med oseko se imenuje nizka voda, trenutek, ko dosežete te oznake najvišje ravni, pa se imenuje stanje (ali faza) visoke vode. plima oziroma oseka. Povprečna gladina morja je pogojna vrednost, nad katero so nivojske oznake med plimovanjem in pod njo med oseko. To je rezultat povprečenja velikih nizov nujnih opazovanj. Povprečna visoka plima (ali oseka) je povprečna vrednost, izračunana iz velike serije podatkov o visokih ali nizkih vodostajih. Oba srednja nivoja sta vezana na lokalno nožno palico.
Navpična nihanja gladine med plimo in oseko so povezana z vodoravnimi premiki vodnih mas glede na obalo. Te procese otežujejo valovi vetra, rečni odtok in drugi dejavniki. Horizontalna gibanja vodnih mas v obalnem pasu imenujemo plimski (ali plimski) tokovi, navpična nihanja vodne gladine pa oseke in oseke. Za vse pojave, povezane z osekami in osekami, je značilna periodičnost. Plimni tokovi občasno spremenijo smer, medtem ko oceanske tokove, ki se gibljejo neprekinjeno in enosmerno, poganja splošno kroženje ozračja in pokrivajo velika območja odprtega oceana (glej tudi OCEAN).
Med prehodnimi intervali iz plime v oseko in obratno je težko določiti trend plimskega toka. V tem času (ki ne sovpada vedno s plimo ali oseko) naj bi voda »stagnirala«.
Plima in oseka se ciklično izmenjujeta v skladu s spreminjajočimi se astronomskimi, hidrološkimi in meteorološkimi razmerami. Zaporedje faz plimovanja določata dva maksimuma in dva minimuma v dnevnem ciklu.
Razlaga izvora plimskih sil.
Čeprav ima Sonce pomembno vlogo pri plimskih procesih, je odločilen dejavnik pri njihovem razvoju gravitacijska sila Lune. Stopnja vpliva plimskih sil na vsak delec vode, ne glede na njegovo lokacijo na zemeljski površini, je določena z Newtonovim zakonom univerzalne gravitacije. Ta zakon pravi, da se dva materialna delca privlačita s silo, ki je neposredno sorazmerna zmnožku mas obeh delcev in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njima. Razume se, da večja kot je masa teles, večja je medsebojna privlačnost, ki nastane med njima (pri enaki gostoti bo manjše telo ustvarjalo manj privlačnosti kot večje). Zakon tudi pomeni, da večja ko je razdalja med dvema telesoma, manjša je privlačnost med njima. Ker je ta sila obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med dvema telesoma, ima faktor razdalje veliko večjo vlogo pri določanju velikosti plimske sile kot mase teles.
Gravitacijska privlačnost Zemlje, ki deluje na Luno in jo drži v skorajzemeljski orbiti, je nasprotna sili privlačnosti Zemlje s strani Lune, ki želi premakniti Zemljo proti Luni in "dvigne" vse predmete, ki se nahajajo na Zemlji v smeri Lune. Točka na zemeljskem površju, ki se nahaja neposredno pod Luno, je od središča Zemlje oddaljena le 6.400 km in v povprečju 386.063 km od središča Lune. Poleg tega je masa Zemlje 81,3-krat večja od mase Lune. Tako je na tej točki zemeljske površine gravitacija Zemlje, ki deluje na kateri koli predmet, približno 300 tisočkrat večja od gravitacije Lune. Pogosta ideja je, da se voda na Zemlji neposredno pod Luno dviga v smeri Lune, zaradi česar voda odteka z drugih mest na Zemljinem površju, a ker je Lunina gravitacija tako majhna v primerjavi z Zemljino, ne bi dovolj za dvigovanje toliko vode.ogromna teža.
Vendar pa se oceani, morja in velika jezera na Zemlji, ki so velika tekoča telesa, prosto gibljejo pod vplivom bočnih premikov in vsaka majhna težnja po vodoravnem gibanju jih sproži. Vse vode, ki niso neposredno pod Luno, so podvržene delovanju komponente lunine gravitacijske sile, ki je usmerjena tangencialno (tangencialno) na zemeljsko površje, kot tudi njena komponenta, usmerjena navzven, in so predmet horizontalnega premika glede na trdno snov. zemeljska skorja. Posledično voda teče iz sosednjih območij zemeljske površine proti mestu, ki se nahaja pod Luno. Posledično kopičenje vode na točki pod Luno tam tvori plimovanje. Sam plimski val v odprtem oceanu ima višino le 30-60 cm, vendar se znatno poveča, ko se približa obalam celin ali otokov.
Zaradi gibanja vode iz sosednjih območij proti točki pod Luno se na dveh drugih točkah, ki sta od nje oddaljeni na razdalji, ki je enaka četrtini oboda Zemlje, pojavijo ustrezni odlivi vode. Zanimivo je, da znižanje morske gladine na teh dveh točkah spremlja dvig morske gladine ne samo na strani Zemlje, ki je obrnjena proti Luni, ampak tudi na nasprotni strani. To dejstvo pojasnjuje tudi Newtonov zakon. Dva ali več predmetov, ki se nahajajo na različnih razdaljah od istega vira gravitacije in so zato izpostavljeni gravitacijskemu pospešku različnih velikosti, se premikajo relativno drug glede na drugega, saj ga najbolj privlači predmet, ki je najbližji težišču. Voda na sublunarni točki izkuša močnejšo privlačnost proti Luni kot Zemlja pod njo, vendar ima Zemlja močnejšo privlačnost proti Luni kot voda na nasprotni strani planeta. Tako nastane plimni val, ki se na strani Zemlje, obrnjeni proti Luni, imenuje neposreden, na nasprotni strani pa - obratni. Prvi od njih je le 5% višji od drugega.
Zaradi rotacije Lune v njeni orbiti okoli Zemlje mine približno 12 ur in 25 minut med dvema zaporednima osekama ali dvema osekama na določenem mestu. Interval med vrhuncema zaporednih visokih in nizkih osek je pribl. 6 ur 12 minut Obdobje 24 ur 50 minut med dvema zaporednima plimama se imenuje plimski (ali lunin) dan.
Neenakosti plimovanja.
Plimski procesi so zelo zapleteni in za njihovo razumevanje je treba upoštevati številne dejavnike. V vsakem primeru bodo določene glavne značilnosti:
1) stopnja razvoja plime glede na prehod Lune;
2) amplituda plimovanja
3) vrsto plimskih nihanj ali obliko krivulje nivoja vode. Številne razlike v smeri in velikosti plimskih sil povzročajo razlike v velikosti jutranje in večerne plime v določenem pristanišču, pa tudi med istimi plimovanjem v različnih pristaniščih. Te razlike se imenujejo neenakosti plime.
Poldnevni učinek.
Običajno v enem dnevu zaradi glavne plimske sile - vrtenja Zemlje okoli svoje osi - nastaneta dva popolna plimska cikla. Če gledamo s severnega tečaja ekliptike, je očitno, da se Luna vrti okoli Zemlje v isti smeri, v kateri se Zemlja vrti okoli svoje osi – v nasprotni smeri urnega kazalca. Z vsakim naslednjim obratom določena točka na zemeljskem površju spet zavzame položaj neposredno pod Luno nekoliko pozneje kot med prejšnjim obratom. Zaradi tega se tako oseka kot oseka vsak dan zamakneta za približno 50 minut. Ta vrednost se imenuje lunarna zamuda.
Polmesečna neenakost.
Za to glavno vrsto variacije je značilna periodičnost približno 143/4 dni, kar je povezano z vrtenjem Lune okoli Zemlje in njenim prehodom skozi zaporedne faze, zlasti sizigije (mlade lune in polne lune), tj. trenutke, ko se Sonce, Zemlja in Luna nahajajo na isti premici. Do sedaj smo se dotaknili le plimskega vpliva Lune. Gravitacijsko polje Sonca vpliva tudi na plimovanje, a čeprav je masa Sonca veliko večja od mase Lune, je razdalja od Zemlje do Sonca toliko večja od razdalje do Lune, da sila plimovanja Sonca je manj kot polovica Lune. Ko pa sta Sonce in Luna na isti premici, bodisi na isti strani Zemlje bodisi na nasprotnih straneh (v času mlaja ali polne lune), se njuni gravitacijski sili seštevata, delujeta vzdolž iste osi in sončna plima se prekriva z lunino plimo. Prav tako privlačnost Sonca povečuje oseko, ki jo povzroča vpliv Lune. Zaradi tega postanejo plime višje in plime nižje, kot če bi jih povzročala le Lunina gravitacija. Takšne plime imenujemo spomladanske plime.
Ko sta vektorja gravitacijskih sil Sonca in Lune medsebojno pravokotna (med kvadraturami, tj. ko je Luna v prvi ali zadnji četrtini), si njuni plimski sili nasprotujeta, saj se plima, ki jo povzroči privlačnost Sonca, prekriva z oseka, ki jo povzroča luna. V takšnih razmerah plimovanje ni tako visoko in plimovanje ni tako nizko, kot če bi bilo posledica le gravitacijske sile Lune. Takšne vmesne oseke in oseke imenujemo kvadratura. Razpon visokih in nizkih vodnih oznak se v tem primeru zmanjša za približno trikrat v primerjavi s spomladansko plimo. V Atlantskem oceanu tako spomladanska kot kvadraturna plima običajno zamakneta za en dan v primerjavi z ustrezno fazo Lune. V Tihem oceanu je takšna zamuda le 5 ur.V pristaniščih New York in San Francisco ter v Mehiškem zalivu so spomladanske plime za 40% višje od kvadratnih.
Lunarna paralaktična neenakost.
Obdobje nihanja višine plimovanja, ki nastane zaradi lunine paralakse, je 271/2 dni. Razlog za to neenakost je sprememba oddaljenosti Lune od Zemlje med njenim vrtenjem. Zaradi eliptične oblike Lunine orbite je plimska sila Lune v perigeju za 40 % večja kot v apogeju. Ta izračun velja za pristanišče New York, kjer je učinek Lune v apogeju ali perigeju običajno zakasnjen za približno 11/2 dni glede na ustrezno fazo Lune. Za pristanišče v San Franciscu je razlika v višini plimovanja zaradi Lune v perigeju ali apogeju le 32 % in sledijo ustreznim fazam Lune z dvodnevnim zamikom.
Dnevna neenakost.
Obdobje te neenakosti je 24 ur 50 minut. Razloga za njen nastanek sta vrtenje Zemlje okoli svoje osi in sprememba deklinacije Lune. Ko je Luna blizu nebesnega ekvatorja, se dve plimi na določen dan (kot tudi dve oseki) nekoliko razlikujeta, višine jutranjih in večernih visokih in nizkih voda pa so zelo blizu. Ko pa Lunina severna ali južna deklinacija narašča, se jutranje in večerne plime iste vrste razlikujejo po višini in ko Luna doseže največji severni ali južni odklon, je ta razlika največja. Znane so tudi tropske plime, tako imenovane, ker je Luna skoraj nad severnim ali južnim tropom.
Dnevna neenakost ne vpliva bistveno na višine dveh zaporednih nizkih osek v Atlantskem oceanu in celo njen učinek na višine plimovanja je majhen v primerjavi s skupno amplitudo nihanj. Vendar pa je v Tihem oceanu dnevna spremenljivost trikrat večja pri oseki kot pri plimi.
Polletna neenakost.
Njegov vzrok je kroženje Zemlje okoli Sonca in temu primerna sprememba deklinacije Sonca. Dvakrat letno po več dni ob enakonočjih je Sonce blizu nebesnega ekvatorja, tj. njegova deklinacija je blizu 0°. Luna se nahaja tudi blizu nebesnega ekvatorja približno 24 ur vsake pol meseca. Tako so med enakonočji obdobja, ko sta deklinacija Sonca in Lune približno 0°. Skupni učinek privlačnosti teh dveh teles, ki ustvarja plimovanje, se v takih trenutkih najbolj opazno kaže na območjih, ki se nahajajo blizu zemeljskega ekvatorja. Če je hkrati Luna v fazi mlaja ali polne lune, t.i. ekvinokcijske spomladanske plime.
Neenakost sončne paralakse.
Obdobje manifestacije te neenakosti je eno leto. Njegov vzrok je sprememba razdalje od Zemlje do Sonca med kroženjem Zemlje. Enkrat za vsak obrat okoli Zemlje je Luna na najkrajši razdalji od nje v perigeju. Enkrat letno, okoli 2. januarja, Zemlja med gibanjem po svoji orbiti doseže tudi točko najbližjega približevanja Soncu (perihelij). Ko ta dva trenutka največjega približevanja sovpadata in povzročita največjo neto plimsko silo, lahko pričakujemo višje in nižje ravni plimovanja. Podobno, če prehod afela sovpada z apogejem, pride do nižje plime in plitve plime.
Metode opazovanja in napovedovanje višine plime.
Stopnje plimovanja se merijo z različnimi vrstami naprav.
Podnožje- to je navaden trak z natisnjeno lestvico v centimetrih, pritrjen navpično na pomol ali oporo, potopljeno v vodo, tako da je ničelna oznaka pod najnižjo stopnjo oseke. Spremembe ravni se odčitajo neposredno s te lestvice.
Plovna palica.
Takšne nožne palice se uporabljajo tam, kjer je zaradi stalnih valov ali plitvega valovanja težko določiti nivo na fiksni lestvici. Znotraj zadrževalnega vodnjaka (votle komore ali cevi), nameščenega navpično na morsko dno, je plovec, ki je povezan s kazalcem, nameščenim na fiksni lestvici, ali s pisalno iglo. Voda vstopa v vodnjak skozi majhno luknjo, ki se nahaja precej pod minimalno gladino morja. Njegove spremembe plimovanja se preko plovca prenašajo na merilne instrumente.
Hidrostatični rekorder morske gladine.
Blok gumijastih vrečk je nameščen na določeni globini. S spreminjanjem višine plime (vodne plasti) se spreminja hidrostatični tlak, ki ga beležijo merilni instrumenti. Avtomatske snemalne naprave (mareografi) se lahko uporabljajo tudi za neprekinjeno beleženje nihanj plimovanja na kateri koli točki.
Tabele plime in oseke.
Pri sestavljanju tabel plime in oseke se uporabljata dve glavni metodi: harmonična in neharmonična. Neharmonična metoda v celoti temelji na rezultatih opazovanja. Poleg tega so vključene značilnosti pristaniških voda in nekateri osnovni astronomski podatki (urni kot Lune, čas njenega prehoda skozi nebesni poldnevnik, faze, deklinacija in paralaksa). Po prilagoditvah za naštete dejavnike je izračun trenutka začetka in stopnje plime za katero koli pristanišče povsem matematični postopek.
Harmonična metoda je deloma analitična in deloma temelji na opazovanjih višine plimovanja, izvedenih v vsaj enem luninem mesecu. Za potrditev te vrste napovedi za vsako pristanišče so potrebni dolgi nizi opazovanj, saj izkrivljanja nastanejo zaradi fizikalnih pojavov, kot sta vztrajnost in trenje, pa tudi zapletene konfiguracije obal vodnega območja in značilnosti topografije dna. . Ker je za plimske procese značilna periodičnost, se zanje uporablja harmonična analiza nihanja. Opazovano plimovanje velja za rezultat seštevanja niza enostavnih komponent plimskih valov, od katerih vsakega povzroči ena od plimskih sil ali eden od dejavnikov. Za celovito rešitev je uporabljenih 37 tako preprostih komponent, čeprav so v nekaterih primerih dodatne komponente poleg osnovnih 20 zanemarljive. Hkratna zamenjava 37 konstant v enačbo in njena dejanska rešitev se izvedeta na računalniku.
Rečne plime in tokovi.
Interakcija plimovanja in rečnih tokov je jasno vidna tam, kjer se velike reke izlivajo v ocean. Višina plimovanja v zalivih, estuarijih in estuarijih se lahko znatno poveča zaradi povečanih pretokov v obrobnih vodotokih, zlasti med poplavami. Istočasno oceansko plimovanje prodira daleč navzgor po rekah v obliki plimskih tokov. Na primer, na reki Hudson plimski val doseže razdaljo 210 km od ustja. Plimski tokovi običajno potujejo navzgor do nepremagljivih slapov ali brzic. Med plimovanjem so rečni tokovi hitrejši kot med oseko. Največje hitrosti plimskih tokov dosežejo 22 km/h.
Bor.
Ko je voda, ki se je začela premikati pod vplivom plime, omejena v svojem gibanju z ozkim kanalom, nastane precej strm val, ki se premika proti toku v eni sami fronti. Ta pojav imenujemo plimski val ali vrtina. Takšne valove opazimo na rekah, ki so veliko višje od njihovih ustij, kjer kombinacija trenja in rečnega toka najbolj ovira širjenje plime. Znan je pojav nastajanja bora v zalivu Fundy v Kanadi. V bližini Monctona (New Brunswick) se reka Pticodiac izliva v zaliv Fundy in tvori obrobni tok. Ob nizki vodi je njegova širina 150 m, prečka pa pas sušenja. Ob plimi 750 m dolg in 60-90 cm visok vodni zid drvi po reki navzgor v sikajočem in kipečem vrtincu. Največji znani borov gozd, visok 4,5 m, se oblikuje na reki Fuchunjiang, ki se izliva v zaliv Hanzhou.
Reverzibilni slap
(obratna smer) je še en pojav, povezan s plimovanjem rek. Tipičen primer je slap na reki Saint John (New Brunswick, Kanada). Tukaj skozi ozko sotesko voda med plimo prodre v kotanjo, ki se nahaja nad gladino nizke vode, a nekoliko pod gladino visoke vode v isti soteski. Tako nastane pregrada, skozi katero voda teče in oblikuje slap. Med oseko voda teče navzdol skozi zožen prehod in ob premagovanju podvodne police tvori navaden slap. Med plimo strm val, ki predre sotesko, pada kot slap v zgornjo kotanjo. Povratni tok se nadaljuje, dokler nivoji vode na obeh straneh praga niso enaki in plima začne upadati. Nato se slap, obrnjen navzdol, spet obnovi. Povprečna višinska razlika v soteski je cca. 2,7 m, pri najvišji plimi pa lahko višina neposrednega slapa preseže 4,8 m, obratnega pa 3,7 m.
Največje amplitude plimovanja.
Najvišjo plimovanje na svetu povzročajo močni tokovi v zalivu Minas v zalivu Fundy. Za nihanja plimovanja je tukaj značilen normalen potek s poldnevnim obdobjem. Gladina vode ob visoki plimi se pogosto dvigne za več kot 12 m v šestih urah in nato v naslednjih šestih urah pade za enako količino. Ko učinek spomladanske plime, položaj Lune v perigeju in največja deklinacija Lune nastopijo na isti dan, lahko nivo plime doseže 15 m. Ta izjemno velika amplituda nihanj plime je deloma posledica lijakaste oblike. obliko zaliva Fundy, kjer se globine zmanjšujejo in se obale približujejo proti vrhu zaliva.
Veter in vreme.
Veter pomembno vpliva na plimske pojave. Veter z morja potiska vodo proti obali, višina plime se poveča nad normalno, ob oseki pa gladina tudi preseže povprečje. Nasprotno, ko veter piha s kopnega, voda odrine stran od obale in gladina morja se zniža.
" Članek " Ogromen oceanski whirlpool obroč". Kjer vam bomo povedali, da masažni bazeni niso samo v kopalni kadi ali na reki, za ladjo. Govorili bomo o vrtincih s premerom več sto kilometrov in stabilnostjo let.
Takšni velikanski oceanski vrtinci se imenujejo obroči. Iz angleščine ring = prstan. Se pravi, če dobesedno prevedemo, dobimo velikanske oceanske obroče. Vendar po obliki še vedno spominjajo na znane masažne kadi v kopalnicah. Ampak najprej. Začnimo od začetka.
Območje Tihega oceana, ki meji na japonsko otočje Ogasawara, je med mornarji že dolgo razvpito. Vendar ni čudno - po mnenju raziskovalcev nenavadnih pojavov se nahaja na obrobju tako imenovanega "Hudičevega morja" - morja, ki ni označeno na pomorskih kartah, v ustrezni literaturi pa se njegova lokacija razlaga zelo poljubno. Vsekakor so s tega območja precej redno prihajala poročila o ladjah, ki so izginile brez sledu.
Sredi 70-ih let prejšnjega stoletja je to območje pritegnilo pozornost znanstvenikov s kjotske univerze. Ker se ladje izogibajo, je bilo vredno raziskati možnost potopitve radioaktivnih odpadkov v to globokomorsko (globino več kot 5000 metrov) oceansko regijo. In potem so 400 kilometrov od Ogasaware odkrili velikanski vrtinec - njegov polmer je bil približno 100 kilometrov. Raziskave so pokazale, da se vrtinec dviga iz globine 5000 metrov na gladino oceana.
V središču tega velikanskega lijaka je depresija, v kateri je gladina vode nekaj deset metrov pod gladino oceana. Po mnenju oceanologov je energija tega vrtinca 10-krat večja od energije običajnega toka. In še ena nenavadnost, ki še ni našla nobene razlage: približno enkrat na 100 dni ta vrtinec spremeni smer svojega vrtenja.
Vode Svetovnega oceana so torej redko mirne. Poleg neviht, viharjev in valov velikanske uničujoče sile - cunamijev, so v oceanu močni vodoravni tokovi, tako površinski kot podvodni. Zalivski tok, na primer, nosi ogromne količine tople vode, ki ogreva zahodno in severno obalo Evrope.
Ampak zdaj nas zanima vertikalni tokovi, kar vodi do nastanka tistih zelo ogromnih vrtincev v oceanu. Tako kot v zračnem oceanu se pojavljajo kot posledica navpičnih gibanj vodnih mas, ki jih povzročajo razlike v gostoti vode, ki izhajajo iz razlik v temperaturah vodnih plasti ali njihove različne slanosti (topla voda je lažja od hladne vode, slana voda je težja od manj slana voda).
Takšna navpična gibanja vode povzročijo pojav velikanskih vrtincev, imenovanih obroči. Poleg tega imajo ti vrtinci vse lastnosti, ki odlikujejo zračne vrtince, in sicer se na severni polobli v središču ciklonskih vrtincev, ki se vrtijo v nasprotni smeri urnega kazalca, globoke vode dvigajo in spuščajo na obrobju vrtinca. Na južni polobli enako navpično gibanje vode povzroči nastanek vrtinca, ki se vrti v smeri urinega kazalca. V primeru spuščanja vodnih mas v središču vrtinca na severni polobli se gibanje vode pojavi v smeri urinega kazalca, na južni polobli pa v nasprotni smeri urinega kazalca.
Podobne velikanske vrtince so našli na območju Bermudskega trikotnika, blizu Šrilanke in celo ob obali Antarktike. V središču takšnih vrtincev je precej globoka depresija: na primer, blizu Šrilanke njena globina presega 100 metrov. S sateliti so bile zabeležene globine depresij do 200 metrov.
Čeprav so legende o takšnih vrtincih znane že več stoletij, je prve instrumentalne meritve vrtincev v odprtem oceanu leta 1970 v tropskem Atlantiku na morskem poligonu Poligon-70 opravila ekspedicija Akademije znanosti ZSSR. Morski vodni vrtinci živijo veliko dlje kot zračni, vendar imajo na splošno enake lastnosti: začasnost, cikličen izvor, gibanje in uničenje v večjih kroženjih.
Prstane so torej odkrili relativno nedavno, v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Kot so pokazale študije, lahko oceanski vrtinci obstajajo precej dolgo, izračunano v mesecih in po mnenju nekaterih znanstvenikov v letih. Njihov premer je lahko več deset in celo sto kilometrov. Ne glede na to, v katero smer, v smeri urinega kazalca ali nasprotni, se vodni vrtinec vrti, njegova površina zaradi centrifugalne sile ne bo vodoravna; središče vrtinca lahko leži več deset metrov pod gladino oceana, kot ugotavlja oprema, nameščena na umetnih satelitih Zemlje.
Mehanizem za nastanek obročev je popolnoma enak mehanizmu za nastanek zračnih vrtincev. Glavni delovni objekti tega mehanizma so Zemljino magnetno polje in tiste, ki se gibljejo v njem vodne molekule(z delnimi pozitivnimi in negativnimi naboji) ter pozitivno in negativno nabiti delci soli, ki se pri gibanju v zemeljskem magnetnem polju gibljejo rotacijsko. Seveda imajo pomembno vlogo že omenjene razlike v gostoti tople, hladne, slane in manj slane vode.
Neposredno opazovanje celotne velikanske oceanske tvorbe - obroča - je možno le iz orbite umetnega zemeljskega satelita. Oceanske vrtince spremljajo med odpravami z instrumenti, ki merijo hitrost morskih tokov na globinah, ki so zanimive za znanstvenike. Na primer, ekspedicija Polygon-70 je postavila približno dvesto metrov v južni del severnega pasatnega toka Atlantskega oceana, podatki iz katerega so bili zabeleženi šest mesecev. Kasneje so vse te informacije zbrali in računalniško obdelali. Rezultati obdelave so prepričljivo dokazali prisotnost velikanskega vodnega vrtinca z anticiklonalnim vzorcem vrtenja.
Nato je bilo samo v severnem Atlantiku odkritih približno 10 takšnih obročev, njihov pojav je povezan z zalivskim tokom, ki se po rtu Hatteras oddalji od obale Severne Amerike in začne oblikovati meandre v obliki zanke. Nekateri meandri se odcepijo od glavnega toka in postanejo amaterski vrtinci, katerih trenutna hitrost lahko doseže 4 ali več kilometrov na uro. Jahta ali splav, ki se med dolgotrajnim mirovanjem znajde v takšnem vrtincu s premerom 150-300 kilometrov, lahko po nekaj dneh, ko je prepotovala precej dolgo razdaljo, konča skoraj na istem mestu. Sam zanos takega whirlpoola je zelo nepomemben in le redko presega 3 kilometre na dan.
Med preučevanjem obročev je bilo ugotovljeno, da se vrtinci, ki se ločijo od Zalivskega toka na njegovi južni strani, razlikujejo od okoliških toplih voda Sargaškega morja po tem, da ima njihovo središče nižjo temperaturo. Isti vrtinci, ki se ločijo od severne strani Zalivskega toka, imajo toplejše središče.
Obroči s toplim središčem se običajno premikajo s hitrostjo do 5 kilometrov na dan. Takšen obroč obstaja približno eno leto, nato pa se ponovno na območju rta Hatteras združi z zalivskim tokom. Prenos obročev s hladnim središčem je pretežno jugozahodni. Kraj izumrtja: ob vzhodni obali Floridskega polotoka; življenjska doba: 2-3 krat daljša. Možno je bilo slediti obročkom, ki živijo do 4-5 let.
V središčih hladnih obročev se pogosto pojavljajo megle in so izjemno dolgotrajne: navsezadnje tukaj oceanski vrtinec dvigne vodo z zelo nizko temperaturo iz globin 2,65-3,5 kilometra na površje. Ko topel zrak pride v stik s hladno vodno površino, pride do procesa kondenzacije vodne pare, katere povečanje koncentracije je vzrok za poslabšanje vidljivosti.
Tako se človek ne bi želel ujeti v velikanski oceanski vrtinec.
Samo poglej od zgoraj. Zato vas vabimo k ogledu naslednjega videa:
To seveda ni vrtinec s premerom 100 kilometrov, a je vseeno impresiven.
Viri: P. MANTASHYAN, “Znanost in življenje” št. 5, 2008. Tatiana SAMOILOVA, revija Columbus št. 15 (2005)
Plimna nihanja gladine oceana spremlja vodoravno gibanje vodnih mas, ki se imenuje plimski tok. Zato mora navigator upoštevati ne le spremembe v globinah, ampak tudi plimski tok, ki lahko doseže velike hitrosti. Na območjih, kjer so visoke plime, mora biti poveljnik čolna vedno seznanjen z višino plime in elementi plimovanja.
Plimovanje omogoča ladjam z globokim ugrezom vstop v nekatera pristanišča v plitvih zalivih in estuarijih.
Ponekod se plimovanje okrepi zaradi valov, kar vodi do znatnega dviga ali znižanja gladine, to pa lahko privede do nesreč ladij med tovornimi operacijami na privezih ali na ramdi.
Narava in obseg plimovanja v Svetovnem oceanu sta zelo raznolika in zapletena. Velikost plimovanja v oceanu ne presega 1 m, na obalnih območjih pa se zaradi zmanjšanja globine in zapletenosti topografije dna narava plimovanja bistveno spremeni v primerjavi s plimovanjem v odprtem oceanu. Ob ravnih obalah in rtih, ki štrlijo v ocean, plima niha znotraj 2-3 m; v obalnem delu zalivov in ob močno razčlenjeni obali doseže 16 m ali več.
Na primer, v zalivu Penzhinskaya (Ohotsko morje) plima doseže 13 m, na sovjetskih obalah Japonskega morja pa njegova višina ne presega 2,5 m.
V morjih je višina plime odvisna od tega, kakšno povezavo ima dano morje z oceanom. Če morje sega daleč v kopno in ima ozko in plitvo ožino z oceanom, potem je plimovanje v njem običajno majhno.
V Baltskem morju je plimovanje tako majhno, da se meri v centimetrih. Višina plime v Calaisu je 7 cm, v Finskem in Botnijskem zalivu okoli 14 cm, v Leningradu pa okoli 5 cm.
V Črnem in Kaspijskem morju je plimovanje skoraj neopazno.
V Barentsovem morju je plimovanje poldnevno.
V Kolskem zalivu dosežejo 4 m, v bližini Iokanskih otokov pa do 6 m.
V Belem morju je plimovanje poldnevno. Najvišjo višino plime opazimo na Terski obali v grlu morja, kjer na svetilniku Oryol doseže 8,5 m, v zalivu Mezen pa do 12 m, na drugih območjih tega morja pa je plimovanje precej nižje. ; Tako je v Arkhangelsku približno 1 m, v Kemiju - 1,5 m, v Kandalakshi pa 2,3 m.
Plimski val, ki prodira v ustje rek, prispeva k nihanju njihove gladine in pomembno vpliva na hitrost pretoka vode v ustih. Tako pogosto hitrost plimskega toka, ki prevladuje nad hitrostjo reke, spremeni tok reke v nasprotno smer.
Vetrovi pomembno vplivajo na plimske pojave.
Celovito preučevanje in upoštevanje pojavov plimovanja je zelo pomembno za varnost plovbe.
Tok, ki je usmerjen v smeri gibanja plimskega vala, se imenuje plimovanje, nasprotno pa oseka.
Hitrost plimskih tokov je neposredno sorazmerna z velikostjo plime. Posledično bo za določeno točko hitrost plimskih tokov pri sizigiji znatno večja od hitrosti pri kvadraturi.
Z naraščajočo deklinacijo Lune, pa tudi ko se Luna premika od apogeja do perigeja, se hitrost plimskih tokov povečuje.
Plimski tokovi se od vseh drugih tokov razlikujejo po tem, da zajamejo celotno debelino vodnih mas od površja do dna, le nekoliko zmanjšajo njihovo hitrost v pridnenih plasteh.
V ožinah, ozkih zalivih in ob obali imajo plimski tokovi nasprotni (reverzibilni) značaj, to je, da je plimski tok nenehno usmerjen v eno smer, plimski tok pa ima smer, ki je neposredno nasprotna plimovanju.
Na odprtem morju, daleč od obale in v srednjih delih dokaj širokih zalivov ni ostre spremembe smeri plimskega toka v nasprotno smer, to je tako imenovane spremembe tokov.
V teh krajih je najpogosteje opazna neprekinjena sprememba smeri toka, sprememba toka za 360° pa se pojavi pri poldnevni plimi v 12 urah in 25 minutah ter pri dnevni plimi v 24 urah in 50 minutah. Takšni tokovi se imenujejo rotacijski tokovi. Spremembe smeri rotacijskih tokov na severni polobli se praviloma dogajajo v smeri urinega kazalca, na južni polobli pa v nasprotni smeri urinega kazalca.
Prehod iz plimskega toka v osečni tok in obratno se zgodi tako v trenutku visokih in nizkih voda kot v trenutku povprečne gladine. Pogosto pride do spremembe tokov v časovnem obdobju med visoko in nizko vodo. Ko se plimski tok spremeni v oseko in oseko, je trenutna hitrost enaka nič.
Splošni vzorec plimskih tokov je pogosto moten zaradi lokalnih razmer. Upoštevanje plimskega toka, kot je navedeno zgoraj, je zelo pomembno za varnost plovbe.
Podatki o elementih plimskih tokov so izbrani iz Atlasa plimskih tokov, za nekatera območja morja pa iz tabel na navigacijskih kartah. Splošna navodila o tokovih so podana tudi v smeri morja.
Relativno stalni tokovi so na kartah prikazani s puščicami. Smer vsake puščice ustreza smeri toka, ki deluje na dani lokaciji, številke nad puščico pa označujejo hitrost toka v vozlih.
Smer in hitrost plimskih tokov sta spremenljivi količini in da ju odražate na zemljevidu z zadostno popolnostjo, ne potrebujete ene puščice, temveč sistem puščic - vektorski diagram.
Kljub jasnosti vektorskih diagramov preobremenijo zemljevid in otežijo branje. Da bi se temu izognili, so elementi plimskih tokov običajno prikazani na zemljevidu v obliki tabel, postavljenih na prosta mesta na zemljevidu. Popolna tabela je tabela, ki vsebuje naslednje podatke:
Opazujte relativno visoko vodo na najbližji točki plimovanja; napis "Polna voda", ki ustreza nič uram
V sredini stolpca so od njega navzgor v naraščajočem vrstnem redu števke ur do polne vode, navzdol pa prav tako v naraščajočem vrstnem redu števke ur po polni vodi;
Geografske koordinate točk, običajno označene s črkami A; B; IN; G itd. ; enake črke so postavljene na ustrezna mesta na zemljevidu;
Elementi tokov: smer v stopinjah in hitrost v sizigiji ter kvadratura v vozlih (z natančnostjo 0,1 vozla).
Določanje hitrosti in smeri toka v danem trenutku na danem mestu po Atlasu najdemo na naslednji način.
Najprej se z Atlasom določi glavno pristanišče za določen kraj, nato pa se s pomočjo Tabele plime in oseke (I. del) poišče čas visoke vode, ki je najbližje danemu, in časovni interval (v urah) pred oz. po trenutku visoke vode v glavnem pristanišču se izračuna glede na dani trenutek. Nato se za izračunano časovno obdobje pred ali po trenutku visoke vode v Atlasu najdeta smer toka (v stopinjah) in hitrost (v vozlih).
Pri plovbi je treba predhodno določiti elemente plimskih tokov; Priporočljivo je sestaviti tabelo tokov za vnaprej izračunane trenutke (po 1 uri), ki ustrezajo štetim položajem ladje.
Spodaj je primer tabele plimskih tokov (tabela 7).
Tokovi, ki izhajajo iz jugozahodnega vetra, povzročajo velik porast vode v zalivu Taganrog. Po prenehanju vetra se v zalivu nekaj časa vzpostavijo močni kompenzacijski tokovi s hitrostjo do 1,5 vozla ali več. (Lokacija Azovskega morja)
Na vseh plimskih kartah, atlasih in tabelah plimskih tokov so periodični plimski tokovi posebej označeni oziroma neposredno prikazani. V praksi so plimski tokovi edina vrsta periodičnega gibanja vode, katere narava je znana, njen izračun in napoved pa ne povzročata težav.
Toda kljub natančni navedbi hitrosti in smeri plimskega toka na zemljevidu ali v tabeli praviloma vrednosti teh količin ne sovpadajo vedno z dejanskimi. Dejstvo je, da se plimski tokovi izračunajo s filtriranjem in izključitvijo neperiodične komponente, vendar je slednja lahko desetkrat večja od hitrosti periodičnega toka in spremeni svojo smer celo v nasprotno. Iz izračuna je izključen le zato, ker je vrednost te komponente težko izračunati vnaprej.
Glavni razlog za nastanek neperiodičnih tokov je veter. Vse spremembe hitrosti in smeri vetra na vsaki točki morja, prostorska in časovna heterogenost vetrovnega polja nad akvatorijem se v trenutku odrazijo na polju tokov v celotnem bazenu. Zato je vetrne tokove najtežje izračunati.
V poglavju "Neperiodična nihanja morske gladine" smo se malo posvetili Ekmanovi teoriji visečih tokov. Leta 1905 je Ekman med reševanjem problema vetrnih tokov na odprtem morju podal številne pomembne predpostavke. Sprejel je, da: a) je voda nestisljiva, njena gostota je konstantna; b) val in val, voda se ne pojavi in gladina morja je vodoravna; c) globina morja je neskončno velika. Po rešitvi začetnih enačb gibanja vode je Ekman prišel do zaključkov, o katerih smo že govorili glede vetrnih tokov, ki se na splošno dobro ujemajo s podatki številnih opazovanj v odprtem oceanu.
Vendar pa blizu obale, tj. tam, kjer je plovba najtežje, osnovne predpostavke Ekmanove teorije niso izpolnjene, to pomeni, da ta teorija ni uporabna za pojave, ki se dogajajo v obalnem pasu morja. Idealna slika, ki jo nariše matematik, se začne spreminjati.
Zaradi prenosa vode na obalo se morska gladina dvigne (ali pade ob izlivu vode). To ustvari nagib ravne površine, kar povzroči tok, imenovan gradient. Iz teorije driftnih tokov izhaja, da je smer toka vode glede na smer vetra močno odvisna od globine vode na tem mestu. Na dovolj veliki globini blizu obale nastane val ali val in s tem gradientni tok le, če veter piha pod določenim kotom proti obali, saj je v globokem morju celoten tok v driftnem toku usmerjen proti desno glede na veter (glej sliko 1). Očitno je, da v pogojih velike globine do valov ali odnašanja ne pride blizu obale, če veter piha pravokotno na obalo. Nasprotno pa val doseže največjo vrednost, ko veter piha ob obali, ki se nahaja na desni (če gledamo v smeri vetra).
V skladu s tem se spreminja tudi hitrost gradientnega toka. Ta tok v obalnem pasu pokriva celotno debelino vode od površja do dna, ki je prekrita z odnašajočim tokom. Posledično nastane tako imenovani skupni obalni tok, katerega hitrost je določena kot geometrijska vsota hitrosti gradientnih in vetrnih tokov.
V bližini globokega strmega brega je vzorec toka, prikazan na sl. 3. V plasti vode debeline D se razvije površinski tok, ki je vsota tokov: vetrovnega, ki se spreminja z globino, in stalnega gradienta. Pod globino D je hitrost odnašajočega toka praktično enaka nič, do globine D pa so tokovi globokega toka določeni le z gradientom nivoja: tukaj je opazen čisto gradientni tok, usmerjen vzdolž obale.
V spodnji plasti od globine D" do dna se hitrost toka začne zmanjševati, tok pa odstopa v levo od smeri splošnega prenosa vode. V tem primeru topografija dna pomembno vpliva na hitrost vode Zaradi trenja med dnom in vodo se njen tok upočasni.
V naravnih razmerah praviloma ni obale v obliki stene, zlasti tiste z veliko globino v bližini. Zato je realna slika vetrnih tokov ob obali po opažanjih oceanologov drugačna.
riž. 3.
1 -- površinski tok; 2 -- globoki tok; 3 -- spodnji tok
Prvič, kot odstopanja toka vetra od smeri vetra ne ostane konstanten, ampak je odvisen od globine morja in moči vetra. Z zmanjševanjem globine (pri stalni sili vetra) se kot a odstopanja smeri toka od smeri vetra zmanjšuje, smer toka se približuje smeri vetra. Pri stalni globini morja se kot a zmanjšuje z naraščajočo močjo vetra.
riž. 4.
riž. 5. Sprememba kota a odstopanja smeri površinskih tokov (a) in koeficienta vetra K (b) glede na smer vetra glede na obalo in oddaljenost od nje (globoka cona)
Drugič, hitrost toka pri enaki sili vetra narašča z zmanjševanjem globine vode na določenem mestu. Za udobje praktičnih izračunov so oceanologi uvedli koncept koeficienta vetra K, ki je razmerje med hitrostjo v t površinskega toka in hitrostjo v vetra vetra, ki ga je povzročil. Zgornja opazovanja so pokazala, da sta vrednosti K in a močno odvisni tudi od azimuta vetra, to je od tega, kakšno smer ima veter glede na obalo, če ga štejemo v smeri urinega kazalca od normale do obale (gledano z morja) in o tem, ali je obala na tem območju globoka ali plitva. Pri globinah 35 - 40 m lahko morje že štejemo za globoko, pri manjših globinah pa je plitvo.
Na sl. 4 in 5 podajata vrednosti kota a odstopanja smeri površinskih tokov od smeri vetra in koeficienta vetra K pri različnih azimutih vetra za območje plitve vode in globoko obalo. Zanimivo je, da pri vetrovih, ki pihajo ob obali ali v njeni bližini, koeficient vetra doseže največje vrednosti. Nasprotno sliko opazimo pri vetrovih, ki pihajo normalno proti obali ali z obale. V tem primeru ima koeficient vetra minimalne vrednosti. Študije so pokazale, da širina območja vpliva obale na vetrne tokove v redkih primerih presega 35 milj. Upoštevati je treba, da pri izračunu vrednosti koeficienta vetra, prikazanih na sl. 4, 5 je hitrost vetra izražena v metrih na sekundo, trenutna hitrost pa v centimetrih na sekundo.
Predstavljeni rezultati so bili pridobljeni predvsem za vetrove srednje jakosti (4 - 7 točk), vendar je bilo ugotovljeno, da so vrednosti koeficienta vetra praktično neodvisne od jakosti vetra, kot a pa se z naraščanjem vetra le malo zmanjša. Posledično je te grafe mogoče uporabiti pri kateri koli hitrosti vetra – tudi pri hitrosti nevihte. Le pri zelo šibkem vetru (1 - 2 točki) lahko pričakujemo kakšno napako pri določanju vrednosti K in a iz grafov, vendar pri takšnih vetrovih tokovi zaradi nizkih hitrosti niso praktični zanimivi.
Več pozornosti si zaslužijo spremembe vrednosti koeficienta vetra K in kota a za različno trajanje delovanja vetra. Številna opazovanja razvoja tokov v obalnem pasu morja so pripeljala do zaključka, da je v plitvih vodah čas za vzpostavitev hitrosti veliko daljši kot v globokomorskih območjih: časovni interval, potreben za polni razvoj hitrosti toka v globokomorskem območju je 3-4 ure, v plitvi vodi pa 16-18 ur. Na sl. 6 koeficient T označuje razmerje med trenutno hitrostjo pretoka in enakomerno hitrostjo pretoka. Presenetljivo je, da čas, ki je potreben, da trenutna hitrost doseže največjo vrednost, ni odvisen od hitrosti vetra.
riž. 6.
riž. 7.
in val „ - hitrost širjenja valov; v -- hitrost prenosnega gibanja
Podatki na sl. 4 - 6 so bile vrednosti K, a, T pridobljene za Baltsko morje, zato jih je treba v zvezi z drugimi morskimi bazeni uporabljati previdno, vendar so splošni vzorci pojava značilni za vsa plitva morja. Te vzorce je mogoče formulirati na naslednji način: na površini so tokovi vode usmerjeni vzdolž vetra in jih določa sam tok vetra, v spodnji plasti pa proti vetru in jih določa gradientni tok. Za globoko obalo glavni val ali val nastane zaradi vetra, ki piha ob obali. Pri plitvi obali veter, ki piha vzporedno z obalo, ne ustvarja ravnega naklona in gradientnih tokov. Največji val in gradientne tokove, ki jih povzroča, opazimo, ko veter piha pravokotno na obalo.
Določen delež celotnega obalnega toka prispeva tudi valovni tok - prenosno gibanje vodne mase v površinski plasti, ki ga povzročajo vetrni valovi. Valovni tok je usmerjen vzdolž smeri širjenja vetrnih valov. Razlog za njen nastanek je zankasta narava trajektorij vodnih delcev v pravem vetrovnem valu (slika 7). Hitrost transporta vode je enaka za vse delce, ki ležijo na isti globini; odvisna je od višine in periode valov in zelo hitro upada z večanjem globine. Zato so tokovi v površinskih plasteh vode blizu obale kompleksna sestava številnih dejavnikov.
Relief obalnega pasu, prisotnost otokov in depresij niso majhnega pomena. Tako so se mornarji več kot enkrat soočili z enim, na prvi pogled presenetljivim dejavnikom. Ko v bližini otokov piha veter z morja, se vodostaj zniža ne samo na privetrni strani, ampak tudi na privetrni strani. Ta na videz paradoksalen pojav je razložen precej preprosto: veter poganja vso vodo z območja morja, kjer se ti otoki nahajajo, na druge privetrnne obale, to pomeni, da se voda prerazporedi ne samo v bližini zadevnih otokov, ampak po vsem celoten rezervoar.
Jasno je, da je pri plovbi v bližini otokov zelo pomembno poznati smeri in hitrosti tokov. V plitvih območjih, ob splošnem prenašanju vode z vetrom, otoki tečejo z vseh strani, kot običajna ovira. Hitrosti in smeri vodnih tokov ob obali otoka so odvisne od globine morja, velikosti in konfiguracije otoka ter njegove lege glede na tok. Spremembe tokov se dogajajo neposredno v bližini otoka.
V nevihtnem vremenu navigatorji ne tvegajo jadranja v bližini otokov v plitvi vodi. Druga stvar je jadranje v oceanu, kjer lahko veliki otoki služijo kot naravno zavetje pred nevihtnimi valovi. Dejansko se lahko na zavetrni strani otoka zanesljivo zaščitite pred močno nevihto.
Vendar je treba upoštevati, da opravljena oceanografska opazovanja kažejo na obstoj zaprtega nenormalnega kroženja okoli oceanskih otokov. Na primer, smer tokov okoli otokov Tajvana, Islandije in Kurilskih otokov je nasprotna smeri splošnega kroženja vode v sosednjem območju oceana. Eden od razlogov za nastanek takšnega nenormalnega kroženja je vrtinčenje vetrovnega polja na velikem oceanskem območju. V večini primerov je nenormalno kroženje tokov okoli otoka na severni polobli usmerjeno v smeri urinega kazalca, to je anticiklonalne narave, medtem ko je splošno kroženje v oceanskem območju, ki vključuje otok, usmerjeno v nasprotni smeri urinega kazalca.
Vrtinčenje in heterogenost polja vetra v prostoru ter spremembe v intenzivnosti in smeri vetra glede na letne čase vodijo do pojava na nekaterih območjih morja lokalnih cirkulacijskih formacij, ki se razlikujejo po smeri od tokov po vsem svetu. morje. To so tokovi, ki nastanejo kot posledica vpliva vetrov in monsunskih vetrov. Čas njihovega delovanja in smer tokov določata obdobje in hitrost vetra. Ti isti občasni vetrovi lahko povzročijo bolj zanimive pojave.
Primer je nenormalno kroženje v jugovzhodnem delu Črnega morja. Površinski tokovi v Črnem morju, tako kot v vseh morjih severne poloble, so najpogosteje usmerjeni v nasprotni smeri urinega kazalca in ob pritisku na obale pokrivajo obalno območje, široko približno 20 milj. Glavni razlog za nastanek takšnih tokov je vetrovni sistem nad morjem in intenziven tok rečnih voda.
V jugovzhodnem delu Črnega morja so leta 1937 odkrili krožni tok v nasprotni smeri, to je v smeri urinega kazalca. Njegovo središče se nahaja približno 40-50 milj od Batumija in je v tesnem stiku z obalnim tokom. Njegova podrobna študija je pokazala, da ima tok zanimive lastnosti. Prvič, to je sistem tokov, v katerem je poleti temperatura površinske plasti vode veliko višja, vmesna plast pa nižja od povprečne temperature vode na odseku od Batumija do Jalte. Slanost vode je tukaj podpovprečna.
Povečanje nevihtne aktivnosti nad Črnim morjem na eni strani prispeva h krepitvi obalnega toka, na drugi strani pa povzroča oslabitev tokov v anticiklonskem območju. Pozimi, v obdobju največje intenzivnosti atmosferske aktivnosti, severovzhodni vetrovi povzročijo okrepitev ciklonskega obalnega toka.
Če se vode z nizko temperaturo in slanostjo dvignejo na površje, lahko anticiklonsko kroženje izgine in na tem mestu se pojavi ciklonsko kroženje. Tako smer toka tukaj postane nasprotna. Vendar je anticiklonsko območje poleti na tem območju izraženo precej močneje (hitrost toka doseže 1,5 vozla) kot ciklonsko območje pozimi (hitrost toka ne presega 0,4 vozla).
Viseči tokovi, ki nastanejo v morju pod vplivom atmosferskega kroženja, so izjemno težko preučljiv pojav. Sprememba vzorca tokov tudi v zelo majhnem vodnem telesu se pojavi pod vplivom heterogenosti vetrovnega polja, različnih globin, konfiguracije bregov, prisotnosti otokov in bregov itd., Zato je za raziskave je potrebno sočasno izvajati veliko število opazovanj na različnih točkah v bazenu. Takšne raziskave zahtevajo ogromno plovil, instrumentov in ljudi.
Zaradi teh težav pri izvajanju znanstvenih opazovanj so oceanologi ubrali pot uporabe matematičnih modelov za izračun vetrnih tokov. Vodni tokovi v morju so opisani s sistemom hidrodinamičnih enačb, ki se rešujejo za veliko število vozlišč pravilne mreže, »vpisane« v geografsko konturo morja. Ta sistem vam omogoča nastavitev in upoštevanje hitrosti vetra na vsaki točki morja, globine, pretokov na tekočih mejah (v ožinah) in nivoja na trdnih mejah (blizu obale).
Izračuni se izvajajo na sodobnih računalnikih s časovnim korakom 5 - 10 minut. Razdalja med sosednjimi vozlišči mreže je več kilometrov, torej na gosto pokriva celotno morsko območje. To omogoča natančno zajemanje sprememb v morskih tokovih in gladini vode v bližini obale.
Vendar pa kompleksnost enačb in veliko število določenih začetnih in mejnih parametrov vodijo do tega, da je čas izračuna dolg tudi na sodobnih hitrih računalnikih z veliko količino pomnilnika. To je 5-6 ur za eno situacijo vetra v, na primer, bazenu, kot je Azovsko morje. Jasno je, da se takšne sheme izračuna ne uporabljajo za trenutne namene napovedovanja. Poleg tega mora izračun temeljiti na napovedi vetra, ki ima svojo napako. Zato se računske sheme pogosto uporabljajo pri določanju režimskih značilnosti tokov: za to se kot vetrna polja uporabljajo bolj razumne povprečne značilnosti toka vetra. Izračunani vzorci tokov so objavljeni v atlasih, referenčnih knjigah in hidrometeoroloških kartah.
A vrnimo se k primorski cirkulaciji. Kot smo že ugotovili, lahko nastali tokovi zaradi delovanja vetra in valov povzročijo dvig gladine blizu obale. Z naraščanjem gladine se začnejo razvijati tako imenovani kompenzacijski tokovi, usmerjeni od obale, katerih hitrost narašča z naraščanjem gladine. Ti kompenzacijski tokovi so kot člen, ki sklene cikel gibanja vodnih mas. Končno nastopi stabilno stanje, v katerem je količina vode, ki priteče k obali, enaka količini vode, ki zapusti morje.
Kompenzacija sunkov v naravi se lahko pojavi na dva načina: v obliki protitokov in paralnih tokov. Hipotetično si lahko nasprotni tok predstavljamo takole: površinski tok, ki ga tvori veter, ki piha proti obali, povzroči dvig vode blizu obale. Razlika v tlaku, ki je posledica tega dviga gladine, prisili vodo v spodnjem horizontu, da se premika od obale proti odprtemu morju.
riž. 8.
a - v bližini naravnih ovir; b -- z večsmernimi tokovi
V realnih razmerah v plitvem morju protitokov ne razumemo kot povratni tok v čisti obliki, temveč kot težnjo po obratnem prenosu vodnih delcev, ki jo ustvarja naklon gladine, tj. tlačna razlika ustvarja oviro za gibanje vode med valom naprej: upočasni se in se lahko popolnoma ustavi. Če upoštevamo obalno območje kot celoto, potem je ta zamisel povsem sprejemljiva, v obalnem pasu pa jo krši učinek raztrganih tokov.
Rip tokovi so za razliko od kompenzacijskih protitokov izraziti, ozko lokalizirani tokovi, ki lahko pokrijejo celoten vodni stolpec od površine do dna. V naravi jih opazimo v obliki ozkih curkov, ki z oddaljevanjem od obale pojenjajo.
Glavni razlog za nastanek paralnih tokov je zavitost obale in neenakomernost valovanja vode ob obali. V tem primeru se med procesom valov ustvari močan tok ob obali: voda se kopiči v neravni topografiji dna, v bližini rtov in pljusk, ki so naravne ovire za njeno gibanje. V teh območjih se oblikuje odsek povečane gladine in v trenutku, ko sila, ki jo povzroči razlika v nivojih ob obali in v morju, preseže silo toka, se pojavi raztrgalni tok (slika 8, a) . Dejansko se v naravi paralni tokovi v večini primerov opazijo na štrlečih točkah obale. Hkrati je lahko v bližini plitvih obal vzorec pojavljanja protitokov drugačen: zapletenost topografije podvodnega obalnega pobočja, tudi v bližini obale z redno razčlenjeno obalo, vodi do dejstva, da je smer obalnih tokov ni enako na sosednjih delih obale. Nastanejo večsmerni tokovi, ki ob srečanju ustvarjajo raztrgalne tokove (slika 8.6).
Rip tokove razmeroma enostavno zaznamo po turbulencah na mejah njihovih močnih curkov, prelomih v liniji obalnih lomilcev in ostro vidni motnosti glavnega dela. Na majhnih globinah paralni tokovi zajamejo celotno debelino vode od površine do dna. V velikih globinah, kot vsi odpadni tokovi, prehajajo v površinske plasti. Največje hitrosti paralnih tokov na površini so približno 1 meter na sekundo.
Na intenzivnost paralnega toka močno vpliva indikator konkavnosti zaliva ali zaliva (razmerje med njegovo dolžino in širino vhodnega odseka). Višji kot je ta indikator, večji je sunek vetra, kar pomeni, da je curek paralnega toka močnejši in zato prodira globlje v morje.
Ti tokovi zaradi svoje lokalnosti in velikih hitrosti predstavljajo resno nevarnost za pomorščake v obalnem pasu. Ladjo, ki se znajde v območju paralnih tokov, lahko odpihne s tečaja, pri premikanju ob obali po ladijskem kanalu pa jo lahko vrže na rob. Te dejavnike je treba upoštevati pri plovbi v območjih, ki so nevarna z vidika pogojev za nastanek paralnih tokov.
In še eno nevarnost predstavljajo paralni tokovi: na nekaterih območjih te tokove opazimo v obliki močnih curkov spodnjih tokov, njihova hitrost doseže 10 metrov na sekundo. Hkrati spodnji tok zgladi neravne terene tudi v močni skalni podlagi in sčasoma ustvari jarke, ki segajo od obale več milj, povzroča razpoke v podvodnem telesu vzdolž obalnih nasipov in uničuje stene ladijskih kanalov. . Takšne nenadne spremembe morfologije obalnih območij po neurju posegajo v ustaljeni vzorec gibanja sedimentov in vodijo do nastanka plitvin in brežin na najbolj nepričakovanih mestih.
Nazadnje, v morjih in oceanih lahko poleg vetrnih tokov obstajajo tudi tokovi, ki jih povzročajo procesi prodiranja vode skozi mejo voda-zrak. Ti tokovi, imenovani površinski tokovi, so določeni predvsem s padavinami, izhlapevanjem in kondenzacijo. Lastna hitrost teh tokov praviloma ne presega 1-2 centimetrov na sekundo, kar pomeni, da ni ovira za plavanje, vendar takšni tokovi služijo kot nekakšen sprožilec drugih pojavov.
Zlasti v mirnem vremenu ti tokovi prispevajo k intenzivnemu mešanju voda in nastanku vodnih mas z različnimi gostotami. Po tem nastopi najmočnejša sila gibanja vode v oceanu – sila gradienta gostote – in nastane kroženje velikega obsega, ki vključuje velike in majhne mase vode.
Ko se masa vode poveča ali zmanjša v vodnem telesu, ki je povezano z drugo ozko ožino, nastanejo v tej ožini močni tokovi. Na primer, v dejanskih pogojih padavin in izhlapevanja v Azovskem morju lahko zaradi sprememb v razliki v nivojih vode med Azovskim in Črnim morjem v Kerški ožini nastanejo tokovi s hitrostjo 20 - 30 centimetrov na sekundo. , ki predstavlja nevarnost za plovbo. V nedavni preteklosti je v zalivu Kara-Bogaz-Gol letno izhlapelo do 5 milijard kubičnih metrov, kompenzacijski tok vode v istoimenski ožini pa je dosegel hitrost 2,5 metra na sekundo.
Posledično takih procesov ni mogoče zanemariti, ko sledimo vzdolž obale v bližini ozkih rokavov velikih zalivov in estuarijev.
