1001 вопрос об океане и 1001 ответ
Шрифт:
Для расчета времени подхода волны служат специальные карты длительности пробега цунами от различных пунктов до Гавайских о-вов. Оповещение об ожидаемом времени подхода волн передается по международной Тихоокеанской системе связи. Штаб-квартира Службы оповещения о цунами (подчиняющейся Национальной службе океана при Национальном управлении по изучению океана и атмосферы) находится в Гонолулу.
Приливы представляют собой непрерывные периодические подъемы и опускания уровня моря, происходящие у побережий или в открытом море. У большинства побережий один прилив сменяется другим через 12 час 25 мин, но в некоторых местах период приливных колебаний уровня может быть больше: например
Наблюдения за приливными колебаниями производятся для определения уровня моря — нулевой поверхности, от которой отсчитываются высоты на суше. Кроме того, эти наблюдения дают проектировщикам необходимую статистическую информацию о среднем уровне моря и его длиннопериодных колебаниях. Для того чтобы можно было предсказывать приливные колебания уровня моря, необходимо математически связать проведенные наблюдения со взаимным расположением Земли, Луны и Солнца. Предвычисления приливов используют при проведении океанографических съемок, а также для определения нуля глубин при гидрографических работах. Инженеры-строители используют данные о приливах для расчета допустимых нагрузок на мосты, кессоны, пирсы и другие морские сооружения. Измерения течений, возникающих под действием тех же сил, которые вызывают приливные колебания уровня моря, необходимы для безопасности мореплавания, для рационального проектирования портов, а также для исследования процессов загрязнения моря и речного стока. Мареографы (приборы, регистрирующие колебания уровня моря) используются также в системе Службы оповещения о цунами для обнаружения потенциально опасных морских волн сейсмического происхождения.
Главная часть этого прибора — поплавок, поднимающийся и опускающийся в специальном успокоительном колодце, который сообщается с морем. Колодец исключает влияние горизонтальных движений воды и благодаря размеру своего входного отверстия существенно уменьшает влияние резких изменений уровня, подобных тем, которые вызываются ветровыми волнами. Вертикальные движения поп-плавка и связанного с ним троса приводят в действие червячную передачу, связанную с пером, которое вычерчивает на диаграммной ленте кривую, соответствующую движению поплавка. Часовой механизм протягивает ленту с постоянной скоростью. Благодаря совместному движению пера и диаграммной ленты вычерчивается непрерывная кривая подъема и понижения уровня. Первый автоматический мареограф был установлен на о. Говернорс (штат Нью-Йорк) зимой 1844-45 г.
В настоящее время электронные телеметрические системы позволяют автоматически передавать информацию от стандартных мареографов, установленных на прибрежных станциях, прямо на центральные регистраторы.
Причина приливов — гравитационное взаимодействие Солнца, Луны и Земли. Наибольшее воздействие на приливы оказывает Луна; хотя ее масса значительно меньше массы Солнца, она находится гораздо ближе к Земле, так что лунное влияние по величине более чем вдвое превосходит солнечное. На приливные колебания влияют также расположение материков, очертания океанского дна, глубина моря в данном месте, вращение Земли и положение Луны относительно Земли и Солнца. Когда Солнце, Земля и Луна располагаются вдоль одной прямой (что соответствует новолунию или полнолунию), действие Луны и Солнца взаимно усиливается и возникает особенно высокий сизигийный прилив. Когда Солнце и Луна наблюдаются с Земли под прямым углом (при этом Луна находится в первой или третьей четверти), действия Луны и Солнца частично гасят друг друга, амплитуда прилива уменьшается — такой
Эта теория была разработана около 1900 г. в Береговой и геодезической службе США. Она заменила прежнюю теорию поступательных волн, в которой приливы рассматривались как единый глобальный процесс. Теория стоячих волн опирается на представление о том, что океан состоит из отдельных бассейнов, каждый из которых имеет свой период собственных колебаний и по-своему реагирует на приливообразующие силы Солнца и Луны. Результирующий прилив в каждом бассейне зависит от соотношения периодов собственных и вынужденных колебаний. Хотя приливные колебания несколько осложняются тем, что колеблющиеся бассейны перекрываются, эта теория согласуется с наблюдениями.
Это отметка уровня, взятая в качестве нуля футштока. Ее превышение определяется относительно местного приливного нуля глубин. Приливная отметка уровня устанавливается там, где производятся наблюдения над приливами, а нуль футштока связывают с нулем глубин обычными геодезическими методами. Превышение приливной отметки уровня может определяться также относительно местной высоты полной воды, малой воды, среднего уровня моря и т. д.
Это максимальная высота подъема уровня во время прилива. Как правило, она зависит лишь от периодических приливных колебаний, но иногда на обычный прилив может наложиться действие сильного шторма или нагонного ветра.
Это минимальная высота уровня, наблюдаемая во время отлива. Она тоже зависит в основном лишь от периодических приливных колебаний, но иногда на отлив может наложиться действие сильного сгонного ветра.
Приливы бывают полусуточные, суточные и смешанные. При полусуточном приливе наблюдаются две полные и две малые воды в течение суток. Это наиболее распространенный тип приливов. При суточных приливах наблюдается одна полная и одна малая вода в течение суток. Если приливы каждые несколько дней ведут себя то как суточные, то как полусуточные, то они считаются смешанными. Такой прилив имеет характер полусуточного, когда Луна находится вблизи экватора, но становится суточным, когда Луна имеет максимальное северное или южное склонение.
Приливными (или лунными) сутками называется время оборота Земли относительно Луны, иначе говоря, интервал между двумя последовательными прохождениями Луны через местный меридиан. Длительность средних приливных суток составляет примерно 24,84 солнечных часа.
Аристотель в 350 г. до н. э. писал: «Говорят еще, что многие отливы и приливы в море всегда изменяются вместе с Луной и в некоторые определенные дни». Вскоре после начала новой эры римский ученый Плиний установил точное соответствие между фазами Луны и приливами.
В 1687 г. Исаак Ньютон дал объяснение влияния небесных тел на водную оболочку Земли. Это произошло в том же году, когда был опубликован его закон всемирного тяготения.
Причиной повышения или понижения уровня моря могут быть такие атмосферные явления, как ветер или изменение давления. Зависит уровень и от температуры воды: плотность теплой воды меньше, чем холодной, поэтому ее уровень выше. Значительный подъем воды в закрытых бухтах и эстуариях может быть вызван речным стоком.