Файл: Егоров Н.И. Физическая океанография.pdf

как в противоположных направлениях, так и в одном и том же. Это отражается на характере и величине наблюдаемых приливов и вы­ зывает их изменения.

Существенное влияние на величину и характер приливов ока­ зывают физико-географические условия моря (океана): очертания берегов, размеры, глубины, наличие островов и т. д. Если бы океан покрывал Землю сплошь слоем одинаковой глубины, приливы на одной и той же широте были бы одинаковыми и зависели бы только от приливообразующих сил Луны и Солнца.

Однако, как известно, приливные колебания уровня и течения на одной и той же широте меняются в весьма широких пределах. В одних районах, как, например, в заливе Фанди (п-ов Новая Шот­ ландия, Канада), приливные колебания уровня достигают 16 м, по расчетам 18 м, а в других, как, например, в Балтийском море, рас­ положенном па той же широте, они практически отсутствуют.

Приливные явления представляют собой волновое движение. Под действием периодической приливообразующей силы в океане возникает сложная волна, имеющая период, соответствующий пе­ риоду силы, но отличную от нее амплитуду и фазу. Частицы воды

в приливной волне движутся по орбитам, имеющим форму эллипса,

сосью, очень сильно вытянутой по горизонтали. Движение частиц по их орбитам наблюдатель воспринимает как периодические коле­ бания уровня и течений.

Приливные течения можно рассматривать как проекции движе­ ния частиц по их орбитам на горизонтальную плоскость, а колеба­

ния уровня — как проекции на вертикальную ось. Проекции на го­ ризонтальную плоскость (приливные течения) характеризуются двумя величинами: направлением и скоростью, а проекции па вер­ тикальную ось только одной — высотой уровня. Нетрудно видеть, что обе стороны явления тесно связаны между собой и их следовало бы рассматривать совместно. Однако в настоящее время еще нет достаточно полной и надежно обоснованной теории, которая позво­ лила бы охватить все многообразие явления. Поэтому приливные колебания уровня и приливные течения обычно рассматриваются раздельно. Первые рассмотрены в данной главе, а вторые — в гл. IX. Тем нс менее в терминологии приливных течений и мето­ дах их вычисления есть много общего с приливными колебаниями уровня. Поэтому многие выводы, относящиеся к приливным коле­ баниям уровня, будут справедливы и для приливных течений.

Важнейшие термины и определения. Рассмотрим основные тер­ мины и определения, используемые при изучении приливных коле­ баний уровня.

Приливом называется подъем уровня при прохождении прилив­ ной волны, а отливом — его падение. Не следует смешивать тер­ мины «прилив» и «приливы»: под последним понимаются прилив­ ные колебания уровня в Мировом океане.

Полной водой называется максимальный уровень в продолже­ ние одного периода приливных колебаний, а малой водой — мини­ мальный уровень в продолжение этого периода.

285

Периодом прилива называется промежуток времени между двумя последовательными полными или малыми водами. В зависи­ мости от периода различают полусуточных приливы, имеющие сред­ ний период, равный половине лунных суток (12 ч 25 мин); суточные со средним периодом, равным лунным суткам (24 ч 50 мин); сме­ шанные, у которых в течение половины лунного месяца период ме­ няется с полусуточного на суточный. Если преобладает полусуточ­ ный период, то такой смешанный прилив называют неправильным полусуточным, а если преобладает суточный период — неправиль­ ным суточным приливом.

Высотой прилива называется положение приливного уровня по отношению к нулю глубин. В СССР отсчет высот уровня на морях с приливами ведется от наинизшего, возможного по астрономиче­ ским условиям уровня (наинизшей малой воды). Этот уровень на­ зывают наинизшим теоретическим уровнем (теоретическим нулем глубин).

В некоторых других странах приняты иные нули глубин. Амплитуда прилива представляет собой высоту полной или ма­

лой воды от среднего приливного уровня. Так как приливы бывают не всегда симметричными относительно среднего уровня, то и ам­ плитуды, определяемые по полной и малой воде, не всегда будут равны между собой.

Величина прилива — разность уровней соседних полной и малой вод.

Время полной воды ^пв— момент наступления полной воды.

Время малой воды ^мв — момент наступления малой воды. Время роста или подъема уровня Гр — промежуток времени,

в течение которого происходит повышение уровня от малой до пол­ ной воды

7р= ^пв ^мв •

Время падения уровня Ти— промежуток времени, в течение ко­ торого происходит падение уровня от полной до малой воды,

мени, за который наблюдался уровень, равный заданной высоте или

превышающий ее.

Расчетный уровень миря— уровень моря заданной обеспечен­

ности.

Лунный промежуток Тл — разность между моментом времени кульминации Луны на меридиане места и моментом наступления ближайшей полной воды.

Средний прикладной час (СПЧ)— средний из лунных проме­ жутков не менее чем за половину лунного месяца.

Прикладной час порта (ПЧП) — средний из лунных промежут­ ков в полнолуние и новолуние при среднем расстоянии Земли и Луны от Солнца и при нулевых склонениях Луны и Солнца.

286

Котидальная линия — линия, соединяющая точки с одинаковыми фазами прилива. Котидальная линия полной воды обозначается ча­ сом лунного гринвичского времени (т. е. числом лунных часов, про­ шедших от момента кульминации Луны в Гринвиче до наступления полной воды), называемого котидальным часом. Лунный час равен 1 ч 02 мин. среднего солнечного времени.

Для смешанных приливов, у которых высоты смежных полных и малых вод, а также время роста и время падения не одинаковы (рис. 8.2), приходится вводить дополнительные термины.

Высокая полная вода (ВПВ) — большая из двух полных вод за сутки при полусуточных приливах.

Низкая полная вода (НПВ) — меньшая из двух полных вод за сутки при полусуточных приливах.

Высокая полная вода (ВМВ) — большая из двух малых вод за

жду высотами высокой и низкой малых вод.

Большая величина приливов (В) — разность высот высокой пол­ ной и низкой малой вод в течение суток (В-НПВ-ВМВ).

Неравенства в явлении приливов. Наблюдая за величиной при­ лива и временем наступления полных и малых вод, легко заметить, что они не остаются неизменными ото дня ко дню, а для случая смешанных приливов — и в течение суток.

287

Отклонения времени наступления полных и малых вод и вели­ чин прилива от их средних значений для данного места называются неравенствами прилива.

Неравенства приливов вполне закономерны и связаны с измене­ нием положения Луны, Солнца и Земли. Так как приливообразую­ щая сила Луны больше приливообразующей силы Солнца, основ­ ные неравенства связаны с изменениями взаимного положения Луны и Земли.

Можно выделить следующие основные виды неравенств в явле­ нии приливов: суточные, полумесячные, месячные (параллактиче­ ские) и длиннопериодные.

Суточные неравенства характеризуются неравенством по высоте двух смежных полных и малых вод в течение суток и неравен­ ством во времени падения и роста. Характер таких неравенств пред­ ставлен на рис. 8.2. Суточное неравенство зависит от астрономиче­ ских причин — склонения Луны и Солнца и от физико-географиче­ ских условий места. Наиболее сильно эти неравенства выражены в смешанных приливах. Так, например, при неправильных суточных приливах суточное неравенство в высотах уровня при больших скло­ нениях Луны приводит к исчезновению низкой полной и высокой малой воды и соответственно к переходу от полусуточных к суточ­ ным приливам.

Полумесячные неравенства подразделяются на два вида: нера­ венства, связанные с изменением фаз Луны, и неравенства, связан­ ные с изменением склонения Луны в течение месяца.

а) Неравенства в зависимости от изменений фаз Луны харак­ терны для полусуточных приливов. Они заключаются в том, что в сизигию (в новолуние и полнолуние) величины приливов наиболь­ шие, а в квадратуру (в первую и последнюю четверти Луны) вели­ чины приливов наименьшие. Первые носят название сизигийных, а вторые квадратурных приливов.

Вследствие влияния физико-географических условий наиболь­ шие величины приливов наблюдаются не точно в момент сизигии, а спустя некоторое время. Интервал времени между полнолунием и новолунием и последующим ближайшим наибольшим полусуточ­ ным приливом называется возрастом полусуточного прилива.

б) Неравенства в зависимости от склонения Лупы характерны для суточных приливов. Они заключаются в том, что приливы до­ стигают наибольшей величины при наибольшем склонении Луны. Такие приливы носят название тропических. При склонении Луны, равном нулю, величины приливов наименьшие и носят название равноденственных, или экваториальных.

Вследствие влияния физико-географических условий тропиче­ ские приливы отстают от момента максимального склонения Луны. Интервал времени между наибольшим склонением Луны и ближай­ шим наибольшим суточным приливом называется возрастом суточ­

ного прилива.

Месячные (параллактические) неравенства — неравенства при­ лива, обусловленные изменением расстояния от Земли до Луны.

288

Смешанные приливы, в свою очередь, подразделяются па: неправильные полусуточные с отношением

0,5 < Н к , - \ - Н 0> < 2 , 0 ;

Н м ,

неправильные суточные с отношением

3) суточные приливы, у которых отношение

Н к, + Я 0 , > 4,0.

Н м,

Приведенные три типа приливов являются основными. Помимо основных типов выделяют так называемые аномальные приливы,

ккоторым относятся:

1)полусуточные солнечные;

21 полусуточные параллактические;

3)полусуточные мелководные;

4)двойные полусуточные (четвертьсуточные);

5)бор (маскарэ, поророка, маниха).

Полусуточные приливы характеризуются двумя полными и двумя малыми водами в течение лунных суток, а их период в сред­ нем равен половине лунных суток (12 ч 25 мин), примером таких приливов служат приливы в бухте Бальбоа, Панамский канал (рис. 8.3 а ) . Высоты смежных полных и малых вод отличаются мало, т. е. суточные неравенства практически отсутствуют. Кривая коле­ баний уровня носит почти правильный синусоидальный характер.

Полумесячные неравенства у полусуточных приливов связаны с фазами Луны. Большие по величине приливы наблюдаются спустя некоторое время после новолуния и полнолуния. Это сизигийный прилив. От сизигии величина прилива уменьшается, и с переходом Луны в первую или последнюю четверть приливы становятся наи­ меньшими— квадратурный прилив.

Неправильные полусуточные приливы имеют в основном полу­ суточный характер. В течение лунного месяца сохраняются две пол­ ные и две малые воды в лунные сутки. Однако при наибольшем склонении Луны наблюдаюдря значительные суточные неравенства; вторые полные и малые воды могут быть выражены очень слабо. При нулевом склонении Луны приливы имеют характер правильных полусуточных. Примером таких приливов служат приливы в устье р. Фрейзер (рис. 8.3 6).

Полумесячные неравенства в величине этих приливов также связаны преимущественно с фазами Луны. Наибольшие приливы

290