Файл: Егоров Н.И. Физическая океанография.pdf

^ПВД^^^ПВО-}"0’ Рис. 8.13. Прямая времен полных вод.

^мвд==^мвоЧ~а > (8-41)

где /пвд — время полной воды в дополнительном пункте; ^пво —

графическим, либо аналитическим методами.

Рассмотрим вначале графический метод. Для определения по­ правок времен полных и малых вод строятся прямые времен пол­ ных и малых вод соответственно.

На миллиметровой бумаге строится прямоугольная система координат (рис. 8.13). Принимая моменты полных вод в основном пункте за абсциссы, а моменты соответствующих полных вод в до­ полнительном за ординаты, получают ряд точек, через которые проводят прямую так, чтобы точки были симметричны относи­ тельно прямой. Отрезок, который отсечет прямая на оси ординат, будет представлять поправку времен полных вод Д/пв с соответ­ ствующим знаком.

Аналогично находят поправку времен малых вод. Прямая вре­ мен должна проходить под углом 45° к оси абсцисс. Если угол не равен 45°, это указывает на различие характера приливов

331

в основном и дополнительном пунктах. В этом случае необходимо выбрать другой основной пункт.

Для определения величин k и а строится прямая высот. На мил­ лиметровой бумаге проводят оси координат (рис. 8.14). По оси абс­ цисс откладывают высоты полных и малых вод в основном пункте, а по оси ординат соответственные высоты в дополнительном. По­ лучают две группы точек, через которые проводят прямую. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс tg а равен коэффициенту при­ лива k, т. е. k = tga. Отрезок, отсекаемый на оси ординат, опреде­

ляет величину а с соответст­ вующим знаком.

Величина а характеризует разность высотных отметок нулей футштоков в дополни­ тельном и основном пунктах. По­ этому если в основном и допол­ нительных пунктах за нуль от­ счета уровня приняты одинако­ вые высотные отметки: либо средний уровень моря в обоих пунктах, либо теоретический нуль глубин, то а = 0. Тогда вы­ сота полной или малой воды в дополнительном пункте опре­ делится из соотношения:

^пвд= ^ п в о »

^мвд— ^мво- (8.42)

При аналитическом методе определяется среднее значение

разности соответственных мо­ ментов полных и малых вод в дополнительном и основном пунк­ тах. Эти средние разности и представляют поправки времен полных и малых вод, т. е.

^ п в = ср (^пвд — ^пво)>

Коэффициент прилива находится по формуле

где ср означает среднее значение рассматриваемой величины.

332

Если высоты приливов определяются относительно нулей фут­ штоков, величина а определяется по формуле

а = с р (Лпвд— ^пво)-

Значение коэффициента прилива k и поправки времен полных и малых вод для дополнительных пунктов приводятся в таблицах приливов.

Для предвычисления приливов в дополнительных пунктах, как следует из описания метода сравнения, необходимо знать предвычисленные данные на те же сутки для основного пункта.

Таблицы приливов для основных портов. До 1958 г. предвычисление приливов в основных портах производилось только методом гармонического анализа с применением специальных машин для предвычисления приливов. С 1958 г. в СССР начал применяться также новый метод, предложенный А. И. Дуваниным, позволяю­ щий составлять постоянные таблицы приливов для основных пунк­ тов, что избавляет от необходимости ежегодно издавать таблицы приливов.

Сущность метода построения этих таблиц заключается в следую­ щем. Из формулы Лапласа (8.17) с учетом солнечного прилива

следует, что высота прилива зависит от следующих шести пере­ менных астрономических параметров: бл — склонения Луны; бс— склонения Солнца; /л — часового угла Луны; 4 — часового угла Солнца; гл — расстояния от центра Земли до центра Луны; гс — расстояния от центра Земли до центра Солнца. Дуванин свел их к двум переменным. Один из них, астрономический параметр N характеризует время кульминации Луны в градусах или условных единицах от специально выбранного начала отсчета. Он позволяет учесть влияние на прилив склонения Луны и Солнца, их часовых углов и расстояния от Земли до Солнца. Второй параметр С пред­ ставляет коэффициент, применяемый для количественного учета влияния горизонтального параллакса Луны на характеристики при­ ливов и приливных течений.

Чтобы учесть влияние местных физико-географических условий, по материалам долговременных наблюдений над колебаниями уровня или предвычисленным по гармоническим постоянным дан­ ным для заданного пункта строятся графики зависимости времен

333

и высот полных и малых вод от астрономических аргументов N и С. Затем с графиков снимают моменты и высоты полных и ма­ лых вод на целые значения астрономических аргументов N и С.

Полученная таким путем таблица моментов и высот полных и малых вод является постоянной, относительно аргументов N и С.

Значения аргументов N и С зависят только от года и даты и не зависят от места, для которого ведется предвычисление. Они могут быть вычислены заранее на любой год и день и представ­ лены в виде вспомогательной таблицы.

Предвычисление приливов по негармоническим постоянным'.

К основным негармоническим постоянным приливов относятся при­ кладной час, средняя и наибольшая величины прилива, среднее время роста и падения уровня, возраст полусуточного и суточного приливов. С их помощью можно приближенно вычислить моменты и высоты полных и малых вод для районов с правильными полу­ суточными приливами.

При вычислении времен наступления полной воды по астроно­ мическому ежегоднику определяется вначале среднее местное время кульминации Луны на меридиане заданного пункта. Затем прикладной час, получаемый с карты или из лоции, исправляется поправкой, которая выбирается из вспомогательной табл. 32, и по­ лучают лунный промежуток данного дня.

Складывая исправленный прикладной час со средним местным временем кульминации Луны, получим среднее местное время пол-

1 Негармоническими постоянными приливов называют средние и экстремаль­ ные характеристики приливов.

334

нон воды. Если известен прикладной час малой воды, время ее наступления определяется так же, как и время полной воды. Если прикладной час неизвестен, то для определения времени наступ­ ления малой воды следует рассчитать моменты двух смежных пол­ ных вод. Их полусумма приближенно дает время наступления малой воды. Более грубо момент малой воды можно определить прибавлением ко времени полной воды 6 ч 12 мин.

Для определения высоты полной воды находится разность вы­ сот среднего сизигийного и квадратурного приливов, которая ум­ ножается на множитель, выбираемый из табл. 32. Вычтя резуль­ тат умножения из высоты сизигийного прилива, получим высоту полной воды.

Для приближенного расчета высоты малой воды необходимо знать среднюю величину прилива. Тогда, вычтя из высоты полной воды величину прилива, определим высоту малой воды.

Понятие о современных теоретических методах расчета при­ ливов. Как отмечено выше, в настоящее время невозможно реше­ ние задачи количественного расчета прилива на основе чисто теоретического решения. Ниже излагаются некоторые приемы, в ос­ нову которых положено решение уравнений движения и неразрыв­ ности с привлечением натурных наблюдений. Условно эти методы названы теоретическими.

Расчеты по этим методам, как правило, относятся к простой синусоидальной волне постоянного периода, представляющей со­ бой одну из составляющих волн приливов. Повторными вычисле­ ниями получают характеристику необходимого числа интересую­ щих волн приливов.

Сейчас известно много вариантов таких решений. Так, можно сослаться на работу Дефанта, предложившего для вычисления данных о приливных колебаниях уровня в открытом море исполь­ зовать массовые наблюдения над приливными течениями по всей площади моря. В основу расчета было положено уравнение непре­ рывности, представляемое в случае двухмерного распространения

где £ — колебания уровня, И — глубина моря, и, v — составляющие скорости течения по осям Аг и У'.

При рассмотрении только одной составляющей волны прилива в каждой точке моря изменения уровня и компонентов течения представляются простыми гармоническими колебаниями:

£ = £0 cos (at— Ye)= £i cos c^-K2sin at; u = Uo cos (at — yu) = Ui cos oT + «2 sin at;

v = v0cos (at — y1))= Di cos at + vz sin at,

где a — угловая скорость волны, у — фаза волны.

335