Zawartość
- Księżyc bardziej wpływa na fale niż słońce
- Grawitacja księżyców w połączeniu z siłą odśrodkową
- Wpływ Słońca na Oceaniczne Pływy
- Struktura Ziemi wpływa również na pływy oceaniczne
- Skutki pływów
Od czasów prehistorycznych ludzie intuicyjnie wiedzieli, że księżyc i pływy są ze sobą powiązane, ale tak genialny jak Isaac Newton wyjaśnił powód.
Okazuje się, że grawitacja, ta tajemnicza siła fundamentalna, która powoduje narodziny i śmierć gwiazd oraz powstawanie galaktyk, jest przede wszystkim odpowiedzialna. Słońce wywiera również przyciąganie grawitacyjne na ziemię i przyczynia się do pływów oceanicznych. Razem grawitacyjne wpływy słońca i księżyca pomagają określić rodzaje przypływów.
Podczas gdy grawitacja jest główną przyczyną przypływów, ruchy ziemi odgrywają pewną rolę. Ziemia obraca się wokół własnej osi, a to wirowanie wytwarza siłę odśrodkową, która próbuje wypchnąć całą wodę z powierzchni, podobnie jak woda rozpyla się z wirującej głowicy zraszacza. Grawitacja ziemska zapobiega odrzutowi wody w kosmos.
Ta siła odśrodkowa oddziałuje z grawitacyjnym przyciąganiem Księżyca i Słońca, tworząc wysokie i niskie przypływy, i jest to główny powód, dla którego wiele miejsc na Ziemi doświadcza dwóch przypływów każdego dnia.
Księżyc bardziej wpływa na fale niż słońce
Według Prawo grawitacji Newtona, siła grawitacji między dowolnymi dwoma ciałami we wszechświecie jest wprost proporcjonalna do masy każdego ciała (m1 i m2) i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości (re) między nimi. Relacja matematyczna jest następująca:
F = Gm1m2/ d2
gdzie sol jest uniwersalną stałą grawitacyjną.
To prawo ujawnia, że siła zależy bardziej od odległości niż od względnych mas. Słońce jest znacznie masywniejsze niż księżyc - około 27 milionów razy masywniejsze - ale jest także 400 razy dalej. Kiedy porównasz siły grawitacyjne, jakie wywierają na Ziemię, okazuje się, że Księżyc przyciąga około dwa razy mocniej niż Słońce.
Wpływ słońca na fale może być mniejszy niż na Księżycu, ale jest daleki od nieistotnego. Jest to najbardziej widoczne, gdy słońce, ziemia i księżyc ustawiają się w jednej linii podczas nowiu i pełni księżyca. W pełni księżyca słońce i księżyc znajdują się po przeciwnych stronach ziemi, a najwyższy przypływ dnia nie jest tak wysoki jak zwykle, chociaż drugi przypływ jest nieco wyższy.
W nowiu słońce i księżyc są ustawione po tej samej stronie ziemi, a ich siły grawitacyjne wzmacniają się nawzajem. Niezwykle przypływ znany jest jako wiosenny prąd.
Grawitacja księżyców w połączeniu z siłą odśrodkową
Siła odśrodkowa wywołana przez obrót Ziemi wokół własnej osi otrzymuje impuls z grawitacji księżyców, i to dlatego, że Ziemia i Księżyc obracają się wokół siebie.
Ziemia jest o tyle masywniejsza niż księżyc, że wydaje się, że porusza się tylko księżyc, ale tak naprawdę oba ciała obracają się wokół wspólnego punktu zwanego centrum barowe, czyli 1068 (1719 km) mil pod powierzchnią Ziemi. Stwarza to dodatkową siłę odśrodkową, podobnie jak kulka obracająca się na bardzo krótkim sznurku.
Efektem netto tych sił odśrodkowych jest wytworzenie trwałego wybrzuszenia w oceanach ziemskich. Gdyby nie było księżyca, wybrzuszenie nigdy by się nie zmieniło i nie byłoby przypływów. Ale jest księżyc i oto, jak jego grawitacja wpływa na wybrzuszenie w losowym punkcie ZA na wirującej ziemi:
Księżyc porusza się po niebie ze średnią szybkością 13,2 stopnia dziennie, co odpowiada około 50 minutom, więc pierwszy przypływ następnego dnia ma miejsce o 12:50, a nie o północy. W ten sposób czas przypływów w punkcie ZA podąża za ruchem księżyca.
Wpływ Słońca na Oceaniczne Pływy
Słońce ma wpływ na fale analogiczne do księżyca i chociaż jego połowa jest tak silna, każdy, kto przewiduje pływy morskie, musi to wziąć pod uwagę.
Jeśli wizualizujesz efekty grawitacyjne pływów jako wydłużone bąbelki otaczające planetę, bańka księżyców byłaby dwukrotnie dłuższa niż Słońce. Obraca się wokół Ziemi z taką samą prędkością, jak księżyc orbituje wokół planety, podczas gdy bańka słoneczna podąża za ruchem Ziemi wokół Słońca.
Pęcherzyki te oddziałują jak fale zakłócające, czasem wzmacniając się nawzajem, a czasem znosząc się.
Struktura Ziemi wpływa również na pływy oceaniczne
Bańka pływowa jest idealizacją, ponieważ ziemia nie jest całkowicie pokryta wodą. Można powiedzieć, że ma masy lądowe, które ograniczają wodę do basenów. Jak można stwierdzić, przechylając filiżankę wody w przód i w tył, woda w pojemniku zachowuje się inaczej niż woda, która nie jest ograniczona granicami.
Przesuń kubek wody w jedną stronę, a wszystkie krople wody zejdą na jedną stronę, a następnie przesuń je w drugą stronę, a woda cofnie się. Wody oceaniczne w trzech głównych basenach oceanicznych - Oceanie Atlantyckim, Pacyfiku i Oceanie Indyjskim - jak również we wszystkich mniejszych, zachowują się w ten sam sposób z powodu obrotu osiowego Ziemi.
Ruch nie jest tak prosty, ponieważ podlega również wiatrom, głębokości wody, topografii wybrzeża i sile Coriolisa. Niektóre wybrzeża na Ziemi, szczególnie te na wybrzeżu Atlantyku, mają dwa przypływy dziennie, podczas gdy inne, takie jak wiele miejsc na wybrzeżu Pacyfiku, mają tylko jeden.
Skutki pływów
Regularne odpływy i przypływy pływów mają ogromny wpływ na linie brzegowe planety, stale je erodując i zmieniając ich cechy. Osad przenoszony jest przez odpływającą falę na morze i osadzany na nowo w innym miejscu, gdy fala powraca.
Rośliny morskie i zwierzęta na obszarach pływowych ewoluowały, aby przystosować się do tego regularnego ruchu i czerpać z niego korzyści, a rybacy na przestrzeni wieków musieli poświęcić czas na dostosowanie się do niego.
Ruch pływów generuje ogromną ilość energii, którą można przekształcić w elektryczność. Jednym ze sposobów na to jest zapora, która wykorzystuje ruch wody do sprężania powietrza w celu napędzania turbiny.
Innym sposobem jest ustawienie turbin bezpośrednio w strefie pływowej, aby cofająca się i napływająca woda mogła je obracać, podobnie jak wiatr obraca turbiny powietrzne. Ponieważ woda jest o wiele gęstsza od powietrza, turbina pływowa może generować znacznie więcej energii niż turbina wiatrowa.