WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Щевьева В.А. Приливообразующие силы Луны и Солнца - причина образования длиннопериодных волновых течений в океане

Научная статья

 

Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     320      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

Приливообразующие силы Луны и Солнца - причина

образования длиннопериодных волновых

течений в океане

Щевьев В.А. (Shtshevev@rambler.ru) Институт водных проблем РАН

В работе 1979 г. С. С. Лаппо на основе анализа долговременных инструментальных наблюдений за течениями в Атлантическом океане в предыдущие 20 лет (ПОЛИМОДЕ, МОДЕ и т. д.) сделал вывод: «Эти наблюдения привели к коренному пересмотру представлений о закономерностях течений в океане, особенно на глубинах более 1000 м., что весьма резко расходилось с существовавшими теоретическими концепциями. Начался волновой этап в исследованиях течений океана. Хорошее представление о течениях дают спектры (рис.1), которые показывают, что основная энергия течений сосредоточена на периодах 1-2 месяца, и на инерционном периоде» [5].


<sea(6)cn3/c

17.5ч

ft

Россби {адч  Инерционные

(О

ю

Частота


10


Цикл/у


15000 -

10000 :

5000 :

о

20000 SuU)ЙИ 140ч

TV'-' ; ¦ п I | И I I II ,'Г| | I i тт

0.00          0.02          0.04

Чвамтв, цим/ч


Рис. 1. Функции спектральной плотности в океане [5], слева, в Среднем Каспии [1] справа.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     321      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

Действительно, изменчивость с периодом 1-2 месяца имеют длиннопериодные волны, возможность существования которых в океане была показана теоретически в начале прошлого века (волны Кельвина, Россби, топографические, захваченные берегом, экватором, планетарные). С 60х годов прошлого века их начали регистрировать в океане, в морях и в крупных озерах. Вывод С. С. Лаппо базировался на измерениях в Атлантике.

Со времени опубликования этих результатов прошло 29 лет. За эти годы произведено большое количество регистрации течений во всех океанах, внутренних и окраинных морях и в крупных озерах. Некоторые из этих инструментальных наблюдений проанализированы в работах [1,2,3,11,12,13]. В работе [11] на примере Атлантического океана показано, что в экваториальной зоне наблюдаются ДПВ течения в западном направлении, при достижении южноамериканского континента южная часть Д11ВТ поворачивают на юг (зарегистрировано Бразильское течение). Северная часть экваториального течения поступает в Карибское море (дрифтерные наблюдения) и в виде ДПВ течения через Флоридский пролив выходит Гольфстрим. Его волновая природа показана и инструментальными наблюдениями, и дрифтерными. Точно так же наблюдения показывают длинноволновую природу основных циркуляционных течений в Тихом и Индийском океанах.

Особенно результативны для выявления закономерностей течений (пространственно-временной изменчивости и причинно-следственных связей) оказались наши исследования в Северном и Среднем Каспии [1,2,11]. Эти исследования показали, что длиннопериодные волны - основной вид движений в океанах, окраинных и внутренних морях и крупных озерах, но свойства их сильно отличались от предсказанных теоретически волн Россби и т.д. Главным отличием является большой перенос масс воды этими волнами. По существу это течения с признаками волны, течения волновой природы. Они периодически изменяются по величине и направлению, и обладают фазовой скоростью. Поэтому целесообразней называть их «длиннопериодные волновые течения»

(Дпвт).

Анализ данных измерений показывает, что приборы, установленные в точке, на нескольких горизонтах, регистрируют синхронные на всех горизонтах периодические изменения скорости течения во времени. В продолжении 20-30 суток скорость течения сначала увеличиваются, достигая максимума. Затем скорость начинает уменьшаться, и иногда направление движения изменяется на противоположное, а потом снова следует увеличение. Аналогично дрифтерные наблюдения показывают изменение скорости течения по пространству. Скорость перемещения дрифтера по траектории периодически меняется,  сначала увеличивается,  достигает  максимума,  затем уменьшается,   и т.   д.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     322      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

Периодические изменения скорости это необходимый признак волнового процесса, но недостаточный. Второй необходимый признак - наличие фазовой скорости. Для того, чтобы показать наличие фазовой скорости по измерениям, необходимо провести продолжительные измерения (5-10 периодов) в двух и более точках. Расстояние между точками наблюдения зависит от длительности наблюдаемых периодов изменчивости течений. В нашем распоряжении в настоящее время нет таких наблюдений в океане. Пример выявления и расчета величины фазовой скорости при исследовании крупномасштабной циркуляции Среднего Каспия показан в работе [1]. Как видно из рис.1., спектры течений в океане и в Среднем Каспии очень похожи. Разница состоит в том, что в океане период основных движений составляет 1-2 месяца, а в Среднем Каспии 140 ч. Соответственно, в точке наблюдения 1, удаленной от точки 2 на расстояние 75 км. движение одной фазы запаздывает на 60 часов. Простой расчет дает скорость распространения фазы волны равную 0,35 м/с.

Какой физический процесс происходит?      Основной возникающий вопрос: как происходит движение фазы ( со скоростью 0,35 см/с. ), опережающее среднюю скорость переноса водной массы (8-12 см/с)? В результате какого физического процесса? Покажем их на примере ДПВТ возникающих и существующих в экваториальной зоне. На рис. 2 представлены результаты измерений в идеализированной форме.

Наиболее часто результаты измерений представлены в виде векторов или огибающей этих векторов, полученных в результате измерений прибором за длительное время (рис. 26). По этим измерениям видно, что скорость течения периодически изменяется. Можно определить период изменчивости, направление среднего движения, но нельзя определить фазовую скорость.

Более наглядно процессы изменения течений видны на виде сверху на район распространения этих течений (рис. 2в). Предполагаем (как в работе [10] ), что рассматриваемое волновое течение движется в жидких берегах среди вод, отличающихся от него по своим свойствам (температуре и солености ).

Хорошо видно последовательность объемов 1,11, III, IV, имеющих скорость до 30-50 см/с. в западном направлении, отделенных друг от друга объемами вод а',б',в' с существенно меньшими скоростями, доходящими до нуля. Рассмотрим происходящие при этом процессы. Когда объем I движется с большой скоростью, он действует на впереди находящийся объем, находящийся в покое. В обоих объемах вблизи границы соприкосновения поднимается уровень, и появляются составляющие скорости в направлении север-юг (рис 2г,д), вода раздвигает жидкие берега, поднимая их уровень.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»


323      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf


Рис.  2.  Вектора скорости длиннопериодных  волновых течений (Д11ВТ)  на экваторе.

Изменение уровня в области распространения Д11ВТ а); вектора скорости вдоль экватора, полученные прибором за время наблюдений равному четырем периодам Д11 волн б); вектора скорости в области распространения Д11ВТ, вид сверху в): вектора скорости вдоль меридиана в северной и южной частях области распространения Д11ВТ г) и д) соответственно.

Скорость в первом объеме уменьшается, кинетическая энергия уменьшается до нуля. Потенциальная энергия увеличивается до максимального значения. Скорости вдоль потока и поперек близки к нулю. Затем происходит разгрузка потенциальной энергии в западном направлении. Почему? Ответ на этот вопрос мы и будем искать, рассматривая закономерность изменчивости сил, образующих длиннопериодные волновые течения.

Скорость в следующем объеме увеличивается до максимального значения, потенциальная энергия снижается до нуля. Далее процесс повторяется. В каждой волне происходит переход кинетической энергии течений в потенциальную энергию уровня, и обратно. Возможно, аналогичный процесс обмена описан для ветровой волны в работе [5]: «В любой момент времени сумма кинетической и потенциальной энергии остается постоянной. С увеличением одной слагающей соответственно убывает другая. Один вид

pqa2 ,

энергии переходит в другой, изменяясь от нуля до------ Л »


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     324      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

Предполагаем, что именно таким образом можно объяснить процессы, происходящие в наблюдаемых в действительности движениях. В таком случае понятно, что скорость передачи силового воздействия в западном направлении (фазовая скорость) будет в несколько раз больше скорости среднего движения. За время равное одному периоду (20 суток) движение передается на расстояние 1000 км., а водная масса перемещается со средней скоростью 20 см/с. на расстояние 265 км. Действительно, в Среднем Каспии, зарегистрированные результирующие скорости у восточного берега в северном направлении составляют около 5 см/с. Фазовая скорость равна 35 см/с. [1].

Все сказанное выше, анализ результатов наших исследований в Среднем Каспии, многочисленных опубликованных данных, полученных в океанах, морях и крупных озерах, позволяет нам сделать вывод: крупномасштабные циркуляции, существующие в этих водоемах - это результирующее движение длиннопериодных волновых течений [1,2,11,12].

Существуют различные мнения о причинах образования долгопериодных волн в океанах и морях [2].

Согласно работам [9,11,12,13] наиболее вероятной причиной образования Д11ВТ является периодическое воздействие приливообразующих сил на водную массу океанов и морей. Мы находим серьезные доказательства в пользу такого понимания природы Д11ВТ.

В процессе поисков причин образования и существования наблюдающихся циркуляции, результирующего движения длиннопериодных волновых течений, мы обратили внимание на работу [8], в которой показано, что энергия течений, вызванных действием приливообразующих сил в экваториальной области океана столь велика, что приводит к замедлению скорости вращения Земли. Впервые Иммануил Кант (1754 г) высказал гипотезу о том, что приливообразующие силы Луны и Солнца увлекают воду океанов в районе экватора в западном направлении, и эти течения трением о дно замедляют скорость вращения Земли.

Согласно [8] в настоящее время не вызывает сомнения, что именно приливное трение, возникающее в земных океанах, во внутренних частях Земли является основным фактором, приводящим к замедлению вращения Земли. Известно, что в результате воздействия приливообразующих сил, в водной оболочке океана образуются приливные горбы (рис.За). Собственное вращение Земли увлекает за собой приливные горбы. Максимальный прилив в данной точке океана наступает спустя некоторое время после верхней кульминации Луны (Солнца) в этой точке. Благодаря наличию этого запаздывания приливообразующая сила Луны имеет составляющую нормальную к линии, связывающую центры Земли и Луны. Эта горизонтальная составляющая увлекает воду в


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     325      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

западном направлении,  которая трением  о дно  производит тормозящее действие  на вращение Земли (рис.36).



Рис. За. Запаздывание максимума прилива по отношению к кульминации Луны.


NB=~OA


Рис. 36. Общая схема возникновения приливообразующей силы Луны на Земле (по Гугенхеймеру). NR - горизонтальная составляющая приливообразующей силы в западном направлении.

Часть теряемой энергии вращения Земли диссипирует в океанах, другая внутри твердой Земли. Диссипация приливной энергии в океанах рассчитывалась многими авторами. По мнению [6] отклик океанических вод на приливообразующие объемные силы должен иметь вид длинных баротропных волн. В этой же работе говорится: «Простая теория, основанная на предположении о распространяющихся на запад планетарных волнах в отсутствии среднего течения дает превосходное согласие с наблюдениями».

Далее находим указания по расчету, а по существу для создания математической модели процесса образования и пополнения энергией наблюдающихся волн. Говоря о воздействии гравитационного притяжения на водную массу, авторы пишут: «Приливное ускорение очень мало по сравнению с собственным гравитационным полем Земли (9,8 см/с). Радиальная компонента приливного ускорения ведет к незначительной локальной


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     326      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

гравитации. Касательное ускорение так же мало, но оно существенно неуравновешенно, и создает движущую силу, которая гонит воду вдоль земной поверхности. Вследствие относительной тонкости океана приливная составляющая практически постоянна по глубине и действует как массовая сила, которую следует подставить в правую часть уравнений:

Ut - fv + gr|x = - 1/р-Пх +(KmyUz)z

Vt + fu + gr|y = - l/p-Пу + (Kmy Vz)z

Kmv- вертикальная вихревая вязкость. Вынужденное  поле  давления  П  =  П(х,у,г)  учитывает  как  изменение   атмосферного давления, так и астрономические приливные силы».

Отсюда ясно, что необходимо выяснить закономерности изменения приливообразующих сил и возможные эффекты воздействия этих сил на водные массы морей и океанов. Сведения о закономерности изменчивости приливообразующих сил находим в работах [7,10].

В большинстве мест на Земле приливообразующая сила частично параллельна поверхности Земли. Эта горизонтальная часть приливообразующей силы не встречает противодействия какой либо другой силы. Поэтому, хотя она и мала, она заставляет перемещаться воду [9].

В работе [7] говорится о сложности проблемы изучения и выявления закономерностей, связанных с действием приливообразующих сил:

«Явление прилива изучается со времени открытия Ньютоном законов всемирного тяготения. Обычно принято считать, что этот вопрос давно уже выяснен. Это, однако, недоразумение. Ответ на него носит пока характер самой общей гипотезы. Прилив создается, как принято считать, в результате действия на воды океана горизонтальной составляющей приливообразующих сил Луны и Солнца (ПОС Л и С), которая, как известно, очень мала. Горизонтальная составляющая ПОС Луны составляет всего 1:12000000 (одна двенадцатимиллионная часть) силы тяжести, т.е.сила притяжения Луной единицы массы Земли равна

Fs = 0,000000084g Но как же такая малая сила может вызвать реальные возмущения вод мирового океана. Это вопрос принципиальный. Для демонстрации способности такой малой силы создать реальные движения частиц воды в океане А. Дудсон приводит элементарный расчет.

Представим, что на частицу воды в глубоком океане действует полусуточная составляющая приливообразующей силы Луны. Под действием этой силы частица приобретает некоторую скорость. Средняя скорость   этого движения будет достигнута


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     327      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

через 1,5 часа после начала действия этой силы. Такая скорость будет смещать частицу в одном направлении в течении 6 часов. А. Дудсон приводит расчет скорости и пути, который совершит частица.

[Vcp.]M= 0,000000084 • 981 • (60 • 60 • 1,5) = 0,45 см/с2.,

[S]m=0,45-60-60-6 = 97,2m

И это все, что удается объяснить элементарным путем. Давно, конечно, известно, что такой результат не соответствует реальным условиям в океане. Повсеместно в открытом океане и на любых его глубинах наблюдаются скорости приливных полусуточных течений, во много раз превышающие скорость, соответствующую величине горизонтальной составляющей силы. Так же и орбиты частицы в полусуточной приливной волне на любых глубинах океана во много раз превышают свою предельную, теоретически рассчитанную величину. Так же и приливные колебания уровня в открытом океане теоретически не должны превышать 70 см. Наблюдения у берегов островов открытого и глубокого океана (уедененные острова Южного океана) показывают превышение этой величины. Таким образом, элементарные представления статической теории не могут выразить размеров реального явления в океане.

Никаких других объяснений способности силы, в двенадцать миллионов раз меньше силы тяжести, создать реальный прилив в океане, как известно, нет».

Смысл этой длинной цитаты, этого пространственного извлечения из [7] не прибавляют оптимизма для наших попыток объяснить происхождение ДПВТ действием

пос.

Далее автор [7] пишет: «Таким образом приходится признать, что вопрос о механизме возникновения приливных явлений - колебаний уровня и течений (и ДПВТ добавим мы) в океане Земли выяснен пока лишь в форме самой общей гипотезы и остается, по существу, неясным, потому что, к сожалению, часто упускается, что ни одна из современных динамических теорий прилива (Лапласа, Хуга и Эри) вопрос о происхождении прилива не рассматривает. Эти теории исследуют законы изменения уже существующей в океане свободной приливной волны».

Автор [7] приходит к выводу, что «Нужно найти общее объяснение способности малых приливных сил вообще создавать явление прилива, соответствующее по своим размерам наблюдаемым приливам и приливным течениям (и наблюдаемым ДИВ течениям). Реальным остается только путь их эмпирического изучения».

В соответствии с этим заключением, имеющим рекомендательный и методический характер, мы должны рассмотреть, проанализировать изменчивость ПОС Луны и Солнца, и возможность образования ДИВ течений в результате их воздействия. Целесообразно


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     328      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

сначала рассмотреть влияние Луны (как это сделано в [10]), а затем распространить это и на Солнце.

В каждой точке Земли приливообразующая сила Луны есть равнодействующая между тяготением этой точки к Луне и центробежной силой в той же точке, происходящей от обращения Земли и Луны около их общего центра тяжести [10]. На рис.4 показано сложение центробежной силы (пунктирные стрелки) и силы тяготения Луны (сплошные стрелки), и получившиеся равнодействующие силы (толстые стрелки), т. е. приливообразующие силы Луны (ПОСЛ).

Направление на Луну

Рис.  4.  Сложение центробежной силы и силы тяготения к Луне, равнодействующие (толстые стрелки), и есть приливообразцующие силы [10].

На рис. 5а показаны направления и относительные размеры ПОСЛ в разных точках земного экватора при условии, что Луна находится в плоскости экватора. Глубина океана сравнительно с радиусом Земли очень мала (около 1/1740), и величина ПОС тоже мала (около 1/9 000 000 силы тяжести), то и вертикальная и горизонтальная составляющие ее не велики, особенно вертикальная, к тому же не играющая никакой роли в явлении образования прилива. Поэтому горизонтальная составляющая есть главная приливообразующая сила [10].

Пользуясь данными рис 5 а, построим график изменения горизонтальной составляющей приливообразующей силы, действующей на элементарный объем воды на экваторе, за один оборот Земли вокруг собственной оси. Как видим, за время поворота Земли от т. Z (0е) до т. В (270°) (рис.5а) ПОСЛ действует в западном направлении (рис. 56), затем в секторе от т. В (270 ) до т. N (180 ) ПОС действует в восточном направлении,


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     329      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

в секторе от т. N (180 ) до т. А (90 ) ПОС действует в западном направлении, и в секторе от т. А (90°) до т. Z (0°) в восточном. Таким образом, за сутки существует два эпизода по 6 часов действия ПОСЛ в восточном направлении, и два эпизода действия ПОСЛ в западном направлении (рис. 56).

Рис. 5. Направления и относительные величины приливообразующей силы Луны в разных точках Земли а); график изменчивости приливообразующей силы Луны, действующей на сектора № 1 - №9 при повороте Земли на один оборот от точки Z против часовой стрелки

56).

Рассмотрим, какое действие произведут на воды реального океана, ограниченного континентами, ПОСЛ за один оборот Земли. Для упрощения задачи возьмем сектор на экваторе от т. Z до т. А, разделим его на 10 участков (рис. 6) . Земля поворачивается на 90° против часовой стрелки за 6 часов, т. А перемещается в т. Z. Рассмотрение начнем с объема воды VI у восточного берега. Его протяженность вдоль экватора выберем равной длине наблюдаемых длиннопериодных волн около 1000 км. Предположим, что воды находятся в покое. После поворота Земли на 10 , участок экватора №1 займет сектор 0 -350° , на воды этого участка (рис. 6) действует ПОС в западном направлении. Вода потечет в западном направлении. Но перед этим объемом, начавшим движение, находится вода в покое. Уровень в объеме VI будет повышаться. Дефицит воды будет восполняться с севера и с юга.  После следующего поворота Земли на  10°   на объем VI  будет


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     330      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

действовать ПОС того же направления, но большей величины. Уровень должен еще повыситься. А на объем V2 начнет действовать ПОС в западном направлении. Эта сила меньше силы, действующей в это же время на объем VI поэтому уровень V2 может оставаться прежним. После следующего поворота Земли на 10° под действие ПОС западного направления попадают объемы VI - V3. На объем VI действует самая большая сила, на V2 поменьше, и на V3 еще меньше. Скорость и уровень VI будут возрастать, скорость V2 и V3 будет возрастать, а уровень скорей всего будет оставаться без изменений. Точно так же ПОС будут действовать на V4 - V5. А после следующего поворота Земли, на сектор от 50° до 60°, действующая ПОС будет меньше, чем в предыдущем секторе. Скорость и уровень все еще будут прирастать, но поскольку ПОС, действующая на V2, будет больше, чем действует на VI, уровень V2 начнет повышаться. При следующих поворотах Земли, когда секторы 70 ° -90 ° занимают положение от точки Z в направлении к точке В, в сферу воздействия ПОС попадают объемы V6 - V9. Поскольку величина ПОС, действующая на VI уменьшается, скорость течения сначала перестает возрастать, затем она несколько уменьшится, но не до нуля. Поэтому так и будет возрастать, и когда объем V9 начнет движение, встречает сопротивление западного берега, вода начнет проистекать на север и на юг, давая начало западным пограничным течениям (типа Гольфстрим и Бразильское и т. д.). Объемы последующие V2 и т. д. так же последуют за VI.

Что же получилось в результате воздействия ПОСЛ на экваториальную область между двумя континентами за первые 6 часов (поворот Земли на четверть оборота - 90 ). Чтобы ответить на этот вопрос, нужно определить, на какое расстояние переместятся объемы V за это время.

Выше приводился расчет А. Дудсона, согласно которому через 1,5 часа будет достигнута скорость [Vcp] = 0,45 см/с, и рассматриваемый объем пройдет путь равный 97,2 м.

Во всяком случае, можно полагать, что вдоль экватора возникнет движение воды в западном направлении. Поскольку воздействие на каждый предыдущий объем больше чем на последующий, скорость предыдущих объемов больше чем последующих, и поэтому уровень предыдущих объемов больше, чем последующих.

В результате, при повороте Земли на 90 на объемы воды в секторах №9 - №1 днйствует от 9 до 1 импульса ПО силы (рис. 6).

Продолжим рассмотрение действия ПОСЛ на водную массу океана в районе экватора, ограниченного двумя континентами.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     331      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

При повороте Земли на следующие 10 направление ПОС изменяется, т. е. вода в секторе 0-10     попадает под действие ПОС восточного направления. Объем VI занимает

положение в секторе 270° -260° град. Скорость перемещения объема в западном направлении уменьшается под действием сил восточного направления. Уровень должен понизиться. Поворот Земли на следующие 10°. Объем VI занимает сектор 260° - 250°, объем V2 занимает сектор 270 - 260 , и т. д. При прохождении Землей второго сектора 90° (270° - 180° ), на объемы VI -V9 воздействуют такие же ПОС, как и в секторе 0° -270°, но в восточном направлении. Можно предположить, что в результате этих воздействий воды рассматриваемого участка вернутся в первоначальное спокойное состояние.

Следующий поворот на 90° (сектор 180° - 90°). В этом секторе воздействие ПОС Л будет аналогичным тому, которое имело место в секторе (0°  - 270°) (рис5а). И, соответственно, в секторе (90   - 0 ) повторяться события, произошедшие в секторе (270 -180°).

Таким образом, за один оборот Земли дважды произошло формирование поля течений западного направления, и затем их остановка. Мы рассмотрели воздействие ПО силы отдельно на каждый сектор для простоты восприятия. В действительности имеет место интегральное воздействие изменяющихся ПОС на каждый участок океана между двумя континентами. 2 эпизода по 6 часов воздействия в западном направлении, 2 эпизода в восточном. При этом, согласно приведенному выше расчету А. Дудсона перемещение водных масс в сторону запада составит около 100 м. за один эпизод воздействия. За сутки, за два эпизода перемещение составит 200 м., и за год около 73 км.

Закономерность изменения приливообразующих сил Солнца (ПОСС), которые в два с лишним раза меньше, чем ПОСЛ, аналогична. Только в этом случае общий центр тяжести системы будет находиться не внутри Земли, а внутри Солнца.

Такую картину дает рассмотрение действия ПОС Луны и Солнца в отдельности. В действительности они действуют одновременно, да еще сами изменяются с изменением склонения. Периоды этих изменений разные. Таким образом закономерность изменения суммарного воздействия ПОС Л и С очень сложна. Нам сейчас важно показать эффект воздействия ПОСЛ в самом простом случае.

Такой, периодически изменяющийся характер воздействия на водную массу (рис. 56), делает вполне вероятным образование периодически изменяющихся колебаний в течениях. По величине интегральное воздействие в восточном направлении равно такому же воздействию в западном направлении.


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     332      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

В рассмотренном случае, когда воздействие в западном направлении начинается с объема у восточного берега океана, движение вод начинается в западном направлении. После того, как Земля повернется на 90°, на рассматриваемые объемы воды начнут действовать ПОСилы в восточном направлении, под воздействием которых скорость движения замедляется до нуля. В результате многократного периодического воздействия возникает прерывистое во времени движение рассмотренных объемов в западном направлении.

Если же начать рассмотрение с объема у восточного берега, но воздействия в восточном направлении (т. А), тогда преимущественное движение образуется в восточном направлении.

Таким образом, периодически изменяющиеся ПО силы могут привести к возникновению колебательных движений водных объемов, и даже с преимущественным движением в одном направлении. Наблюдаемое западное направление движение длиннопериодных волновых течений можно легко объяснить возникновением горизонтальной составляющей ПО силы Луны из за инерционности воды (рис.36).

На рис. ( 56 ) представлена качественная закономерность изменения ПОС Луны за сутки. Оценим, какую скорость может приобрести объем воды на экваторе океана глубиной 4 км., длиной 500 км. и шириной 500 км. (реальный параметр длиннопериодной волны).

Сначала произведем расчет приливообразующей силы Луны, действующий на этот объем воды.

Сила притяжения этого объема воды Луной можно рассчитать по формуле


F = G


»1"»2

г2


где     G- гравитационная постоянная равная 6,672 -10п м3   /   (кг.-с2).


,22

rtij- масса Луны равная 7-10    кг.,

ш2 - масса рассматриваемого объема воды равная 1018 кг., г - расстояние рассматриваемого объема до Луны равное 3,84-108 м.


7-10

Итак           F = . 6,672 -10"11- 101S----------- — = 3,б7-1013кг.

(3,8-108)2

Какую скорость приобретет этот объем, если отсутствуют силы сопротивления (трение и вода перед и за этим объемом).

Импульс материальной точки        Р = m V


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     333      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

Импульс силы равен произведению силы F на время действия

Р с = F-At Импульс силы притяжения Луны приложен к массе воды me= 10   кг. в течение одного часа. Эта масса приобретает скорость


Р

V = — [см/с] т


60-60-3,67-10'


0,13 см/с.


За один час эта масса пройдет путь

S = 0,13-60-60 = 4,68 м.

Конечно, в реальных условиях, с учетом трения, а главное, с учетом сопротивления окружающих вод, скорость и путь будут меньше. Но нам важно показать принципиальную возможность возникновения таких, наблюдаемых в действительности, движений воды. Потому что, например, в работе [7] выражается сомнение в возможности создать наблюдаемые движения приливов такой малой силой.

1

2

г

А

5

S

¦'"........... '"""1

........

...........

...........

,,,,

*

—р—,

—™«™

W

-,-

3

"ZZ

шы.

¦"*"

"~

1

запад

7           S            9

еосто

Рис.6. Вектора импульсы силы, действующие на объемы воды на экваторе в области между двумя континентами, в секторах 1-9 при повороте Земли на 90  .

Мы рассмотрели возможный эффект воздействия ПОСЛ на водную массу океана, которая находится в спокойном состоянии. В действительности в районе экватора всегда наблюдаются ДИВ течения. На каждую волну в самом простом случае приливообразующие силы Луны и Солнца 2 раза в сутки по 6 часов действуют в западном направлении, 2 раза в сутки в восточном, с преимущественным еловым воздействием в западном направлении. Такие периодически изменяющиеся воздействия на водную массу с большой степенью вероятности могут привести к образованию и существованию наблюдаемых длиннопериодных волновых течений.

Рассмотрим суммарный эффект воздействия ПОС на движущийся в западном направлении объем воды. За время Тпер = 20-30 суток на этот объем воды (0,5 периода = 10-15 суток) действует 20 - 30 серий импульсов ПО силы (рис. 6, сектор 1). Очень правдоподобно   выглядит   возможность   образования   и   существования   (поддержания


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     334      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2009/032.pdf

энергии) волновых течений таким образом. На каждый объем 2 раза в сутки действуют импульсы ПО силы (см. рис. 6) в западном направлении, добавляя энергию, и в восточном направлении - уменьшая ее.

Подведем итоги. Анализ закономерностей изменчивости приливообразующих сил Луны и Солнца позволил показать возможность возникновения ДПВТ посредством периодически изменяющихся приливообразующих сил.

Литература

  1. Бондаренко А. Л. Течения Каспийского моря и формирование поля солености вод Северного Каспия. М. Наука, 1993, 122 с.
  2. Бондаренко А. Л. ,Жмур В. В., Филиппов Ю. Г., Щевьев В. А. О переносе масс воды морскими и океанскими долгопериодными волнами. / Морской гидрофизический журнал. 2004, №5, стр. 24-34.

3.   Бондаренко А. Л., Жмур В. В., Щевьев В. А. Основные закономерности течений

замкнутых морей и крупных озер. "Физические проблемы экологии. (Экологическая

физика)". Третья всероссийская конференция. М. 2002г., Макс Пресс. №10, с. 60-68.

  1. Кондратьев Н. Е. Расчеты ветрового волнения и переформирования берегов водохранилищ. Л. Гидрометеорологическое из-во, 1953 г. 111с.
  2. Лаппо С. С. Сред немасштабные динамические процессы океана, возбуждаемые атмосферой. М., «Наука», 1979, 182 с.
  1. Ле Блон П. Майсек Л. Волны в океане. Т 1,2. Москва, Мир, 1981. 478, 373 с.
  2. Максимов И. В. Геофизические силы и воды океана. Л. Гидрометеоиздат, 1970. 447 с.
  3. Монин А. С, Шишков Ю. А. История климата. Л. Гидрометеоиздат, 1979. 408 с.
  4. Океанографическая энциклопедия. Л. Гидрометеоиздат, 1974. 631 с.
  1. Шокальский Ю. М. Океанография. Л. Гидрометеоиздат, 1959 г. 537 с.
  2. Щевьев В. А. «Крупномасштабная циркуляция в океанах, как результирующее движение длиннопериодных волн» Электронный журнал «Исследовано в России», 077, стр. 808-825, 2007г. http:/zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2007/077pdf  опубл. 26.04.07г.
  3. Щевьев В. А. Природа длиннопериодных волновых течений.

(На примере Среднего Каспия). «Современные методы и средства океанологических исследований», Материалы X международной научно-технической конференции. М. 2007 г. С. 105-109.

13.  Щевьев В. А. О причине образования течений в океанах, внутренних морях и крупных

озерах. 14 с, 6 рис., библиогр. М. 2002. ГОИН. Депонировано ВИНИТИ 21.06. 02. №1159-

В2002.

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.