Приливы — периодические колебания уровня Мирового океана, происходят в основном вследствие сил взаимного притяжения между Луной, Землей и Солнцем и центробежных сил системы вращения. Расстояние между Землей и Солнцем в 390 раз больше расстояния от Земли до Луны, приливообразующие силы Солнца в 2,17 раза меньше чем Луны. Поэтому приливообразующие силы Луны являются определяющими в образовании прилива.
Под действием указанных выше сил водная оболочка Земли деформируется в эллипсоид (рис. 2), большая ось которого Zn направлена по линии ОО2 на центр Луны. Малая ось ав является диаметром круга освещения, который делит эллипсоид на две половины: освещенную Луной и не освещенную (на рис.2 заштрихована).
На экваторе приливы будут наибольшими, а на полюсах уровень понижен и всегда постоянный, т. е. приливной эллипсоид расположен симметрично относительно экватора Земли.
Такая форма водной оболочки называется Лунным приливным эллипсоидом. Под воздействием Солнца образуется также эллипсоид, но меньший по размерам — солнечный приливной эллипсоид.
Если бы Луна и Солнце вращались постоянно в плоскости экватора Земли с одинаковой угловой скоростью и находились всегда на однном и том же расстоянии от Земли, то в точках, находящихся на меридиане, проходящем через большую ось, были бы всегда наивысшие уровни воды, а в точках, расположенных на круге освещения, наименьшие. Для одной и той же точки на поверхности Земли, в силу ее суточного вращения, прилив и отлив будут периодически сменяться два раза в сутки через равные промежутки времени.
Рис. 2. Приливной эллипсоид.
Если, например положению точки А2, находящейся на поверхности Мирового океана и меридиане, проходящем через большую ось Zn, соответствует полная вода (ПВ), то вследствие суточного вращения Земли точка А1 окажется в положении А2 на противоположной стороне круга освещения, соответствующем малой воде (MB), в положении А3 будет вновь наблюдаться вторая полная вода и в положении А4 — вновь вторая малая вода.
Таким образом, для рассмотренной точки поверхности Мирового океана в течение суток будут наблюдаться две полные и две малые воды, причем высота смежных полных и малых вод одинакова. Такие приливы называют полусуточными.
Суточные приливы имеют в течение лунных суток одну полную и одну малую воду.
Смешанные приливы можно разделить на неправильные полусуточные и неправильные суточные.
-Неправильные полусуточные приливы ближе полусуточным. Они характеризуются тем, что почти на протяжении месяца наблюдаются по две полных и по две малых воды в лунные сутки, но нередко вторая полная вода может оказаться настолько малой, что полусуточный характер прилива делается едва заметным, и приливы можно считать суточными.
При неправильных суточных приливах особенности суточного прилива преобладают. Но при склонениях луны, близких к нулю, наблюдаются две полных и две малых воды за лунные сутки, и приливы приобретают полусуточный характер.
Луна и Солнце в своем движении вокруг Земли изменяют склонение (склонением называется угол между плоскостью экватора Земли и направлением на светило).
В связи с этим приливной эллипсоид будет как бы поворачиваться относительно плоскости экватора и оси Земли. Кроме того, Мировой океан не представляет собой водной оболочки одинаковой толщины, в нем размещаются материки и острова, океан образует моря и заливы с различными глубинами; вода обладает вязкостью, и при ее перемещении возникают силы инерции и трения.
Указанные выше причины приводят к ряду так называемых неравенств по высоте полных и малых вод и по времени их наступления.
При северном склонении Луны (рис. 3) большая ось Zn приливного эллипсоида по-прежнему направлена на центр Луны, и в некоторой точке А1 наблюдается полная вода. Вследствие суточного вращения Земли эта точка через некоторое время относительно приливного эллипсоида окажется в положении А2 на круге освещения с противоположной стороны, где будет наблюдаться малая вода. Вторая полная вода будет наблюдаться в положении А3, но высота воды в этой точке будет меньше высоты полной воды в точке А1 так оси эллипсоида смещены относительно оси и экватора Земли. Это неравенство прилива называется суточным неравенством по высоте.
Путь, проходимый от точки А1 до точки А2, больше пути от А2 до А3, и при постоянной скорости вращения Земли потребуется больше времени для прохождения пути от А1 до А2, чем от А2 до А3. Поэтому время от первой высокой воды (точка А4) до первой малой (точка А2) также будет больше, чем время от первой малой до второй более низкой полной воды.
Такое неравенство называется суточным неравенством прилива по времени.
Рис. 3.
Если рассмотреть характер приливов в других точках на поверхности Мирового океана, то, например, в точке А1 наблюдаем полную воду, при перемещении ее в точку а (за половину суток) будет наблюдаться малая вода, а к концу второй половины суток она вновь займет первоначальное положение. Здесь приливы стали суточными, т. е. в течение суток наблюдается только одна полная и одна малая вода.
В связи с тем, что положение Солнца, Луны и Земли относительно друг друга меняется, то и направление приливообразующих сил Луны и Солнца изменяется. Когда Солнце и Луна находятся в одной плоскости с Землей, то обе силы складываются. Это бывает два раза за лунный месяц — в периоды новолуния и полнолуния. Приливы в это время наблюдаются самыми большими по высоте и называются сизигийными (Сз) (рис. 4, а). Когда же плоскости «Солнце—Земля» и «Луна—Земля» составляют почти прямой угол, то приливообразующие силы Солнца ослабляют такие же силы Луны. Это бывает также два раза в месяц — в I и IV четвертях фаз Луны. Приливы в это время наблюдаются самыми наименьшими по высоте и называются квадратурными (КВ) (рис. 4, б). Изменение величины прилива между периодами сизигий и квадратур называется полумесячным (или фазовым) неравенством по высоте.
Рис.4.