Понятие о приливах и терминология

Периодические колебания уровня воды Мирового океана, происходящие под влиянием силы притяжения Луны и Солнца, называются приливами и отливами.

Приливообразующая сила Луны в 2,17 раза больше, чем Солнца, поэтому Луна является основным фактором для приливов и отливов.

Это явление было известно еще в глубокой древности, но правильное объяснение причин данного явления впервые было дано Ньютоном, открывшим закон всемирного тяготения.

Сила притяжения каждой точки Земли массой Луны всегда направлена по линии, соединяющей данную точку Земли с центром Луны. Таким образом, две силы — сила притяжения массой Луны и центробежная сила от вращения системы «Луна — Земля» — одновременно действуют на каждую точку Земли. Одна из них направлена от Луны, другая — к Луне. Эти две силы, каждая в отдельности, не уравновешивают друг друга. Разность между ними и образует приливообразую-щую силу Луны на данную точку Земли.

Колебания уровня воды в морях и океанах достигают больших величин. Например, в проливе Бристоль колебания уровней достигают 13 м, а в заливе Фунди на западном берегу Атлантического океана — 16,2 м. Приливы и отливы оказывают большое влияние на развитие судоходства и безопасность плавания.

При плавании вблизи берегов необходимо знать величину прилива в данном месте. Сведения о приливах опубликованы в специальных навигационных пособиях. Судоводители обязаны хорошо представлять природу явления и знать терминологию приливов, чтобы, пользуясь пособиями, использовать даваемые ими сведения для решения различных навигационных задач.

Характер приливов. Колебания уровня воды в морях и океанах очень сложны по своей структуре, а поэтому предсказание и расчет величины и времени их наступления в данном месте являются весьма сложной задачей. Для облегчения вычисления характеристик приливов они сгруппированы и классифицированы. В соответствии с этим в навигационных пособиях принято следующее подразделение приливов.

Полусуточные приливы — характеризуются тем, что в каждые сутки бывают две полные и две малые воды, вследствие чего период явления составляет половину лунных суток — в среднем 12 ч 25 мин. Высоты следующих друг за другом полных и малых вод почти одинаковы. Подъем и падение уровня протекают правильно и выражаются синусоидальной кривой. Приливы с большими величинами наблюдаются в дни полнолуния и новолуния (сизигийные приливы).

Хорошо выраженные полусуточные приливы наблюдаются вдоль Мурманского берега Баренцева моря, на большей части Белого моря и в пределах почти всего Атлантического океана.

Суточные приливы — характеризуются одной полной и одной малой водой, вследствие чего период явления равен суткам. Величина прилива увеличивается и уменьшается в зависимости от изменения склонения Луны. Во время прохождения Луны через экватор при суточных приливах могут наблюдаться стояния уровня. Подъем и падение уровня графически выражаются синусоидальной кривой. При малых склонениях Луны величины приливов малы (экваториальные приливы), а при достижении максимальных значений склонения Луны — наибольшие (тропические приливы).

Суточные приливы наблюдаются главным образом в Тихом океане и встречаются редко.

Смешанные приливы по своему характеру сложны и разнообразны. На протяжении месяца период приливных колебаний уровня меняется с полусуточного на суточный, и наоборот. Смешанные приливы подразделяются на две группы: неправильные полусуточные и неправильные суточные. Неправильные полусуточные приливы по своему характеру близки к полусуточным приливам и в них существует разница между временем роста и временем падения уровня. В неправильных суточных приливах преобладают особенности характера суточных приливов, и основные элементы этих приливов меняются в зависимости от изменения склонения Луны. Неправильные суточные приливы чаще всего встречаются в водах Тихого океана.

Аномальные приливы отличаются по отдельным признакам от перечисленных выше основных видов приливов.Такие приливы усложняются влиянием мелководья (так называемые «мелководные приливы»), у которых нарушается симметрия в подъеме и спаде уровня. Иногда в условиях мелководья полусуточные приливы становятся четверть-суточными с четырьмя полными и четырьмя малыми водами (двойные полусуточные). Такие приливы наблюдаются в некоторых портах пролива Ла-Манш и в Белом море. Кроме таких приливов, встречаются и другие разновидности, но наблюдаются они редко.

Термины и условные обозначения. При решении задач приняты следующие основные термины и обозначения:

Полная вода (ПВ) — это наивысший уровень воды при приливе. Малая вода (MB) — наинизший уровень воды при отливе. Величина прилива (В) — это разность между высотами уровней смежных полной и малой воды

В = h_пв-h_мв. (133)

Продолжительность роста T_v — это промежуток времени от момента малой воды до момента полной воды

Тр = t_пв — t_мв. (134)

Продолжительность падения Т_и — промежуток времени от момента полной воды до последующего момента малой воды

Т_п = t_мв — t_пв. (135)

Состояние уровня — явление покоя уровней вблизи полней или малой воды. Средний уровень Z₀ — это полусумма высот полной и малой воды

Z₀ = h_пв+h_мв/2. (136)

Промежуток от ближайшей полной или малой воды ΔТ_ПВ; ΔТ_МВ — это промежуток времени от заданного момента до ближайшей полной или малой воды.

Сизигийные приливы — это те приливы, которые наблюдаются в дни сизигий, т. е. в дни новолуния и полнолуния. Сизигийный прилив дает наибольшую высоту уровня h_ПВ — max, а отлив имеет наименьшую высоту уровня h_MB — min. Сизигийные приливы к отливы бывают 2 раза в течение лунного месяца.

Квадратурные приливы — это приливы, которые наблюдаются в дни астрономических квадратур, т. е. в дни первой и последней четвертей Луны. В дни квадратур h_ПВ — min, a h_MB — max. Величина прилива в квадратуре наименьшая.

Величины приливов в течение месяца постепенно меняются: 2 раза в месяц наблюдаются приливы с большими величинами и 2 раза — с малыми. Эти изменения называются полумесячными неравенствами в высотах и величинах приливов. При больших склонениях Луны приливы называются тропическими, а при прохождении Луны через экватор — экваториальными. Месячные неравенства приливов проявляются в зависимости от расстояния между Землей и Луной. В перигее наблюдаются наибольшие, а в апогее наименьшие приливы.

Лунный промежуток (Т_л) — это промежуток времени между моментами кульминации Луны на данном меридиане и наступлением ближайшей за этой кульминацией полной воды.

Прикладной час порта (ПЧ) — средний из лунных промежутков в дни сизигий, выведенный из значительного числа наблюдений.

Приливные уровни. Высоты уровней отсчитываются от нуля глубин. На морских навигационных картах все глубины даны для этого уровня — нуля глубин.

Для советских карт нуль глубин — это наинизший уровень из малых сизигийных вод, наблюдаемый за ряд лет. Для судоводителя всегда необходимо знать истинную глубину в заданный момент. Возвышение уровня над нулем глубин называется поправкой глубины (h). Тогда действительная глубина

Гл = Гл_к + h. (137)

Приливные уровни подразделяются на главные и навигационные (рис. 130).

Рис. 130. Приливные уровни

К главным уровням относятся: действующий уровень — уровень, наблюдаемый в данный момент; нуль глубин (самая малая сизигийная вода).

К навигационным уровням относятся: средняя малая сизигийная вода; средняя малая квадратурная вода; средний уровень; средняя полная квадратурная вода; средняя полная сизигийная вода.

При плавании вблизи берегов, в особенности при подходе к берегу, входе в порт, плавании в узкостях, по фарватеру и в устьях рек и т. д., все время приходится учитывать изменения глубин, связанные с при-ливно-отливными явлениями. Сведения о глубинах судоводитель должен иметь заранее до подхода к данному району и поэтому он должен уметь предвычислять элементы прилива.