From Wikipedia, the free encyclopedia
Прилив и одлив[1][2][3][4] (морски мени) — растот и снижувањето на морското ниво предизвикано од заедничкото дејство на гравитациските сили на Месечината и Сонцето и вртењето на Земјата.
Некои крајбрежја имаат две скоро подеднакви приливи и одливи секојдневно, наречени полудневни плими. Некои места пак имаат само по една плима и осека дневно, наречени дневни плими. Некои пак места имаат две временски нееднакви плими и осеки дневно, или пак една плима и осека дневно, овие се наречени мешани плими. Времето и висината на плимата на одредено место зависат од подреденоста на Сонцето и Месечината, од плимите во длабокиот океан, од амфихидромните системи на океаните, и од формата на крајбрежјето и самата батиметрија (види Временски период).[5][6][7]
Плимите имаат променлив временски карактер од неколку часа па сè до неколку години и сето ова зависи од бројни влијанија. За да се направат прецизни записи, плимомери се поставуваат на одредени мерни станици за да се мери водостојот со текот на времето. Направите ги занемаруваат промените предизвикани од брановите со периоди пократки од неколку минути. Овие податоци се споредуваат со еден одреден појдовник (датум) на водостој кој се нарекува главно морско ниво.[8]
Знаејќи дека плимите се најголемиот извор на кратко времени промени на нивото на морето, моркото ниво е подложно и на промени предизвикани од сили како ветерот и промената бариометрискиот притисок, кој предизвикува временски непогоди претежно во плиткото крајбрежје и самиот брег.
Плимата како појава не е ограничена само на океаните, може да се забележи и во други системи каде гравитациското поле е променливо со текот на времето. На пример, копнениот дел од Земјата е под дејство на плимните сили но оваа промена е тешко забележлива како онаа кај водените површини.
Промените на плимата се спроведуваат низ следниве фази:
Плимите предизвикуваат осцилирачки струи познати како плимни протоци. Во моментот кога престанува плимниот проток, состојбата која настанува се нарекува мирна вода или мирна плима. По овој момент плимата ја сменува насоката и се вели дека ја менува насоката. Мирна вода најчесто се случува кога имаме висока плима или најниска осека. Но таму постојат местоположби во кои мирната плима се разликува доста значајно од сотојбите на висока плима и ниска осека.[9]
Плимите најчесто се полудневни (две плими и две осеки секој ден), или дневни (еден плимен циклус дневно). Двете високи плими дневно имаат различни висини (дневна нееднаквост), овие се наречени повисока плима и пониска плима во плимните табели. Слично, двете осеки секојдневно се наречени повисока осека и пониска осека. Дневната нееднаквост не е постојана и е мала во моментот кога Месечината е над екваторот.[10]
Плимните промени се вкупен резултат од повеќе влијанија кои влијаат во променливи периоди. Овие влијанија се наречени плимни елементи. Главни влијанија се Земјиното вртење, местоположбата на Месечината и Сонцето во однос на Земјата, висината на Месечината нас Земјениот екватор и батиметријата.
Промените со периоди помали од еден ден се наречени хармонски елементи. Соодветно, периодите од денови, месеци, и години се наречени долго-периодични елементи.
Плимните сили се присутни по целата површина, но движењето на копното е минимално, само неколку сантиметри. Атмосферата се однесува како течност и е стислива, па затоа нејзината површина се придвижува и по неколку километри, во смисла дека притисокот на овие висини е низок а атмосферата е ретка.
Во повеќето случаи, најголем придонесувач е „основниот месечев полудневен“ елемент, познат и како M2 (или M2) плимен елемент. Неговиот период е околу 12 часа и 25.2 минути, точно половина од плимниот месечев ден, кој пак е просечното време кое го раздвојува еден месечев зенит од следниот, и е времето потребно на Земјата да изротира еднаш во однос на Месечината. овој елемент е следен од таканаречените плимни часовници. Месечевиот ден е подолг од Земјиниот ден бидејќи Месечината орбитира во истата насока на Земјиното вртење. Ова може да се претстави преку аналогијата дека минутната стрелка на часовник ја минува часовната стрелка на часовник во 12:00 часот и повторно во 1:05½ (не во 1:00).
Месечината кружи околу Земјата во иста насока на Земјиното вртење, па потребно е малку подолг временски период од еден ден, односно 24 часа и 50 минути за Месечинатада се врати на истата месстоположба на небесниот свод. Во овој временски период, Месечината поминува над сводот еднаш (кулуминира) и на спротивната страна еднаш (под часовен агол од 00:00 и 12:00 соодветно), па така на повеќето места периодот на најсилни плими е во временскиот период кој беше споменат, односно 12 часа и 25 минути. Моментот на највисока плима не е секогаш во моментот кога Месечината е во зенитот или надирот, но периодот на силата сепак го одредува временскиот интервал меѓу плимите.
Бидејќи гравитациското поле создадено од Месечината слабее со растојанието до Месечината, истото предизвикува посилно влијание на страната на Земјата која е насочена кон Месечината и послабо влијание на спротивната страна. Со други зборови Месечината ја издолжува Земјата по оската на поврзување на двете тела. Копното се издолжува минимално, но океаните, бидејќи се течност, можат да се движат со поголеми флуктуации особено хоризонтално. Како што Земјата ротира, силината и насоката на плимната сила во секоја точка на Земјината површина се менува со постојана големина, иако океаните постигнуваат рамнотежна состојба, не постои доволен временски период за течноста да ја надомести состојбата, ова би се постигнало само доколку плимната сила е постојана, па затоа променливата плимна сила предизвикува промени на површината на морињата со точно определени периоди.
Кога имаме две плими секој ден со различни висини (и две осеки со различни висини), овие плимни појави се наречени мешани полудневни плими.[11]
Висината на полудневните плими (разликата во висината помеѓу ниско ниво на вода и високо ниво на вода за временски период од половина ден) се менува во циклус од две недели. Приближно двапати месечно, за време на млада месечина и полна месечина кога Сонцето, Месечината, и Земјата се во линија (состојба позната како праволиниска подреденост)[12], под влијание на Сонцето плимните сили се засилени. Плимната сила го достигнува својот максимум и е наречена највисока плима.
Кога Месечината е во прва четвртина или трета четвртина, Сонцето и Месечинта се под агол од 90° гледани од Земјата, со што Сончевата гравитациска сила ја намалува силата на Месечинта. Во овие точки на месечевиот циклус, висината на осеката е на најниско ниво, оваа појава се нарекува најниска осека.
Највисоките плими имаат највисоко ниво на водостој, додека пак најниските осеки имаат најниско ниво на водостој, временскиот период на 'мирна вода' е помал од просечниот, а плимните струи се поизразени од нормалното. Најниските осеки имаат помирни плимни последици. Временскиот период помеѓу највисоката плима и најниската осека е седум дена.
промената на растојанието на Месечината во однос на Земјата влијае на висината на плимните појави. Кога Месечината е најблиску, во перигејот, висината се зголемува, а кога е во апогејот, висината се намалува. На секоја 7½ месечева мена (целиот циклус од полна Месечина до нова полна Месечина), перигејот се поклопува со младата или полна Месечина предизвикувајќи перигејови високи плими со најголеми плимни висини. дури и при своето најсилно влијание оваа сила е слаба,[13] предизвикувајки плимни разлики од неколку десетици сантиметри.[14]
Формата на крајбрежјето и океанското дно имаат влијание на тоа како ќе се движи плимата и осеката, па така не постои едноставно, општо правило кое го предвидува времето на плимата од местоположбата на Месечината на небесниот свод. Релјефот на брегот како што е подводнта батиметрија и формата на крајбрежјето го отежнуваат предвидувањето на плимата и осеката, вистинските плими и нивните висини можное да се разликуваат од предвидувањата на моделот, пред сè поради влијанието на крајбрежната морфологија на протокот на плимата. Но, за одредена местоположба односот на месечевото растојание и времето на појава на плимата или осеката е претежно предвидлив и постојан, како и при плима и осека во релативен однос на одредени точки на исти места на самиот брег. На пример, плимата во Норфолк, Вирџинија, предвидливо се случува приближно два и половина часа пред Месечевата мена да биде во зенитот.
копното и океанското дно се на некој начин препреки кои го попречуваат слободното движење на водените површини низ целата Земјина топка, и нивните најразлични големини и форми влијаат на големината и честотата на плимите и осеките. Како резултат на ова, плимите имаат различни периоди. На пример, во САД, Источниот брег има претежно полудневни плими, како и Атлантскиот брег на Европа, додека пак Западниот брег има најчесто мешани плими.[15][16][17]
Овде се вброени сончевото гравитациско влијание, накосеноста на Земјината оска, накосеноста на орбиталната рамнина на Месечината и елиптичната Земјина орбита околку Сонцето.
Силна плима или осека се пројавува кога двата “родителски” бранови заемно-дејствуваат еден на друг во плитката вода.[18]
Бидејќи плимниот елемент M2 надвладува над повеќето места, оваа фаза на плимата, е добар показател и е означена со време во часови по повишувањето на нивото на водата. Плимната фаза исто така се мери во степени, со 360° од еден плимен циклус. Линиите со постојани плимни фази се наречени линии на плими кои се случуваат истовремено, кои се во согласност со линиите со постојана висина на топографските карти. Покачувањето на нивото на водата се постигнува истовремено од брегот кон отворениот океан, и плимите кои се случуваат истовремено напредуваат кон брегот. Елементите на полудневните и долгите фази се мерат за време на повишувањето на нивото на морето, дневните пак за време на максималните поплавни плими. Во следниот дел на текстот тврдењата се вистинити само за единствен плимен елемент.
За океан во форма на круг, заобиколен со крајбрежје, плимните линии насочени радијално кон внатрешноста и се сретнуваат во една точка, наречена амфихидромна точка. Амфихидромната точка во еден момент е постојана и при плима и при осека, со што се исполнува нултното плимно движење. (Редок исклучок се случува кога плимата заобиколува остров, како на пример Нов Зеланд, Исланд и Мадагаскар.) Силата на плимното движење се намалува оддалечувајќи се од крајбрежјето, при преминот на плимните линии се контури со постојани амплитуди (половина од растојанието меѓу плимата и осеката) и се намалува на нула во амфихидромната точка. За полудневна плима амфихидромната точка може да се замисли како центарот на часовник, каде часовната стрелка покажува кон насоката на плимните линии, која е директно на спротивната страна на линиите на осеката. Плимата ротира околу амфихидромната точка еднаш при 12 часа во насока на порастот на плимните линии. Ова вртење е во насока на часовникот на јужната полутопка и во спротивна насока на часовникот на северната полутопка, и е предизвикана од Кориолисовата сила. Разликата на плимната фаза од фазата општата плима се нарекува епоха. Општата плима е замислен елемент наречен "едновремена плима" на Земја без копно измерена на 0° должина, меридијанот Гринич.[21]
Во северниот Атлантик, поради вртењето во спротивна насока на стрелките на часовникот околу амфихидромната точка, плимата пристигнува во простаништето на Њујорк приближно еден час пред пристаништето во Норфолк. На југот од ’ртот Хатерас плимните сили се посложени и неможат да бидат предвидени со употреба на северно атлантските плимни линии.
Истражувањето на плимната физика беше од важност за раниот развој на хелиоцентризмот и небесната механика, со постоењето на две дневни плими кои се објаснети со гравитациската сила на Месечината. Подоцна дневните плими се објаснети подобро преку гравитациските сили на Месечината и Сонцето.
Галилео Галилеј во неговото дело Дијалог за двата главни система во светот од 1632 година, со работен наслов Разговори за плимите, даде објаснување за плимите. Но неговата теорија беше неточна, бидејќи тврдел дека плимите како појава се предизвикани од движењето на Земјата околу Сонцето. Тој се обидувал да најде механички доказ за движењето на Земјата за неговата теорија за плимите биде неоспорлива. Во истиот период Јохан Кеплер тврдел дека појавата на плимите се должи на гравитациската сила на Месечината, и ова тврдење тој го засновал на старите набљудувања, но сето ова било отфрлено од страна на Галилеo. Изворите во кои се спомнуваат плимите се Птоломеевото Четирикнижие.
Исак Њутн (1642–1727) е првиот кој ги објаснува плимите како последица на гравитациското привлекување на две астрономски маси. Неговото објаснување за плимите (и многу други појави) се објавени во делото Принципи од (1687)[22][23] и користејќи ја својата теорија за гравитацијата ги наведува сончевото и месечевото привлекување како причинител на појавата на плими и осеки.[24] Њутн и другите пред него како Пјер Симон Лаплас работеа на проблемот како истиот да е неподвижен систем, со што се овозможува приближен модел кој ги опишува плимите и осеките кои би се случиле во не променлив океан кој ја пшокрива целата Земја.[22] Силата која ги формира плимите и осеките е од важност за плимната теорија, но како функција на силата а не како конечен резултат, теоријата мора да го земе предвид и динамичкото поведение на Земјата при овие плимни сили, на чија јачина влијае батиметријата, Земјиното вртење, и други сили.[25] Во 1740, Кралската академија за науки во Париз понуди награда за нјдобриот теоретски труд со тема плими. Даниел Бернули, Леонард Ојлер, Колин Маклорин и Антони Кавалери ја поделија наградата.
Меклорин ја употреби Њутновата теорија за да покаже дека рамна сфера препокриена со доволно длабок океан под дејство на плимните сили од едно тело е сфероид со големата оска насочена кон телото кое го предизвикува издолжувањето. Меклорин беше првиот кој напиша за Земјиното вртежно влијание на движењето. Ојлер забележа дека плимната сила преку нејзината хоризонтална компонента ја предизвикува плимата. Во 1744 Жан ле Рон Даламбер ги проучувал плимните равенки за атмосферата без да ја вклучи вртењето на Земјата.
Пјер Симон Лаплас состави систем од равенки кои се однесува на хоризонталниот проток на плимата во однос на површинската висина, првата вистинска теорија која вклучува и динамички движења на водените плими. Лапласовите плимни равенки се во употреба и до ден денешен. Вилијам Томсон Келвин, ги презапиша равенките на Лаплас во однос на витлите со што се овозможи решенијата да опишат бранови заробени на крајбрежјето под дејство на плимата и осеката, познати како Келвинови бранови.[26][27][28]
Другите меѓу кои Келвин и Анри Поанкаре ја доразвија Лапласовата теорија. Врз основа на овие тврдења и месечевата теорија на Ернест Вилијам Браун со која се опишуваат движењата на Месечината, Артур Томас Дудсон го запиша и објави во 1921[29] првиот модерен начин на создавањето на плимите во хармониска форма. Додсон забележал 388 ралични плимни честоти.[30] Некои од овие методи се во употреба.[31]
Плимната сила како последица од масивен објект (Месечината, во овој случај) која влијае на мала честичка на површината на пространо тело (Земјата, во овој случај) е векторката разлика помеѓу гравитациската сила која потекнува од Месечината и делува на честичката, и гравитациската сила која би влијаела на честичката доколку истата би била во тежиштето на Земјата. Сончевата гравитациска сила на Земјата е во просек 179 пати посилна од онаа на Месечината, но бидејќи Сонцето е во просек 389 пати подалеку од Земјата, градиентот на полето е послаб. Сончевата плимна сила е 46 % од месечевата плимна сила.[32] Поточно кажано, месечевото плимно забрзување (долж Месечево-Земјината оска, на површината на Земјата) е околу 1.1 × 10−7 g, додека пак сончевото плимно забрзување (долж Сончево-Земјината оска, на површината на Земјата) е околу 0.52 × 10−7 g, каде g е гравитациско забрзување Земјината површина.[33] Венера го има најголемиот ефект од останатите планети со 0.000113 делови од Сончевата плимна сила.
Површината на океанот се претставува како подеднаква површина, (океанските струи се занемарени) форма најчесто наречена геоид. Бидејќи гравитациската сила е еднаква на градиентот на потенцијалот, нема тангенцијални сили, следи океанската површина е во гравитациска рамнотежа. Да се земе во пресметката ефектот на масивни надворешни тела како што се Месечината и Сонцето. Овие тела имаат силни гравитациски полиња кои по сила се намалуваат со зголемувањето на растојанието и на тој начин ја нарушуваат рамнотежната состојба на површината на Земјата. Овие деформации се во постојана просторна ориентација во однос на телото на кое се влијае со силата. Земјиното вртење во однос на оваа форма го предизвикува дневниот плимен циклус. Гравитациските сили следат обратно пропорционален-квадратен закон (силата е обратно пропорционална на квадратот од растојанието), но плимните сили се обратно пропорционални на кубот од растојанието. Океанската површина се движи поради промената на плимниот потенцијал, нараснувајчи кога плимниот потенцијал е висок, ова се случува кога делови од Земјата се најблиску или најдалеку од Месечината. Кога потенцијалот на плимата е променлив, површината на океаните не е во подреденост со истиот, па оттука и доаѓа до вертикалните промени. Површината која има надолен пад на нивото во однос на насоката во која потенцијалот нараснал.
Океанските длабочини се доста помали од хоризонталната ширина. Одовде,начинот на кој дејствуваат плимните сили може да се моделира користејќи ги лапласовите плимни равенки кои ги имаат следниве одлики:
Граничните услови не дозволуваат проткок кон крајбрежјето и слободен пад кон дното.
Кориолисовата сила ги насочува струите кон екваторот кон западната страна и кон исток ако се оддалечуваат од екваторот, со што се создаваат крајбрежни заробени бранови. Конечно, може да се додаде и терминот постепено губење што е исто што и вискозност.
Теориската амплитуда на океанските плими предизвикана од Месечината е околу 54 см во највисоката точка, висина која би се постигнала доколку океанот има подеднаква длабочина, нема копно, и Земјата ротира во чекор со месечевата орбита. Сонцето на ист начин предизвикува плими, за кои теориската амплитуда е околу 25 см (46 % од онаа на Месечината) со временски период од 12 часа. При највисока плима овие две сили се собираат и изнесуваат 79 cm, додека при најниска осека нивниот придонес се намалува до 29 см. Бидејќи орбитите на Земјата околу Сонцето и Месечината околу Земјата се елиптични, плимните амплитуди се менуваат поради променливите растојанија помеѓу Земја-Сонце и Месечина-Земја. Ова придонесува до промена на теориската амплитуда од ±18 % за Месечината и ±5 % за Сонцето. Ако Сонцето и Месечината се најблиску до Земјата и се подредени, теориската амплитуда ќе достигне 93 см.
Во реалноста амплитудите се разликуваат повеќе-кратно, не само поради променливата длабочина и континенталните препреки, туку на ова влијае и начинот на кој бранот се шири низ океанот кој има период со иста големина како и временскиот период потребен за вртење. Ако не постеа копнени маси, потребни се 30 часа за површински бран со голема бранова должина да се придвижи долж екваторот и да измине половина пат околу Земјата (за споредба, Земјината литосфера има период од околу 57 минути). Земјените плими, кои го поткреваат и спуштаат дното на океанот, и самото гравитациско привлекување на самата плима и осека е од значај и понатамошно го усложнува поведението на океаните при плимни сили.
Од најстари времиња, плимните набљудувања и проблемот поврзан со истите станува се посложен, најпрво се појавува еднаш дневно, за подоцна да се открие зависноста на плимите од Сонцето и Месечината. Питеј отпатувал до Британските Острови во 325 п.н.е. и е првиот кој ги поврзал високите плими со мените на Месечината.
Во II век п.н.е.,Вавилонскиот астроном, Селевк Селевкидски, правилно ги опиша плимата и осеката за да ја објасни својата хелиоцентрична теорија.[34] Тој правилно согледал дека плимите се предизвикани од Месечината, иако си мислел дека ова заемодејство е проследено преку движењето на воздухот. Забележал дека плимите имаат променлива природа, во зависност од временскиот период на појавување имале и променлива сила во различните делови на светот. Според Страбон, Селевк бил првиот кој ги поврзал пшлимите со месечевото привлекување, и дека висината на плимите зависи од местоположбата на Месечината во однос на Сонцето.[35]
Книгата Познавање на историјата од Плиниј Стариот обработува многу плимни набљудувања, како што се највисоките плими кои се случуваат при или по млада или полна Месечина, иако Плиниј забележувал врски кои денес се сметаат за фантазија. Во книгата Географија, Страбон ги опишува плимите во Персискиот Залив, овие плими најсилно се изразени кога Месечината била најдалеку од рамнината на екваторот. Филострат зборува за плимите во Книга 5 од Животот на Аполониј Тијански. Филострат ја споменува Месечината, но плимите како појава ги препишува на "духовите". Во Европа околу 730 година, Беда Многупочитуваниот опишува како плимата се појавува на едното крајбрежје на Британските Острови и е во врска со осеката која се појавува на спротивното крајбрежје и го опишува постепеното покачување на морското ниво по должината на северното Умбриското крајбрежје.
Во 1056 година во Кина била запишана првата плимна табела за посетителите кои сакале да ги видат познатите плимни бранови во реката Ќентанг. За прва позната Британска плимна табела се смета онаа на Џон Велингфорд, кој умре под името Аботот од Св.Албенс во 1213 година, заснована е на плимите кои се случуваат секојдневно 48 минути подоцна и три часа порано во устието на Темза отколку низводно до Лондон.[36]
Вилијам Томсон Келвин ја водеше првата систематска хармониска анализа на плимните записе почнувајќи од 1867 година. Добиениот резултат беше создавањето на плимопредвидувачка машина која користела систем од макари кои заедно собирале шест хармониски временски функции. Машината беше "програмирана" преку запченици и синџири за да се приспособат фазите и амплитудите. Слични машини се користеле сè до 1960-тите.[37]
Првиот целосен податок за нивото на морето при највисока-најниска плима-осека е направен во 1831 година во Морнаричкото пристаниште крај Темза. Многу од големите пристаништа имаа автоматски плимни мерни станици до 1850 година.
Вилијам Вевел прв изработил карта на плимните линии до 1836 година изработил светска карта на плимните линии. За да ги направи овие карти соодветни за употреба, тој теоризирал за постоење на т.н. амфидроми каде плимните линии се спојуваат во средиштето на океаните. Овие точки каде нема плима беа потврдени со мерење во 1840 година од страна на Капетан Хјует, со прецизни мерења во Северното Море.[26]
Плимните сили настанати под дејство на Месечината и Сонцето создаваат многу долги бранови кои патуваат околу океаните прикажани во плимни графици. Времето кога челниот дел на бранот пристигнува до пристаништето, го дава времето на пристигнувањето на плимата во пристаништето. Времето потребно за бранот да пропатува низ океанот ни дава до знаење дека постои задоцнување помеѓу мените на Месечината и нивното влијание на плимата. Највисоките и најниските плима и осека во Северното Море, задоцнуваат два дена зад појавата на млада/полна Месечина и прва/трета четвртина на Месечината. Ова задоцнување се нарекува старост на плимата.[38][39]
Океанската батиметрија силно влијае на точното време и висина на плимата во точно определена крајбрежна точка. Постојат екстремни случаи, како што е Фандиевиот Залив, на источниот брег на Канада, за кого често се вели дека ги има најсилните плимни појави поради својот изглед, батиметрија, и растојанието од работ на континенталната плоча.[40] Со Мерењата направени во ноември 1998 година од ’Ртот Бернткоут во Фандиевиот Залив забележана е максимална вредност од 16.3 м, додека највисоката предвидена вредност изнесува 17 м. [41] [42]
Слични мерења направени во март 2002 година во морската Лисна Котлина, Унгавскиот Залив во северен Квебек дадоа слични резултати (со дозволени грешки при мерењата), измерен е максимум од 16.2 м додека највисоката предвидена вредност изнесува 16.8 м.[41][42] Унгавскиот Залив и Фандиевиот залив се на исто растојание од работ на континенталната плоча, но Унгавскиот Залив е без мраз во период од 4 месеци секоја година, додека фандиевиот залив ретко замрзнува.
Саутемптон во Обединетото Кралство има двапати повисока плима предизвикана од заемодејството помеѓу различните плимни хармоники, предизвикани од источно/западната насоченост на Каналот Ламанш и со оглед на тоа дека при плима во Довер имаме осека во Крај на Земјата (на растојание од 300 наутички милји) и обратно. Ова е во спротивност со врувањата дека протокот на вода околу островот Вајт создава две плими. Островот Вајт е од важност, поради создавањето на застој, со што се опишува паузата од три часа на плимата која надоаѓа по осеката.[43]
Бидејќи осцилаторните движења на Средоземното Море и Балтичкото Море не се во врска со некоја значајна астрономска сила, најсилните плими се поврзани со Атлантскиот Океан. Мошне мали плими се случуваат од истата причина и во Мексиканскиот Залив и Јапонското Море. На други места, по должината на јужниот брег на Австралија, појавата на осеките можно е да е под дејство на блиската амфихидромна точка.
Њутновата теорија за гравитација овозможи објаснување зашто имаме две плими дневно, а не една со што се овозможи подетално разбирање на појавите. Иако имаме впечаток дека плимите можат да бидат предвидени преку широко познавање на моменталните астрономски сили, плимата на одредено место е определена од астрономски сили насобрани во период од неколку дена. Прецизните резултати бараат целосно познавање на формата и големината на морките котлини нивната батиметрија и крајбрежје.
Денешниот начин на определување на плимите го следи методот ма хармониска анализа воспоставен во 1860 година од страна на Келвин. Се заснова на принципот на астрономските теории дека движењата на Сонцето и Месечината го опрделуваат големиот број на честоти, и на секоја честота постои сила која создава плимни движења, но на секое место од интерес на Земјата, плимите на секоја честота имаат различни амплитуди и фази за секое место. На местото од значење, висината на плимата се мери во подолг период, за да се добие значаен примерок од честоти за понатамошна анализа, и да се добијат плимните константи за најсилните придонесувачи на астрономските сили за да се добие прецизно предвидување на плимите. Висината на плимата се очекува да ја следи јачината на плимната сила, со постојана амплитуда и фазно задоцнување за секоја компонента. Бидејќи астрономските честоти и фази можат целосно да се определат, висината на плимата при останати случаи може да се предвиди како одговор на хармониските компоненти на астрономските сили кои создаваат плими.
Главните одлики на плимите се:
Највисоката астрономска плима е перигејската плима кога Сонцето и Месечината се најблиску до Земјата.
Кога се соочуваме со периодична променлива функција,за пресметките се користат Фуриеови редови, анализа при која се користат како основа синусоидни функции со честоти кои имаат вредности нула, еден, два, три итн. пати од соодветниот основен циклус. Овие множители се наречени хармоници на основната функција, а процесот се нарекува хармониска анализа. Ако основниот сет на синусоидни функции е во согласност со набљудувањата, моделот кој се добива е од поедноставен тип и се додаваат мал број на хармонски елементи. Орбитите се скоро кружни па оттука и синусоидните променливи се погодни за разгледување кај плимите.
За анализа на висините на плимите, пристапот преку Фуриеовите редови во практичната примена е посложен пред сè поради користењето на повеќе од една честота и нејазината хармоника. Плимните однесувања се разложени на повеќе синусоиди со многу основни честоти, во согласност со месечевата теорија преку разни комбинации на движењето на Земјата, Месечината и аглите кои ја одредуваат формата и местоположбата на нивните орбити.
Кај плимите хармониската анализа не е ограничена само со хармониките на една честота.[44] Со други зборови, хармониките се производ од многу основни честоти, но не само од основните честоти од поедноставните Фуриеови редови. Нивното претставување како Фуриеови редови кои имаат една основна честота и нејзиниот број на множење ќе побаруваат многу услови, и со ова се создава ограничување на временскиот период во кој ова предвидување ќе биде точно.
Проучувањето на висината на плимите со хармониска анализа започна со Лаплас, Лордот Келвин и Џорџ Дарвин. А.Т.Дудсон ја прошири нивната работа, и со воведувањето на Дудсоновиот број запис со кои се организираат стотиците услови. Овој пристап од тој момент станува меѓународен стандард и сложеностите кои произлегуваат од него се следниве: силата која предизвикува раст на плиматае дадена како збир од повеќе услови. Секој од условите ја има формата
каде А е амплитудата, w е аголната честотададена во степени на час и соодвествува со t мерено во часови, и p е фазната промена во однос на астрономската состојба во времето t = 0 . Постојат по еден услов за Месечината и Сонцето. Фазата p од првата хармоника за месечевиот услов се нарекува месечев интервал или интервал на високо морско ниво. Наредниот чекор е да се надополни равенството за хармониските услови поради елиптичната форма на орбитите. Соодветно, вредноста A не е константа, туку променлива која со текот на времето се менува минималнооколу некоја просечна вредност. Со замена на A(t) каде A е друга синусоида, сличмна на кружниците и елипсите на Птоломеј.
Па имаме,
која може да се каже дека е просечната вредност A со синусоидна промена околу големината Aa , со честота wa и фаза pa . Оттука едноставниотуслов сега е произвоед од две косинусни фактори:
Важи за секое x и y
јасно е дека условот кој има производ од две косинусни услови со сопствени честоти е исто што и три едноставни косинусни услови кои се додадени на оригиналните честоти и исто така за честоти кои се збир од разликата на двете честотите од условот со производот. (Три, не два услови, бидејќи целиот израз е (1 + cos(x))·cos(y) .) Се зема предвид понатамошно и дека плимната сила зависи од тоа дали Месечината ( Сонцето) е над или под рамнината на екваторот, и овие придонеси имаат свои сопствени периоди кои се неспоредливи со ден или месец, и оттука се добиваат многу комбинации. Со внимателен избор на основните астрономски честоти, Дудсоновиот број ги елиминира овие придобивки и разлики за да се формира честота за секој едноставен косинусен услов.
Треба да се има предвид дека астрономските плими не се зависни од временските ефекти. Исто така, промените во локалните услови (продвижување на брегот, пристаништатаитн.) за разлика од оние кои преовладуваат за време на мерењето кои влијаат на временскиот период на појавувањето и силината на плимата. Организациите кои предвидуваат "највисока астрономска плима" за некое место намерно ја зголемуваат вредноста за да се осигураат од појава на аналитички нејаснотии, како растојание од мерната точка, промените настанати по набљудувањето итн., сето ова за да се избегне одговорност доколку пресметките на инженерот се надминати во висина на плимата. Специјално внимание е потребно кога се проценува големината на "временскиот наплив" со одземање на астрономската плима од набљудуваната плима.
Со внимателно деветнаесет годишно внимателно анализирање на податоците со фуриеова анализа и со употреба на честоти наречени плимнохармониски делови. Деветнаесет години е прифатлив период бидејќи релативните местоположби на Земјата, Месечината и Сонцето се повторуваат со точност на т.н. Метонски циклус од 19 години, кој е доволно долг за да се вклучат 18.613 години од месечеви набљудувања кои се во зависност од плимните елементи. Оваа анализа може да биде направена само со користење на познатите присилени периоди, но без значајно познавање на математички изводи, што би значело дека употребливи плимни табели се создавани со векови.[45] Добиените амплитуди и фази тогаш можат да се употребат за предвидување на плимите. Овие амплитуди се оние кои доминираат од елементите во периодот од 12 часа, но има и други значајни елементи со 24 часовен период. Елементите со подолги периоди се претежно четринаесет дневни, месечни и полугодишни. Полудневните плими се оние кои доминираат на крајбрежјето, но во некои области како на пример во Јужнокинеското Море и во Мексиканскиот Залив плимните појави се од дневен карактер. Во областите со полудневни плимни појави, главни елементи се: M2,(Месечина) и S2 (Сонце) периоди кои се разликуваат минимално, па релативните фази и амплитуди се комбинираат во една плимна појава, со период од 14 дена.[46]
Кај цртежот со ознаката M2 , секоја плимна линија се разликува за еден час од нејзиниот сосед, и поголемите линии покажуваат плими во фаза со рамнотежната положба во Гринич. Овие линии ротираат околу амфихидромните точки во спротивна насока на стрелките на часовникот на северната полутопка па така од Калифорнискиот Полуостров до Алјаска и од Франција до Ирска елементот на плимата M2се придвижува кон север. Кај јужната полутопка оваа насока е во насоката на стрелките на часовникот. Но тука плимниот елемент M2 се движи во спротивна насока на стрелките околу Нов Зеланд, но ова се должи на фактот дека островите се еден вид на брана и дозволуваат плимите да имаат различни висини на спротивните страни на островите.(Плимите се движат кон север на источната страна и јужно на западната страна, како што предвидува теоријата.)
Исклучок е Куковиот проток лкаде плимните струи периодично се поврзани со плимата и осеката. Ова се должи на фактот се движат за 180° околу амфихидромните точки во спротивни фази, на пример плимата и осеката се сретнуваат на краевите од Куковиот Проток. Секој плимен елемент има различни насоки, амплитуди, фази и амфихидромни точки, па така M2 не може да се користи за останатите плимни елементи.
Поврзано: Написот од А.Т. Дудсон има целосна пресметка за Бриџпорт, Конектикат, САД.
Бидејќи Месечината се движи во својата орбита околу Земјата, и ја следи Земјиното вртење, точка на Земјата мора да ротира за дел побрзо за да се исполнат условите за полудневни плими со период не ос 12 часа туку со период од 12.4206 часа, нешто повеќе од 25 минути. Двата максимума не се еднакви. Двете плими се менуваат со максимални висини: ниска плима (нешто под метар), висока плима (нешто над метар), и повторно ниска па висока. Истото важи и за осеките.
Кога Земјата, Месечината и Сонцето се подредени во права линија (Сонце–Земја–Месечина, или Сонце–Месечина–Земја) овие две влијанија земнодејствуваат и се добиваат високите плими, Кога двете сили се спротивставени една на друга, аголот меѓу Месечината-Земјата-Сонцетое деведесет степени, се добиваат ниски плими. Како што Месечината се движи околку својата орбита ја менува својата положба од северно над екваторот до јужно од екваторот. Оттука промената на висината на плимите е многу мала, сè до оној момент кога Месечината е над екваторот, по преминот над екваторот висините се менуваат во спротивна насока сè до повторниот премин над екваторот.
Влијанието на плимите на токот на морските струи е тешко за анализа, а и собирањето на потребните податоци е доста сложен процес. Висината на плимата е обичен број кој е распространет на голема површина истовремено. Протокот има големина и насока, одлики кои многукратно се променливи во зависност од длабочината па до изгледот на локалната батиметрија. Исто така, иако средижниот дел на водениот канал е идеалното место во кое би се вршеле мерењата, морепловците се побунуваат кога опремата за мерење на морските струи ги попречува поморските патишта. Проток на вода кој се движи низ закривен канал е истиот проток на вода, иако неговата насока се менува постојано по должината на каналот. Изненадувачки, тековите на плимата и осеката не се со спротивни насоки. Насоката на протокот е одредена од формата по должината на каналот. Па така, витли може да се формираат само во една насока.
Како и да е моменталната анализа се сведува на нешто слично како и плимната анализа: во наједноставен случај, во одредено место плимниот проток е во една насока, а насоката на вртење на витлите е во спротивна насока од насоката на плимниот проток. Плимните брзини имаат позитивен знак, додека витлите имаат негативен знак за брзина. Анализата се сведува како овие две појави да се висини на плимата.
При посложени ситуации, витлите и плимните текови не доминираат. Напротив, насоката на протокот и големината следат патека во вид на елипса во текот на еден плимен циклус (при поларни координати) наместо да ги следат линиите на витлите и плимата. Во овој случај, анализата се разгледува како парови од насоки, каде примарната и секундарната насока се пшод агол од деведесет степени. Друга можност е плимните протоци да се претстават преку како комплексни броеви, бидејќи секоја вредност би имала едновремено и големина и насока.
Информациите за плимните протоци најчесто се забележани во поморските карти, како табели од проточни брзини и насоки во часовни интервали, со што овие табели се поразлични од оние од на највисоките плими и најниските осеки. Временскиот период е релативен во однос на плимата кај некои пристаништа каде плимните појави следат слични движења, иако сево ова е прилично оддалечено.
Како и при предвидувањата за висините на плимите, протоците на плимите се засновани само на астрономски фактори, не вклучуваат во себе временски услови, кои целосно би го промениле исходот.
Плимниот проток низ Куковиот Проток меѓу двата големи острови на Нов Зеланде од посебен интерес, бидејќи плимните појави од двете страни на протокот се целосно вон фаза, така што плимата на едната страна е едновремена со осеката од другата страна. Се добиваат силни струи, при плимна појава со нулта висинска промена во центарот на протокот. Сепак, иако плимниот наплив има вообичаен тек во една насока со времетраење од 6 часа и во спротивна насока со времетраење од 6 часа, одреден наплив може да трае 8 до 10 часа, прим што повратниот наплив е ослабен. Во прилично лоши временски услови, повратниот наплив може целосно да биде совладан па текот ќе продолжи да се движи во истата насока низ три или повече плимни напливни периоди.
Понатамошно усложнување за Куковиот Проток и неговите проточни линии е дека плимата на северната страна (пример кај Нелсон) ја следи дво неделниот циклус со највисоки плими (како што е во западниот дел на Нов Зеланд), но на јужната страна плимните појави имаат само еден циклус месечно, како и на источната страна: Велингтон, и Напиер.
Графикот од Куковиот Проток ги прикажува поединечно висините и времето на плимата и осеката, во ноември 2007 година, ова не се измерените вредности туку се вредностите добиени со пресметка од плимните одлики низ подолгорочни мерења во минатото. поморските карти за Куковиот Проток даваат информации за моменталната сопстојба на плимите. На пример во изданието од јануари 1979 година 41°13·9’S 174°29·6’E (северозападно од ’Ртот Теравити) со временски периоди во однос на Вестпорт додека пак изданието од јануари 2004 година се однесува ан Велингтон. Во близина на ’Ртот Теравити во средината на Куковиот Проток промената во висината на плимниот проток е блиску до нула додека плимната струја го достигнува својот максимум, најизразено кај познатиот процеп Карори. Покрај временските услови, постојаните струења низ Куковиот Проток се под влијание на разликите во висината бна плимните појави на двете страни на протокоти како што може да се забележи, само една од двете највисоки плими на северниот крај (Нелсон) има спротивна највисока плима во јужниот крај (Велингтон), па добиените резултати не следат нитуедна плимна појава во околните пристаништа.
Електрична енергија од плимните појави може да се добие на два начина: со поставување на водена турбина во плимната струја, или со изградба на плимни базени кои ја добиваат/испуштаат водата низ турбина. Во првиот случај, количеството на енергија е определено од временскиот период на појава на плимата и нејзината големина. Како и да е, најдобрите местоположби за турбините се недостапни бидејќи би го попречувале поморскиот сообраќај. Во вториот случај, изградбата на браните е скап процес, природното струење на водата се прекинува, наведувањето на бродовите е оневозможено. Но, со повеќе брани електричната енергија може да се произведува во определени периоди. Досега, се инсталирани мал број на системи кои произведуваат електрична енергија (најпознати се, Ла Ранс и Сен Мало, во Франција) кои се соочуваат со многу тешкотии при нивната работа. Покрај еколошките прашања, постојаната изложеност на р’ѓосување и биолошкиот свет претставуваат предизвик за инженерите.
Добивањето на електрична енергија кај плимните електрани, за разлика од електраните на ветер, може да се предвиди, независно од временските услови. Додека производството е овозможено за време од целиот плимен циклус, во пракста турбините ја губат ефикасноста при пониски оперативни услови. Бидејќи енергијата добиена од плимата е зависна како кубот од проточната брзина, временските период кога е овозможено високо производство на електрична енергија се кратки.
Плимните протоци се од важност за поморското наведување, доколку не се прилагодени бродовите ќе дојде до сериозни грешки во нивните движења. Висината на плимата е исто така од важност, на пример многу реки и пристаништа имаат препрека со која се оневозможува влез на големи бродови за време на осека.
До воведувањето на автоматското наведување, бродските офицери имаа задача да ги пресметуваат последиците од плимните влијанија. Сертификатот за положен испит на поручниците при Кралската Морнарица во кој пишувало дека надежен офицер може да ги пресмета плимните појави.[47]
Времето на протокот на плимата и неговата брзина се забележани во т.н. плимни табели или атлас на плимни струења. Плимните табели се во вид на збирни изданија. Секој графикон претставува еден час помеѓу една плима до појавата на наредната плима (останатите 24 минути се занемаруваат) и на истите е прикажан и плимниот проток за тој временски период од еден час. Стрелка на графикот покажува во која насока и со која просечна брзина (најчестоЈазли)се движат плимните појави за највисокта плима и осека и најниската плима и осека. Доколку нема изработен график, повеќето поморски карти имаат „плимни дијаманти“ со кои се поврзуваат одредени точки на графикот со табела во која се дадени насоката на текот и неговата брзина.
Стандардната постапка за да се намалат ефектите на плимата при наведувањето е да се (1) да се пресмета местоположбата преку растојанието и насоката, (2) да се забележи на графикот ( со вертикален крст или плус знак) и (3) да се повлече линија од утврдената местоположба во насока на плимата. Растојанието за кое плимата го поместува бродот долж оваа линија се пресметува со плимната брзина, и се добива "проценета местоположба" (традиционално означена со точка во триаголник).
Поморските карти ја прибележуваат и длабочината на одредени места со помош на „сонар“ и употребата на батиметриските линии се запишува формата на потопената површина. Овие длабочини се релативни во однос на графичкиот датумар, во кој се претставени длабочините за најниските можни астрономски осеки и со тоа се најмалите можни длабочини за време на плимниот циклус. "Сувите височини" исто така можно е да се прикажани на графикот, а тоа се висините на изложеното морско дно за време на најниските астрономски осеки.
На плимните табели секојдневно се прибележани висините и времето на плимите и осеките. За да се пресмета моменталната длабочина на водата, се додава графички забележаната висина на онаа висина која ја има во табелата. Длабочината за други временски периоди може да се одреди преку плимните криви објавени за големите пристаништа. Правилото на дванаесетки го задоволува ова доколку не постои прецизна крива. Оваа претпоставка се заснова дека зголемувањето на длабочината во шестте часа меѓу плимата и осеката ги следи следниве вредности: прв час — 1/12, втор — 2/12, трет — 3/12, четврт — 3/12, петти — 2/12, шести — 1/12.
Меѓуплимната екологија е наука која се занимава со проучување на зоните кои доживуваат промена при плима и осека и каде ораганизмите се приспособиле да живеат. За врема на осека, меѓуплимјето е изложено или потопено за време на плимата. Меѓуплимните екологисти се занимаваат со проучување на случувањата меѓу организмите кои живеат таму и нивната околина, како и соживотот со останатите видови.
Меѓуплимните организми се изложени на високи промени на животната средина која во одреден временски период е негостољубива, но истите се приспособиле да живеат и виреат во овие услови. Еан лесно забележлива одлика е т.н. вертикално зонирање, во кое заедницата е дели на различни хоризонталнислоеви секо со свој специвични форми на жив свет.
Луѓето оваа појава ја искористуваат за одмор и за собирање на храна. Преголемото искористување на меѓуплимјето може да доведе до негово уништување. Воведувањето и на туѓи несвојствени организми во овие средини може да доведе до нивно уништување.
Плимниот циклус има големо влијание на меѓуплимјето[48] и присутниот морскиот свет.[49] Па поради ова нивните биолошки ритми се поклопува со овие циклуси. И останатите животни како р’бетниците имаат слични биоложки ритми. Како примери можат да се земат гестацијата и изведувањето од јајцата. кај луѓето, меструалниот циклус трае колку и еден месечев месец, и се засилува за време на плимниот период. Овие примери ни даваат оповрзаност на овие видови со заеничкиот прастр морски предок.[50]
Кога осцилирањето на плимните струења во стратификуваниот океан поминуваат над нерамни топографски нерамнини на дното тие создаваат бранови со сопствени плимни честоти. Овие бранови се наречени длабински плимни бранови.
Во плитките води на отворено море доаѓа до создавање на ротирачки плимни струења,кои се движат во насоки кои постојано се менуваат со насоката аа со тоа и насоката ан протокот извршува целосно свртување за временски период од 121⁄2 часа.[51]
Во прилог на океанските плими, и кај големите езера можна е појава на мали плими а на плимни сили можат да бидат изложени и цели планети.
Големите езера како Горното Езеро и Ири имаат плими и осеки со висини од 1 до 4 см, но истите се замаскирани од страна на метеоролоките појави како што е сејшот.[52] Плимата и осеката во Мичиген достигнува 13 до 38 мм[53] or 1¾ inches.[54]
Атмосферските плимни појави се незначителни на површината и на авионските височини, замаскирани со временските услови кои се позначајни како појава. Атмосферските плимни појави се едновремено и гравитациски и топлотни по потекло и се надмоќни динамички сили на висини од 80 до 120 км.,на висина над оваа густината се намалува за да се образува флуидно поведение.
Копнените плимни појави ја опфаќаат целата Земјина маса, која пак се однесува како течен жироскоп со многу тенка обвивка. Земјината обвивка се менува под дејство на меселевата и сончевата гравитација,океанските плимни појави, и атмосферскиот притисок. Иако незабележително за повеќето човекови активности, копнените плимни појави со нивната полудневна амплитуда можат да достигнат 55 см. на екваторот — од кои 15 см. под дејството на Сонцето е се од важност за ГПС баждарењето и ВЛБИ мерењата. Прецизните астрономски аголни мерења бараат познавање на Земјиното вртење и занишување, двете зависни од Земјините плима и осека. Полудневното M2 и Земјените плими се скоро во фаза со Месечината, заостануваат за 2 часа.
Некои опити од физиката на елементарните честички мора да го земат предвид и влијанието на копнените плимни појави.[55] На пример, во ЦЕРН и СЛАК, големите забрзувачи се прилагодуваат на копнените плимни појави. Едни од поважните ефекти се кружните искривувања на бранот енергија од честички.[56][57] Бидејќи плимните сили создаваат струења во спроводливите течности во Земјината внатрешност, влијаат и на самото Земјино магнетно поле. Копнените плимни појави се поврзани и со појавата на земјотресите.[58] Поопширно во предвидување на земјотреси.
Галактичките плимни појави се плимни сили кои галаксиите ги предизвикуваат на телата во нивниот состав сатеелитските галаксии кои кружат околу нив. Галактичките плимни сили се сметаат како причина за 90 насто од долго-временските комети во Сончевиот Систем.[59]
Цунами, се брановите кои се појавуваат по силни земјотреси, и некогаш се нарекуваат плимни бранови, но ова име е дадено поради нивната сличност со плимата, отоклку со каква било постоечка врска со истата. Други појави кои го користат зборот плима се мртва плима, плими предизвикани од бури, ураганска плима, и црни или црвени плими.
Плимата и осеката се јавуваат како тема во бројни дела од уметноста и популарната култура, како:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
