РІВЕНЬ ОКЕАНІВ І МОРІВ

Рівень Світового океану формується в результаті взаємодії різноманітних сил на маси води. Світовий океан перебуває в безперервному русі, і поверхня його ніколи не залишається спокійною, а зазнає постійних вертикальних і горизонтальних переміщень водних мас. На неї діють сили, викликані гідрометеорологічними процесами, припливотворними силами Місяця і Сонця, геодинамічними силами, які викликають вікові зміни земної кори, підводні землетруси, розломи і зсуви.

Коливання рівня під впливом гідрометеорологічних процесів можуть бути:

- викликані змінами атмосферного тиску;

- пов'язані з дією повітряних потоків на водну поверхню;

- тими, що виникли внаслідок нерівномірності в процесі надходження або втрати води (випаровування, опади, річковий стік);

- в результаті зміни густини води тощо. В

Вони бувають періодичними (сейші, вітрові хвилі), напівперіодичними (коливання рівня, викликані згінно-нагінними явищами мусонних і бризових вітрів) і неперіодичними (коливання рівня внаслідок зміни атмосферного тиску в окремих циклонах і антициклонах, що проходять над морями).

Коливання рівня, викликані безпосередньо дією вітру, бувають досить значними і досягають іноді 1-2 м. Згінно-нагінні зміни рівня можуть бути тимчасовими,сезонними і постійними. Останні особливо характерні для області пасатів.

Рівень моря безперервно змінюється в часі. Всі коливання його відбуваються біля деякого середнього положення, що являє собою середню арифметичну з усього ряду спостережень за можливо тривалий час, але не менш кількох років. Так, для визначення середнього положення рівня Чорного моря з точністю до ± 1 см необхідні спостереження за 22 роки. Спостереження над рівнем проводяться за допомогою самописця рівня чи водомірної рейки, причому відліки по рейці беруться в певні строки. Спостереження над рівнем у Кронштадті (нульовий рівень Балтійського моря) ведуться з 1835 р. Для цього пункту середній багаторічний рівень обчислений з точністю ± 0,2 см.

Середній багаторічний рівень у морях, де не буває припливів, приймають за нуль глибин для морських карт. Від цього рівня лічать глибини моря і висоти суші. Для морів з припливами за нуль карт приймають так званий "теоретичний нуль глибин", який є по суті найнижчим рівнем, що виник за даних астрономічних умов. В Україні за відлікову відмітку всіх нівелірних систем (нуль висот) приймається нуль Кронштадтського футштока. У кожній країні існують свої нульові поверхні нівелірних систем і свої нулі висот. У майбутньому стане питання про створення єдиного нуля висот для всієї земної кулі.

ПРИПЛИВИ

Припливно-відпливні явища та їх походження. Припливно-відпливні явища, або припливи, в океанах і морях — це складні хвильові рухи водної товщі, зумовлені силами всесвітнього тяжіння і виражені в періодичних змінах рівня й течій. Вони виникають в результаті дії сил притягання Місяця і Сонця. Під час припливу рівень поступово підвищується і, досягши найвищого положення, починає спадати. Найвище положення рівня при припливі називається повною водою, найнижче при відпливі — малою водою.

Таким чином, припливом називається підвищення рівня від моменту малої води до моменту повної води, а відпливом — зниження рівня від моменту повної води до моменту малої води. Різниця висот рівня в повну і малу воду називається величиною припливу. Проміжок часу між двома послідовними повними чи малими водами називається періодом припливу.

Залежно від періоду розрізняють припливи півдобові, добові і мішані (неправильні півдобові або неправильні добові). Період півдобових припливів у середньому дорівнює 12 год. 25 хв. На протязі місячної доби при цьому типі припливів регулярно спостерігаються дві повних і дві малих води. При добових припливах майже завжди за місячну добу спостерігається одна повна і одна мала води. Дуже часто на протязі місяця явище змінює свою періодичність, наближаючись то до півдобового, то до добового типу. Такі припливи називаються мішаними.

Місячні припливоутворюючі сили, що зумовлені силами тяжіння між Місяцем і Землею, визначають основні риси припливних явищ на Землі. Припливна хвиля як би рухається за Місяцем, роблячи добове обертання навколо Землі. Повна вода настає приблизно в момент проходження Місяця через меридіан даного місця (цей момент називається кульмінацією Місяця), як правило, трохи запізнюючись. Проміжок часу між кульмінацією Місяця і моментом настання найближчої повної води називається місячним проміжком.

У період, коли Місяць і Сонце знаходяться на одній лінії з Землею (сизигії), величини припливів найбільші. Коли Місяць і Сонце видимі з Землі під прямим кутом (квадратури), величини припливів стають найменшими. Перші з них називаються сизигійними, а другі — квадратурними. Найбільший сизигійний приплив часто не збігається з моментом сизигії. Проміжок часу між сизигіями і сизигійними припливами називається віком припливу.

Земля і Місяць, рухаючись у світовому просторі, взаємно притягуються, завдяки чому обертаються біля загального для них центру тяжіння. Центр тяжіння системи Земля — Місяць знаходиться на віддалі 0,73 земного радіуса, тобто в середині Землі. Це пояснюється тим, що маса землі в 81,5раза більша маси Місяця. Земля і Місяць роблять повний оберт навколо загального центру тяжіння системи приблизно за 27 діб. При обертанні навколо загального центру тяжіння на Землі і на Місяці розвиваються відцентрові сили, які однакові в кожній точці Землі і паралельні одна одній. На відміну від відцентрової сили, тяжіння Місяця для кожної точки Землі різне, бо залежить від квадрата віддалі між цією точкою і центром Місяця, причому вона завжди і скрізь спрямована до центру.

Таким чином, у кожній точці Землі припливоутворююча сила є рівнодіючою між притяганням Місяця і відцентровою силою в тій самій точці, що утворюється в результаті обертання Землі навколо загального з Місяцем центру тяжіння.

Все відзначене вище є справедливим і щодо Сонця. Припливоутворюючі сили Сонця зумовлюють виникнення сонячних припливів. Кожна з цих систем припливів, місячних і сонячних, виникає зовсім незалежно, але утворившись, місячні і сонячні припливи складаються, і в морі спостерігається сумарний місячно-сонячний приплив.

У зв'язку з тим, що віддаль від Землі до Сонця в 400 раз більша, ніж до Місяця, припливоутворююча сила останнього в 2,17 раза більша припливоутворюючої сили Сонця.

Таблиці припливів. У океанографічних інститутах складаються "Таблиці припливів", які дають змогу мореплавцям розрахувати час заходу в порт залежно від висоти припливу. "Таблиці припливів" складаються з двох частин. У першій частині вміщуються щоденні дані про момент і висоту повних і малих вод в основних портах світу для конкретного року. Після закінчення року ця частина таблиць втрачає своє значення і тому вона повинна щороку поновлюватись. У другій частині даються поправки моментів настання повних і малих вод та коефіцієнти висоти припливу для великої кількості проміжних пунктів, які за характером подібності припливів належать до певних основних портів.

Крім "Таблиць припливів", складаються спеціальні навігаційні "Атласи припливів". Вони вміщують серію карт висот припливів на кожну годину місячного циклу (в основному для районів з правильними півдобовими припливами), що відлічується від моменту кульмінації Місяця через вибраний нульовий меридіан або від моменту повної води в основному порту.

Щоб уявити загальний характер поширення припливу, будуються котидальні карти. На них наносяться ізолінії, що сполучають точки з однаковими моментами настання повної чи малої води (котидалі).

Величина припливу. Згідно із статичною теорією, величина припливів у відкритому океані не більша 1 м. Спостереження на островах, розміщених посередині океанів, підтверджують висновки цієї теорії. Так, на о.Св.Єлени (Атлантичний океан) величина сизигійного припливу дорівнює 80 см, на о.Маврікій (Індійський океан) — 50 см, на о. Гуам (Тихий океан) — 80 см. На інших островах величина припливу мало відрізняється від максимальної теоретичної і не перевищує 2 м. Лише на о.Мадейра вона досягає 2 м, а на Канарських островах — 2,5 м.

З наближенням до берегів зменшуються глибини і ускладнюється рельєф дна. Тому в прибережних районах характер припливів, як правило, змінюється. Біля малопорізаних берегів величина припливу не перевищує 3 м. Припливи висотою більше 6 м зустрічаються тільки в протоках, верхів'ях заток і гирлах річок. Особливо великі припливи спостерігаються в лійкоподібних затоках (Пенжинська губа Охотського моря), де досягають 13 м, або в затоці Фанді (східне узбережжя Північної Америки), де досягають максимального для Світового океану значення—18 м.

У Світовому океані найбільш поширені три типи припливів: півдобові, мішані (неправильні півдобові і неправильні добові), добові. В Атлантичному океані в більшості районів спостерігається правильний півдобовий приплив. Лише в Мексиканській затоці і Карибському морі зустрічаються добові припливи.

Вздовж західних берегів Америки в Тихому океані переважають неправильні півдобові припливи. Вздовж східних берегів Азії і Австралії можна зустріти всі типи припливів, але переважають мішані. В Індійському океані спостерігаються півдобові і неправильні півдобові припливи, біля західних берегів Австралії — всі типи припливів.

Використання енергії припливів. Понад 1000 років тому в Англії і Франції було збудовано примітивні млини, які використовували енергію припливу. В першій половині XX ст. почали будувати невеличкі електростанції. Але великих електростанцій не могли збудувати через труднощі, які виникають від нерівномірності на різних стадіях припливу. Лише в останні роки сконструювали турбіни двохсторонньої дії (оборотні), які працюють при прямому і зворотному русі води.

Досить ефективною є однобасейнова станція з оборотними турбінами. Потужність припливної станції залежить від розмірів відгородженого від моря басейну і середньої величини припливу. Вона розраховується за формулою:

N = 250 а² F, (11.1)

де N — потужність установки, квт;

а — середня величина припливу, м;

F — ефективна площа басейну, відчленованого від моря, км².

Останніми роками в ряді країн (Франція, Англія, США) розроблено проекти потужних припливних станцій.

Поиск по сайту: