Приливы в верхних слоях атмосферы и в земной коре

Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 10.08.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

Астрономия в древности и в наш дни
Ньютон. Открытия на кончике пера
Разогрев магмы за счет приливных сил
Приливные резонансы – Земля-Луна, Меркурий-Солнце, Земля-Венера


Введение:

Приливы, периодические колебания уровня моря (морские волны), вызванные силами притяжения Луны и Солнца. Под действием тех же сил происходят деформации твердого тела Земли (земные волны) и колебания атмосферного давления (атмосферные волны). 

Под влиянием Луны (Солнца) возникают приливные силы, которые являются разницей между силами притяжения Луной частицы (элемента массы воды, земли или воздуха), находящейся в любой точке Земли, например, на его поверхности и притяжение Луной частицы той же массы в центре Земли. Эти силы пропорциональны массе Луны (м), расстоянию от центра Земли (r) и обратно пропорциональны кубу расстояния от Земли до Луны (R), кроме того, они зависят от Зенитное расстояние Луны (z). 

Приливы в верхних слоях атмосферы и в земной коре

Вертикальная составляющая приливной силы (на единицу массы) Fв изменяет силу тяжести на величину 

Приливы в верхних слоях атмосферы и в земной коре,

где G гравитационная постоянная. Сила гравитации уменьшается на поверхности Земли, когда Луна находится в зените или надире, на 0,1 мгл или 1 × 10-7 от ее величины и увеличивается вдвое по сравнению с этим значением в тех местах на Земле, где Луна повышается или устанавливается в данный момент.

Горизонтальная составляющая приливных сил равна 0, когда Луна находится в зените, надире или на горизонте, и максимальна, когда зенитное расстояние Луны составляет 45 °, и достигает 0,08 мгал:

Приливы в верхних слоях атмосферы и в земной коре

Приливная сила, вызванная Солнцем, определяется аналогичным образом, но из-за большего расстояния (несмотря на значительно большую массу Солнца) она в среднем в 2,16 раза меньше.

Из-за ежедневного вращения Земли и движения Земли, Луны и Солнца по их орбитам приливная сила в каждой точке земной поверхности непрерывно изменяется во времени, никогда не повторяясь точно. Однако приливные силы могут быть представлены как сумма большого количества строго периодических компонентов, определенных из теории движения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца. Таблицы, составленные английским ученым Д. Картрайтом (1973), содержат около 500 членов. Эти периодические приливные силы подразделяются на 4 типа.

Долговременные волны дают наибольшие флуктуации на поверхности уровня на полюсах: половину колебаний на экваторе и ноль на широтах ± 35,3 °. К ним относятся П. с периодами 18,6 года, 1 год, 0,5 года, 1 месяц и 2 недели (Mf). Эти П. периодически изменяют сжатие Земли, ее полярный момент инерции и угловую скорость вращения Земли. Суточные П. возникают из-за несовпадения экваториальной плоскости с плоскостью лунной орбиты и плоскостью эклиптики. Они дают наибольшие взлеты и падения земных волн на широтах ± 45 ° и ноль на полюсах и экваторе. Основными являются лунная волна O 1 с периодом 25,8 часа и лунно-солнечная волна K1 с периодом 23,9 часа. Полусуточные П., которые дают максимальный рост и падение статического П. на экваторе и ноль на полюсах. Основными полусуточными волнами являются лунная волна M2 с периодом 12,4 часа и примерно половина солнечной волны S2 с периодом 12 часов. Короткопериодные волны с периодами около 1/3 дня и короче. 

Н.Н. Парийский. Морской П. Изменения приливной силы вызывают изменения силы тяжести, величины и направления горизонтальных составляющих приливных сил, а следовательно, и направления отвеса. Под воздействием этих сил поверхность океанов имеет тенденцию занимать положение, перпендикулярное отвесной линии, т. е. изменяющееся со временем в каждой точке Земли. Если бы вся Земля была покрыта океанами, а водные массы успели достичь состояния равновесия, как первоначально предполагалось в статической теории приливов Ньютона, то под влиянием Луны сферическая поверхность океана изменится и примет форму вытянутого эллипсоида с большой осью, направленной на Луну. К этим смещениям будут добавлены смещения, соответствующие подобным эллипсоидальным деформациям с большой осью, направленной к Солнцу. Максимальное повышение и понижение уровня моря в этом случае достигнет всего 0,5 м. 

На самом деле океан не охватывает всю Землю, и приливная волна, распространяясь, встречает препятствия в виде континентов, испытывает трение о дно, возникают обратные течения; в результате всего этого распределения амплитуд и фаз различных приливных волн чрезвычайно отличаются от соответствующих значений, данных статической теорией. Таким образом, величина и характер П. зависят не только от относительного положения Земли, Луны и Солнца, но также от широты, глубины моря и формы береговой линии. В 1775 г. П. Лаплас разработал динамическую теорию П., основанную на общих уравнениях гидродинамики, которая позволила рассчитать распространение приливных волн в морях и океанах. 

Самый высокий подъем воды называется полной водой, минимум называется низким уровнем воды. В то время как в океане, вдали от материков, величина воды составляет порядка 1 м, вблизи побережья разница между последовательной полной и малой водой может достигать очень больших значений. Например, в бухте Фанди (атлантическое побережье Канады) наибольшее количество П. достигает 18 м, в бухте Фробишер на о. Земля Баффина и в некоторых точках Ла-Манша до 15 м, в Пенжинской бухте на северо-востоке. Охотское море до 13 м, в Мезенском заливе (Белое море) до 10 м. Приливная волна, проникающая в устье реки, может вызвать появление крутой волны. 

Для обеспечения плавания в СССР, Великобритании, США, Японии и других странах публикуются «Таблицы приливов», содержащие данные о высоте приливов в желаемых портах за каждый час в течение года.

Приливы в верхних слоях атмосферы и в земной коре

Распределение приливных волн в открытом океане определяется компьютерным решением гидродинамических дифференциальных уравнений Лапласа с учетом конфигурации береговой линии, распределения глубин океана и законов трения о дно. В результате решения этих уравнений создаются котидальные карты Мирового океана, на которых кривые (так называемые котидальные линии) связывают точки волны с одинаковой фазой, например положение максимума данной волны. каждый час, а другая система кривых соединяет точки с одинаковой амплитудой этой волны. Наиболее подробные котидальные карты для четырех основных волн M2, S2, K1 и O1 были составлены в СССР К. Т. Богдановым и В. А. Магариком. Океанические П. своим давлением изгибаются упругим телом Земли; следовательно, знание котидальных карт необходимо при интерпретации наблюдений земного П. 

Земные приливы

Земная П. Земля также деформируется под действием приливных сил; эти деформации называются земными или упругими деформациями. При прохождении упругих приливных волн вертикальные смещения земной поверхности могут достигать 50 см (при положениях Луны и Солнца в зените или надире), а горизонтальные 5 см. Приливные изменения гравитации на экваторе достигают 0,25 мгл, изменения в отвесной линии 0,01'', а также изменения в наклонах земной поверхности, т. е. угол между земной поверхностью и отвесной линией, 0,02'', приливное растяжение и сжатие Поверхностные слои Земли около 10-8. Объемные деформации при земном загрязнении проявляются в периодических изменениях уровня воды в ямах и колодцах, уровня лавы в вулканах и расхода некоторых родников.

Долгосрочные П., деформирующие Землю, изменяют скорость ее вращения, которая выявляется при сравнении астрономического времени, определяемого вращением Земли, с атомным временем. Величина всех этих приливных эффектов зависит от внутренней структуры Земли, т. е. от распределения плотностей и упругих свойств различных слоев Земли на всех глубинах от поверхности до центра. Таким образом, наблюдения земного П. позволяют изучать внутреннее строение Земли. 

Теория связывающая наблюдаемые явления земной IP внутренней структуры Земли, разработанной Х. Такеучи (Япония), Х . Джеффрис (Великобритания), Р. Висенти (Португалия) и наиболее подробно М.С. Молоденский. В частности, теоретически было предсказано явление резонанса между некоторыми суточными приливными волнами Земли (К1 и т. д.) и суточной нутацией Земли, вызванной жидким состоянием ядра Земли. Эта теория была подтверждена наблюдениями приливных изменений гравитации и наклона. 

Измерения приливных изменений силы тяжести, в дополнение к изучению глобальных характеристик строения Земли, позволяют изучать региональные глубокие неоднородности мантии Земли. Эти данные необходимы для гравиметрической съемки в геодезических целях, для геофизической разведки полезных ископаемых, а также для изучения временных изменений в гравитации. Измерения приливных склонов указывают на их зависимость от локальных особенностей строения земной коры и могут быть использованы для изучения блочной структуры земной коры и глубоких разломов. 

Н.Н. Парийский. Атмосферный П. В атмосфере, наряду с суточными колебаниями температуры воздуха, наблюдаются очень слабые суточные и относительно интенсивные полусуточные изменения приземного атмосферного давления. Их трудно различить на фоне довольно интенсивных и неустойчивых изменений погоды. Амплитуда этих изменений максимальна в тропической зоне (около 1 мбар для полусуточной составляющей) и сильно уменьшается с удалением в область умеренных и высоких широт. Хотя приливные силы Луны более чем в 2 раза превышают приливные силы Солнца, в атмосфере солнечные волны преобладают над лунными, в отличие от волн на море и на суше. Это было объяснено последними исследованиями верхних слоев атмосферы. Атмосферный П., период которого равен половине солнечного дня, обусловлен в основном не гравитационным, а тепловым воздействием Солнца на атмосферу. Ультрафиолетовое солнечное излучение, поглощаемое озоном в стратосфере, приводит к нагреву этих слоев атмосферы, что, в свою очередь, приводит к возбуждению колебаний метеорологических элементов (давления, температуры, плотности, скорости ветра) с периодами день, полдня и т. д .

Основная часть энергии суточного компонента приходится на волны, которые не распространяются из верхней атмосферы на Землю, что объясняет крайнюю незначительность суточных колебаний атмосферного давления на поверхности Земли. Напротив, полусуточные колебания распространяются в направлении Земли, поэтому их амплитуда на поверхности Земли значительно больше. 

Атмосферные П. играют важную роль в динамике верхних слоев атмосферы. Суточные и полусуточные изменения параметров на больших высотах настолько значительны, что без их ведома невозможно рассчитать движение искусственных объектов в верхних слоях атмосферы. 

Е.П. Чунчузов. Космогоническая роль П. Наличие трения или вязкости в случае земной П., а также сложных континентальных границ для морской П. приводит к тому, что приливный горб переносится вперед в направлении вращения Земли, и его ось не направлена ​​точно к приливному телу. Если планета вращается быстрее, чем вращение спутника (как в случае системы Земля-Луна), силы, действующие от Луны (спутника) на приливную деформацию Земли (планеты), дают пару сил, которые замедляют вниз вращение Земли. С другой стороны, действие приливной деформации на Луну приводит к удалению Луны (спутника) с Земли.

Это вековое замедление вращения Земли было предсказано Дж. Дарвином. Текущие расчеты замедления приливов вращения Земли показывают, что большая часть замедления вызвана океанскими приливами. Земная П. также замедляет вращение Земли, но значительно меньше, чем морская. Общее приливное замедление вращения Земли должно составлять около 3,5 мсек в столетие, хотя астрономические наблюдения указывают на увеличение продолжительности дня за последние 2000 лет в среднем на 2,0 мсек в столетие. Таким образом, есть причины, которые еще не выяснены, которые ускоряют вращение Земли примерно на 1,5 мсек в столетие. Луна под влиянием П. отходит от Земли на 3 см в год. Влияние П. объясняет тот факт, что Луна обращена к Земле с одной стороны, а также медленное вращение Меркурия. Космогония изучает влияние космоса на изменения орбиты Луны (ее положение и размер) относительно Земли. 

Заключение

Связь между колебаниями уровня моря и фазами Луны была замечена с древних времен. Первая статическая теория была предложена И. Ньютоном (1688) и разработана его последователями Д. Бернулли, К. Маклаурином, Л. Эйлером и другими. Динамическая теория П. Лапласа (1775) была улучшена англичанами. ученые Дж. Эри (1848), В. Томсон (Кельвин, 1895) и Дж. Дарвин. Численные методы прогнозирования морской П. были усовершенствованы английским языком. ученые А. Дадсон (1928) и Д. Картрайт (1973). Методы анализа земных приливов были разработаны А. Дадсоном, Р. Леколазом (Франция), Б. П. Перцевым и П. С. Матвеевым (СССР) и А. П. Венедиковым (Болгария). Эволюционно-космогоническое значение П. впервые было развито Дж. Дарвином (1911). 

В России первые наблюдения П. относятся к началу 18 в. В 1848 году Ф.П. Литке опубликовал котидальную карту мыса Баренц. А. М. Бухтеев и В. С. Стахевич обработали наблюдения П., собранные до 1907 г. Работы сов. ученые Ю.М. Шокальский, В.В. Шулейкин, Л.Н. Сретенский, Н.Е. Кочин, Н.П. Владимирский, А.И. Дуванин, Б.А. Кочан, К.Р. Богданов и В.А. Магарика. А. Я. Орлов начал наблюдать земную П. в СССР, систематически используя тилтметры, а затем и гравиметры, создав для этого Полтавскую гравиметрическую обсерваторию. Работы сов внесли большой вклад в изучение земного П. учеными М.С. Молоденским, Н.Н. Парийским и другими.