Земной прилив
Земной прилив (также известный как прилив твердой Земли , прилив земной коры , прилив тела , телесный прилив или прилив суши ) — это смещение твердой земной вызванное гравитацией Луны поверхности , и Солнца . Его основная компонента имеет метровую амплитуду на периодах около 12 часов и более. Крупнейшие составляющие приливов тела полусуточные , но есть также значительные суточные, полугодовые и двухнедельные вклады. Хотя гравитационная сила, вызывающая земные и океанские приливы , одинакова, реакции совершенно разные.
Сила подъема прилива
[ редактировать ]
Большая из периодических гравитационных сил исходит от Луны, но сила Солнца также важна. На изображениях здесь показана лунная приливная сила , когда Луна появляется прямо над 30° северной широты (или 30° южной широты). Этот узор остается фиксированным: красная область направлена к Луне (или прямо от нее). Красный цвет означает тягу вверх, синий — вниз. Если, например, Луна находится прямо над 90° з.д. (или 90° в.д.), красные области будут сосредоточены в западной части северного полушария, в правом верхнем углу. Красный вверху, синий внизу. Если, например, Луна находится прямо над 90° з.д. (90° в.д.), центр красной области находится на 30° с.ш., 90° з.д. и 30° ю.ш., 90° в.д., а центр голубоватой полосы следует за большой окружность, равноудаленная от этих точек. На широте 30° сильный пик возникает один раз в лунные сутки, что дает значительную дневную силу на этой широте. Вдоль экватора два пика (и впадины) одинакового размера создают полусуточную силу.
Компоненты прилива тела
[ редактировать ]
Земной прилив охватывает все тело Земли, и ему не препятствует тонкая кора и массы суши на поверхности, в масштабах, которые делают жесткость горных пород несущественной. Океанские приливы являются следствием касательных сил (см.: равновесный прилив ) и резонанса тех же движущих сил с периодами движения воды в океанских бассейнах, накопленных за многие дни, так что их амплитуда и время совершенно различны и изменяются на коротких расстояниях всего лишь несколько сотен километров. Периоды колебаний Земли в целом не близки к астрономическим периодам, поэтому ее изгиб происходит за счет сил момента.
Компоненты прилива с периодом около двенадцати часов имеют лунную амплитуду (расстояния земных выпуклостей/впадин), которые чуть более чем в два раза превышают высоту солнечных амплитуд, как указано в таблице ниже. В новолуние и полнолуние Солнце и Луна выравниваются, а лунные и солнечные приливные максимумы и минимумы (выпуклости и впадины) складываются вместе, образуя наибольший диапазон приливов на определенных широтах. В фазах первой и третьей четверти Луны лунные и солнечные приливы перпендикулярны, а диапазон приливов минимален. Полусуточные приливы проходят один полный цикл (прилив и отлив) примерно раз в 12 часов и один полный цикл максимальной высоты (весенний и прилив) примерно раз в 14 дней.
Полусуточный прилив (один максимум каждые 12 часов или около того) преимущественно лунный (только S 2 чисто солнечный) и вызывает секториальные (или секторальные) деформации, которые поднимаются и опускаются одновременно по одной и той же долготе. [ 1 ] Секторальные вариации вертикальных и восточно-западных смещений максимальны на экваторе и исчезают на полюсах. Вдоль каждой широты есть два цикла: выпуклости расположены напротив друг друга, а впадины также противоположны. Суточные приливы лунно-солнечные и вызывают тессеральные деформации. Вертикальное движение и движение с востока на запад максимальны на широте 45° и равны нулю на экваторе и на полюсах. Тессеральная вариация имеет один цикл на широту, одну выпуклость и одну депрессию; выпуклости противоположны (антиподальны), то есть, например, западная часть северного полушария и восточная часть южного полушария. Точно так же противостоят и депрессии, в данном случае восточная часть северного полушария и западная часть южного полушария. Наконец, двухнедельные и полугодовые приливы имеют зональные деформации (постоянные по кругу широты), поскольку гравитация Луны или Солнца из-за наклона направлена попеременно от северного и южного полушарий. На широте 35°16' вертикальное смещение равно нулю.
Поскольку эти смещения влияют на вертикальное направление целей изменения с востока на запад и с севера на юг часто заносятся в таблицы в миллисекундах дуги , для астрономических . Вертикальное смещение часто выражается в мкГал , поскольку градиент силы тяжести зависит от местоположения, поэтому преобразование расстояния составляет всего лишь примерно 3 мкГал на сантиметр.
Приливные составляющие
[ редактировать ]Основные приливные составляющие . Амплитуды могут отличаться от перечисленных в пределах нескольких процентов. [ 2 ] [ 3 ]
См. также Теорию приливов#Приливные составляющие .
| Полусуточный | ||||
| Разновидность | Приливный составляющая |
Период | Амплитуда (мм) | |
| вертикальный | в желтом | |||
| Главный лунный полусуточный | MМ2 | 12.421 ч. | 384.83 | 53.84 |
| Полусуточная солнечная магистраль | SS2 | 12 часов | 179.05 | 25.05 |
| Большая лунная эллиптическая полусуточная. | № 2 | 12,658 ч. | 73.69 | 10.31 |
| Лунно-солнечный полусуточный | К 2 | 11,967 ч. | 48.72 | 6.82 |
| дневной | ||||
| Разновидность | Приливный составляющая |
Период | Амплитуда (мм) | |
| вертикальный | в желтом | |||
| Лунные сутки | К 1 | 23.934 ч. | 191.78 | 32.01 |
| Лунные сутки | О 1 | 25,819 ч. | 158.11 | 22.05 |
| Солнечный суточный | PП1 | 24.066 ч. | 70.88 | 10.36 |
| ж 1 | 23.804 ч. | 3.44 | 0.43 | |
| пс 1 | 23,869 ч. | 2.72 | 0.21 | |
| Солнечный суточный | С 1 | 24 часа | 1.65 | 0.25 |
| Долгосрочная перспектива | ||||
| Разновидность | Приливный составляющая |
Период | Амплитуда (мм) | |
| вертикальный | в желтом | |||
| Лунно-солнечный раз в две недели | М ж | 13,661 д | 40.36 | 5.59 |
| Лунный месяц | М м | 27,555 д | 21.33 | 2.96 |
| Солнечная полугодовая | С са | 0,5 года | 18.79 | 2.60 |
| Лунный узел | 18,613 в год | 16.92 | 2.34 | |
| Солнечная годовая | С а | 1 год | 2.97 | 0.41 |
Приливная нагрузка океана
[ редактировать ]В прибрежных районах, поскольку океанский прилив совершенно не соответствует земному приливу, во время высокого океанского прилива наблюдается избыток воды выше уровня гравитационного равновесия, и поэтому прилегающая земля опускается в ответ на возникающие различия в масса. Во время отлива возникает дефицит воды и земля поднимается. Смещения, вызванные приливной нагрузкой океана, могут превышать смещения, вызванные приливом земного тела. Чувствительным инструментам, расположенным далеко вглубь страны, часто приходится вносить аналогичные поправки. Атмосферную нагрузку и штормовые явления также можно измерить, хотя движущиеся массы менее весомы.
Эффекты
[ редактировать ]Сейсмологи установили, что микросейсмические явления коррелируют с приливными колебаниями в Центральной Азии (к северу от Гималаев); [ нужна ссылка ] см.: Приливное возникновение землетрясений . Вулканологи используют регулярные, предсказуемые движения земных приливов для калибровки и тестирования чувствительных инструментов мониторинга деформации вулканов; приливы также могут вызывать вулканические явления. [ 4 ] [ 5 ]
Полусуточная амплитуда земных приливов может достигать около 55 см (22 дюйма) на экваторе, что важно в геодезии с использованием системы глобального позиционирования , интерферометрии со сверхдлинной базой и измерений спутниковой лазерной локации . [ 6 ] [ 7 ] Кроме того, для проведения точных астрономических угловых измерений требуется точное знание скорости вращения Земли ( длины дня , прецессии , помимо нутации ), на которую влияют земные приливы (см. также: полюсный прилив ).
Земные приливы также необходимо учитывать в случае некоторых экспериментов по физике элементарных частиц . [ 8 ] Например, в ЦЕРН или Национальной ускорительной лаборатории SLAC очень большие ускорители частиц были спроектированы с учетом земных приливов для правильной работы. Среди эффектов, которые необходимо учитывать, — деформация окружности круговых ускорителей, а также энергия пучка частиц. [ 9 ] [ ненадежный источник? ] [ 10 ] [ ненадежный источник? ]
В других астрономических объектах
[ редактировать ]Приливы тела существуют и в других астрономических объектах , таких как планеты и спутники. На Луне Земли приливы и отливы «меняются примерно на ±0,1 м каждый месяц». [ 11 ] Он играет ключевую роль в долгосрочной динамике планетных систем. Например, из-за приливов тела на Луне оно попадает в спин-орбитальный резонанс 1:1 и всегда показывает нам одну сторону. [ нужна ссылка ] Приливы тела на Меркурии заставляют его попасть в спин-орбитальный резонанс 3:2 с Солнцем. [ 12 ] По той же причине считается, что многие экзопланеты находятся в более высоких спин-орбитальных резонансах со своими родительскими звездами. [ 13 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пол Мельхиор, «Земные приливы», Обзоры по геофизике , 1 , стр. 275–303, март 1974 г.
- ^ Джон Вар, «Земные приливы», Глобальная физика Земли, Справочник физических констант , Справочная полка AGU, 1 , стр. 40–46, 1995.
- ^ Майкл Р. Хаус, «Временные шкалы орбитального воздействия: введение», Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации; 1995 год; т. 85; п. 1-18. http://sp.lyellcollection.org/cgi/content/abstract/85/1/1
- ^ Соттили Г., Мартино С., Палладино Д.М., Пачелло А., Боццано Ф. (2007), Влияние приливных напряжений на вулканическую активность на горе Этна, Италия, Geophys. Рез. Летт., 34, Л01311, дои : 10.1029/2006GL028190 , 2007.
- ^ Часы вулкана , Геологическая служба США .
- ^ Конвенции IERS (2010). Жерар Пети и Брайан Лузум (ред.). (Техническое примечание IERS; 36) Франкфурт-на-Майне: Издательство Федерального управления картографии и геодезии, 2010. 179 стр., ISBN 9783898889896 , разд. 7.1.1, «Воздействие твердых земных приливов» [1]
- ^ Руководство пользователя Бернского программного обеспечения GNSS, версия 5.2 (ноябрь 2015 г.), Астрономический институт Бернского университета. Раздел 10.1.2. «Твердые земные приливы, твердые приливы и приливы на океанских полюсах и постоянные приливы» [2]
- ^ Ускоритель в движении, но ученые компенсируют приливные эффекты. Архивировано 25 марта 2010 г. в Wayback Machine , Стэнфорд, онлайн .
- ^ «Деформация окружности» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 марта 2011 г. Проверено 25 марта 2007 г.
- ^ энергия пучка частиц . Архивировано 20 июля 2011 г. на Wayback Machine .
- ^ Уильямс, Джеймс Г.; Боггс, Дейл. Х. (2015). «Приливы на Луне: теория и определение рассеивания». Журнал геофизических исследований: Планеты . 120 (4). Американский геофизический союз (AGU): 689–724. Бибкод : 2015JGRE..120..689W . дои : 10.1002/2014je004755 . ISSN 2169-9097 . S2CID 120669399 .
- ^ Нойель, Б.; Фруар, Дж.; Макаров В.В., Ефроимский М. (2014). «Возвращение к спин-орбитальной эволюции Меркурия». Икар . 241 : 26–44. arXiv : 1307.0136 . Бибкод : 2014Icar..241...26N . дои : 10.1016/j.icarus.2014.05.045 . S2CID 53690707 .
- ^ Макаров В.В.; Бергеа К. и Эфроимский М. (2012). «Динамическая эволюция и спин-орбитальные резонансы потенциально обитаемых экзопланет: случай GJ 581d». Астрофизический журнал . 761 (2): 83. arXiv : 1208.0814 . Бибкод : 2012ApJ...761...83M . дои : 10.1088/0004-637X/761/2/83 . S2CID 926755 . 83.
Библиография
[ редактировать ]- Маккалли, Джеймс Грейг, За Луной, Разговорное руководство по пониманию приливов и приливов, основанное на здравом смысле , World Scientific Publishing Co, Сингапур, 2006.
- Пол Мельхиор, Earth Tides , Pergamon Press, Оксфорд, 1983.
- Уайли, Фрэнсис Э., Приливы и притяжение Луны , The Stephen Greene Press, Браттлборо, Вермонт, 1979.
