NOAA Pływy i Prądy morskie

Rozdział 4 – Zmiany w zakresie pływów: Nierówności Pływów

Jak pokazano na Rys. 6, różnica w wysokości, w stopach, pomiędzy kolejnymi wysokimi i niskimi pływami występującymi w danym miejscu jest znana jako zasięg. Zasięg pływów w każdym miejscu podlega wielu zmiennym czynnikom. Te wpływy pochodzenia astronomicznego zostaną najpierw opisane.

1. Efekt faz księżycowych: Pływy Wiosenne i Neap. Zauważono powyżej, że siły grawitacyjne zarówno Księżyca jak i Słońca oddziałują na wody Ziemi. Jest oczywiste, że z powodu zmiennej pozycji księżyca w stosunku do ziemi i słońca (rys. 3) podczas miesięcznego cyklu faz (29,53 dnia) grawitacyjne przyciąganie księżyca i słońca może różnie działać wzdłuż wspólnej linii lub pod zmiennymi kątami względem siebie.

Gdy księżyc jest w fazie nowiu i w fazie pełni (obie pozycje nazywane są syzygią), grawitacyjne przyciąganie księżyca i słońca działają wzajemnie się wzmacniając. Ponieważ wypadkowa lub połączona siła pływowa jest również zwiększona, obserwowane wysokie pływy są wyższe, a niskie pływy są niższe niż przeciętnie. Oznacza to, że zakres pływów jest większy we wszystkich miejscach, w których występują następujące po sobie wysoka i niska woda. Takie większe niż przeciętne pływy powstające w pozycjach syzygijnych księżyca znane są jako pływy wiosenne – termin ten oznacza jedynie „podnoszenie się” wody i nie ma żadnego związku z porą roku.

W fazach pierwszej i trzeciej kwadry (kwadratura) księżyca, grawitacyjne przyciąganie księżyca i słońca na wodach ziemi wywierane jest pod kątem prostym do siebie. Każda z tych sił ma tendencję do częściowego przeciwdziałania drugiej. W obwiedni sił pływowych reprezentujących te połączone siły, zarówno maksimum, jak i minimum siły są zredukowane. Pływy wysokie są niższe, a pływy niskie są wyższe od średniej. Takie pływy o zmniejszonym zasięgu nazywane są pływami neap, od greckiego słowa oznaczającego „skąpy”.

2. Efekty paralaksy (Księżyc i Słońce). Ponieważ Księżyc podąża po eliptycznej ścieżce (Rys. 4), odległość między Ziemią a Księżycem będzie się zmieniać w ciągu miesiąca o około 31 000 mil. Siła Księżyca powodująca przypływy i odpływy działająca na wody Ziemi będzie się zmieniać odwrotnie proporcjonalnie do trzeciej potęgi odległości między Ziemią a Księżycem, zgodnie z wcześniej wspomnianą zmianą Prawa Grawitacji Newtona. Raz każdego miesiąca, kiedy Księżyc jest najbliżej Ziemi (perygeum), siły generujące pływy będą większe niż zwykle, co spowoduje ponadprzeciętne wahania pływów. Około dwa tygodnie później, kiedy Księżyc (w apogeum) znajduje się najdalej od Ziemi, księżycowa siła wywołująca przypływy będzie mniejsza, a zakresy pływów będą mniejsze niż przeciętne. Podobnie w układzie Ziemia-Słońce, kiedy Ziemia jest najbliżej Słońca (peryhelium), około 2 stycznia każdego roku, zakresy pływów będą większe, a kiedy Ziemia jest najdalej od Słońca (aphelium), około 2 lipca, zakresy pływów będą mniejsze.

Gdy perygeum, peryhelium i nów lub pełnia Księżyca występują mniej więcej w tym samym czasie, skutkuje to znacznie zwiększonym zasięgiem pływów. Gdy apogeum, aphelium i Księżyc w pierwszej lub trzeciej kwadrze zbiegają się w tym samym czasie, zwykle występują znacznie zmniejszone zasięgi pływów.

3. Efekty deklinacji Księżyca: Nierówność Diurnalna. Płaszczyzna orbity Księżyca jest nachylona tylko około 5o do płaszczyzny orbity Ziemi (ekliptyki) i dlatego miesięczny obrót Księżyca wokół Ziemi pozostaje bardzo blisko ekliptyki. The ekliptyka być nachylony 23.5o the ziemski równik, północny i południowy od che the słońce ruszać się raz każdy połówka rok the sezon. W podobny sposób, the księżyc, w robienie rewolucja wokoło the ziemia raz każdy miesiąc, przechodzić od pozycja maksymalny kątowy odległość północ od the równik pozycja maksymalny kątowy odległość południe the równik podczas każdy połówka miesiąc. (Odległość kątową prostopadle na północ i południe od równika niebieskiego nazywamy deklinacją.) Dwa razy w każdym miesiącu Księżyc przecina równik. Na Rys. 5 ten warunek jest pokazany przez przerywaną pozycję Księżyca. Odpowiadająca mu obwiednia sił pływowych wywołanych przez Księżyc jest przedstawiona w profilu przez przerywaną elipsę.

Ponieważ punkty A i A’ leżą wzdłuż osi głównej tej elipsy, wysokość przypływu reprezentowana w punkcie A jest taka sama jak ta, która występuje, gdy ten punkt obraca się do pozycji A’ około 12 godzin później. Gdy Księżyc znajduje się nad równikiem – lub na pewnych innych deklinacjach wyrównujących siły – dwa wysokie pływy i dwa niskie pływy w danym dniu mają podobną wysokość w każdym miejscu. Kolejne przypływy i odpływy są wtedy również prawie równo rozłożone w czasie i występują dwa razy dziennie. (Patrz górny diagram na Rys. 6.) Jest to znany półdzienny typ pływów.

Jednakże, wraz ze zmianą odległości kątowej Księżyca nad lub pod równikiem (reprezentowanej przez położenie małego koła stałego na Rys. 5), obwiednia siły pływowej wytwarzanej przez Księżyc jest nachylona i zaczynają występować różnice pomiędzy wysokościami dwóch pływów dziennych o tej samej fazie. Zmiany wysokości pływów wynikające ze zmian kąta deklinacji Księżyca i odpowiadających im linii działania sił grawitacyjnych powodują zjawisko znane jako nierówność dobowa.

Na Rys. 5, punkt B znajduje się poniżej wybrzuszenia w otoczce pływów. Pół doby później, w punkcie B’ znajduje się on ponownie pod wybrzuszeniem, ale wysokość pływu nie jest oczywiście tak duża jak w punkcie B. Taka sytuacja daje początek pływowi dwudniowemu, wykazującemu nierówne wysokości w kolejnych wodach wysokich lub niskich, albo w obu parach pływów. Ten typ pływu, wykazujący silną nierówność dobową, nazywany jest pływem mieszanym. (Patrz środkowy wykres na Rys. 6.)

W końcu, jak pokazano na Rys. 5, punkt C jest widoczny jako leżący poniżej części obwiedni siły pływu. Pół dnia później jednak, gdy punkt ten obraca się do pozycji C’, widać, że leży on powyżej obwiedni sił. W tym miejscu obecne siły pływowe wytwarzają zatem tylko jedną wysoką wodę i jedną niską wodę każdego dnia. Wynikający z tego pływ typu dobowego pokazany jest na dolnym wykresie na rys. 6.

Rozdział 5 – Czynniki wpływające na lokalne wysokości i czasy przypływów