Явище припливів і відпливів.
- Явище зміни рівня води в океані двічі на добу називають припливом (відпливом).
- Людство не розуміло природи цього явища, але намагалось його приборкати:
- побудова та використання припливних млинів ( Ла-Манш, Англія);
- витончені
тортури (в’язнів поселяли в приміщення з невеликими отворами, через які
двічі на дрбу прибувала вода, залишаючи людям лише невеликий прошарок
повітря біля стелі);
- побудова та використання у XX столітті припливних електростанцій.
- Відомо: максимальні припливи тоді, коли Місяць є найвище над обрієм.
Земля обертається по колу: rз = 3Rз/4, де Rз – радіус Землі.
Місяць обертається по колу: rм = R - 3Rз/4, де R – відстань від Землі до Місяця.
Оскільки Земля обертається, то вона має доцентрове прискорення а0, яке їй надає Місяць:
адоц = а0 = GМм/R2.
Оскільки Rз = 6370км великий, а Fгр ~ 1/R2, то частинки 1 та 2 на Землі отримують внаслідок гравітаційної взаємодії з Місяцем прискорення:
в точці 1: а1 = GМм/(R – Rз)2,
в точці 2: а2 = GМм/(R + Rз)2.
Оскільки а1 < а0 < а2, то в русі Землі, який відбувається під дією притягання Місяця, часточки води (зважаючи на її плинність) в точці 1 випереджають тверду оболонку Землі, а часточки води з протилежного боку ( точка 2) – відстають. В результаті на поверхні океану утворюються два горби, приблизно на лінії, що з’єднує центри Землі та Місяця.
З точки зору земного спостерігача, через кожну точку земної кулі в області морів і океанів двічі на добу «наступає» хвиля зі сходу на захід (назустріч обертанню Землі), котру називають припливною хвилею.
- Оскільки Сонце притягує Землю значно сильніше Місяця, то чи не буде припливний ефект з боку Сонця сильнішим за припливний ефект Місяця?
- Оцінимо припливний ефект Місяця:
∆ам = а1 – а0 = GМм/(R – Rз)2 - GМм/R2 = ( GМм(2R – Rз)Rз)/( R2(R – Rз)2);
- Оцінимо припливний ефект Сонця:
∆ас = а1с – а0с = GМс/(Rзс – Rз)2 – GМс/Rзс 2 = ( GМс(2Rзс – Rз)Rз)/( Rзс2(Rзс – Rз)2).
- Оскільки Rз << Rзс; Rз << R, то
припливний ефект для Місяця: ∆ам = 2GМмRз/ R3;
припливний ефект для Сонця: ∆ам = 2GМсRз/ Rзс3.
- Але R = 60 Rз; Rзс = 25 000 Rз; Мс ≈ 27·106 Мм.
Тому ∆ам/∆ас ≈ 2,3.
Висновок: припливна дія Місяця в 2,3 більша за припливну дію Сонця.
 |
| Земля, Місяць та припливи... |
Наслідки:
1. Припливна хвиля гальмує обертання Землі, доба довшає.
2. Місяць повернутий до Землі одною стороною внаслідок гальмівної дії припливних сил з боку Землі.
Варто знати:
- Стародавні вчені ніяк не могли пояснити явище припливів і відпливів, і тому назвали цю загадку природи «могилою людської допитливості».
- Існує легенда, що великий Арістотель покінчив життя самогубством у відчаї, що не міг пояснити зміну течії в гирлі річки Евріп.
- Першим розгадав таємницю припливів І. Ньютон.
- Першу припливну електростанцію побудовано у Франції в 1966 році в гирлі ріки Ренс, на побережжі Ла-Маншу, де висота припливу сягає 13,5м.
- В результаті припливного тертя гальмується обертання Землі і доба поступово довшає (≈ на 1с за 40тис. років).
- Мільярд років тому тривалість доби становила на Землі 17год.
- Найбільшими припливи можна спостерігати під час сонячного затемнення (сили тяжіння Сонця та Місяця додаються).
Доцільно прочитати:
