Защо има отливи? Привличането смазва и разкъсва

Прилив и отлив

ПриливИ отлив- периодични вертикални колебания на нивото на океана или морето, произтичащи от промени в позициите на Луната и Слънцето спрямо Земята, съчетани с ефектите от въртенето на Земята и характеристиките на даден релеф и се проявяват в периодични хоризонталнаизместване на водни маси. Приливите причиняват промени във височината на морското равнище, както и периодични течения, известни като приливни течения, което прави прогнозирането на приливите важно за крайбрежната навигация.

Интензивността на тези явления зависи от много фактори, но най-важният от тях е степента на връзка на водните тела със световния океан. Колкото по-затворено е водното тяло, толкова по-малка е степента на проявление на приливните явления.

Ежегодно повтарящият се приливен цикъл остава непроменен поради точната компенсация на силите на привличане между Слънцето и центъра на масата на планетарната двойка и силите на инерцията, приложени към този център.

Тъй като положението на Луната и Слънцето спрямо Земята се променя периодично, интензитетът на произтичащите от това приливни явления също се променя.

Отлив в Сен Мало

История

Отливите изиграха значителна роля в снабдяването на крайбрежното население с морски дарове, позволявайки те да бъдат събирани на изложените морско дъноядлива храна.

Терминология

Ниска вода (Бретан, Франция)

Максималното повърхностно ниво на водата при прилив се нарича пълен с вода, а минимумът по време на отлив е маловодие. В океана, където дъното е плоско и сушата е далече, пълна вода се появява като две „подутини“ на водната повърхност: едната от тях е разположена от страната на Луната, а другата е в противоположния край на земното кълбо. Може да има и още две по-малки подутини от страната, насочена към Слънцето и срещу него. Обяснение на този ефект можете да намерите по-долу, в раздела физика на приливите.

Тъй като Луната и Слънцето се движат спрямо Земята, водните гърбици също се движат с тях, образувайки се приливни вълниИ приливни течения. В открито море приливните течения имат ротационен характер, а край брега и в тесни заливи и проливи са възвратно-постъпателни.

Ако цялата Земя беше покрита с вода, щяхме да преживяваме два редовни прилива и отлива всеки ден. Но тъй като безпрепятственото разпространение на приливните вълни е възпрепятствано от земните зони: острови и континенти, а също и поради действието на силата на Кориолис върху движещата се вода, вместо две приливни вълни има много малки вълни, които бавно (в повечето случаи с период от 12 часа 25,2 минути ) се движат около точка, наречена амфидромен, при което приливната амплитуда е нула. Доминиращият компонент на прилива (лунен прилив M2) образува около дузина амфидромни точки на повърхността на Световния океан, като вълната се движи по посока на часовниковата стрелка и приблизително същия брой обратно на часовниковата стрелка (вижте картата). Всичко това прави невъзможно да се предвиди времето на прилива само въз основа на позициите на Луната и Слънцето спрямо Земята. Вместо това те използват "годишник на приливите" - справочно ръководство за изчисляване на времето на началото на приливите и техните височини в различни точки на земното кълбо. Използват се и таблици за приливи и отливи с данни за моментите и височини на ниски и високи води, изчислени една година предварително за главни приливни пристанища.

Приливна компонента M2

Ако свържем точки на картата с еднакви фази на приливи и отливи, получаваме т.нар котидални линии, радиално отклоняваща се от амфидромната точка. Обикновено котидалните линии характеризират позицията на гребена на приливната вълна за всеки час. Всъщност котидалните линии отразяват скоростта на разпространение на приливна вълна за 1 час. Наричат се карти, които показват линии с равни амплитуди и фази на приливни вълни котидални карти.

Височина на прилива- разликата между най-високото ниво на водата при прилив (пълноводие) и най-ниското му ниво при отлив (ниска вода). Височината на прилива не е постоянна величина, но нейната средна стойност се дава при характеризиране на всеки участък от брега.

Зависи от относителна позицияМалките и големите приливни вълни на Луната и Слънцето могат да се подсилват взаимно. Исторически са разработени специални имена за такива приливи и отливи:

Квадратурен прилив- най-ниският прилив, когато приливните сили на Луната и Слънцето действат под прав ъгъл една спрямо друга (тази позиция на осветителните тела се нарича квадратура).
Пролетен прилив- най-високият прилив, когато приливните сили на Луната и Слънцето действат в една и съща посока (тази позиция на светилата се нарича сизигия).

Колкото по-нисък или по-висок е приливът, толкова по-нисък или по-висок е отливът.

Най-високите приливи и отливи в света

Може да се наблюдава в залива Fundy (15,6-18 m), който се намира на източното крайбрежие на Канада между Ню Брунсуик и Нова Скотия.

На европейския континент най-високите приливи (до 13,5 м) се наблюдават в Бретан близо до град Сен Мало. Тук приливната вълна се фокусира от бреговата линия на полуостровите Корнуол (Англия) и Котантен (Франция).

Физика на прилива

Модерна формула

По отношение на планетата Земя, причината за приливите и отливите е присъствието на планетата в гравитационното поле, създадено от Слънцето и Луната. Тъй като ефектите, които създават, са независими, въздействието на тези небесни тела върху Земята може да се разглежда отделно. В този случай за всяка двойка тела можем да приемем, че всяко от тях се върти около общ център на тежестта. За двойката Земя-Слънце този център се намира дълбоко в Слънцето на разстояние 451 км от неговия център. За двойката Земя-Луна тя се намира дълбоко в Земята на разстояние 2/3 от нейния радиус.

Всяко от тези тела изпитва приливни сили, чийто източник е силата на гравитацията и вътрешните сили, които осигуряват целостта на небесното тяло, в ролята на които е силата на собственото му привличане, наричана по-нататък самогравитация. Появата на приливни сили може да се види най-ясно в системата Земя-Слънце.

Приливната сила е резултат от конкурентното взаимодействие на гравитационната сила, насочена към центъра на тежестта и намаляваща обратно пропорционално на квадрата на разстоянието от него, и фиктивната центробежна инерционна сила, причинена от въртенето на небесното тяло. около този център. Тези сили, които са противоположни по посока, съвпадат по величина само в центъра на масата на всяко от небесните тела. Благодарение на действието вътрешни силиЗемята се върти около центъра на Слънцето като цяло с постоянна ъглова скорост за всеки елемент от съставната й маса. Следователно, когато този елемент на масата се отдалечава от центъра на тежестта, центробежната сила, действаща върху него, се увеличава пропорционално на квадрата на разстоянието. По-подробно разпределение на приливните сили в тяхната проекция върху равнина, перпендикулярна на равнината на еклиптиката, е показано на фиг. 1.

Фиг. 1 Диаграма на разпределението на приливните сили в проекция върху равнина, перпендикулярна на еклиптиката. Гравитиращото тяло е или отдясно, или отляво.

Възпроизвеждането на промени във формата на телата, изложени на тях, постигнато в резултат на действието на приливни сили, може, в съответствие с парадигмата на Нютон, да бъде постигнато само ако тези сили са напълно компенсирани от други сили, които могат да включват силата на всемирното притегляне.

Фиг. 2 Деформация на водната обвивка на Земята като следствие от баланса на приливната сила, силата на собствената гравитация и силата на реакция на водата към силата на компресия

В резултат на добавянето на тези сили, приливните сили възникват симетрично от двете страни на земното кълбо, насочени към различни страниОт него. Приливната сила, насочена към Слънцето, има гравитационен характер, докато силата, насочена встрани от Слънцето, е следствие от фиктивната сила на инерцията.

Тези сили са изключително слаби и не могат да се сравняват със силите на собствената гравитация (ускорението, което създават е 10 милиона пъти по-малко от ускорението на гравитацията). Те обаче причиняват изместване на водните частици на Световния океан (съпротивлението на срязване във водата при ниски скорости е практически нулево, докато на компресия е изключително високо), докато допирателната към повърхността на водата стане перпендикулярна на произтичаща сила.

В резултат на това на повърхността на световния океан се появява вълна, която заема постоянно положение в системи от взаимно гравитиращи тела, но се движи по повърхността на океана заедно с ежедневното движение на дъното и бреговете му. По този начин (без да се вземат предвид океанските течения), всяка частица вода претърпява осцилаторно движение нагоре и надолу два пъти през деня.

Хоризонтално движение на водата се наблюдава само в близост до брега в резултат на повишаване на нейното ниво. Колкото по-плитко е морското дъно, толкова по-голяма е скоростта на движение.

Приливен потенциал

(концепция на акад. Шулейкина)

Пренебрегвайки размера, структурата и формата на Луната, записваме специфичната гравитационна сила на пробното тяло, разположено на Земята. Нека е радиус векторът, насочен от пробното тяло към Луната, и нека е дължината на този вектор. В този случай силата на привличане на това тяло от Луната ще бъде равна на

където е селенометричната гравитационна константа. Нека поставим тестовото тяло в точка . Силата на привличане на тестово тяло, поставено в центъра на масата на Земята, ще бъде равна на

Тук и се отнася до радиус вектора, свързващ центровете на масата на Земята и Луната, и техните абсолютни стойности. Ще наречем приливна сила разликата между тези две гравитационни сили

Във формули (1) и (2) Луната се счита за топка със сферично симетрично разпределение на масата. Силовата функция на привличане на пробно тяло от Луната не се различава от силовата функция на привличане на топка и е равна на.Втората сила е приложена към центъра на масата на Земята и е строго постоянна стойност. За да получим функцията на силата за тази сила, въвеждаме времева координатна система. Нека начертаем оста от центъра на Земята и да я насочим към Луната. Посоките на другите две оси ще бъдат оставени произволни. Тогава силовата функция на силата ще бъде равна на . Приливен потенциалще бъде равно на разликата на тези две силови функции. Означаваме го , получаваме Константата се определя от условието за нормализиране, според което приливният потенциал в центъра на Земята е равен на нула. В центъра на Земята, това следва. Следователно, получаваме крайната формула за приливния потенциал във формата (4)

Тъй като

За малки стойности на , , последният израз може да бъде представен в следната форма

Замествайки (5) в (4), получаваме

Деформация на повърхността на планетата под влияние на приливите и отливите

Смущаващото влияние на приливния потенциал деформира изравнената повърхност на планетата. Нека оценим това въздействие, като приемем, че Земята е топка със сферично симетрично разпределение на масата. Невъзмутимият гравитационен потенциал на Земята на повърхността ще бъде равен на . За точка. , разположен на разстояние от центъра на сферата, гравитационният потенциал на Земята е равен на . Намалявайки с гравитационната константа, получаваме . Тук променливите са и . Нека означим съотношението на масите на гравитиращото тяло към масата на планетата с гръцка буква и решим получения израз за:

Тъй като със същата степен на точност получаваме

Като се има предвид малкостта на съотношението, последните изрази могат да бъдат записани по следния начин

Така получихме уравнението на двуосен елипсоид, чиято ос на въртене съвпада с оста, т.е. с правата, свързваща гравитиращото тяло с центъра на Земята. Полуосите на този елипсоид очевидно са равни

В края даваме малка числена илюстрация на този ефект. Нека изчислим приливната гърбица на Земята, причинена от привличането на Луната. Радиусът на Земята е равен на km, разстоянието между центровете на Земята и Луната, като се вземе предвид нестабилността на лунната орбита, е km, съотношението на масата на Земята към масата на Луната е 81:1. Очевидно, когато заместваме във формулата, получаваме стойност, приблизително равна на 36 cm.

Вижте също

Бележки

Литература

Фриш С. А. и Тиморева А. В.Курс по обща физика, Учебник за физико-математическите и физико-техническите факултети на държавните университети, том I. M.: GITTL, 1957 г.
Шчулейкин В.В.Физика на морето. М .: Издателство "Наука", Отдел за земни науки на Академията на науките на СССР 1967 г.
Войт С.С.Какво представляват приливите и отливите? Редакция на научно-популярната литература на Академията на науките на СССР

Връзки

WXTide32 е безплатна програма за таблица за приливи и отливи

Луна
Особености

15 октомври 2012 г

Британският фотограф Майкъл Мартен създаде поредица от оригинални снимки, заснемащи бреговете на Великобритания от същите ъгли, но по различно време. Един изстрел при прилив и един при отлив.

Оказа се доста необичайно и положителните отзиви за проекта буквално принудиха автора да започне да публикува книгата. Книгата, наречена „Морска промяна“, излезе през август тази година и беше издадена на два езика. Майкъл Мартен отне около осем години, за да създаде своята впечатляваща поредица от снимки. Времето между високата и ниската вода е средно малко над шест часа. Следователно Майкъл трябва да се задържи на всяко място по-дълго от времето на няколко щракания на затвора. Авторът отдавна е подхранвал идеята за създаване на поредица от такива творби. Той търсеше как да реализира промените в природата на филм, без човешко влияние. И го намерих случайно, в едно от крайбрежните шотландски села, където прекарах целия ден и хванах времето на прилива и отлива.

Периодичните колебания в нивата на водата (повдигания и спадове) във водните площи на Земята се наричат приливи и отливи.

Най-високото ниво на водата, наблюдавано за един ден или половин ден по време на прилив, се нарича пълноводие, най-ниското ниво по време на отлив се нарича ниско ниво, а моментът на достигане на тези максимални нива се нарича състояние (или етап) на прилив прилив или отлив, съответно. Средно нивоморе - условна стойност, над която се намират маркировките на нивото по време на приливи и отливи, а отдолу - по време на отливи. Това е резултат от осредняване на големи серии от спешни наблюдения.

Вертикалните колебания на нивото на водата по време на приливи и отливи са свързани с хоризонтални движения на водните маси спрямо брега. Тези процеси се усложняват от вълнения вятър, речния отток и други фактори. Хоризонталните движения на водните маси в крайбрежната зона се наричат приливни (или приливни) течения, докато вертикалните колебания на водните нива се наричат приливи и отливи. Всички явления, свързани с приливи и отливи, се характеризират с периодичност. Приливните течения периодично променят посоката си към противоположната, за разлика от тях, океанските течения, движещи се непрекъснато и еднопосочно, са причинени от общата циркулация на атмосферата и покриват големи площи от открития океан.

Приливите и отливите се редуват циклично в съответствие с променящите се астрономически, хидрологични и метеорологични условия. Последователността на приливните фази се определя от два максимума и два минимума в дневния цикъл.

Въпреки че Слънцето играе значителна роля в приливните процеси, решаващ фактор за тяхното развитие е гравитационното привличане на Луната. Степента на влияние на приливните сили върху всяка частица вода, независимо от местоположението й на земната повърхност, се определя от закона универсална гравитацияНютон.

Този закон гласи, че две материални частици се привличат една друга със сила, право пропорционална на произведението на масите на двете частици и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Разбираемо е, че колкото по-голяма е масата на телата, толкова по-голяма е силата на взаимно привличане, която възниква между тях (при еднаква плътност по-малко тяло ще създаде по-малко привличане от по-голямо).

Законът също така означава, че колкото по-голямо е разстоянието между две тела, толкова по-малко е привличането между тях. Тъй като тази сила е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между две тела, факторът на разстоянието играе много по-голяма роля при определяне на големината на приливната сила, отколкото масите на телата.

Гравитационното привличане на Земята, действащо върху Луната и поддържайки я в околоземна орбита, е противоположно на силата на привличане на Земята от Луната, която се стреми да придвижи Земята към Луната и „повдига“ всички разположени обекти на Земята по посока на Луната.

Точката на земната повърхност, разположена точно под Луната, е само на 6400 км от центъра на Земята и средно на 386 063 км от центъра на Луната. Освен това масата на Земята е 81,3 пъти по-голяма от масата на Луната. По този начин в тази точка на земната повърхност гравитацията на Земята, действаща върху всеки обект, е приблизително 300 хиляди пъти по-голяма от гравитацията на Луната.

Обща идея е, че водата на Земята точно под Луната се издига по посока на Луната, карайки водата да се оттича от други места на земната повърхност, но тъй като гравитацията на Луната е толкова малка в сравнение със земната, това не би да бъде достатъчно, за да вдигне толкова много вода. огромно тегло.
Въпреки това, океаните, моретата и големи езерана Земята, като големи течни тела, те са свободни да се движат под въздействието на силата на страничното изместване и всяка слаба тенденция към хоризонтално изместване ги привежда в движение. Всички води, които не са директно под Луната, са подложени на действието на компонента на гравитационната сила на Луната, насочена тангенциално (допирателно) към земната повърхност, както и нейната компонента, насочена навън, и са обект на хоризонтално изместване спрямо твърдото тяло. земната кора.

В резултат на това водата тече от съседни зони на земната повърхност към място, разположено под Луната. Полученото натрупване на вода в точка под Луната образува прилив там. Самата приливна вълна в открития океан има височина само 30-60 см, но се увеличава значително, когато се приближава до бреговете на континенти или острови.
Поради движението на водата от съседни области към точка под Луната, съответните приливи на вода се появяват в две други точки, отдалечени от нея на разстояние, равно на една четвърт от обиколката на Земята. Интересно е да се отбележи, че намаляването на морското равнище в тези две точки е придружено от покачване на морското равнище не само от страната на Земята, обърната към Луната, но и от противоположната страна.

Този факт се обяснява и със закона на Нютон. Два или повече обекта, разположени на различни разстояния от един и същ източник на гравитация и следователно подложени на ускорение на гравитацията с различни величини, се движат един спрямо друг, тъй като обектът, който е най-близо до центъра на тежестта, е най-силно привлечен от него.

Водата в подлунната точка изпитва по-силно привличане към Луната, отколкото Земята под нея, но Земята от своя страна има по-силно привличане към Луната, отколкото водата от противоположната страна на планетата. Така възниква приливна вълна, която от страната на Земята, обърната към Луната, се нарича директна, а от противоположната страна - обратна. Първият от тях е само с 5% по-висок от втория.

Поради въртенето на Луната по нейната орбита около Земята, между два последователни прилива или два отлива на дадено място минават приблизително 12 часа и 25 минути. Интервалът между кулминациите на последователните приливи и отливи е приблизително. 6 часа 12 минути Периодът от 24 часа 50 минути между два последователни прилива се нарича приливен (или лунен) ден.

Неравенства на приливите и отливите. Приливните процеси са много сложни и трябва да се вземат предвид много фактори, за да се разберат. Във всеки случай ще бъдат определени основните характеристики:
1) етапът на развитие на прилива спрямо преминаването на Луната;
2) приливна амплитуда и
3) вида на приливните колебания или формата на кривата на нивото на водата.
Многобройни вариации в посоката и величината на приливните сили пораждат разлики в големината на сутрешните и вечерните приливи в дадено пристанище, както и между едни и същи приливи и отливи в различни пристанища. Тези разлики се наричат неравенства на приливите и отливите.

Полуденонощен ефект. Обикновено в рамките на едно денонощие, поради основната приливна сила - въртенето на Земята около оста си - се образуват два пълни приливни цикъла.

Когато се гледа от северния полюс на еклиптиката, е очевидно, че Луната се върти около Земята в същата посока, в която Земята се върти около оста си - обратно на часовниковата стрелка. При всяко следващо завъртане дадена точка от земната повърхност отново заема позиция директно под Луната малко по-късно, отколкото по време на предишното завъртане. Поради тази причина както приливът, така и отливът на приливите се забавят с приблизително 50 минути всеки ден. Тази стойност се нарича лунно забавяне.

Половинмесечно неравенство. Този основен тип вариация се характеризира с периодичност от приблизително 143/4 дни, което е свързано с въртенето на Луната около Земята и нейното преминаване през последователни фази, по-специално сизигии (новолуние и пълнолуние), т.е. моменти, когато Слънцето, Земята и Луната са разположени на една и съща права линия.

Досега засегнахме само приливното влияние на Луната. Гравитационното поле на Слънцето също влияе върху приливите и отливите, но въпреки че масата на Слънцето е много по-голяма от масата на Луната, разстоянието от Земята до Слънцето е толкова по-голямо от разстоянието до Луната, че приливната сила на Слънцето е по-малко от половината от това на Луната.

Въпреки това, когато Слънцето и Луната са на една и съща права линия, или от една и съща страна на Земята, или от противоположни страни (по време на новолуние или пълнолуние), техните гравитационни сили се сумират, действайки по една и съща ос, и слънчевият прилив се припокрива с лунния.

По същия начин привличането на Слънцето увеличава отлива, причинен от влиянието на Луната. В резултат на това приливите стават по-високи, а приливите и отливите по-ниски, отколкото ако бяха причинени само от гравитацията на Луната. Такива приливи и отливи се наричат пролетни приливи.

Когато векторите на гравитационната сила на Слънцето и Луната са взаимно перпендикулярни (по време на квадратури, т.е. когато Луната е в първата или последната четвърт), техните приливни сили се противопоставят, тъй като приливът, причинен от привличането на Слънцето, се наслагва върху отлив, причинен от Луната.

При такива условия приливите не са толкова високи и приливите не са толкова ниски, колкото ако се дължат само на гравитационната сила на Луната. Такива междинни приливи и отливи се наричат квадратура.

Диапазонът на високи и ниски водни марки в този случай е намален приблизително три пъти в сравнение с пролетния прилив.

Лунно паралактично неравенство. Периодът на колебания във височините на приливите и отливите, който възниква поради лунния паралакс, е 271/2 дни. Причината за това неравенство е промяната в разстоянието на Луната от Земята по време на въртенето на последната. Поради елиптичната форма на лунната орбита приливната сила на Луната в перигея е с 40% по-висока, отколкото в апогей.

Ежедневно неравенство. Периодът на това неравенство е 24 часа 50 минути. Причините за възникването му са въртенето на Земята около оста й и промяна в деклинацията на Луната. Когато Луната е близо до небесния екватор, двата прилива за даден ден (както и двата отлива) се различават леко, а височините на сутрешните и вечерните високи и ниски води са много близки. Въпреки това, когато северната или южната деклинация на Луната се увеличава, сутрешните и вечерните приливи и отливи от един и същи тип се различават по височина и когато Луната достигне най-голямата си северна или южна деклинация, тази разлика е най-голяма.

Известни са и тропическите приливи, наречени така, защото Луната е почти над северните или южните тропици.

Денонощното неравенство не влияе значително на височините на два последователни отлива в Атлантическия океан и дори ефектът му върху височините на приливите е малък в сравнение с общата амплитуда на колебанията. Въпреки това, в Тихия океан дневната променливост е три пъти по-голяма при нива на отлив, отколкото при нива на прилив.

Полугодишно неравенство. Неговата причина е въртенето на Земята около Слънцето и съответното изменение в деклинацията на Слънцето. Два пъти в годината по няколко дни по време на равноденствия Слънцето е близо до небесния екватор, т.е. нейната деклинация е близо до 0. Луната също се намира близо до небесния екватор за приблизително един ден на всеки половин месец. Така по време на равноденствията има периоди, когато деклинациите и на Слънцето, и на Луната са приблизително равни на 0. Общият приливен ефект от привличането на тези две тела в такива моменти е най-забележим в области, разположени близо до земния екватор. Ако в същото време Луната е във фаза новолуние или пълнолуние, т.нар. равноденствени пролетни приливи и отливи.

Неравенство на слънчевия паралакс. Периодът на проявление на това неравенство е една година. Причината за него е промяната на разстоянието от Земята до Слънцето по време на орбиталното движение на Земята. Веднъж за всяко въртене около Земята, Луната е на най-късото си разстояние от нея в перигея. Веднъж годишно, около 2 януари, Земята, движейки се по своята орбита, също достига точката на най-близко приближаване до Слънцето (перихелий). Когато тези два момента на най-близък подход съвпадат, причинявайки най-голямата обща приливна сила, можем да очакваме повече високи ниваприливи и ниски нива на приливи. По същия начин, ако преминаването на афелия съвпада с апогея, възникват по-ниски приливи и по-плитки приливи.

Най-големи приливни амплитуди. Най-високият прилив в света се генерира от силни течения в залива Минас в залива Фънди. Приливните колебания тук се характеризират с нормален ход с полудневен период. Нивото на водата по време на прилив често се повишава с повече от 12 m за шест часа и след това спада със същото количество през следващите шест часа. Когато ефектът от пролетния прилив, позицията на Луната в перигея и максималната деклинация на Луната се появят в един и същи ден, нивото на прилива може да достигне 15 м. Тази изключително голяма амплитуда на приливните колебания се дължи отчасти на формата на фуния формата на залива на Фънди, където дълбочините намаляват и бреговете се приближават към върха на залива. Причините за приливите и отливите, които са били обект на непрекъснато изследване в продължение на много векове, са сред онези проблеми, които са породили много противоречиви теории дори в сравнително скорошно време

Чарлз Дарвин пише през 1911 г.: „Няма нужда да търсим древна литература в името на гротескните теории за приливите и отливите.“ Въпреки това, моряците успяват да измерят височината си и да се възползват от приливите и отливите, без да имат представа за действителните причини за възникването им.

Мисля, че не е нужно да се тревожим твърде много за причините за приливите и отливите. Въз основа на дългосрочни наблюдения се изчисляват специални таблици за всяка точка на земните води, които показват времената на висока и ниска вода за всеки ден. Планирам пътуването си, например, до Египет, който е известен с плитките си лагуни, но се опитайте да планирате предварително, така че пълноводието да се случи през първата половина на деня, което ще ви позволи да карате пълноценно по-голямата част от дневните часове.
Друг въпрос, свързан с приливите и отливите, който е интересен за кайтърите, е връзката между вятъра и колебанията на нивото на водата.

Народен знактвърди, че при прилив вятърът се усилва, но при отлив се вкисва.
Влиянието на вятъра върху приливните явления е по-разбираемо. Вятърът от морето тласка водата към брега, височината на прилива се увеличава над нормалното, а при отлив нивото на водата също надвишава средното. Напротив, когато вятърът духа от сушата, водата се отблъсква от брега и морското ниво пада.

Вторият механизъм действа чрез увеличаване на атмосферното налягане върху огромна площ от вода; нивото на водата намалява с добавянето на насложеното тегло на атмосферата. Когато атмосферното налягане се повиши с 25 mmHg. чл., нивото на водата спада с приблизително 33 см. Зона високо наляганеили антициклон обикновено се нарича хубаво време, но не и за кайтъри. В центъра на антициклона цари затишие. Намаляването на атмосферното налягане причинява съответно повишаване на водните нива. Следователно, рязък спад на атмосферното налягане, съчетан с ураганни ветрове, може да причини забележимо покачване на водните нива. Такива вълни, въпреки че се наричат приливни, всъщност не са свързани с влиянието на приливните сили и нямат характерната за приливните явления периодичност.

Но е напълно възможно отливите да повлияят и на вятъра, например намаляването на нивото на водата в крайбрежните лагуни води до по-голямо затопляне на водата и в резултат на това до намаляване на температурната разлика между студеното море и нагрятата земя, което отслабва ефекта на бриз.

Снимка от Майкъл Мартен

Феноменът на морските приливи е забелязан от древни времена. Херодот пише за приливите и отливите през 5 век пр. н. е. Дълго време хората не можеха да разберат природата на приливите и отливите. Правени са различни фантастични предположения, като това, че Земята диша. Дори известният учен (1571-1630), открил законите на движението на планетите, смята приливите и отливите за резултат... от дишането на планетата Земя.

Френският математик и философ (1596-1650) е първият сред европейските учени, който посочва връзката между приливите и отливите, но не разбира каква е тази връзка. Ето защо той даде такова далеч от истината обяснение за феномена на прилива: Луната, въртяща се около Земята, оказва натиск върху водата, карайки я да слезе.

Постепенно учените разбраха този, трябва да се каже, труден проблем и беше установено, че приливите и отливите са следствие от влиянието на гравитационните сили на Луната и (в по-малка степен) на Слънцето върху повърхността на океана.

В океанологията е дадено следното определение: Ритмичното покачване и спадане на водата, както и съпътстващите течения се наричат приливи и отливи.

Приливите се случват не само в океана, но и в атмосферата и земната кора. Повдигането на земната кора е много незначително, така че те могат да бъдат определени само със специални инструменти. Друго нещо е водната повърхност. Частиците вода се движат и, получавайки ускорение от Луната, се приближават към нея несравнимо повече от земния небосвод. Следователно от страната, обърната към Луната, водата се издига нагоре, образувайки завой, нещо като водна могила на повърхността на океана. Тъй като Земята се върти около оста си, тази могила от вода се движи по повърхността на океана след нея.

Теоретично дори далечни звезди участват във формирането на приливи и отливи. Но това си остава чисто теоретично твърдение, тъй като влиянието на звездите е незначително и може да бъде пренебрегнато. По-точно, невъзможно е да се пренебрегне, тъй като няма какво да се пренебрегне. Въздействието на Слънцето върху повърхността на океана поради голямото разстояние на звездата е 3-4 пъти по-слабо от въздействието на Луната. Мощните лунни приливи маскират привличането на Слънцето и следователно слънчевите приливи като такива не се наблюдават.

Крайното положение на нивото на водата в края на прилива се нарича пълен с вода, и в края на отлива - маловодие.

Две снимки, направени от една и съща точка в моменти на ниско и пълноводие,
дават представа за колебанията на нивото на приливите и отливите.

Ако започнем да наблюдаваме прилива в момента на пълноводие, ще видим, че след 6 часа ще настъпи най-ниското ниво на водата. След това отново ще започне приливът, който също ще продължи 6 часа, докато достигне най-високото си ниво. Следващият прилив ще настъпи 24 часа след началото на нашето наблюдение.

Но това ще се случи само при идеални, теоретични условия. Реално през деня има един прилив и един отлив – и тогава приливът се нарича денонощен. Или може да се случи в два приливни цикъла. В този случай говорим за полуденонощен прилив.

Периодът на дневния прилив продължава не 24 часа, а 50 минути повече. Съответно полудневният прилив продължава 12 часа и 25 минути.

Световният океан преживява предимно полудневни приливи и отливи. Това се декларира от въртенето на Земята около оста си. Приливът, като огромна лека вълна, чиято дължина е много стотици километри, се разпространява по цялата повърхност на Световния океан. Периодът на възникване на такава вълна варира във всяко място на океана от половин ден до един ден. Въз основа на честотата на възникване на приливите и отливите те се разграничават като дневни и полудневни.

По време на пълно завъртане на Земята около оста си, Луната се движи по небето с приблизително 13 градуса. Приливната вълна отнема само 50 минути, за да „настигне“ Луната. Това означава, че времето на пристигането на пълната вода на едно и също място в океана постоянно се измества спрямо времето на деня. И така, ако днес е имало пълноводие на обяд, то утре ще е в 12 часа и 50 минути, а вдругиден в 13 часа и 40 минути.

В открития океан, където приливната вълна не среща съпротива от континенти, острови, дънни неравности и брегови линии, се появяват предимно редовни полудневни приливи и отливи. Приливните вълни в открития океан са невидими, където височината им не надвишава един метър.

Приливът се проявява с пълна сила на откритото океанско крайбрежие, където в продължение на десетки и стотици мили не се виждат нито острови, нито остри завои на бреговата линия.

Когато Слънцето и Луната са разположени на една и съща линия от едната страна на Земята, гравитационната сила на двете светила изглежда се сумира. Това се случва два пъти през лунния месец – на новолуние или пълнолуние. Това положение на светилата се нарича сизигия, а приливът, който се случва в тези дни, се нарича. Пролетните приливи и отливи са най-високите и най-мощните приливи и отливи. За разлика от тях най-ниските приливи и отливи се наричат .

Трябва да се отбележи, че нивото на пролетните приливи и отливи на едно и също място не винаги е еднакво. Причината е все същата: движението на Луната около Земята и Земята около Слънцето. Да не забравяме, че орбитата на Луната около Земята не е кръг, а елипса, създаваща доста забележима разлика между перигея и апогея на Луната - 42 хиляди км. Ако по време на сизигията Луната е в перигей, тоест на най-късото разстояние от Земята, това ще предизвика висока приливна вълна. Е, ако през същия период Земята, движеща се по елипсовидната си орбита около Слънцето, се окаже на най-малкото разстояние от него (а съвпаденията също се случват от време на време), тогава приливите и отливите ще достигнат максималната си величина.

Ето няколко примера, показващи максималната височина, която океанските приливи достигат на определени места по земното кълбо (в метри):

Име	Местоположение	Височина на прилива (m)
Мезенският залив на Бяло море
Естуар на река Колорадо
Пенжински залив на Охотско море
Устието на река Сеул	Южна Кореа
Естуар на река Фицрой	Австралия
Гренвил
Устието на река Коксоак
Порт Галегас	Аржентина
Заливът на Фънди

По време на прилив водата се издига с различна скорост. Естеството на прилива до голяма степен зависи от ъгъла на наклона на морското дъно. По стръмните брегове водата отначало се покачва бавно - 8-10 милиметра в минута. След това скоростта на прилива се увеличава, като става най-голяма в положение „половин вода“. След това се забавя до позицията на горната граница на прилива. Динамиката на отлива е подобна на динамиката на прилива. Но приливът изглежда съвсем различно на широките плажове. Тук нивото на водата се покачва много бързо и понякога е придружено от висока приливна вълна, която се втурва бързо по плитчините. Любителите на плуването, зяпали по подобни плажове, не могат да очакват нищо добро в тези случаи. Морската стихия не умее да се шегува.

Във вътрешните морета, оградени от останалата част на океана от тесни и плитки криволичещи проливи или групи от малки острови, приливите пристигат с едва забележими амплитуди. Виждаме това в примера на Балтийско море, което е надеждно затворено от приливите и отливите от плитките датски проливи. Теоретично височината на прилива в Балтийско море е 10 сантиметра. Но тези приливи и отливи са невидими за окото; те са скрити от колебания в нивото на водата поради вятър или промени в атмосферното налягане.

Известно е, че в Санкт Петербург често има наводнения, понякога много силни. Нека си спомним колко живо и правдиво той предава драмата на тежкото наводнение от 1824 г. в стихотворението „ Бронзов конник» великият руски поет А.С. Пушкин. За щастие наводнения от такъв мащаб в Санкт Петербург нямат нищо общо с приливите и отливите. Тези наводнения са причинени от циклонни ветрове, които значително повишават нивото на водата с 4-5 метра в източната част на Финския залив и в Нева.

Океанските приливи оказват още по-малко влияние върху вътрешните морета на Черно и Азовско, както и на Егейско и Средиземно море. В Азовско море, свързано с Черно море чрез тесен Керченски пролив, приливната амплитуда е близка до нула. В Черно море колебанията в нивото на водата под влияние на приливите не достигат дори 10 сантиметра.

Обратно, в заливи и тесни заливи, които имат свободна комуникация с океана, приливите и отливите достигат значителни нива. Свободно навлизайки в залива, приливните маси се втурват напред и, като не намират изход сред стесняващите се брегове, се издигат и наводняват земята на голяма площ.

По време на океанските приливи опасно явление, т.нар бор. Поток морска вода, навлизайки в речното корито и срещайки речното течение, образува мощен пенест вал, издигащ се като стена и бързо движещ се срещу течението на реката. По пътя си борът разяжда бреговете и може да унищожи и потопи всеки кораб, ако попадне в речния канал.

На най-голямата река Южна АмерикаВ Амазонка мощна приливна вълна с височина 5-6 метра преминава със скорост 40-45 км / ч на разстояние до една и половина хиляди километра от устието.

Понякога приливните вълни спират течението на реките и дори ги обръщат в обратна посока.

На територията на Русия реките, вливащи се в Мезенския залив на Бяло море, изпитват малък бор.

За да се използва приливната енергия, в някои страни, включително Русия, са построени приливни електроцентрали. Първата приливна електроцентрала, построена в Кислогубския залив на Бяло море, имаше мощност от само 800 киловата. Впоследствие са проектирани ПЕС с мощност от десетки и стотици хиляди киловати. Това означава, че приливите започват да работят в полза на човек.

И накрая, но глобално важно, за приливите и отливите. Теченията, причинени от приливи и отливи, срещат съпротива от континенти, острови и морското дъно. Някои учени смятат, че в резултат на триенето на водните маси срещу тези препятствия въртенето на Земята около оста й се забавя. На пръв поглед това забавяне е съвсем незначително. Изчисленията показват, че през целия период от нашата ера, тоест над 2000 години, дните на Земята са станали по-дълги с 0,035 секунди. Но на какво се основаваше изчислението?

Оказва се, че има доказателства, макар и косвени, че въртенето на нашата планета се забавя. Докато изучава изчезналите корали от девонския период, английският учен Д. Уелс открива, че броят на дневните пръстени на растеж е 400 пъти по-голям от годишните. В астрономията е призната теорията за стабилността на движенията на планетите, според която продължителността на годината остава практически непроменена.

Оказва се, че в девонския период, тоест преди 380 милиона години, годината се е състояла от 400 дни. Следователно денят тогава е с продължителност 21 часа и 42 минути.

Ако Д. Уелс не е сгрешил при изчисляването на дневните пръстени на древните корали и ако останалите изчисления са верни, тогава всичко отива дотам, че в рамките на 12–13 милиарда години дните на Земята ще станат равни по дължина лунен месец. И тогава какво? Тогава нашата Земя постоянно ще е обърната с една страна към Луната, както в момента е случаят с Луната спрямо Земята. Покачващите се води ще се стабилизират от едната страна на Земята, приливите и отливите ще престанат да съществуват, а слънчевите приливи и отливи са твърде слаби, за да бъдат усетени.

Предоставяме на нашите читатели възможност самостоятелно да оценят тази доста екзотична хипотеза.

Британският фотограф Майкъл Мартен създаде серия от оригинални снимки, заснемащи британското крайбрежие от същите ъгли, но по различно време. Един изстрел при прилив и един при отлив.

1. Авторът отдавна е подхранвал идеята за създаване на поредица от такива произведения. Той търсеше как да реализира промените в природата на филм, без човешко влияние. И го намерих случайно, в едно от крайбрежните шотландски села, където прекарах целия ден и хванах времето на прилива и отлива.

3. Периодичните колебания на водните нива (повдигания и спадове) във водните площи на Земята се наричат приливи и отливи.

Най-високото ниво на водата, наблюдавано за един ден или половин ден по време на прилив, се нарича пълноводие, най-ниското ниво по време на отлив се нарича ниско ниво, а моментът на достигане на тези максимални нива се нарича състояние (или етап) на прилив прилив или отлив, съответно. Средното морско ниво е условна стойност, над която са разположени маркировките на нивото по време на приливи и под които по време на отливи. Това е резултат от осредняване на големи серии от спешни наблюдения.

4. Приливите и отливите се редуват циклично в съответствие с променящите се астрономически, хидрологични и метеорологични условия. Последователността на приливните фази се определя от два максимума и два минимума в дневния цикъл.

5. Въпреки че Слънцето играе значителна роля в приливните процеси, решаващ фактор за тяхното развитие е силата на гравитационното привличане на Луната. Степента на влияние на приливните сили върху всяка частица вода, независимо от нейното местоположение на земната повърхност, се определя от закона на Нютон за всемирното привличане.
Този закон гласи, че две материални частици се привличат една друга със сила, право пропорционална на произведението на масите на двете частици и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Разбираемо е, че колкото по-голяма е масата на телата, толкова по-голяма е силата на взаимно привличане, която възниква между тях (при еднаква плътност по-малко тяло ще създаде по-малко привличане от по-голямо).

6. Законът също така означава, че колкото по-голямо е разстоянието между две тела, толкова по-малко привличане има между тях. Тъй като тази сила е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между две тела, факторът на разстоянието играе много по-голяма роля при определяне на големината на приливната сила, отколкото масите на телата.

7. Обща идея е, че водата на Земята, точно под Луната, се издига по посока на Луната, което води до изтичане на вода от други места на земната повърхност, но тъй като привличането на Луната е толкова малък в сравнение с привличането на Земята, не би бил достатъчен, за да вдигне такова огромно тегло.
Въпреки това, океаните, моретата и големите езера на Земята, като големи течни тела, са свободни да се движат под въздействието на страничните сили на изместване и всяка лека тенденция към хоризонтално движение ги привежда в движение. Всички води, които не са директно под Луната, са подложени на действието на компонента на гравитационната сила на Луната, насочена тангенциално (допирателно) към земната повърхност, както и нейната компонента, насочена навън, и са обект на хоризонтално изместване спрямо твърдото тяло. земната кора.

В резултат на това водата тече от съседни зони на земната повърхност към място, разположено под Луната. Полученото натрупване на вода в точка под Луната образува прилив там. Самата приливна вълна в открития океан има височина само 30–60 см, но се увеличава значително, когато се приближава до бреговете на континенти или острови.
Поради движението на водата от съседни области към точка под Луната, съответните приливи на вода се появяват в две други точки, отдалечени от нея на разстояние, равно на една четвърт от обиколката на Земята. Интересно е да се отбележи, че намаляването на морското равнище в тези две точки е придружено от покачване на морското равнище не само от страната на Земята, обърната към Луната, но и от противоположната страна.

8. Този факт също се обяснява със закона на Нютон. Два или повече обекта, разположени на различни разстояния от един и същ източник на гравитация и следователно подложени на ускорение на гравитацията с различни величини, се движат един спрямо друг, тъй като обектът, който е най-близо до центъра на тежестта, е най-силно привлечен от него.

9. Поради въртенето на Луната по нейната орбита около Земята между два последователни прилива или два отлива на дадено място минават приблизително 12 часа и 25 минути. Интервалът между кулминациите на последователните приливи и отливи е приблизително. 6 часа 12 минути Периодът от 24 часа 50 минути между два последователни прилива се нарича приливен (или лунен) ден.

10. Неравенства на стойностите на приливите и отливите. Приливните процеси са много сложни и трябва да се вземат предвид много фактори, за да се разберат. Във всеки случай ще бъдат определени основните характеристики:
1) етапът на развитие на прилива спрямо преминаването на Луната;
2) приливна амплитуда и
3) вида на приливните колебания или формата на кривата на нивото на водата.
Многобройни вариации в посоката и величината на приливните сили пораждат разлики в големината на сутрешните и вечерните приливи в дадено пристанище, както и между едни и същи приливи и отливи в различни пристанища. Тези разлики се наричат неравенства на приливите и отливите.

Полуденонощен ефект. Обикновено в рамките на едно денонощие, поради основната приливна сила - въртенето на Земята около оста си - се образуват два пълни приливни цикъла.

11. Ако се гледа от северния полюс на еклиптиката, очевидно е, че Луната се върти около Земята в същата посока, в която Земята се върти около оста си - обратно на часовниковата стрелка. При всяко следващо завъртане дадена точка от земната повърхност отново заема позиция директно под Луната малко по-късно, отколкото по време на предишното завъртане. Поради тази причина както приливът, така и отливът на приливите се забавят с приблизително 50 минути всеки ден. Тази стойност се нарича лунно забавяне.

12. Полумесечно неравенство. Този основен тип вариация се характеризира с периодичност от приблизително 143/4 дни, което е свързано с въртенето на Луната около Земята и нейното преминаване през последователни фази, по-специално сизигии (новолуние и пълнолуние), т.е. моменти, когато Слънцето, Земята и Луната са разположени на една и съща права линия.

13. Въпреки това, когато Слънцето и Луната са на една и съща права линия, или от една и съща страна на Земята, или от противоположни страни (по време на новолуние или пълнолуние), техните гравитационни сили се сумират, действайки по една и съща ос, и слънчевият прилив припокрива лунния прилив.

14. По същия начин привличането на Слънцето увеличава отлива, причинен от влиянието на Луната. В резултат на това приливите стават по-високи, а приливите и отливите по-ниски, отколкото ако бяха причинени само от гравитацията на Луната. Такива приливи и отливи се наричат пролетни приливи.

15. Когато векторите на гравитационната сила на Слънцето и Луната са взаимно перпендикулярни (по време на квадратури, т.е. когато Луната е в първата или последната четвърт), техните приливни сили се противопоставят, тъй като приливът, причинен от привличането на Слънцето, се наслагва на отлива, причинен от Луната.

16. При такива условия приливите не са толкова високи и приливите не са толкова ниски, колкото ако са причинени само от гравитационната сила на Луната. Такива междинни приливи и отливи се наричат квадратура.

17. Диапазонът на високи и ниски водни марки в този случай е намален приблизително три пъти в сравнение с пролетния прилив.

18. Лунно паралактично неравенство. Периодът на колебания във височините на приливите и отливите, който възниква поради лунния паралакс, е 271/2 дни. Причината за това неравенство е промяната в разстоянието на Луната от Земята по време на въртенето на последната. Поради елиптичната форма на лунната орбита приливната сила на Луната в перигея е с 40% по-висока, отколкото в апогей.

Ежедневно неравенство. Периодът на това неравенство е 24 часа 50 минути. Причините за възникването му са въртенето на Земята около оста й и промяна в деклинацията на Луната. Когато Луната е близо до небесния екватор, двата прилива за даден ден (както и двата отлива) се различават леко, а височините на сутрешните и вечерните високи и ниски води са много близки. Въпреки това, когато северната или южната деклинация на Луната се увеличава, сутрешните и вечерните приливи и отливи от един и същи тип се различават по височина и когато Луната достигне най-голямата си северна или южна деклинация, тази разлика е най-голяма.

19. Известни са и тропическите приливи и отливи, наречени така, защото Луната е почти над северните или южните тропици.

Полугодишно неравенство. Неговата причина е въртенето на Земята около Слънцето и съответното изменение в деклинацията на Слънцето. Два пъти в годината по няколко дни по време на равноденствия Слънцето е близо до небесния екватор, т.е. нейната деклинация е близо до 0. Луната също се намира близо до небесния екватор за приблизително един ден на всеки половин месец. Така по време на равноденствията има периоди, когато деклинациите и на Слънцето, и на Луната са приблизително равни на 0. Общият приливен ефект от привличането на тези две тела в такива моменти е най-забележим в области, разположени близо до земния екватор. Ако в същото време Луната е във фаза новолуние или пълнолуние, т.нар. равноденствени пролетни приливи и отливи.

20. Слънчево паралактично неравенство. Периодът на проявление на това неравенство е една година. Причината за него е промяната на разстоянието от Земята до Слънцето по време на орбиталното движение на Земята. Веднъж за всяко въртене около Земята, Луната е на най-късото си разстояние от нея в перигея. Веднъж годишно, около 2 януари, Земята, движейки се по своята орбита, също достига точката на най-близко приближаване до Слънцето (перихелий). Когато тези два момента на най-близко приближаване съвпаднат, причинявайки най-голямата нетна приливна сила, могат да се очакват по-високи приливни нива и по-ниски приливни нива. По същия начин, ако преминаването на афелия съвпада с апогея, възникват по-ниски приливи и по-плитки приливи.

21. Най-големи приливни амплитуди. Най-високият прилив в света се генерира от силни течения в залива Минас в залива Фънди. Приливните колебания тук се характеризират с нормален ход с полудневен период. Нивото на водата по време на прилив често се повишава с повече от 12 m за шест часа и след това спада със същото количество през следващите шест часа. Когато ефектът от пролетния прилив, позицията на Луната в перигея и максималната деклинация на Луната се появят в един и същи ден, нивото на прилива може да достигне 15 м. Тази изключително голяма амплитуда на приливните колебания се дължи отчасти на формата на фуния формата на залива на Фънди, където дълбочините намаляват и бреговете се приближават към върха на залива. Причините за приливите и отливите, които са били обект на непрекъснато изследване в продължение на много векове, са сред онези проблеми, които са породили много противоречиви теории дори в сравнително скорошно време

22. Чарлз Дарвин пише през 1911 г.: „Няма нужда да търсим древна литература в името на гротескните теории за приливите и отливите.“ Въпреки това, моряците успяват да измерят височината си и да се възползват от приливите и отливите, без да имат представа за действителните причини за възникването им.

23. Народно суеверие гласи, че при прилив вятърът се усилва, а при отлив, напротив, се вкисва.
Влиянието на вятъра върху приливните явления е по-разбираемо. Вятърът от морето тласка водата към брега, височината на прилива се увеличава над нормалното, а при отлив нивото на водата също надвишава средното. Напротив, когато вятърът духа от сушата, водата се отблъсква от брега и морското ниво пада.

24. Вторият механизъм действа чрез увеличаване на атмосферното налягане над огромна площ от вода, което води до намаляване на нивото на водата, тъй като се добавя насложеното тегло на атмосферата. Когато атмосферното налягане се повиши с 25 mmHg. Чл., нивото на водата пада с приблизително 33 см. Зона с високо налягане или антициклон обикновено се нарича добро време, но не и за кайтери. В центъра на антициклона цари затишие. Намаляването на атмосферното налягане причинява съответно повишаване на водните нива. Следователно, рязък спад на атмосферното налягане, съчетан с ураганни ветрове, може да причини забележимо покачване на водните нива. Такива вълни, въпреки че се наричат приливни, всъщност не са свързани с влиянието на приливните сили и нямат характерната за приливните явления периодичност.

Луната се движи около Земята с Средната скорост 1,02 км/сек в приблизително елиптична орбита в същата посока, в която се движат по-голямата част от другите тела слънчева система, тоест обратно на часовниковата стрелка, когато гледате орбитата на Луната от Северния полюс. Голямата полуос на орбитата на Луната, равна на средното разстояние между центровете на Земята и Луната, е 384 400 km (приблизително 60 земни радиуса). Поради елиптичността на орбитата разстоянието до Луната варира между 356 400 и 406 800 км. Периодът на въртене на Луната около Земята, така нареченият звезден месец, е обект на леки колебания от 27,32166 до 29,53 дни, но също така и на много малко веково намаление. Луната свети само с отразена от Слънцето светлина, така че едната й половина, обърната към Слънцето, е осветена, а другата е потопена в тъмнина. Каква част от осветената половина на Луната е видима за нас в даден момент зависи от позицията на Луната в нейната орбита около Земята. Докато Луната се движи през своята орбита, нейната форма постепенно, но непрекъснато се променя. Различните видими форми на Луната се наричат нейни фази.

Приливите и отливите са познати на всеки сърфист. Два пъти на ден нивото на океанските води се покачва и пада, а на някои места с много значителна сума. Всеки ден приливът пристига с 50 минути по-късно от предишния ден.

Луната се задържа в своята орбита около Земята поради причината, че между тези две небесни тела съществуват гравитационни сили, които ги привличат едно към друго. Земята постоянно се стреми да привлече Луната към себе си, а Луната привлича Земята към себе си. Тъй като океаните са големи маси от течност и могат да текат, те лесно се деформират от гравитационните сили на Луната, приемайки формата на лимон. Твърда топка скали, което е Земята, остава в средата. В резултат от страната на Земята, която е обърната към Луната, се появява водна издутина и друга подобна изпъкналост се появява на противоположната страна.

Докато твърдата Земя се върти около оста си, океанските брегове изпитват приливи и отливи, които се случват два пъти на всеки 24 часа и 50 минути, докато океанските брегове преминават през водни могили. Продължителността на периода е повече от 24 часа поради факта, че самата Луна също се движи по своята орбита.

Поради океанските приливи и отливи възниква сила на триене между земната повърхност и водите на океаните, забавяща скоростта на въртене на Земята около оста си. Дните ни постепенно стават все по-дълги и по-дълги; всеки век продължителността на деня се увеличава с около две хилядни от секундата. Доказателство за това могат да бъдат намерени в някои видове корали, които растат по такъв начин, че всеки ден оставят ясен белег в тялото на корала. Растежът се променя през годината, така че всяка година има своя собствена ивица, като годишен пръстен на отсечено дърво. Изследвайки изкопаеми корали, които са на възраст 400 милиона години, океанолозите откриха, че по това време годината се състои от 400 дни с продължителност 22 часа. Фосилизираните останки от още по-древни форми на живот показват, че преди около 2 милиарда години един ден е продължавал само 10 часа. В далечното бъдеще продължителността на деня ще бъде равна на нашия месец. Луната винаги ще стои на едно и също място, тъй като скоростта на въртене на Земята около оста й ще съвпада точно със скоростта на орбитата на Луната. Дори сега, благодарение на приливните сили между Земята и Луната, Луната постоянно е обърната към Земята с една и съща страна, с изключение на малки колебания. Освен това скоростта на движение на Луната по нейната орбита непрекъснато нараства. В резултат на това Луната постепенно се отдалечава от Земята със скорост около 4 см на година.

Земята хвърля дълга сянка в космоса, блокирайки светлината на Слънцето. Когато Луната влезе в сянката на Земята, настъпва лунно затъмнение. Ако бяхте на Луната по време на лунно затъмнение, бихте видели Земята да минава пред Слънцето, блокирайки го. Често Луната остава слабо видима, светейки с приглушена червеникава светлина. Въпреки че е в сянка, Луната е осветена от малко количество червено слънчева светлина, който се пречупва от земната атмосфера по посока на Луната. Пълното лунно затъмнение може да продължи до 1 час и 44 минути. За разлика от слънчевите затъмнения, лунните затъмнения могат да се наблюдават от всяко място на Земята, където Луната е над хоризонта. Въпреки че Луната преминава през цялата си орбита около Земята веднъж месечно, затъмненията не могат да се случват всеки месец поради факта, че равнината на орбитата на Луната е наклонена спрямо равнината на орбитата на Земята около Слънцето. За една година могат да се случат най-много седем затъмнения, от които две или три трябва да са лунни. Слънчевите затъмнения се случват само при новолуние, когато Луната е точно между Земята и Слънцето. Лунните затъмнения винаги се случват по време на пълнолуние, когато Земята е между Луната и Слънцето.

Преди учените да видят лунни камъни, те имаха три теории за произхода на Луната, но не успяха да докажат, че нито една от тях е вярна. Някои вярваха, че новообразуваната Земя се върти толкова бързо, че изхвърли част от материята, която след това се превърна в Луната. Други предполагаха, че Луната идва от дълбините на космоса и е била уловена от силата на земната гравитация. Третата теория беше, че Земята и Луната са се образували независимо, почти едновременно и на приблизително еднакво разстояние от Слънцето. Разлики в химичен съставЗемята и Луната показват, че е малко вероятно тези небесни тела някога да образуват едно цяло.

Неотдавна се появи и четвърта теория, която днес се приема за най-правдоподобна. Това е хипотезата за гигантския удар. Основната идея е, че когато планетите, които виждаме сега, са се формирали, някакво небесно тяло с размерите на Марс с огромна мощностсе блъсна в младата Земя под бърз ъгъл. В този случай по-леките вещества от външните слоеве на Земята ще трябва да се откъснат от нея и да се разпръснат в космоса, образувайки пръстен от фрагменти около Земята, докато ядрото на Земята, състоящо се от желязо, ще остане непокътнато. В крайна сметка този пръстен от отломки се слива заедно, за да образува Луната.

Изследвайки радиоактивните вещества, съдържащи се в лунните скали, учените успяха да изчислят възрастта на Луната. Скалите на Луната са станали твърди преди около 4,4 милиарда години. Луната очевидно се е формирала малко преди това; най-вероятната му възраст е около 4,65 милиарда години. Това е в съответствие с възрастта на метеоритите, както и с оценките за възрастта на Слънцето.
Най-древните скали на Луната се намират в планински райони. Възрастта на скалите, взети от морета от втвърдена лава, е много по-млада. Когато Луната беше много млада, външният й слой беше течен поради много висока температура. Докато Луната се охлаждаше, се образува външната й обвивка или кора, части от която сега се намират в планински райони. През следващите половин милиард години лунната кора беше непрекъснато бомбардирана от астероиди, тоест малки планети и гигантски скали, възникнали по време на формирането на Слънчевата система. След най-силните удари по повърхността са останали огромни вдлъбнатини

Между 4,2 и 3,1 милиарда години, лавата течеше през дупки в кората, наводнявайки кръглите басейни, останали на повърхността след удари с колосална сила. Лавата, наводняваща огромни равнинни площи, създава лунни морета, които в наше време са втвърдени океани от скали.