Tartalom
- Newton magyarázta az árapályerőt a gravitáció szempontjából
- Az ok Két napos dagály van
- A holdpálya hatása
- A Nap az árapályokat is érinti
- Árok az óceán medencéinek valós világában
- Az árapályokat az időjárás és a geológiai események is befolyásolják
Az árapály emelkedése és bukása súlyos hatással van a Föld bolygó életére. Mindaddig, amíg voltak tengerparti közösségek, amelyek táplálékától függ a tengertől, addig az emberek időzítették az élelmiszer-összegyűjtési tevékenységeiket, hogy azok összhangban legyenek az árapályokkal. A tengeri növények és állatok a maga részéről a ciklikus bomláshoz alkalmazkodnak, és számos ötletes módon áramlanak.
A gravitáció okozza az árapályokat, de az árapály ciklusa nincs szinkronizálva egyetlen mennyei test mozgásával. Könnyen elképzelhető, hogy a holdak az óceánokat érintő árapályok a Földön vannak, de ennél bonyolultabb. A nap az árapályt is érinti.
Még más bolygók, mint például a Vénusz és a Jupiter, olyan gravitációs hatásokat fejtenek ki, amelyek apró hatásúak. Mindezeket a tényezőket összerakva, sőt még nem tudják magyarázni azt a tényt, hogy a Föld bármely pontján naponta két dagály tapasztalható meg. Ez a magyarázat megköveteli annak felmérését, hogy a Föld és a Hold kering körül.
Ideálissága az árapályok kizárólag a gravitációs erők eredményeként történő figyelembevétele. A Föld időjárási mintái, valamint a bolygók felületének szerkezete befolyásolják a víz mozgását az óceán medencéiben. A meteorológusoknak ezeket a tényezõket figyelembe kell venniük, amikor egy adott helység árapályát megjósolják.
Newton magyarázta az árapályerőt a gravitáció szempontjából
Amikor Sir Isaac Newtonra gondol, elképzelheti, hogy az angol fizikus / matematikus ismerős képét egy eső alma a fejére csapja. A kép emlékezteti Önt, hogy Newton, Johannes Kepler munkájából támaszkodva, megfogalmazta az egyetemes gravitációs törvényt, amely nagy áttörés volt az univerzum megértésében. Ezt a törvényt használta az árapály magyarázatára, és megcáfolta Galileo Galileit, aki úgy vélte, hogy az árapályok kizárólag a Földnek a nap körül mozgó mozgásának következményei.
Newton a gravitációs törvényt Keplers harmadik törvényéből származtatta, amely kimondja, hogy a bolygók forgási periódusának négyzete arányos a Naptól való távolságának kockájával. Newton ezt az univerzum minden testére általánosította, nemcsak a bolygókra. A törvény kimondja, hogy bármely két tömegtestet illetően m1 és m2, távolság elválasztva r, a gravitációs erő F köztük adja:
F = Gm1m2/ r2
ahol G a gravitációs állandó.
Ez azonnal megmondja neked, hogy miért a hold, amely ennél sokkal kisebb, mint a nap, jobban befolyásolja a Föld árapályát. Ennek oka az, hogy közelebb van. A gravitációs erő közvetlenül változik az első tömegtel, de fordítva a távolság második erősségével, tehát a két test közötti szétválasztás fontosabb, mint tömegük. Mint kiderült, a nap hatása az árapályra körülbelül a hold hatása.
Más bolygók, amelyek kisebbek, mint a nap, és távolabb vannak, mint a hold, elhanyagolható hatással vannak az árapályra. A Vénusz, amely a Földhez legközelebbi bolygó, 10 000-szer kevesebb, mint a Nap és a Hold együttes hatása. A Jupiternek még kevesebb befolyása van - körülbelül egytizedének a Vénuszé.
Az ok Két napos dagály van
A Föld annyira nagyobb, mint a hold, hogy úgy tűnik, hogy a hold körül kering, de az igazság az, hogy egy közös központ körül keringnek, amelyet a barycenter-nek hívnak. Körülbelül 1068 mérföld a Föld felszíne alatt egy vonalon, amely a Föld középpontjától a hold közepéig terjed. A Föld ezen pont körül történő forgása centrifugális erőt hoz létre a bolygó felületén, amely a felület minden pontján azonos.
A centrifugális erő az, amely egy testet elmozdít a forgás középpontjától. annyira, hogy a vizet elforgatja a forgó sprinklerfej. Egy véletlenszerű ponton A - a Földnek a Hold felé néző oldalán a holdak gravitációja a legerősebb, és a gravitáció egyesül a centrifugális erővel, hogy dagályt hozzon létre.
12 óra múlva azonban a Föld megfordult és mutat A a legtávolabbi távolságra van a holdtól. A távolság megnövekedése miatt, amely megegyezik a Föld átmérőjével (csaknem 8000 mérföld vagy 12 874 km), az A pont a leggyengébb hold gravitációs vonzerőt látja, de a centrifugális erő változatlan, és az eredmény egy második dagály.
A tudósok ezt grafikusan egy hosszúkás vízbuborékként ábrázolják a Föld körül. Ideálissá teszi, mivel feltételezi, hogy a Föld egyenletesen borítja a vizet, de a holdak gravitációja miatt működőképes modellt nyújt az árapály-tartományról.
A Föld-hold tengelyétől 90 fokkal elválasztott pontokon a hold-gravitáció normál komponense elegendő a centrifugális erő leküzdéséhez, és a kidudorodás ellaposodik. Ez a síkodás az árapálynak felel meg.
A holdpálya hatása
A Földet körülvevő képzeletbeli dudor körülbelül egy ellipszis, amelynek félig nagy tengelye van annak a vonalnak a mentén, amely összeköti a Föld központját a hold közepével. Ha a hold álljon a pályán, a Föld minden pontja dagályokat és árapályokat tapasztalna minden nap ugyanabban az időben, de a hold nem mozog. Naponta 13,2 fokkal mozog a csillagokhoz képest, tehát a dudor főtengelyének tájolása is megváltozik.
Amikor a dudor főtengelyén lévő pont befejezi a forgást, a főtengely elmozdult. A Földnek körülbelül 4 percig kell elfordulnia egy fokkal, és a főtengely 13 fokkal elmozdult, tehát a Földnek további 53 percig kell forognia, mielőtt a pont visszatérne a kidudorodás főtengelyéhez. Ha a holdak orbitális mozgása volt az egyetlen tényező, amely befolyásolta az árapályokat (spoiler riasztás: nincs), a dagály napi 53 perccel később következik be az Egyenlítő egyik pontján.
Az árapályok holdre gyakorolt hatását illetően két másik tényező befolyásolja az árapály időzítését és a víz magasságát.
A Nap az árapályokat is érinti
A nap gravitációja egy második kidudorodást idéz elő a Földet körülvevő képzeletbeli buborékban, tengelye pedig annak a vonalnak a mentén helyezkedik el, amely összeköti a Földet a Napval. A tengely napi körülbelül 1 fokkal halad előre, miközben követi a napfény látszólagos helyzetét az égen, és körülbelül fele olyan hosszú, mint a hold gravitáció által létrehozott buborék.
Az árapály-egyensúlyi elméletben, amely az árapály-buborék modellt hozza létre, a holdak gravitációja által létrehozott buborék és a napfény gravitáció által létrehozott buborék egymásra helyezése révén lehetővé kell tenni a napi dagály előrejelzését bármely helységben.
A dolgok azonban nem olyan egyszerűek, mert a Földet nem hatalmas óceán borítja. Szárazföldi tömeggel rendelkezik, amelyek három óceán medencét hoznak létre, amelyeket meglehetősen keskeny átjárók kötnek össze. A nap gravitációja azonban kombinálódik a holdéval, hogy kéthavonta csúcsokat hozzon létre az árapályok magasságában az egész világon.
Tavaszi és dagály: A tavaszi árapályoknak semmi köze sincs a tavaszi évszakhoz. Újholdkor és teliholdkor fordul elő, amikor a nap és a hold egyeznek a Földdel. E két mennyei test gravitációs hatása együttesen szokatlanul magas dagályvizet eredményez.
A tavaszi árapályok átlagosan kéthetente fordulnak elő. Körülbelül egy héttel minden tavaszi dagály után a Föld-Hold tengely merőleges a Föld-Nap tengelyre. A nap és a hold gravitációs hatásai eltüntetik egymást, és az árapály a szokásosnál alacsonyabb. Ezeket nyers dagálynak nevezik.
Árok az óceán medencéinek valós világában
A három fő óceánmedence - a Csendes-óceán, az Atlanti-óceán és az Indiai-óceánok mellett - számos kisebb medence is található, mint például a Földközi-tenger, a Vörös-tenger és a Perzsa-öböl. Mindegyik medence olyan, mint egy edény, és amint láthatja, amikor egy pohár vizet oda-vissza döntenek, a víz elcsúszik a tartály falai között.A víz mindkét világ medencéjében természetes oszcillációs periódussal rendelkezik, és ez módosíthatja a nap és a hold gravitációs árapályerejét.
Például a Csendes-óceán időszaka 25 óra, ami megmagyarázza, hogy a Csendes-óceán sok részén miért van csak egy dagály napi szinten. Az Atlanti-óceán időszaka ezzel szemben 12,5 óra, tehát általában két magas dagály van naponta az Atlanti-óceánon. Érdekes, hogy a nagy vízgyűjtők közepén gyakran nincs dagály, mert a víz természetes rezgéseinek általában nulla pontja van a medence közepén.
Az árapály általában magasabb a sekély vízben vagy a zárt térbe, például öbölbe belépő vízben. A Fundy-öböl a kanadai Maritimesben a legmagasabb árapályokat éli a világon. Az öböl alakja a víz természetes oszcillációját idézi elő, amely rezonanciát képez az Atlanti-óceán oszcillációjával, így közel 40 méter magasságkülönbséget eredményez a dagály és a dagály között.
Az árapályokat az időjárás és a geológiai események is befolyásolják
A név elfogadása előtt cunami, amely japánul "nagy hullámot" jelent, az óceáni kutatók arra a víz nagy mozgására utaltak, amely a földrengéseket és a hurrikánokat árapályhullámként követi. Ezek alapvetően sokkhullámok, amelyek áthaladnak a vízen, és pusztítóan magas vizet hoznak létre a parton.
A tartós erős szél elősegítheti a víznek a part felé vezető áramlását, és olyan hullámokat hozhat létre, amelyeket hullámhossznak hívnak. A part menti közösségek számára ezek a hullámok gyakran a trópusi viharok és hurrikánok legnagyobb következményei.
Ez más módon is működhet. Az erős tengeri szelek kiszoríthatják a vizet a tengerbe, és szokatlanul alacsony árapályt eredményezhetnek. Nagy viharok fordulnak elő alacsony légnyomású területeken, amelyeket depressziónak hívnak. A légnyomok a nagynyomású levegőtömegekből ezekbe a mélyedésekbe kerülnek, és a zúzódások vezetik a vizet.