Отлив

Отлив — это периодическое понижение уровня воды в Мировом океане, море или ином водоёме, вызванное гравитационным воздействием Луны и Солнца на водную оболочку Земли. Отлив является фазой приливного цикла, который представляет собой чередование подъёма (прилив) и спада (отлив) уровня воды. Данное явление относится к категории приливно-отливных движений уровня моря и играет важную роль в гидрологии, навигации, экологии и хозяйственной деятельности человека.

Природа возникновения

Астрономические причины

Основной причиной отливов и приливов является гравитационное притяжение Луны, которое вызывает деформацию водной оболочки Земли. Вращение системы «Земля — Луна» вокруг общего центра масс приводит к возникновению приливных сил. На стороне планеты, обращённой к Луне, возникает приливная выпуклость; на противоположной стороне — аналогичная выпуклость, вызванная центробежной силой. Когда данная выпуклость смещается на другое полушарие в результате вращения Земли, на исходном участке уровень воды падает, что и называется отливом.

Солнце также оказывает влияние на приливно-отливные процессы, хотя его эффект примерно в два раза слабее лунного из-за значительно большего расстояния до Земли. Совместное действие Луны и Солнца приводит к двум основным типам циклов:

• Сизигийные приливы и отливы — возникают во время новолуния и полнолуния, когда Солнце, Земля и Луна находятся приблизительно на одной линии. В этот период амплитуда (разница между уровнем прилива и отлива) максимальна.
• Квадратурные приливы и отливы — наступают в первой и третьей четверти Луны, когда Солнце и Луна расположены под прямым углом относительно Земли. В этом случае амплитуда минимальна.

Динамика водной массы

Отлив не является мгновенным; он представляет собой постепенное падение уровня водной поверхности. Скорость и длительность отлива зависят от геометрии бассейна, глубины, рельефа дна и конфигурации береговой линии. В открытом океане отлив может длиться около 6 часов 12,5 минут — столько же, сколько и прилив. Полный цикл (отлив — малая вода — прилив — большая вода) занимает примерно 24 часа 50 минут, что соответствует лунным суткам.

Классификация отливов

Отливы различаются по периодичности и механизму возникновения. Выделяют несколько типов:

По периодичности

• Полуратные (полусуточные) — наиболее распространённый тип. В течение суток наблюдаются два прилива и два отлива примерно равной интенсивности. Характерен для Атлантического океана, Северного моря, Балтийского моря и большей части Тихого океана.
• Суточные — наблюдаются один прилив и один отлив за лунные сутки. Встречаются в Мексиканском заливе, некоторых частях Тихого океана и на внутренних морях.
• Смешанные — приливы и отливы не равны по высоте. Характерны для побережий Японского моря, Охотского моря и некоторых районов Индийского океана.

По механизму

• Астрономические отливы — вызваны гравитационными силами Луны и Солнца.
• Метеорологические отливы — спровоцированы ветровыми нагонами воды или сгонными явлениями. При сильных ветрах, дующих с берега, уровень воды может понижаться сильнее, чем при астрономическом отливе.
• Сейшевые отливы — возникают вследствие колебаний уровня воды в замкнутых или полузамкнутых бассейнах (заливах, бухтах) под действием инерции.

Фазы и терминология

Процесс отлива разделяют на несколько стадий:

• Спад — период понижения уровня воды от максимального значения (полная вода) до минимального (малая вода).
• Малая вода — наинизшая точка уровня воды во время отлива. Момент малой воды называют отливной стоячей водой.
• Отливная стоячая вода — кратковременный период, когда уровень воды достигает минимума и практически не меняется.

Особенности на побережье России

Наибольшие перепады уровней воды при отливах в России наблюдаются в Охотском и Беринговом морях, а также в Финском заливе Балтийского моря. В Пенжинской губе Охотского моря высота отлива может достигать 13–14 метров — это один из самых высоких показателей в мире. На побережье Чёрного и Каспийского морей приливы и отливы выражены слабо (амплитуда менее 0,5 метра), что связано с их внутренним расположением и узкой связью с океаном.

Практическое значение

Отливы оказывают существенное влияние на жизнедеятельность человека, особенно в прибрежных регионах.

Судоходство

Отливы определяют доступность портов и гаваней. Крупнотоннажные суда могут заходить в порт или покидать его только в период высокой воды; при отливе они рискуют сесть на мель. Навигационные карты для многих акваторий содержат данные о глубинах при отливе, что позволяет безопасно прокладывать маршруты.

Рыболовство и аквакультура

Во время отлива рыба мигрирует, что используется для промысла. Отливы обнажают литораль — приливно-отливную зону, где собирают моллюсков, ракообразных и водоросли. В аквакультуре отливы помогают организовать водообмен в садках и прудах.

Энергетика

Приливно-отливные течения, в том числе при отливах, используются для выработки электроэнергии на приливных электростанциях (ПЭС). В России действует Кислогубская ПЭС (Мурманская область), работающая за счёт перепада уровней воды между приливом и отливом.

Экология

Отлив — ключевой процесс для экосистем приливных зон. Во время отлива обнажаются обширные участки дна, населённые морскими организмами, адаптированными к периодическому обсыханию. Многие виды птиц, морских млекопитающих и крабов кормятся на обнажённой литорали. Отливы способствуют перемешиванию водных масс, насыщению их кислородом и распределению питательных веществ.

Охрана побережий

Знание точного времени и высоты отливов необходимо для проектирования портовых сооружений, набережных, дамб и водозаборов. Недоучёт отливов может привести к недоступности объектов с моря или повреждению береговых конструкций.

Методы прогнозирования

Прогноз отливов основывается на астрономических данных и гармоническом анализе таблиц приливов. В России составлением таблиц приливов и отливов занимается Гидрографическая служба Министерства обороны РФ. Для каждого порта или бухты рассчитываются:

• время наступления малой воды;
• высота отлива относительно нуля глубин.

В современной навигации используются электронные программы и базы данных, позволяющие в реальном времени получать прогноз отливов на любую дату и координаты.

Экстремальные отливы

Сильные ветры, атмосферные возмущения и ураганы могут вызывать аномально низкие отливы, называемые нагонными или сгонными понижениями уровня. Такое явление наблюдалось, например, в 2012 году в Японском море, когда уровень воды из-за сочетания астрономического отлива и тайфуна упал на 1,5–2 метра ниже обычного. Это приводило к обмелению портов и затруднению судоходства.

Источники

• Ланцберг А. Р., «Приливы и отливы: астрономические основы и практическое применение», М.: Наука, 1983.
• Шулейкин В. В., «Физика моря», 4-е изд., М.: Наука, 1968.
• Навигационные пособия: «Таблицы приливов», Ленинград: ГУНиО МО СССР, 1980.
• Общая гидрология: учебник для вузов / С. Э. Куницкий, М.: Высшая школа, 1975.
• Данные Гидрографической службы Министерства обороны РФ, прогноз приливов и отливов по портам России.