Открыть сервис
Главная → Блог → Прилив

Прилив

Прилив — это периодическое повышение уровня Мирового океана, вызванное гравитационным воздействием Луны и Солнца на водную оболочку Земли, а также вращением планеты. Приливы и отливы представляют собой вертикальные колебания уровня воды (собственно прилив и отлив), которые сопровождаются горизонтальными перемещениями водных масс — приливными течениями. Это одно из наиболее регулярных и предсказуемых природных явлений, играющее ключевую роль в динамике береговой зоны, навигации, экологии морских экосистем и энергетике.

Физическая природа приливов

Основной причиной приливов является гравитационное взаимодействие в системе Земля — Луна — Солнце. Луна, находясь ближе к Земле, оказывает наибольшее влияние. Приливные силы возникают из-за разницы в гравитационном притяжении Луны на разных участках земной поверхности: ближе к Луне вода притягивается сильнее, чем в центре Земли, а на противоположной стороне — слабее. Это создаёт два приливных «горба»: один обращён к Луне, другой — от неё. По мере вращения Земли вокруг своей оси эти горбы перемещаются, вызывая два прилива и два отлива за лунные сутки (около 24 часов 50 минут).

Солнце, хотя и значительно массивнее Луны, находится гораздо дальше, поэтому его приливообразующая сила примерно в 2,2 раза слабее лунной. В зависимости от взаимного расположения Луны, Земли и Солнца возникают два типа приливов:

Сизигийные и квадратурные приливы

  • Сизигийные приливы (или весенние приливы) — наступают во время новолуния и полнолуния, когда Солнце, Луна и Земля выстраиваются на одной линии. Гравитационные воздействия обоих светил складываются, вызывая максимальные приливные колебания.
  • Квадратурные приливы (или низкие приливы) — наблюдаются в первой и последней четверти Луны, когда Солнце и Луна находятся под прямым углом относительно Земли. Их воздействия частично компенсируют друг друга, и амплитуда приливов минимальна.

Приливные силы и деформация Земли

Приливные силы воздействуют не только на океан, но и на твёрдую земную кору, вызывая её упругие деформации — так называемые «земные приливы». Амплитуда таких колебаний земной поверхности может достигать 30–50 см. Кроме того, приливы влияют на атмосферу, вызывая периодические изменения атмосферного давления.

Характеристики и типы приливов

Основные параметры приливов — высота (амплитуда), период и фаза. Высота прилива — это разница между уровнем воды в момент максимального подъёма (полная вода) и минимального спада (малая вода). Период — время между двумя последовательными полными водами.

По характеру колебаний выделяют несколько типов приливов:

  • Полусуточные — два прилива и два отлива за лунные сутки, характерны для большинства побережий Мирового океана (например, Атлантическое побережье Европы).
  • Суточные — один прилив и один отлив за сутки, наблюдаются в некоторых внутренних морях и заливах (например, в Мексиканском заливе, у побережья Вьетнама).
  • Смешанные — чередование суточных и полусуточных циклов, характерны для Тихоокеанского побережья России (Охотское море, побережье Камчатки).

География приливов

Высота приливов сильно варьируется в зависимости от географического положения, формы береговой линии, рельефа дна и глубины акватории. В открытом океане амплитуда приливов обычно не превышает 1–2 метров. Однако в узких заливах, эстуариях и проливах за счёт резонансных явлений высота приливов может достигать десятков метров.

Наибольшие приливы в мире наблюдаются:

В России значительные приливы характерны для побережий Охотского, Берингова и Белого морей. Например, в Мезенском заливе Белого моря высота приливов достигает 10 м, а в Охотском море у берегов Камчатки — до 12 м.

Приливные течения и волны

Приливы сопровождаются горизонтальными перемещениями воды — приливными течениями. Скорость таких течений может достигать 5–10 узлов (9–18 км/ч) в узких проливах и заливах. В некоторых районах, например, в проливе Скагеррак или в проливе Босфор, приливные течения создают сложные гидродинамические условия, опасные для судоходства.

Особым явлением является приливная волна (бор) — резкое повышение уровня воды, движущееся вверх по реке против течения. Это происходит в устьях рек с большой амплитудой приливов и узким руслом. Наиболее известные приливные волны: на реке Цяньтан (Китай) — до 9 м, на реке Амазонка (Бразилия) — до 5 м, на реке Северн (Великобритания) — до 2 м.

Значение приливов

Приливы критически важны для морской навигации, особенно в мелководных портах и устьях рек. Время и высота приливов определяют возможность захода крупнотоннажных судов в порты, а также безопасность прохода через узкие проливы и каналы. Многие порты мира (например, Лондон, Гамбург, Санкт-Петербург) расположены в зонах значительных приливных колебаний, что требует постоянного учёта приливов в лоциях и расписаниях.

Экология

Приливные циклы формируют уникальные экосистемы — литораль (приливно-отливную зону), которая является средой обитания множества видов моллюсков, ракообразных, водорослей и птиц. Приливы обеспечивают обмен питательными веществами между океаном и прибрежными зонами, способствуют очищению эстуариев от загрязнений и поддерживают биологическое разнообразие.

Энергетика

Приливная энергия — один из видов возобновляемой энергии. Приливные электростанции (ПЭС) используют кинетическую энергию приливных течений или потенциальную энергию перепада уровней воды. В мире действуют несколько крупных ПЭС:

В России перспективными районами для строительства ПЭС считаются Охотское море (Пенжинская ПЭС проектной мощностью до 87 ГВт) и Белое море (Мезенская ПЭС).

Геология и берегозащита

Приливные процессы формируют рельеф береговой зоны, создавая песчаные косы, лагуны, марши и мангровые заросли. Приливы влияют на эрозию берегов, перенос наносов и осадконакопление. В районах с высокой амплитудой приливов требуется строительство специальных гидротехнических сооружений (дамб, волноломов, шлюзов) для защиты прибрежных территорий от затопления.

Прогнозирование приливов

Приливы относятся к наиболее предсказуемым природным явлениям. Современные методы прогнозирования основаны на гармоническом анализе — разложении сложного приливного сигнала на сумму простых синусоидальных составляющих (гармоник), каждая из которых соответствует определённому астрономическому периоду. Основные гармоники учитывают влияние Луны (M2, S2, N2) и Солнца (K1, O1, P1). Для составления таблиц приливов используются данные многолетних наблюдений с мареографов, а также спутниковая альтиметрия.

В России регулярные наблюдения за приливами ведутся с XVIII века. Первые систематические таблицы приливов для портов Российской империи были составлены в XIX веке. В настоящее время прогнозирование приливов осуществляется Гидрометцентром России и специализированными морскими службами.

Приливы в культуре и истории

Приливы играли важную роль в жизни прибрежных народов. В античной мифологии приливы связывали с божествами моря (Посейдон, Нептун). В средние века европейские мореплаватели использовали приливные таблицы для навигации. В русской культуре явление приливов описано в трудах М. В. Ломоносова, который в 1763 году в работе «О слоях земных» предложил одну из первых теорий приливов, основанную на гравитационном воздействии Луны.

В современной литературе и кинематографе приливы часто используются как символ цикличности, неизбежности и могущества природы. Например, в романе «Моби Дик» Германа Мелвилла приливы описываются как «дыхание океана».

Источники

  • Ломоносов М. В. «О слоях земных» (1763).
  • Максимов И. В. «Приливы и отливы» (1960).
  • Пантелеев В. Л. «Физика океана» (2001).
  • «Океанология: учебник для вузов» под ред. В. Н. Степанова (2010).
  • Данные Гидрометцентра России и Международной гидрографической организации (IHO).
  • «Tidal Phenomena» — Encyclopedia of Ocean Sciences (2019).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы