Приливы

Физика > Приливы

Приливы – подъем и падение уровня моря из-за воздействия гравитации, создаваемой Солнцем, Луной и земным вращением.

Задача обучения

• Изучить факторы, влияющие на время и амплитуду приливов.

Основные пункты

• Приливная сила зависит не от силы гравитационного поля ЛУны, а от его градиента, падающего в виде дистанции обратного куба к исходному гравитационному телу. Дело в том, что приливная сила выступает дифференциальной.
• Время и амплитуда приливов зависят от различных факторов, среди которых выравнивание Солнца и Луны, общая картина океанических приливов, форма береговой линии и т.д.
• Энергию приливов можно добыть двумя способами: установка водяной турбины в приливной ток или постройка прудов, пропускающих воду сквозь турбину.

Термины

• Градиент – скорость, с которой уменьшается или увеличивается физическая величина относительно изменения переменной.
• Инерциальная система отсчета описывает время и пространство однородно, изотропно и не зависит от времени.
• Сутки – ежедневный цикл, охватывающий 24 часа.

Прилив – подъем и падение уровня моря из-за воздействия гравитации, создаваемой Солнцем, Луной и вращением Земли вокруг оси. Они отличаются по степени и частоте и зависят от расположения. Береговые линии с двумя практически одинаковыми ежедневными приливами и отливами обладают полудневными приливом. Если он один, тогда это суточный прилив. Смешанный вид проявляет себя как два неровных прилива (один высокий). Время и амплитуда зависят от выравнивания Солнца и Луны, глубины океана, формы береговой линии и т.д.

Приливные силы

Важно начать с того, что Земля не выступает инерциальной системой отсчета, потому что пребывает в свободном падении относительно Луны. Поэтому, чтобы вычислить наблюдаемую силу, необходимо рассчитать ускорение земной системы отсчета. Приливная сила, создаваемая спутником, отображает собою векторную разницу между лунной гравитацией и гравитационной силой в центре масс Земли.

Это напоминает вычитание красного вектора из черных. Можете проследить пример на нижнем рисунке. Снизу видно, что это приводит к дифференциальной силе. Поэтому приливная сила зависит не от силы лунного гравитационного поля, а от градиента.

Сверху отображена сила тяжести, созданная спутником в разных местах F_r на Земле. Снизу – дифференциальная сила: F_r – F_центр. Это ускорение ощущается земным наблюдателем

Солнечная сила гравитации на планете в 179 раз превосходит лунную. Но звезда в 389 раз дальше, поэтому градиент поля слабее. Солнечная приливная сила больше лунной на 46%. Поэтому ускорение лунного прилива достигает 1.1 х 10_-7 g, а солнечное – 0.52 х 10^-7 g (g – гравитационное ускорение на земной поверхности).

Энергия приливов

Энергию приливов можно добыть двумя методами: установка водяной турбины в приливной ток или постройка прудов, пропускающих воду сквозь турбину. В первом примере количество энергии зависит от величины времени и приливного тока. Но турбины могут создавать препятствия судам. Во втором возникает проблема с дороговизной. Но если создать несколько прудов, то в правильно выбранное время можно сгенерировать мощность. Сейчас есть всего лишь несколько активных системы генерации приливной энергии. Но они вызывают не только экологические проблемы, но и технические.

Генератор приливной энергии функционирует как ветряная турбина, но энергия поступает от океанических течений. Круг в центре – турбина. Устройство перемещается вверх и вниз, напоминая движение лифта. Во время использования опускается на дно

Многие поддерживают идею использования приливной энергии, так как событие можно предсказать. Однако специалисты говорят о потерях эффективности при низких эксплуатационных расходах.

---