Příliv Země - Earth tide

Země tide (také známý jako pevné Zemi příliv , kůry vlně , tělo přílivu , ublížení na přílivu nebo pozemní přílivu ) je posunutí Země pevné látky s povrchem způsobené gravitací z Měsíce a Slunce . Jeho hlavní složka má amplitudu na úrovni měřiče v intervalech přibližně 12 hodin a déle. Největší složky přílivu a odlivu jsou polodenní , ale existují také významné denní, pololetní a čtrnáctidenní příspěvky. I když je gravitační síla způsobuje příliv pevniny a oceánů příliv je stejné, odpovědi jsou zcela odlišné.

Přílivová síla

Přílivová síla měsíce: tyto obrázky zobrazují Měsíc přímo nad 30 ° severní šířky (nebo 30 ° jižní šířky) při pohledu shora na severní polokouli a zobrazují obě strany planety. Červená nahoru, modrá dolů.

Větší z periodických gravitačních sil pochází z Měsíce, ale je také důležitá síla Slunce. Obrázky zde ukazují měsíční slapovou sílu, když se Měsíc objeví přímo nad 30 ° severní šířky (nebo 30 ° jižní šířky). Tento vzor zůstává fixován červenou oblastí směřující k Měsíci (nebo přímo od něj). Červená označuje tah nahoru, modrá dolů. Pokud je například Měsíc přímo nad 90 ° Z (nebo 90 ° V), jsou červené oblasti soustředěny na západní severní polokouli, vpravo nahoře. Červená nahoru, modrá dolů. Pokud je například Měsíc přímo nad 90 ° Z (90 ° východní délky), střed červené oblasti je 30 ° severní šířky, 90 ° západní délky a 30 ° jižní délky, 90 ° východní délky a střed modravého pásma následuje velkou kružnice ve stejné vzdálenosti od těchto bodů. Při 30 ° zeměpisné šířky se silný vrchol vyskytuje jednou za lunární den, což v této zeměpisné šířce dává významnou denní sílu. Podél rovníku dodávají dva stejně velké vrcholy (a prohlubně) semi-denní energii.

Příliv a odliv

Vertikální posuny sektorového pohybu.
Červená nahoru, modrá dolů.
Přesuny odvětvového pohybu z východu na západ.
Červený východ, modrý západ.
Severojižní posuny odvětvového pohybu.
Červený sever, modrý jih.
Svislé posuny tesseral pohybu.
Červená nahoru, modrá dolů.
Posunutí tesserálního pohybu z východu na západ.
Červený východ, modrý západ.
Severojižní posunutí tesserálního pohybu.
Červený sever, modrý jih.
Vertikální posuny zónového pohybu. Červená nahoru, modrá dolů.

Příliv Země obklopuje celé tělo Země a nebrání mu tenká kůra a pevniny na povrchu v měřítcích, díky nimž je tuhost horniny irelevantní. Příliv a odliv oceánu jsou důsledkem rezonance stejných hnacích sil s obdobím pohybu vody v oceánských pánvích nahromaděných po mnoho dní, takže jejich amplituda a načasování jsou zcela odlišné a mění se na krátké vzdálenosti pouhých několika set kilometrů. Období oscilace Země jako celku nejsou blízko astronomických období, takže její ohýbání je způsobeno momentálními silami.

Složky přílivu a odlivu s dobou blízkou dvanácti hodin mají lunární amplitudu (vzdálenosti boule / deprese Země), která je o něco více než dvojnásobek výšky solárních amplitud, jak je uvedeno v tabulce níže. U nového a úplňku jsou Slunce a Měsíc vyrovnány a lunární a sluneční přílivová maxima a minima (boule a deprese) se sčítají pro největší přílivový rozsah v konkrétních zeměpisných šířkách. Ve fázích měsíce prvního a třetího čtvrtletí jsou měsíční a sluneční přílivy kolmé a rozsah přílivu a odlivu je minimální. Semi-denní přílivy prochází jedním celým cyklem (příliv a odliv) přibližně jednou za 12 hodin a jedním celým cyklem maximální výšky (příliv na jaře a přílivu) přibližně jednou za 14 dní.

Semi-denní příliv (jedno maximum každých asi 12 hodin) je primárně lunární (pouze S 2 je čistě sluneční) a vede k sektorovým (nebo sektorovým) deformacím, které stoupají a klesají současně na stejné zeměpisné délce. Odvětvové variace vertikálních a východo-západních posunů jsou maximální na rovníku a mizí na pólech. Tam jsou dva cykly podél každé zeměpisné šířky, boule proti sobě, a deprese podobně proti. Denní příliv je lunisolar a vede k tesseral deformacím. Vertikální a východo-západní pohyb je maximální při 45 ° zeměpisné šířky a je nulový na rovníku a na pólech. Tesserální variace má jeden cyklus na zeměpisnou šířku, jednu bouli a jednu depresi; boule jsou protilehlé (antipodální), jinými slovy například západní část severní polokoule a východní část jižní polokoule. Podobně se staví proti depresím, v tomto případě východní části severní polokoule a západní části jižní polokoule. A konečně, čtrnáctidenní a pololetní přílivy a odlivy mají zonální deformace (konstantní podél kruhu zeměpisné šířky), protože gravitace Měsíce nebo Slunce je kvůli naklonění střídavě směrována od severní a jižní polokoule. Při 35 ° 16 'zeměpisné šířky není vertikální posun nulový.

Vzhledem k tomu, že tato posunutí ovlivňují vertikální směr , jsou varianty východu-západu a severu-jihu pro astronomické použití často tabelovány v miliarsekundách . Vertikální posun je často uveden v tabulkách v μgal , protože gravitační gradient je závislý na poloze, takže převod vzdálenosti je pouze přibližně 3 μgal na centimetr.

Další přispěvatelé přílivu Země

V pobřežních oblastech, protože příliv oceánu je zcela mimo krok s přílivem Země, při vysokém přílivu oceánu existuje přebytek vody o tom, jaká by byla úroveň gravitační rovnováhy, a proto sousední země klesá v reakci na výsledné rozdíly v hmotnost. Při odlivu je nedostatek vody a půda stoupá. Posunutí způsobená přílivem a odlivem oceánu mohou přesáhnout posuny způsobené přílivem tělesa Země. Citlivé nástroje daleko do vnitrozemí musí často provádět podobné opravy. Atmosférické zatížení a bouřkové události mohou být také měřitelné, i když masy v pohybu jsou méně závažné.

Přílivové složky

Hlavní složky přílivu a odlivu . Amplitudy se mohou lišit od těch uvedených v rozmezí několika procent.

Polodenní

Přílivová složka Doba Vertikální amplituda (mm) Horizontální amplituda (mm)
M 2 12,421 h 384,83 53,84
S 2 (solární semi-denní) 12 000 h 179,05 25.05
N 2 12,658 h 73,69 10.31
K 2 11,967 h 48,72 6.82

Denní

Přílivová složka Doba Vertikální amplituda (mm) Horizontální amplituda (mm)
K 1 23,934 h 191,78 32.01
O 1 25,819 h 158.11 22.05
P 1 24,066 h 70,88 10,36
φ 1 23,804 h 3.44 0,43
ψ 1 23,869 h 2.72 0,21
S 1 (solární denní) 24 000 h 1,65 0,25

Dlouhodobý

Přílivová složka Doba Vertikální amplituda (mm) Horizontální amplituda (mm)
M f 13 661 dní 40,36 5.59
M m (měsíc měsíčně) 27 555 dnů 21,33 2,96
S sa (solární pololetní) 0,50000 rok 18,79 2,60
Měsíční uzel 18 613 let 16,92 2.34
S a (sluneční rok) 1,0000 rok 2,97 0,41

Účinky

Vulkanologové používají pravidelné, předvídatelné pohyby zemského přílivu ke kalibraci a testování citlivých nástrojů pro sledování deformace sopky. Přílivy a odlivy mohou také vyvolat sopečné události. Seismologové určili, že mikroseismické události korelují s přílivovými variacemi ve Střední Asii (severně od Himalájí). Semidiurnální amplituda pozemských přílivů a odlivů může dosáhnout asi 55 cm (22 palců) na rovníku, což je důležité v globálním pozičním systému , interferometrii s velmi dlouhou základní linií a satelitním laserovým měřením. Rovněž přesné astronomické úhlové měření vyžaduje přesnou znalost rychlosti rotace Země ( délka dne , precese , kromě nutace ), která je ovlivněna přílivy Země (takzvaný příliv ). Pozemní přílivy a odlivy je také třeba vzít v úvahu v případě některých experimentů s fyzikou částic . Například v CERNu nebo v SLAC National Accelerator Laboratory byly navrženy velmi velké urychlovače částic, které pro správnou funkci zohledňovaly přílivy a odlivy. Mezi efekty, které je třeba vzít v úvahu, jsou obvodová deformace pro kruhové urychlovače a také energie částicového paprsku.

Přílivy a odlivy na planetách a měsících, stejně jako v binárních hvězdách a binárních asteroidech, hrají klíčovou roli v dlouhodobé dynamice planetárních systémů. Například díky přílivu a odlivu těla na Měsíci je zachycen do rezonance rotace na oběžné dráze 1: 1 a vždy nám ukazuje jednu stranu. Vzhledem k přílivu a odlivu těla je Merkur uvězněn v rotační oběžné dráze rezonance 3: 2 se Sluncem. Ze stejného důvodu se předpokládá, že mnoho z exoplanet je zachyceno ve vyšších rezonancích spin-orbit s jejich hostitelskými hvězdami.

Viz také

Reference

Bibliografie

  • McCully, James Greig, Beyond the Moon, A Conversational, Common Sense Guide to Understanding the Tides , World Scientific Publishing Co., Singapur, 2006.
  • Paul Melchior, Earth Tides , Pergamon Press, Oxford, 1983.
  • Wylie, Francis E, Tides and the Pull of the Moon , The Stephen Greene Press, Brattleboro, Vermont, 1979.