Припливи та відпливи. Як вони створюються. Ще одна версія

Досить часто можна чути, а бо бачити, як у фільмах, книгах, в житті і в інтернеті або ще де-небудь, помилково пояснюють явище припливів і відливів.

Дуже часто це пояснення полягає в наступному - Місяць і Сонце мовляв володіють гравітацією і притягують воду до себе, а Земля крутиться і тому з'являються припливи і відливи.
Люди, почувши це пояснення настільки вірять йому, що не замислюються навіть, наскільки воно некоректно.

Але, спочатку можна поставити декілька цікавих запитань:

Перше. Чому припливи є в основному в океанах і всіх пов'язаних з ним водойм, а в замкнутих водних системах, таких, як гірські озера, або ваша ванна, або стакан води - припливів при цьому немає. Тобто чому, сидячи на березі моря в момент припливу, вода в склянці у вашій руці не піднімається і не повзе вам до рота? Місяць же теж повинен її притягувати, хіба ні?

Друге. Чому, якщо Місяць і Сонце притягує вас до себе, ви, як і поверхня Землі, не притягають на таку ж висоту? Чому стрілка терезів не буде показувати менший результат в момент припливів, і більший в момент відливів? Що ж виходить, гравітація притягує тільки воду? При чому чомусь тільки в океані.

Третє. Як пояснити, що на зворотній від Місяця точці Землі теж в цей момент прилив, якщо приплив з'являється в результаті тяжіння води до Місяця? Адже на тій стороні немає гравітації Місяця, більш того там вона найслабша. Чому припливів і відливів в день по два, якщо Місяць за день робить один оборот щодо однієї точки на Землі?

Четверте. Чому в різних точках Землі, висота припливів і відливів різна?

Давайте спробуємо розібратися з вами, що ж не так.

Часто для пояснення припливів і відливів малюють приблизно такий ось малюнок:

І все в ній начебто нормально і зрозуміло. Ось Місяць тягне щось синє на себе. І якщо не вдаватися в подробиці, можна прийняти цю картинку за нормальне пояснення явища. Проблема в тому, що в реальності причина припливів на зображенні не розкрита.

Не зрозумійте неправильно. Сам факт того, що припливи і відливи з'являються в результаті гравітаційного впливу Місяця та інших астрономічних тіл, абсолютно вірний. Це дійсно відбувається через них. Невірно саме пояснення явища, яке породжує неправильне масштабування пояснення на інші об'єкти, і як результат, веде до епікфейлам. Неправильним є не це.

Невірно вважати, що Місяць притягує воду в зонах припливів.

Припливи виникають не тому що Місяць притягує воду в найближчій до себе точці на Землі. Ні. Припливи і відливи виникають тому, що Місяць робить з океанами ось це.

Якщо ви не здогадалися, що відбувається на гіфці, то можливо вам стане зрозуміліше далі.

Давайте докладніше спробуємо роз'яснити, що відбувається з океанами, що у них присутні припливи, а в склянці води немає.

Для початку невеликий відступ від теми.
Існує маса причин, чому в різних водоймах можуть бути присутніми течії, і як наслідку є хвилі. Не будемо пояснювати всі явища, пов'язані з хвилюванням і течіями, які могли вплинути на рівень води у водоймі. Крім усього існує маса моделей, що пояснюють зміну рівня води в водоймах при різних умовах.

У даній статті ми торкнемося лише припливів і відливів, створюваних гравітацією Місяця. Сонце і інші астрономічні об'єкти і їх вплив  будемо ігнорувати. Не будемо враховувати і швидкість обертання Землі. Вони все теж дуже впливають на формування течій і припливів, але для спрощення, не станемо заглиблюватися в ці деталі. Навіть без них, пояснивши процес на основі впливу Місяця, можна змінити своє ставлення до води.

Отже, в чому ж пояснення припливів?

Давайте для початку приймемо за факт - Місяць дійсно притягує до себе всі об'єкти на планеті Земля.
Перебуваючи під Місяцем на поверхні Землі (на рівні моря з боку зверненої до Місяця), на об'єкт дійсно діє прискорення рівне, виходячи з формули "гравітаційна стала * маса місяця / (відстань від Місяця в квадраті)":

6.67 * 10 ^ -11 * 7.36 * 10 ^ 22/16 * 10 ^ 16 = 3 * 10 ^ -5 м / с ^ 2

Для порівняння, тяжіння Землі 9,8 м / с ^ 2. Тобто тяжіння Місяця на найближчий до неї об'єкт на поверхні Землі зменшує вагу цього об'єкта приблизно на ... 0.000003%.

Для того, щоб зрозуміти, наскільки це мало, давайте порахуємо, наскільки середньостатистична людина вагою 80 кг легшає під Місяцем. Множимо 80 на відсоток і отримуємо - вага зміниться на 240 міліграм. Не найкращий спосіб схуднути.

Тепер зрозуміло, чому на нас так слабо діє Місяць, і ми не починаємо парити в небесах в повний місяць. З цієї ж причини штучний супутник не втягивается Місяцем кожен раз, коли Місяць проходить над нею. 

Ну і як ви розумієте, така сила не здатна змістити воду настільки, щоб створити навіть саму незначну хвилю. Але деякі припливи досягають 10 метрів у висоту.

Тоді як же з'являються припливи?

Для цього потрібно подивитися на те, як Місяць і її тяжіння впливає не на найближчу до себе точку, а на ті об'єкти, що знаходяться ось тут в точках А і B:

Місяць переміщує всі об'єкти з цих точок до себе під певним кутом. Сама ж Земля під впливом Місяця зміщується до неї безпосередньо. Ось ця ось різниця в векторах сили і «здавлює» океани з боків. Тобто будь Земля пласкою, такого ефекту ми б не помітили. Але через форми Землі, Місяць деформує воду в океанах по меридіану від себе.

Не дивлячись на те, що сила впливу Місяця на поверхню Землі і об'єкти на ній невелика, як ми говорили раніше, вплив це все ж таки присутній. На кожну точку на поверхні нашої планети гравітаційний вплив Місяця діє під різним кутом (бо планета у нас досить велика).

При цьому Земля під дією гравітації Місяця зміщується до неї. Через це зміщення, та частина вектора сили, що створюється Місяцем по горизонталі буде скомпенсирована зміщенням Землі, а ось вертикальна складова залишиться нескомпенсованих і створить додаткову силу на об'єкти.

Власне ця нескомпенсованих вертикальна складова і створює тиск на воду в океанах, і як наслідок відливи.
Якщо намалювати вектори сил, які створює Місяць своєю гравітацією на воду, то ми побачимо приблизно таку картинку:

Тобто Місяць не притягає воду на Землі, створюючи припливи.

В реальності Місяць деформує воду на Землі, створюючи відливи, і як наслідок створюючи припливи. Тобто як зображено гіфці - Місяць наче стискує стаканчик води під назвою Земля з двох сторін, піднімаючи тим самим рівень води.

Саме тому, Місяць так сильно впливає саме на океани, а не на інші водойми. В океанах дуже багато води.

А так як вода майже не стискається, то вода океанів в зоні відливів, зміщуючись убік накопичується в зонах припливів, досягаючи межі, коли сили, що впливають на розвалювання «горбика» води, компенсуються силами, які з'являються підштовхуванням з боків води до «горбика» припливів .

По суті вода починає штовхатися, збираючись в одному місці на несанкціонований мітинг на честь Місяця. Давайте попросимо наших асистентів зомбі показати цей ефект. Виходить що то типу такого.

Як ви розумієте, тому вода не може піднятися вище, ніж це дозволяє йому тиск з боку відливів і гравітація Землі. Тому що припливи створюються не тяжінням до Місяця в найближчій до неї точки, вони створюються деформацією гідросфери Землі від тяжіння Місяця.
З повітрям такий фокус не проходить - повітря нещільний і йому просто по фіг на спробу деформувати його. Тверді тіла досить добре утримуються внутрішніми силами, не даючи їм сильно деформуватися під дією Місяця.

Але з рідинами ситуація інша. Води в озерах і склянках, у вашій ванні з уточкой дуже мало, а площа їх поверхні дуже невелика (якщо тільки ви не Медведєв). Тому вплив деформації води на ці водойми слабке. Нізвідки просто з'явиться воді, яка натовпом нажене прилив. На відміну від океанів.

Саме тому припливів і відливів на Землі по два в день. Тому що вода деформується в обидві сторони від точок відливів, а не притягується в одну - в бік Місяця. І саме тому в різних точках Землі різні висоти припливів. Різний тиск води від відливів, ось і висота різна.

Найвищий, наприклад, в бухті Фанді (майже 20 метрів). Виглядає приблизно ось так:

Така висота припливів часто пов'язана з тим, що тиск води в момент припливу створює в тих місцях так званий приливний Бор. Тобто вкрай сильну приливну хвилю.

Тиск води в припливи в таких місцях вище по тій же причині, чому вода з шийки пляшки так жваво виливається, коли її здавлюють з боків.

Безумовно всі водойми мають припливи і відливи. Навіть найменші.

Так Каспійське море, яке технічно озеро, теж має припливи і відливи. Як і Чорне море.

Але їх висота вкрай незначна, і повністю покривається іншими впливами на водойми - атмосферним, сейсмічним і антропогенним. Грубо кажучи, відпочивальник на катері створює і то більше хвилювання на цих морях, ніж Місяць.

Сподіваємося, ми пояснити, що не так з поясненням типу - Місяць потягнула воду на себе і вийшли припливи. Таке пояснення коректно настільки ж, як якщо б ви пояснювали людині причини руху автомобіля тим, що ви натискаєте на педальки.

І хоча іноді і це пояснення може працювати, але по суті процес не буде пояснений і зрозумілий, а головне залишаться питання, які їм не будуть покриті.

Джерело: http://pikabu.ru/