Физика - рефераты, конспекты, шпаргалки, лекции, семинары
- Подробности
-
Категория: Физика
Явление изменения уровня воды в океане дважды в сутки называют притоком (оттоком).
(Уровень повышается и снижается; h ≈ 10 ÷ 15м, hmax ≈ 18м).
Человечество не понимало природы этого явления, но пыталось его обуздать:
- Построение и использование приточных мельниц (Ла-Манш, Англия);
- Изощренные пытки (заключенных селили в помещение с небольшими отверстиями, через которые дважды в ДРСУ прибывала вода, оставляя людям лишь небольшая прослойка воздуха у потолка);
- Построение и использование в XX веке приливных электростанций.
Известно: максимальные приливы, когда Луна является высоко над горизонтом.
Земля вращается по кругу: rз = 3Rз / 4, где R з - радиус Земли.
Луна вращается по кругу: rм = R - 3Rз / 4, где R - расстояние от Земли до Луны.
Поскольку Земля вращается, то она имеет центростремительное ускорение а0, которое ей оказывает Луна:
адоц = а0 = GМм/R2.
Поскольку Rз = 6370км большой, а Fгр ~ 1/R2, то частицы 1 и 2 на Земле получают вследствие гравитационного взаимодействия с Луной ускорения:
в точке 1: а1 = GМм / (R - R з) 2,
в точке 2: а2 = GМм / (R + R з) 2.
Поскольку а1 <а0 <а2, то в движении Земли, который происходит под действием притяжения Луны, дольки воды (учитывая ее текучесть) в точке 1 опережают твердую оболочку Земли, а дольки воды с противоположной стороны (точка 2) - отстают. В результате на поверхности океана образуются два холма, примерно на линии, соединяющей центры Земли и Луны.
С точки зрения земного наблюдателя, через каждую точку земного шара в области морей и океанов дважды в сутки «наступает» волна с востока на запад (навстречу вращению Земли), которую называют приливной волной.
Поскольку Солнце притягивает Землю значительно сильнее Луны, то не будет приточный эффект со стороны Солнца сильнее приточный эффект Луны?
Оценим приточный эффект Луны:
Δам = а1 - а0 = GМм / (R - R з) 2 - GМм/R2 = (GМм (2R - Rз) Rз) / (R2 (R - R з) 2);
Оценим приточный эффект Солнца:
Δас = А1С - а0с = GМс / (Rзс - Rз) 2 - GМс / Rзс 2 = (GМс (2Rзс - Rз) Rз) / (Rзс2 (Rзс - Rз) 2).
Поскольку Rз << Rзс; Rз << R, то
приточный эффект для Луны: Δам = 2GМмRз / R3;
приточный эффект для Солнца: Δам = 2GМсRз / Rзс3.
Но R = 60 Rз; Rзс = 25000 Rз; Мс ≈ 27.106 Мм.
Поэтому Δам / Δас ≈ 2,3.
Вывод: приточная действие Луны в 2,3 больше приточную действие Солнца.
Последствия:
1. Приливная волна тормозит вращение Земли, сутки длиннее.
2. Луна возвращен к Земле одной стороной вследствие тормозящего действия приливных сил со стороны Земли.
Следует знать:
Древние ученые никак не могли объяснить явление приливов и отливов, и поэтому назвали эту загадку природы «могилой человеческой любознательности».
Существует легенда, что великий Аристотель покончил жизнь самоубийством в отчаянии, что не мог объяснить изменение течения в устье реки Эврипа.
Первым разгадал тайну приливов И. Ньютон.
Первую приточную электростанцию построено во Франции в 1966 году в устье реки Рэнс, на побережье Ла-Манша, где высота прилива достигает 13,5 м.
В результате приточного трения тормозится вращения Земли и сутки постепенно удлиняется (≈ на 1с за 40тыс. Лет).
Миллиард лет назад продолжительность суток составляла на Земле 17год.
Крупнейшими приливы можно наблюдать во время солнечного затмения (силы притяжения Солнца и Луны прилагаются).
