Pływy morskie
Pływy morskie (przypływy i odpływy) – regularnie powtarzające się podnoszenie i opadanie poziomu wody w oceanie wywołane oddziaływaniem grawitacyjnym Ziemi z Księżycem i Słońcem[1].
Charakterystyka pływów
edytuj
Obrót Ziemi i wywołana tym zmiana położenia Księżyca i Słońca względem danego miejsca na powierzchni Ziemi wywołuje różnice w przyspieszeniu grawitacyjnym (ziemskim) w tym miejscu określanym jako siła pływowa. Siła ta jest główną przyczyną zmian poziomu oceanu określanych jako pływy. Wielkość pływów zależy od wielu czynników takich jak kształt wybrzeża (duże pływy w zatokach), głębokość morza, zmienna pozycja Słońca i Księżyca w stosunku do Ziemi, co jest połączone z rotacją Ziemi. Najsilniejsze pływy (syzygijne) występują, gdy wpływy Słońca i Księżyca dodają się do siebie (tj. gdy Księżyc, Ziemia i Słońce znajdują się w linii prostej – w trakcie pełni oraz nowiu Księżyca). Natomiast gdy wpływ Słońca i Księżyca nie sumuje się (Księżyc, Ziemia i Słońce tworzą kąt prosty), pływy są najsłabsze (pływ kwadraturowy). Przeciętny czas między kolejnymi przypływami wynosi 12 godzin i 27 minut. Na podstawie długoletnich obserwacji oraz obliczeń astronomicznych oblicza się czas i wielkość pływów dla poszczególnych punktów, głównie niektórych portów. Wielkości te są podane w odpowiednich publikacjach, tzw. tablicach pływów (ang. Tide Tables). Z danych takich korzystają też specjalne programy komputerowe używane w żegludze.
Skutkiem pływów są oscylacyjne prądy nazywane prądami pływowymi, które są ważne przy nawigacji przybrzeżnej.
Pływy po raz pierwszy zostały opisane przez Seleukosa z Seleucji około 150 r. p.n.e. Badania zjawiska wznowił Simon Stevin[2]. Kontynuował je Izaak Newton, a samo zjawisko opisał w swoim dziele „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”[3]. Ponad pół wieku wcześniej – nie korzystając z wyrażeń matematycznych – pływy opisał Galileusz.
Pływy morskie są powtarzającą się cyklicznie zmianą poziomu morza w następujących fazach:
- poziom wody wzrasta w ciągu kilku godzin (przypływ);
- woda osiąga najwyższy poziom;
- poziom wody obniża się w ciągu kilku godzin (odpływ);
- woda osiąga najniższy stan.
W momencie, w którym poziom wody przestaje się obniżać, woda jest najspokojniejsza. Wówczas pływ zmienia kierunek i „zawraca”. Zazwyczaj moment, w którym woda jest spokojna, występuje w okresie najwyższego bądź najniższego poziomu, ale istnieją także miejsca, w których zjawisko to występuje w innych momentach[4].
Różnica pomiędzy maksymalną wysokością wody podczas przypływu, a minimalną wysokością wody podczas odpływu, to skok pływu (aktualny). Można określić także skok maksymalny – czyli różnice pomiędzy maksymalną wysokością wody wysokiej (pływ syzygijny), a minimalną wysokością wody niskiej.
Możliwe jest wykorzystanie zmian poziomu wody wskutek pływów do produkcji energii elektrycznej[5]. Obecnie[kiedy?] elektrownie pływowe na świecie mają w sumie moc ok. 500 MW. Jednak przedzielenie ujścia rzeki Severn w Wielkiej Brytanii pozwoliłoby uzyskać elektrownię o mocy 8000 MW. Zaletą takich elektrowni jest regularność pływów, której nie mają elektrownie wiatrowe.
Pływy na Bałtyku
edytuj
Pływy na większości Bałtyku są małe, rzędu kilku centymetrów[6]. Jest to spowodowane brakiem szerokiego połączenia z oceanem, małą masą wody w morzu znacznie płytszym i mniejszym niż ocean[7]. Amplituda pływów jest znacznie większa w obszarze Cieśnin Duńskich i Zatoki Fińskiej, gdzie osiąga 23–24 cm. W Zatoce Fińskiej dominuje cykl dobowy, na co wpływ ma bliskość tego okresu do podstawowego okresu własnego falowania wody w Bałtyku, wynoszącego około 27 godzin, oraz wpływ dobowych zmian bryzy. W Cieśninach Duńskich dominuje pływ półdobowy, pochodzący od pływów Morza Północnego[6].
Pływy morskie w przeszłości Ziemi
edytujOkoło 3–4 mld lat temu, tj. w czasie „młodości” Księżyca, znajdował się on dużo bliżej Ziemi, w odległości ok. 150 000 km (obecnie ok. 380 000 km). W związku z tym jego wpływ na naszą planetę był silniejszy niż obecnie. Powodowało to powstawanie znacznie wyższych niż obecnie pływów na powierzchni rodzących się na Ziemi pierwotnych oceanów. Wdzierająca się w ląd woda wydzierała luźny materiał mineralny, jak wielu uważa, tworząc środowisko ułatwiające powstanie tzw. „bulionu pierwotnego”. Dlatego, według założeń biologii ewolucyjnej, pływy przyczyniły się do powstania i rozwoju życia na Ziemi. Oddziaływanie pływowe systematycznie spowalnia obrót Ziemi i powoduje oddalanie się Księżyca, czyli energia ruchu obrotowego Ziemi jest zamieniana na ruch wody i na ruch Księżyca. Moc pływów powodowanych przez Księżyc wynosi ok. 3×1012 W, z czego ok. 4% uzyskuje Księżyc. Energia ta powoduje oddalanie się Księżyca od Ziemi[8]. Szacuje się, że pierwotnie okres obrotu Ziemi mógł wynosić 6 godzin.
Miejsca występowania pływów o najwyższych skokach
edytuj| Miejsce | Akwen | Państwo | Wysokość pływu (m) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| średnio | pływ syzygijny (średnio) |
największa zarejestrowana | |||
| Zatoka Fundy | Ocean Atlantycki | Kanada | 11,4
|
15,4
|
19,6
|
| Río Gallegos | Ocean Atlantycki | Argentyna | 10,4
|
14,0
|
18,0
|
| Zatoka Frobishera | Cieśnina Davisa | Kanada | 10,1
|
13,6
|
17,4
|
| rzeka Severn | Kanał Bristolski | Anglia | 9,7
|
13,1
|
16,8
|
| port Granville | kanał La Manche | Francja | 9,3
|
12,6
|
16,1
|
| rzeka Koksoak | zatoka Ungava | Kanada | 8,7
|
11,7
|
15,0
|
| Zatoka Penżyńska | Morze Ochockie | Rosja | 8,5
|
11,5
|
14,7
|
| zatoka Collier | Ocean Indyjski | Australia | 8,1
|
11,0
|
14,0
|
| port Bhaunagar | Morze Arabskie | Indie | 7,2
|
9,7
|
12,4
|
| rzeka Kolorado | Zatoka Kalifornijska | Meksyk | 7,1
|
9,6
|
12,3
|
| wyspa Maracá | Ocean Atlantycki | Brazylia | 6,7
|
9,1
|
11,7
|
- Pływy w zatoce Fundy
-
Odpływ -
Przypływ
Geodezyjne efekty zjawisk pływowych
edytuj- pływowa zmiana wysokości elipsoidalnej (spowodowana jest ona elastycznymi odkształceniami radialnymi skorupy ziemskiej),
- pływowa zmiana przyspieszenia siły ciężkości,
- pływowa zmiana wysokości ortometrycznej,
- pływowa zmiana wysokości normalnej,
- pływowa zmiana długości (są one rzędu s × 10−8, a więc nie ma potrzeby ich uwzględniania w codziennych pomiarach geodezyjnych),
- pływowa zmiana kątów poziomych (poprawki pływowe kątów poziomych osiągają wartości o kilka rzędów mniejsze od błędów pomiarowych),
- pływowa zmiana odchyleń pionu,
- pływowa zmiana różnic wysokości.
Zobacz też
edytuj
Przypisy
edytuj- ↑ pływy morskie, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2023-01-10].
- ↑ Simon Stevin. [w:] Historische figuren van het zeewetenschappelijk onderzoek [Skarby nauki ∙ Historyczne postacie morskich badań naukowych] [on-line]. Vlaams instituut voor de zee [Flamandzki Instytut Morski]. s. 4. [dostęp 2020-12-13]. (niderl.).
- ↑ US Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA National Ocean Service Education: Tides and Water Levels [online], oceanservice.noaa.gov [dostęp 2015-11-23] (ang.).-
- ↑ G.J. Mellor, George Mellor: Introduction to physical oceanography. Woodbury, N.Y.: American Institute of Physics, 1996, s. 169. ISBN 1-56396-210-1.
- ↑ Przypływy – źródło ekologicznej energii – Geofizyka w Geologii [online], gwg.uw.edu.pl [dostęp 2018-07-29] [zarchiwizowane z adresu 2018-07-11].
- ↑ a b c Igor P. Medvedev, Alexander B. Rabinovich, Evgueni A. Kulikov, Tides in Three Enclosed Basins: The Baltic, Black, and Caspian Seas, „Frontiers in Marine Science”, 3, 2016, DOI: 10.3389/fmars.2016.00046 (ang.).
- ↑ Przypływy i odpływy na Bałtyku Polskie Radio » Jedynka » Audycja Janusza Weissa ».
- ↑ Co jest źródłem energii pływów oceanów? | Zapytaj Fizyka [online], zapytajfizyka.fuw.edu.pl [dostęp 2018-02-11] (pol.).
Bibliografia
edytuj- Lesław Furmaga, Józef Wójcicki: Mały słownik morski. Gdynia: Mitel International Ltd, 1993. ISBN 83-85413-73-1.
Linki zewnętrzne
edytuj- Marek Piotrowski: Nawigacja morska – Sposoby obliczania wartości pływów. Navipedia. [dostęp 2010-04-16]. (pol.).
Włodzimierz Juśkiewicz, Rytmika występowania i rodzaje pływów morskich, Zintegrowana Platforma Edukacyjna, zpe.gov.pl [dostęp 2024-01-24].
