Составители:
Рубрика:
Физика океанских приливов в компьютерных моделях
.
2
3
2
3
3
0
Earth
Sun
0
R
r
M
M
ra =
(9)
Выражение (9) дает 2a = 0.24 м. Аналогичное выражение, в котором M
Sun
замене-
но на M
moon
, справедливо и для статического искажения поверхности океана под дейст-
вием лунных приливообразующих сил. Для максимальной статической разности уров-
ней оно дает значение 2a = 0.54 м.
Приливообразующие силы на вращающейся Земле
В приведенных выше рассуждениях использовалась связанная с Землей не вра-
щающаяся система отсчета, совершающая вместе с Землей поступательное круговое
движение вокруг общего центра масс при сохранении направления осей относительно
инерциального пространства. Такая система отсчета удобна для анализа движения ис-
кусственных спутников Земли. В этой системе спутник движется по замкнутой эллип-
тической
орбите, если пренебречь влиянием приливообразующих сил. Приливные силы
вызывают лишь слабые возмущения орбиты спутника.
Однако для описания приливов нужно воспользоваться геоцентрической систе-
мой отсчета, участвующей в суточном вращении Земли вокруг своей оси. У такой сис-
темы, в отличие от движущейся поступательно, ускорение в разных точках разное.
Сложное движение Земли (и
жестко связанной с ней системы отсчета) можно предста-
вить в виде двух простых составляющих движений. Первое – это рассмотренное выше
круговое поступательное движение относительно центра масс системы Солнце – Земля
(или Луна – Земля) без осевого вращения. Второе движение – это равномерное суточ-
ное вращение Земли относительно собственной оси, проходящей через центр Земли.
В
задаче о приливах важны оба движения, но они играют совершенно различные
роли. Ускорение
a
0
, связанное с поступательным движением, ответственно за происхо-
ждение действующей на все земные тела силы инерции
F
in
= −ma
0
, которая не зависит
от положения тела на Земле. Совместное действие этой силы инерции и неоднородной
силы притяжения данного тела приливообразующим небесным телом (Солнцем или
Луной) описывается рассмотренной выше приливообразующей силой. Приливообра-
зующие силы в разных точках образуют квадрупольную систему, ось симметрии кото-
рой ориентирована вдоль линии, соединяющей Землю и небесное
тело, которое сооб-
щает Земле ускорение a
0
.
Участвуя в суточном вращении Земли, разные ее точки имеют центростремитель-
ные ускорения. Из-за этих ускорений возникают центробежные силы инерции, величи-
на которых растет пропорционально удалению от оси вращения. Вызываемые осевым
вращением Земли центробежные силы инерции значительно больше приливных сил.
Благодаря центробежным силам равновесная форма Земли (и покрывающего ее океана)
немного отличается от идеального шара – это приблизительно эллипсоид вращения,
экваториальный диаметр которого немного больше полярного диаметра.
Но к задаче о приливах это постоянное искажение формы Земли (и океана) не
имеет никакого отношения, потому что оно совершенно не зависит от видимого поло-
жения небесного тела, вызывающего приливы (Солнца или Луны). Связанное с
суточ-
ным вращением Земли центростремительное ускорение (в противоположность ускоре-
нию
a
0
в поступательном движении Земли) ничего не добавляет к приливным силам.
Однако суточное вращение Земли приводит к тому, что вся система приливных сил
вращается как целое относительно Земли, поскольку ось симметрии системы приливо-
образующих сил привязана к кажущемуся положению светила – источника приливных
сил. Реакция мирового океана как динамической системы на эти зависящие
от времени
силы и составляет сущность явления приливов.
9
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- …
- следующая ›
- последняя »
