Приливы и отливы.
ТЕМА
Расчет глубин и правило 12-х
СОДЕРЖАНИЕ
ТЕОРИЯ ПРИЛИВОВ

Приливы и их причины.
Астрономический прилив.
Гравитация и приливные силы. Луна и Солнце. Сизигия и квадратура.

РАСЧЕТ ГЛУБИН

Характерные уровни
Первичные и вторичные порты
Приливные Кривые
Правило 12 х
ТЕОРИЯ ПРИЛИВОВ
1
Основные причины приливов
Причиной приливов и отливов могут являться различные факторы:

Ветровой нагон и сгон воды.
Данная причина может являться причиной перепадов воды в водоемах, не соединенных с моровым океаном. Например, Каспийское море. Так же может быть и причиной стихийных бедствий - например, наводнения в Санкт-Петербурге. Такое явление плохо поддается предсказанию, так как основано на метеорологических явлениях.

Перепады атмосферного давления
Незначительно может влиять на уровень воды и атмосферное давление. В зонах с пониженным давлением уровень воды может подниматься с повышенным, наоборот- опускаться.

Астрономический прилив
Основным фактором, оказывающим влияние на уровень воды мирового океана и поддается просчетам на многие годы вперед, поэтому, это будет являться основной темой занятия.
В основе астрономического прилива лежит результат взаимодействия воды и массивных небесных тел, т.е. гравитация.


Гравитация – одно из фундаментальных взаимодействий во Вселенной.

Согласно закону всемирного тяготения, любые две массы притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Астрономический прилив
Сила притяжения убывает пропорционально квадрату расстояния между телами, т.е. гравитационное поле неравномерно и его напряженность быстро убывает с ростом расстояния между телами.

Здесь важно понять, что сила притяжения будет так же неравномерной на противоположных сторонах планеты.

Притяжение на той стороне планеты на той стороне, которая обращена к массивном телу будет больше, чем на противоположной.

Разность этих сил ведет к деформации тела в направлении градиента поля и называется Приливными силами.
Влияние Луны и Солнца на приливные силы
Астрономический прилив. Приливные силы.
Вблизи Земли находятся два массивных тела – Солнце и Луна. Они разительно отличаются друг от друга, как по массе, так и по расстоянию.

Несмотря на то, что сила солнечной гравитации на Земле примерно в 200 раз превышает лунную, Луна гораздо ближе к Земле, поэтому, сила и неравномерность лунной гравитации с разных сторон Земли больше примерно вдвое солнечной.

Результатом приливных сил, создаваемых Луной и суточным вращением Земли, является возникновение двух приливных горбов, один из которых обращен к Луне, другой – к противоположной стороне. Так же, это явление называются приливными волнами.
Астрономический прилив. Приливные горбы
Влияние лунной гравитации вдвое больше солнечной, однако, одновременное взаимное влияние гравитации этих небесных тел вносит свои существенные коррективы в высоту прилива. Эти явления называются Сизигией и Квадратурой.


Сизигией называется такое положение небесных тел, когда Луна и Солнце оказываются на одной линии с Землей и величина суммарных приливных сил оказывается максимальной, вызывая наибольшее изменения уровня моря. Данное явление оказывает наибольшее влияние на амплитуду приливов и отливов и происходит дважды в месяц – в моменты новолуния и полнолуния.


Квадратурой называется такое положение, когда Солнце и Луна порождают силы, направленные перпендикулярно и частично поглощаются, что взаимно уменьшает их влияние на уровень моря. Квадратура происходит дважды в месяц, во время 1й и 3й четверти лунного цикла.
Астрономический прилив. Сизигия и квадратура.
К дополнительным факторам, оказывающими существенное влияние на приливы являются инерция водных масс, наличие континентов, препятствующих движению приливных волн, разная глубина океанов, конфигурации побережья.

В водоемах, не имеющих хорошей связи с мировым океаном, колебание воды может быть несущественным. Например, Средиземное море, связанное с океаном небольшим и мелким Гибралтарским проливом, неспособным пропустить через себя большое количество воды, имеет небольшое суточное колебание уровня воды - всего около 30 сантиметров, и им смело можно пренебречь.


Астрономический прилив. Дополнительные факторы
В открытом океане приливная волна не превышает одного метра и не оказывает существенного влияния на навигацию.

Напротив, возле побережья, где приливная волна фокусируется берегом, например, в заливе Фанди высота прилива может достигать 20 метров.

Это приводит к необходимости точно предсказывать время прилива и отлива при плаваниях в таких регионах.

Астрономический прилив. Дополнительные факторы
Залив Фанди. Самый сильный прилив
РАСЧЕТ ГЛУБИН
1
Chart Datum (Нуль глубин) используется на большинстве морских карт (кроме американских), для отсчета как минимально возможная глубина.

Chart Datum берет за основу LAT (lowest astronomical tide). Уровень самого низкого возможного уровня воды Ниже этого уровня вода никогда не падает. Т.е. Chart Datum находится на уровне LAT.

Противоположное значение, HAT (Highest astronomical tide) – наивысший астрономический прилив. От него отображаются высота мостов или высота линий электропередач.

Таким образом, реальная глубина будет равняться сумме глубин Chart Datum и высоты прилива на данный момент времени.
Расчет глубин. Характерные уровни. Chart Datum, LAT и HAT
LAT и HAT это экстремальные значения, которые проявляются крайне редко - обычно уровень воды лежит
между ними.

Поэтому, кроме LAT и HAT так же оперируют и другими значениями:
MHWS, MLWS, средняя полная/малая вода сизигии,
MHWN, MLWN полная/малая вода квадратуры.

Между этими значениями происходят квадратурная и сизигийная амплитуда соответсвенно

Расчет глубин. Характерные уровни. MHWS - MLWN
Часть приливной акватории, которая под воздействием прилива то покрывается водой, то осушается, называется осушаемыми высотами.
Расчет глубин. Характерные уровни - осушаемые высоты (Drying height)
Осушаемые высоты отображаются на карте зеленым цветом, а превышение поверхности над нулем глубин записывается на карте подчеркнутой цифрой.

Задача расчета приливов для каждой отдельно взятой точки довольно сложна, к тому же, время высокой и низкой воды беспрерывно меняется во время движения прилива вдоль побережья. Поэтому, для упрощения расчет делается для набора точек на побережье, расположенных примерно равноудалённого друг от друга. Такие точки называются приливные порты.

Несмотря на название, как правило, эти точки не всегда порт в привычном смысле этого слова, приливным портом может быть обычная марина или бухта. Для расчета прилива в любом другом месте на побережье, используются данные ближайшего к этому месту приливного порта.

Расчет глубин. Приливные порты.
Приливные порты, в свою очередь, делят на первичные (стандартные) и вторичные. В качестве первичных, как правило, выбираются действительно большие коммерческие порты, где информация о приливах нужна большому количеству пользователей. Вторичные порты расположены недалеко от стандартных, поэтому прилив имеет там такой же характер. Информация для вторичных портов представлена в виде поправки к реферному стандартному порту. Таким образом, для расчета вторичных портов используются таблицы стандартного порта, что позволяет существенно снизить объем табличных данных.
Расчет глубин. Приливные порты. Первичные и вторичные порты
Приливные таблицы выпускаются в виде альманаха, содержащие вычисленные приливные данные на каждый день года.

В альманахе для каждого стандартного порта в виде календаря приводится таблица, в которой представлены данные о моментах времени наступления каждой полной и малой воды и высотах прилива. Большинство дней календаря будет иметь четыре строки, но в некоторые дни таких строк будет только три, так как продолжительность приливного цикла отличается от суточной (24 часа 50 минут) Дни сизигийный приливов отмечены красным, дни квадратурных - синим.

Время наступления события в таблице указывается по стандартному местному времени. В тех регионах, где практикуется переход на летнее время, необходимо добавлять один час в период использования летнего времени. Для удобства, все дни зимнего времени напечатаны на темном фоне, дни летнего времени - на белом. Информация о часовом поясе и правилах учета летнего времени указаны в шапке таблицы.
Расчет глубин.
Приливные таблицы стандартного порта
Из таблицы альманаха можно сразу получить данные о высоте прилива в периоды экстремальных значений - для малых и полных вод.

Чтобы рассчитать высоту прилива в промежуточных значениях, когда вода прибывает или падает, требуются дополнительные расчеты.

Для этого расчета используются специальные графики - приливные кривые. Приливные кривые предоставляются в альманахе для каждого стандартного порта, наряду с приливными таблицами.
Расчет глубин. Приливные кривые
Когда необходимо произвести расчет, на графике карандашом делаются несложные построения.
Первое действие - привязать таблицу ко времени: временные данные из таблицы вносятся в специальную временную шкалу, расположенную под кривой графика. Шаг -один час. Второе действие - снимаются данные высоты большой и малой воды и отмечаются на верхней шкале - большая вода, на нижней шкале малая. Далее, эти точки соединяются.
График готов для вычислений.

Расчет глубин.
Приливные таблицы стандартного порта