1. SIŁA PŁYWOTWÓRCZA:
Na każdą jednostkę masy na powierzchni Ziemi działają:
*siła przyciągania masą Ziemi:
FE=k*E/r2 gdzie: E - masa Ziemi, r – promień Ziemi w danym punkcie
*siła odśrodkowa wynikająca z obrotu Ziemi wokół własnej osi:
Fo=w2rcosj gdzie: w - prędkość kątowa Ziemi, j - szerokość geograficzna
Wypadkowa tych sił stanowi siłę ciążenia i nie ma żadnego wpływu na powstawanie pływów.
*siła przyciągania Księżyca :
Fp=kM/d2 gdzie: M – masa Księżyca, d – odległość od danego punktu na powierzchni Ziemi do
centrum masy Księżyca
Siła ta skierowana jest wzdłuż prostej od danego punktu do centrum masy Księżyca, więc jej kierunek jest różny w różnych punktach na powierzchni Ziemi, i jednocześnie jej wartość jest różna z powodu różnic w odległości punktu od centrum masy Księżyca. Siła ta zmienia się w czasie. Ta siła jest jedną z dwóch generujących na powierzchni Ziemi zjawisko pływu.
*siła odśrodkowa powstałą w wyniku obrotu układu ZIEMIA – KSIĘŻYC wokół wspólnego ogólnego
środka masy, bez uwzględnienia obrotu każdego z ciał wokół własnej osi
Fg=k*M/D2 gdzie: D – odległość pomiędzy środkami mas Ziemi i Księżyca
Siła ta zależy od odległości pomiędzy środkami mas i skierowana jest równolegle do prostej łączącej środki mas Ziemi i Księżyca. W jednym i tym samym momencie we wszystkich punktach na Ziemi siła ta ma jednakową wartość i kierunek. Natomiast jej charakterystyka w czasie zmienia się z powodu zmian odległości D.
Wynika z tego, że siła pływotwórcza wynikająca z oddziałowywania Księżyca na Ziemię jest wypadkową siły przyciągania Księżyca i odśrodkowej siły wynikającej z obrotu układu Ziemia-Księżyc wokół wspólnego środka masy.
® ® ®
F = Fp + Fg
Schemat powstania siły pływotwórczej
Na części globu, która zwrócona jest do Księżyca siła pływotwórcza skierowana jest do ku Księżycowi, zaś w części odwróconej od Księżyca przeważa siła odśrodkowa i siła pływotwórcza skierowana jest od Księżyca. Tym faktem tłumaczy się główną prawidłowość pływu na Ziemi, czyli jego półdobowy charakter.
2. NIERÓWNOŚĆ PÓŁMIESIĘCZNA:
Nierówność półmiesięczna jest spowodowana zmianą faz Księżyca. W czasie nowiu i pełni występuje zjawisko syzygii, gdyż Księżyc, Ziemia i Słońce leżą wzdłuż jednej prostej, w koniunkcji lub opozycji ( występuje syzygia astronomiczna ). Po okresie 1-2 dni od tego momentu pływ księżycowy i słoneczny występują jednocześnie, a pływ wypadkowy, zwany syzygijnym, jest największy. Skok pływu jest wówczas największy. Zmiana deklinacji Księżyca następuje w czasie miesiąca syderycznego, równego 27,32 doby. Okres nierówności półmiesięcznej spowodowanej deklinacją Księżyca będzie zatem równy 13,66 doby.
Pływ syzygijny
W okresie I i ostatniej kwadry Księżyca, kiedy Księżyc i Słońce leżą pod kątem prostym w stosunku do Ziemi, występuje kwadratura astronomiczna. Po upływie około 1,5 doby od tego momentu półosie elipsoid pływów księżycowego i słonecznego tworzą też kat prosty i w tych miejscach, w których Księżyc wywołuje maksymalny wzrost poziomu morza, Słońce wywołuje maksymalny spadek poziomu morza, a pływ wypadkowy, zwany kwadraturowym jest najmniejszy.
Pływ kwadraturowy
W innych okresach występują następujące sytuacje: Księżyc okrąża Ziemię w ciągu miesiąca syderycznego (27,32 doby), to jest z prędkością około 13°/dobę, Ziemia wokół Słońca przesuwa się po torze 1°/dobę, Księżyc wyprzedza Słońce o 12°/dobę. Powoduje to, że momenty pływu wypadkowego znajdują się między momentami kulminacji Księżyca i Słońca. W praktyce, ze względu na większy wpływ Księżyca na występowanie pływu, różnice określa się względem jego kulminacji. W wypadku kulminacji Księżyca przed wystąpieniem wody wysokiej mówimy o opóźnieniu pływu (lagging), zaś jeśli kulminacja ma miejsce po wystąpieniu wody wysokiej, zachodzi przyspieszenie pływu (priming).
3. NIERÓWNOŚĆ DOBOWA :
Zdecydowany wpływ na nierówność dobową ma Księżyc. Płaszczyzna jego orbity jest nachylona do płaszczyzny równika pod kątem, który w przeciągu miesiąca księżycowego może zmienić się od wartości +28,5° do -28,5°. W dnich, kiedy deklinacja Księżyca osiąga wartość 00°, duża półoś elipsoidy pływu jest nachylona w stosunku do płaszczyzny równika Ziemi ( rysunek ) i wysokość dwóch kolejnych wód wysokich oraz skoki pływu są nierówne – jest to nierówność dobowa wysokości pływu. Równolegle występuje nierówność dobowa w czasie, polegająca na tym, ze jedna woda niska pojawia się po okresie dłuższym niż 6 godzin i 12 minut, po wodzie wysokiej, a druga woda niska po okresie krótszym.
4. NIERÓWNOŚĆ PARALAKTYCZNA :
Nierówność miesięczna wywołana jest przez zmianę odległości Księżyca od Ziemi od 356000km w perygeum do 406700km w apogeum. Pływotwórcza siła Księżyca w perigeum jest około 40% większa niż w apogeum, co ma bezpośredni wpływ na skoki pływu. Miesięczna nierówność pływu nazywa się również nierównością paralaktyczną, gdyż miar oceny odległości Księżyca od Ziemi jest wartość jego paralaksy. Skok pływu słonecznego w podobnych okolicznościach zmienia się o około 10%.
5. WPŁYW CZYNNIKÓW METEO NA PŁYWY I PRĄDY:
CIŚNIENIE- zmiana ciś o 1 hPa zmienia poziom morza o 10mm, spadek gwałtowny ciśnienia spowoduje podniesienie poziomu morza. WIATR- spiętrzenie wiatrowe- powoduje podwyższenia lustra wody, wektor prądu no powierzchni wody max odchyl się od działania prądu wiatrowego o 45 (z rotacją w prawo). Zmiana gwałtowna ciśnienia+ sztormowy wiatr= fala anemobaryczna.
Rysunek
ATT - przepowiednia w ATT sa obliczone dla średnich warunków meteo dla danych obszarów. Takie jak: zmiana ciś, działanie wiatru, zjawisko tsunami, sejsze, mogą powodować odchylenie od przewidywalnych wysokości pływów jak również odchylenie od przewidywanych momentów wód wysokich i niskich. Dokładność przepowiedni: prognoza dla portów zasadniczych: uwzględnia się wyniki ciągłej obserwacji pływu w okresie nie krótszym niż 1 rok, na podstawie tych obserwacji przepowiednie sa korygowane do średniej wartości poziomu morza, czyli do średnich warunków meteo. Ponieważ pewne prawidłowości wahań średniego poziomu morza zaobserwowane w czasie rocznego cyklu nie muszą się dokładnie powtarzać w latach następnych dąży się do wydłużenia cyklu obserwacji do 3 lat. Jeżeli obserwowane warunki meteo odbiegają od średnich jest to znak że podane przepowiednie mogą mieć mniejsze lub większe błędy. Porty dołączone: na dokładność przepowiedni w porcie dołączonym maja wpływ zarówno przep w porcie zasadniczym jak również dokładność podanych różnic czasów wysokości. Zasadą jest aby te różnice opierały się na pełnym miesięcznym cyklu obserwacji, podane uwagi dotyczą również dokładności podanych stałych harmonicznych głównych składowych M2, S2, K, O z tym że gdy okres obserwacji jest mniejszy cyklu miesięcznego to odnośna uwaga znajdziemy w cz. III ATT. Dla portów dołączonych UK podane różnice są dodatkowo uaktualniane na podstawie systematycznych obserwacji pływów od 1958 roku.
6. RODZAJE PŁYWÓW ZE WZGLĘDU NA OKRES:
P PÓŁDOBOWY 0<x<0,25- w każdej dobie Ksiezycowej obserwuje się dwie wody wysokie i dwie niskie o jednakowej wysokości. Krzywa pływu ma charakter sinusoidy. Max skoki plywu obserwowane będą po nowiu lub pełni Księżyca.
PŁYW MIESIĘCZNY NIEREGULARNY PÓŁDOBOWY- 0,25<X<1,5- codziennie dwie wody wysokie i dwie niskie z dużymi różnicami wysokości i różnicami w czasie ich występowania. Różnice osiągają max w okresie gdy Księżyc posiada max δ.
PŁYW MIESIĘCZNY NIEREGULARNY DOBOWY-1,5<x<3,0- w niektóre dni spotyka się tylko jedna wodę wysoką. W czasie przechodzenia K przez równik wystąpią dwie wysokie wody, ale z różnymi wysokościami i czasem występowania.
PŁYW DOBOWY X>3,0 w ciągu doby obserwuje się tylko jedną wysoką i jedną niską wodę. Przy max δ K powinna wystąpić max wartość pływu. Najczęściej występuje po 1-2 dobach od momentu max δ
7. POTENCJA SIŁY PŁYWOTWÓRCZEJ NA PRZYKŁADZIE KSIĘŻYCA:
Potencjał siły pływotwórczej jest wartością skalarną, którą można składać arytmetycznie w przeciwieństwie do sił, które można składać tylko geometrycznie.
Potencjałem siły F jest funkcja skalarna V taka, że F= -grad V, a składowe cząstkowe F są równe pochodnym cząstkowym V.
Funkcję potencjalną przyciągania elementarnej cząstki wody na powierzchni Ziemi w punkcie P przez masę Księżyca M można zapisać:
W=K*M/d gdzie d=√(D2+r2-2*D*r*cosZM), k – stała grawitacji, M – masa Księżyca
Zaś siłą odśrodkowa w punkcie P powstająca w wyniku obrotu układu ZIEMIA_KSIĘŻYC jest równa sile odśrodkowej jak dla cząstki umieszczonej w środku Ziemi.
U=(k*M*r/D2)*cosZM + C1
V=W-U, po znalezieniu stałej całkowania i odpowiednim rozłożeniu wyrażenia, otrzymujemy
V=(k*M*r)/D3 * (3cos2*ZM-1)/2
8. JAK POWSTAJE I CO TO JEST UKŁAD AMFIDROMICZNY:
Z charakteru fal postępowych i stojących wynika, że wystąpienie odpowiednich minimalnych i maksymalnych prędkości prądu w falach stojących różni się o ¼ okresu od takich wartości dla fal postępowych. Dzięki więc sile Corliolisa w strefach brzegowych wzdłużne i poprzeczne wahania poziomu morza są przesunięte w czasie o ¼ okresu fali. Sumowanie takich wahań prowadzi do powstania ruchu obrotowego wokół pewnego nieruchomego punktu. W tym przypadku mamy do czynienia z obrotem pochylonej powierzchni morza. Punkt, wokół którego zachodzi ten obrót nazywamy amfidromą. W amfidromicznym punkcie nie ma wahań poziomu morza. Wokół niego zawsze będzie obiegać fala wywołująca w różnych punktach okresowe podniesienia sięi opadania morza.
9. PRĄDY PŁYWOWE - GENEZA:
Prądy pływowe związane są z charakterem fali pływu. Ruchy cząsteczek wody w fali następuje po orbicie charakteryzującej się dużą osią pozioma której długość i kierunek stanowią o V i kierunku. Prądy te w zależności od charakteru pływu dzielą się na półdobowe, dobowe i mieszane. Charakteryzują się dużą zmiennością w czasie i przestrzeni. W dali od brzegu zmieniają tylko co do kierunku zachowując w przybliżeniu stałą V. W miarę zbliżania do brzegu prędkości, pływu stają się bardziej zróżnicowane(zmiana kierunku propagacji fali i skoku pływu). W cieśninach, zatokach ujściach rzek w skutek ogr przestrzeni prądy charakteryzują się przebiegiem dwukierunkowym z min i max prędkościowymi ( przy min V prąd zmienia kierunek – p. rewersyjny.)
10. PRĄD DWUKIERUNKOWY I DOBOWY:
PRĄD KOŁOWY DOBOWY- prąd ten ulega zmianie o 360 na 24h zataczając elipsy (tworząc hodograf) który może mieć różne skomplikowane kształty. Maja pole prędkości i występują na wodach otwartych. Określenie prędkości i odległości jest trudniejsze niż prognoza prądu dwukierunkowego.
PRĄD DWUKIERUNKOWY- występuje w zatokach, cieśninach ujściach rzek. Półdobowy ma w ciągu doby 2 max w jednym kierunku, dobowy natomiast 1 max w jednym kierunku. SLACK- wiatrowa woda zmiana kierunku płynięcia wody, prąd stały+ prąd pływowy działające w tej samej fazie powoduje zwiększenie V. ( przy min V prąd zmienia kierunek – p. rewersyjny.)
11. PODSTAWY ANALIZY HARMONICZNEJ : ZASADA ŁĄCZENIA ELEMENTARNYCH FAL
Główna idea analizy harmonicznej oparta jest na tym, że jeżeli zjawisko pływu, w swoim zasadniczym charakterze jest zjawiskiem okresowym, to potencjał siły pływotwórczej można rozłożyć na proste składowe harmoniczne, a bardzo skomplikowaną krzywą rzeczywistych wahań poziomu morza na szereg fal, z których każda posiada charakter prostych harmonicznych wahań w postaci
R*cos(q*t-x) gdzie: R- amplituda fali, q- prędkość kątowa fali, t- średni czas słoneczny, x - pocz. Faza fali
Wprowadzono współczynniki empiryczne, dla każdego miejsca w postaci
R=f*H gdzie: H – średnia amplituda fali, zależna od fizyczno geograficznych warunków lokalnych
f - współczynnik redukcyjny zależny od warunków astronomicznych, periodycznie
zmieniający się w czasie co 18,61 lat
Wysokość pływu, obserwowanego w danym miejscu, w momencie czasu t, z uwzględnieniem średniego poziomu morza z0, stanowi sumę wysokości składanych harmonicznych fal
H=z0+Sfi*Hi*cos[qit+(v0+u)i-qi
Psychologia_