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Le flux et le reflux de la mer. Flux et reflux des phénomènes naturels

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Flux et reflux, fluctuations périodiques du niveau d'eau (hauts et bas) dans les zones d'eau de la Terre, qui sont dues à l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil, agissant sur la rotation de la Terre. Toutes les grandes étendues d'eau, y compris les océans, les mers et les lacs, sont soumises aux marées à un degré ou à un autre, bien qu'elles soient petites sur les lacs.

Cascade réversible

(inversion de sens) est un autre phénomène associé aux marées sur les rivières. Exemple typique- une cascade sur la rivière Saint-Jean (prov. Nouveau-Brunswick, Canada). Ici, le long d'une gorge étroite, l'eau à marée haute pénètre dans un bassin situé au-dessus du niveau des basses eaux, mais un peu en dessous du niveau des hautes eaux dans la même gorge. Ainsi, une barrière se pose, à travers laquelle l'eau forme une cascade. À marée basse, le flux d'eau se précipite en aval par un passage rétréci et, surmontant un rebord sous-marin, forme une cascade ordinaire. A marée haute, une vague abrupte qui a pénétré la gorge tombe comme une cascade dans le bassin sus-jacent. Le courant inverse continue jusqu'à ce que les niveaux d'eau des deux côtés du seuil soient égaux et que la marée commence à descendre. Ensuite, la cascade est à nouveau restaurée, face à l'aval. La différence moyenne de niveau d'eau dans la gorge est d'env. 2,7 m, cependant, aux marées les plus hautes, la hauteur d'une cascade directe peut dépasser 4,8 m et une cascade inversée - 3,7 m.

Les plus grandes amplitudes des marées.

La marée la plus haute du monde est formée par de forts courants dans la baie Minas dans la baie de Fundy. Les fluctuations des marées se caractérisent ici par un cours normal avec une période semi-diurne. Le niveau d'eau à marée haute monte souvent de plus de 12 m en six heures, puis baisse du même montant au cours des six heures suivantes. Lorsque l'action de la grande marée, la position de la Lune au périgée, et la déclinaison maximale de la Lune se produisent en une journée, le niveau de la marée peut atteindre 15 m au sommet de la baie.

vent et météo.

Le vent a un effet significatif sur les phénomènes de marée. Le vent de la mer pousse l'eau vers le rivage, la hauteur de la marée monte au-dessus de la normale et, à marée basse, le niveau de l'eau dépasse également la moyenne. Au contraire, lorsque le vent souffle de la terre, l'eau est chassée de la côte et le niveau de la mer baisse.

En augmentant pression atmosphérique sur une vaste zone d'eau, il y a une diminution du niveau d'eau, à mesure que le poids superposé de l'atmosphère est ajouté. Lorsque la pression atmosphérique augmente de 25 mm Hg. Art., le niveau d'eau baisse d'environ 33 cm Une diminution de la pression atmosphérique entraîne une augmentation correspondante du niveau d'eau. Par conséquent, une forte baisse de la pression atmosphérique, combinée à des vents de force ouragan, peut provoquer une élévation notable du niveau de l'eau. De telles ondes, bien qu'elles soient appelées ondes de marée, ne sont en fait pas associées à l'influence des forces de marée et n'ont pas la périodicité caractéristique des phénomènes de marée. La formation des ondes mentionnées peut être associée soit à des vents de force ouragan, soit à des tremblements de terre sous-marins (dans ce dernier cas, ils sont appelés sismiques vagues de la mer ou tsunami).

L'utilisation de l'énergie marémotrice.

Quatre méthodes ont été développées pour exploiter l'énergie des marées, mais la plus pratique d'entre elles est la création d'un système de bassins de marée. Dans le même temps, les fluctuations du niveau d'eau liées aux phénomènes de marée sont utilisées dans le système d'écluse de manière à ce que la différence de niveau soit constamment maintenue, ce qui permet d'obtenir de l'énergie. La puissance des centrales marémotrices dépend directement de la superficie des bassins de pièges et de la différence de niveau de potentiel. Ce dernier facteur, à son tour, est fonction de l'amplitude des fluctuations des marées. La différence de niveau réalisable est de loin la plus importante pour la production d'électricité, bien que le coût des installations dépende de la taille des piscines. Actuellement, de grandes centrales marémotrices fonctionnent en Russie sur la péninsule de Kola et à Primorye, en France dans l'estuaire de la Rance, en Chine près de Shanghai, et aussi dans d'autres régions du globe.

Tableau : Informations sur les marées dans certains ports du monde

INFORMATIONS SUR LES MARÉES POUR CERTAINS PORTS DANS LE MONDE
Port	Intervalle entre les marées		Hauteur moyenne des marées, m	Hauteur de la marée de vive-eau, m
	h	min
Cap Morris Jesep, Groenland, Danemark	10	49	0,12	0,18
Reykjavik, Islande	4	50	2,77	3,66
R Coxoak, détroit d'Hudson, Canada	8	56	7,65	10,19
St.John's, Terre-Neuve, Canada	7	12	0,76	1,04
Barntcoe, baie de Fundy, Canada	0	09	12,02	13,51
Portland Maine, États-Unis	11	10	2,71	3,11
Boston Massachusetts, États-Unis	11	16	2,90	3,35
New York, pc. New York, États-Unis	8	15	1,34	1,62
Baltimore, pc. Maryland, États-Unis	6	29	0,33	0,40
Plage de Miami Floride, États-Unis	7	37	0,76	0,91
Galveston, pc. Texas, États-Unis	5	07	0,30	0,43*
O. Maraça, Brésil	6	00	6,98	9,15
Rio de Janeiro, Brésil	2	23	0,76	1,07
Callao, Pérou	5	36	0,55	0,73
Balboa, Panama	3	05	3,84	5,00
San Francisco, pc. Californie, États-Unis	11	40	1,19	1,74*
Seattle, Washington, États-Unis	4	29	2,32	3,45*
Nanaïmo, Colombie-Britannique, Canada	5	00	...	3,42*
Sitka, Alaska, États-Unis	0	07	2,35	3,02*
Lever du soleil, Cook Inlet, pc. Alaska, États-Unis	6	15	9,24	10,16
Honolulu Hawaï, États-Unis	3	41	0,37	0,58*
Papeete, oh Tahiti, Polynésie française	...	...	0,24	0,33
Darwin, Australie	5	00	4,39	6,19
Melbourne, Australie	2	10	0,52	0,58
Rangoon, Birmanie	4	26	3,90	4,97
Zanzibar, Tanzanie	3	28	2,47	3,63
Le Cap, Afrique du Sud	2	55	0,98	1,31
Gibraltar, Vlad. Grande Bretagne	1	27	0,70	0,94
Granville, France	5	45	8,69	12,26
Leith, Royaume-Uni	2	08	3,72	4,91
Londres, Grande-Bretagne	1	18	5,67	6,56
Douvres, Royaume-Uni	11	06	4,42	5,67
Avonmouth, Royaume-Uni	6	39	9,48	12,32
Ramsey, oh Maine, Royaume-Uni	10	55	5,25	7,17
Oslo, Norvège	5	26	0,30	0,33
Hambourg, Allemagne	4	40	2,23	2,38
* Amplitude des marées quotidiennes.

Le phénomène des marées sur la mer est remarqué depuis l'Antiquité. Hérodote a écrit sur les marées dès le 5ème siècle avant JC. Pendant longtemps, les gens n'ont pas pu comprendre la nature des marées. Diverses hypothèses fantastiques ont été faites, comme celle que la Terre respire. Même le célèbre scientifique (1571-1630), qui a découvert les lois du mouvement planétaire, considérait le flux et le reflux comme le résultat de ... le souffle de la planète Terre.

Le mathématicien et philosophe français (1596-1650) a été le premier parmi les scientifiques européens à souligner le lien des marées avec, mais n'a pas compris ce qu'était ce lien. Par conséquent, il a donné une telle explication du phénomène de la marée, qui est loin de la vérité : la Lune, tournant autour de la Terre, appuie sur l'eau, la faisant tomber.

Peu à peu, les scientifiques ont compris ce problème, il faut le dire, difficile, et il a été constaté que les marées sont une conséquence de l'influence des forces gravitationnelles de la Lune et (dans une moindre mesure) du Soleil à la surface de l'océan. .

En océanologie, la définition suivante est donnée : la montée et la descente rythmiques des eaux, ainsi que les courants qui les accompagnent, sont appelés flux et reflux.

Le flux et le reflux se produisent non seulement dans l'océan, mais aussi dans l'atmosphère et la croûte terrestre. soulèvement la croûte terrestre très petits, ils ne peuvent donc être déterminés que par des instruments spéciaux. Une autre chose est la surface de l'eau. Les particules d'eau se déplacent et, recevant une accélération du côté de la Lune, elles s'en approchent incomparablement plus que le firmament terrestre. Par conséquent, du côté faisant face à la lune, l'eau monte, formant un coude, une sorte de monticule d'eau à la surface de l'océan. Puisque la Terre tourne autour de son axe, cette butte d'eau se déplace le long de la surface de l'océan en suivant.

Théoriquement, même les étoiles lointaines sont impliquées dans la formation des marées. Mais cela reste un message purement théorique, puisque l'influence des étoiles est négligeable, et qu'elle peut être négligée. Plus précisément, même, il est impossible de le négliger, puisqu'il n'y a rien à négliger. L'influence du Soleil sur la surface de l'océan due à la grande distance de l'étoile est 3 à 4 fois plus faible que l'influence de la Lune. De puissantes marées lunaires masquent l'attraction du Soleil et donc les marées solaires en tant que telles ne sont pas observées.

La position extrême du niveau d'eau à la fin de la marée est appelée plein d'eau, et à la fin du reflux - bas niveau d'eau.

Deux photographies prises du même point aux moments de marée basse et haute,
donner une idée des fluctuations du niveau des marées.

Si nous commençons à observer la marée au moment de la pleine eau, nous verrons qu'après 6 heures, le niveau le plus bas de l'eau viendra. Après cela, la marée recommencera, qui se poursuivra également pendant 6 heures avant d'atteindre le niveau le plus élevé. La prochaine marée haute arrivera 24 heures après le début de notre observation.

Mais cela ne se produira que dans le cas de conditions théoriques idéales. En réalité, pendant la journée, il y a une marée pleine et une marée basse - puis la marée est appelée quotidiennement. Et cela peut avoir le temps de se produire en deux cycles de marée. Dans ce cas, on parle d'une marée semi-diurne.

La période de la marée haute quotidienne ne dure pas 24 heures, mais 50 minutes de plus. En conséquence, la marée semi-diurne dure 12 heures et 25 minutes.

Les marées principalement semi-diurnes se produisent dans l'océan mondial. Ceci est déclaré par la rotation de la Terre autour de son axe. La marée, comme une énorme vague en pente douce, dont la longueur est de plusieurs centaines de kilomètres, se répand sur toute la surface des océans. La période d'apparition d'une telle vague varie à chaque endroit de l'océan d'une demi-journée à une journée. Sur la base de la périodicité du début des marées, elles sont distinguées comme diurnes et semi-diurnes.

Lors d'une rotation complète de la Terre autour de son axe, la Lune se déplace dans le ciel d'environ 13 degrés. Pour "rattraper" la Lune, le raz de marée ne prend que 50 minutes. Cela signifie que l'heure d'arrivée des hautes eaux au même endroit dans l'océan se déplace constamment par rapport à l'heure de la journée. Donc, si aujourd'hui l'eau était pleine à midi, alors demain ce sera à 12h50, et après-demain à 13h40.

En pleine mer, où le raz de marée ne rencontre pas de résistance des continents, des îles, du fond et du littoral irréguliers, il existe essentiellement des marées semi-diurnes régulières. Les raz de marée en pleine mer sont invisibles, là où leur hauteur ne dépasse pas un mètre.

En pleine force, la marée se manifeste sur la côte ouverte de l'océan, où sur des dizaines et des centaines de kilomètres, ni îles ni virages serrés du littoral ne sont visibles.

Lorsque le Soleil et la Lune sont situés sur la même ligne d'un côté de la Terre, la force d'attraction des deux luminaires semble s'additionner. Cela se produit deux fois pendant le mois lunaire - à la nouvelle lune ou à la pleine lune. Cette position des luminaires s'appelle syzygie, et la marée qui vient ces jours-ci s'appelle. Les grandes marées sont les marées les plus hautes et les plus puissantes. En revanche, les marées les plus basses sont appelées.

Il est à noter que le niveau des grandes marées au même endroit n'est pas toujours le même. La raison est la même : le mouvement de la Lune autour - de la Terre et de la Terre - autour du Soleil. N'oublions pas que l'orbite de la Lune autour de la Terre n'est pas un cercle, mais une ellipse, ce qui crée une différence assez notable entre le périgée et l'apogée de la Lune - 42 000 km. Si pendant la syzygie la Lune est au périgée, c'est-à-dire à la plus petite distance de la Terre, cela provoquera un fort raz de marée. Eh bien, si pendant la même période la Terre, se déplaçant le long de son orbite elliptique autour du Soleil, est à la plus petite distance de celui-ci (et que des coïncidences se produisent parfois), alors les flux et reflux atteindront la valeur maximale.

Voici quelques exemples montrant la hauteur maximale que les marées océaniques atteignent à certains endroits du globe (en mètres) :

Nom	Emplacement	Hauteur de marée (m)
Baie de Mezen de la mer Blanche
Embouchure du fleuve Colorado
Baie de Penzhina de la mer d'Okhotsk
Embouchure de la rivière Séoul	Corée du Sud
Embouchure de la rivière Fitzroy	Australie
Grenville
Embouchure de la rivière Coxoak
Port de Gallegas	Argentine
Baie de Fundy

L'eau à marée haute monte à des vitesses différentes. La nature de la marée dépend en grande partie de l'angle d'inclinaison du fond marin. Sur les rives escarpées, l'eau monte lentement au début - 8 à 10 millimètres par minute. Puis la vitesse de la marée augmente, devenant la plus grande jusqu'à la position "à mi-eau". Ensuite, il ralentit jusqu'à la position de la ligne de marée supérieure. La dynamique de la marée descendante est similaire à la dynamique de la marée. Mais la marée sur les larges plages est complètement différente. Ici, le niveau de l'eau monte très rapidement et s'accompagne parfois d'un raz de marée élevé, se précipitant rapidement le long des bas-fonds. Les amateurs de baignade bouche bée sur de telles plages dans ces cas, rien de bon ne peut être attendu. L'élément marin ne sait pas plaisanter.

Dans les mers intérieures, séparées du reste de l'océan par des détroits sinueux étroits et peu profonds ou des groupes de petites îles, les marées ont des amplitudes à peine perceptibles. Nous le voyons dans l'exemple de la mer Baltique, fermée de manière fiable aux marées par les détroits danois peu profonds. Théoriquement, la hauteur de la marée dans la mer Baltique est de 10 centimètres. Mais ces marées sont invisibles à l'œil nu, elles sont masquées par les fluctuations du niveau de l'eau dues au vent ou aux variations de la pression atmosphérique.

On sait que des inondations se produisent souvent à Saint-Pétersbourg, parfois très fortes. Rappelons-nous avec quelle vivacité et sincérité il a transmis le drame de la plus forte crue de 1824 dans le poème " Cavalier de bronze» le grand poète russe A.S. Pouchkine. Heureusement, des inondations d'une telle ampleur à Saint-Pétersbourg n'ont rien à voir avec les marées. Ces inondations sont causées par des vents cycloniques qui élèvent considérablement, de 4 à 5 mètres, le niveau de l'eau dans la partie orientale du Golfe de Finlande et dans la Néva.

Les marées océaniques ont encore moins d'effet sur les mers intérieures de la Noire et de l'Azov, ainsi que sur la mer Égée et la Méditerranée. Dans la mer d'Azov, reliée à la mer Noire par l'étroit détroit de Kertch, l'amplitude des marées est proche de zéro. En mer Noire, les fluctuations du niveau de l'eau sous l'influence des marées n'atteignent même pas 10 centimètres.

A l'inverse, dans les baies et les baies étroites qui communiquent librement avec l'océan, les marées atteignent une valeur significative. Entrant librement dans la baie, les masses de marée se précipitent vers l'avant et, ne trouvant aucune issue parmi les côtes effilées, se soulèvent et inondent la terre sur une vaste zone.

Lors des marées océaniques, un phénomène dangereux est observé à l'embouchure de certaines rivières, appelé bore. Couler eau de mer, entrant dans le lit de la rivière et rencontrant le débit de la rivière, forme un puissant puits mousseux, s'élevant comme un mur et se déplaçant rapidement à contre-courant du fleuve. Sur son chemin, le bore érode les berges et peut détruire et couler n'importe quel navire s'il se trouve dans le chenal du fleuve.

Sur le plus grand fleuve Amérique du Sud En Amazonie, un puissant raz de marée de 5 à 6 mètres de haut passe à une vitesse de 40 à 45 km/h sur une distance d'un millier et demi de kilomètres depuis l'embouchure.

Parfois, les raz-de-marée arrêtent le débit des rivières et le font même tourner dans le sens opposé.

Sur le territoire de la Russie, un petit bore est testé par des rivières se jetant dans la baie de Mezen de la mer Blanche.

Afin d'utiliser l'énergie des marées dans certains pays, dont la Russie, des centrales marémotrices ont été construites. La première centrale marémotrice construite dans la baie de Kislogub de la mer Blanche avait une capacité de seulement 800 kilowatts. À l'avenir, les PES ont été conçus avec une capacité de dizaines et de centaines de milliers de kilowatts. Cela signifie que les marées commencent à travailler au profit de la personne.

Et enfin, mais globalement important sur les marées. Les courants provoqués par les marées rencontrent la résistance des continents, des îles et des fonds marins. Certains scientifiques pensent qu'en raison du frottement des masses d'eau contre ces obstacles, la rotation de la Terre autour de son axe ralentit. A première vue, ce ralentissement est assez insignifiant. Les calculs ont montré que pendant toute la durée de notre ère, c'est-à-dire pendant 2000 ans, le jour sur Terre s'est allongé de 0,035 seconde. Mais sur quoi était basé le calcul ?

Il s'avère qu'il existe des preuves, quoique indirectes, que la rotation de notre planète ralentit. En étudiant les coraux éteints de la période dévonienne, le scientifique anglais D. Wells a découvert que le nombre d'anneaux de croissance quotidiens est 400 fois supérieur à celui des anneaux annuels. En astronomie, la théorie de la stabilité des mouvements planétaires est reconnue, selon laquelle la durée de l'année reste pratiquement inchangée.

Il s'avère qu'à l'époque du Dévonien, c'est-à-dire il y a 380 millions d'années, l'année comptait 400 jours. Par conséquent, la journée avait alors une durée de 21 heures 42 minutes.

Si D. Wells ne s'est pas trompé lors du calcul des anneaux quotidiens des anciens coraux, et si le reste des calculs est correct, alors tout dépend du fait qu'il ne faudra même pas 12 à 13 milliards d'années avant les jours de la Terre deviennent égaux en durée mois lunaire. Et maintenant quoi? Alors notre Terre aura toujours un côté tourné vers la Lune, comme c'est actuellement le cas avec la Lune par rapport à la Terre. La montée des eaux se stabilise d'un côté de la Terre, les marées cesseront d'exister, et les marées solaires sont trop faibles pour être ressenties.

Nous offrons à nos lecteurs la possibilité d'évaluer de manière indépendante cette hypothèse plutôt exotique.

Le flux et le reflux sont la montée et la descente périodiques du niveau de l'eau dans les océans et les mers.

Deux fois par jour, avec un intervalle d'environ 12 heures et 25 minutes, l'eau près de la côte de l'océan ou de la haute mer monte et, s'il n'y a pas de barrières, inonde parfois de grands espaces - c'est une marée. Ensuite, l'eau descend et se retire, exposant le fond - c'est le reflux. Pourquoi cela arrive-t-il? Même les anciens y ont pensé, ils ont remarqué que ces phénomènes sont associés à la lune. La principale raison du flux et du reflux a été soulignée pour la première fois par I. Newton - c'est l'attraction de la Terre par la Lune, ou plutôt la différence entre l'attraction de la Lune de la Terre entière dans son ensemble et sa coquille d'eau .

Flux et reflux expliqués par la théorie de Newton

L'attraction de la Terre par la Lune est constituée de l'attraction des particules individuelles de la Terre par la Lune. Les particules qui sont actuellement plus proches de la Lune sont attirées par elle plus fortement, et les plus éloignées sont plus faibles. Si la Terre était absolument solide, cette différence de force d'attraction ne jouerait aucun rôle. Mais la terre n'est pas absolument solide, par conséquent, la différence des forces d'attraction des particules situées près de la surface de la Terre et près de son centre (cette différence est appelée force de formation de marée) déplace les particules les unes par rapport aux autres, et la Terre, principalement sa coquille d'eau, est déformé.

En conséquence, du côté qui fait face à la Lune et de son côté opposé, l'eau monte, formant des protubérances de marée, et l'excès d'eau s'y accumule. Pour cette raison, le niveau d'eau dans d'autres points opposés de la Terre à ce moment diminue - il y a une marée basse ici.

Si la Terre ne tournait pas et que la Lune restait immobile, alors la Terre, avec son coquille d'eau conserverait toujours la même forme allongée. Mais la Terre tourne et la Lune tourne autour de la Terre en environ 24 heures et 50 minutes. Avec la même période, les saillies de marée suivent la Lune et se déplacent le long de la surface des océans et des mers d'est en ouest. Puisqu'il existe deux protubérances de ce type, un raz-de-marée passe au-dessus de chaque point de l'océan deux fois par jour avec un intervalle d'environ 12 heures et 25 minutes.

Pourquoi la hauteur du raz de marée est-elle différente

En pleine mer, l'eau monte légèrement lors du passage d'un raz de marée : environ 1 m ou moins, ce qui reste quasiment imperceptible pour les marins. Mais au large de la côte, même une telle élévation du niveau de l'eau est perceptible. Dans les baies et les baies étroites, le niveau de l'eau monte beaucoup plus haut lors des marées hautes, car la côte empêche le mouvement du raz de marée et l'eau s'y accumule pendant tout le temps entre la marée basse et la marée haute.

La plus grande marée (environ 18 m) est observée dans l'une des baies de la côte canadienne. En Russie, les marées les plus hautes (13 m) se produisent dans les baies de Gizhiginskaya et Penzhinskaya de la mer d'Okhotsk. Dans les mers intérieures (par exemple, dans la Baltique ou la Noire), les marées sont presque imperceptibles, car les masses d'eau se déplaçant avec le raz de marée océanique n'ont pas le temps de pénétrer dans ces mers. Mais tout de même, dans chaque mer ou même lac, des raz de marée indépendants surgissent avec une petite masse d'eau. Par exemple, la hauteur des marées en mer Noire n'atteint que 10 cm.

Dans la même zone, la hauteur de la marée est différente, car la distance de la Lune à la Terre et la plus grande hauteur de la Lune au-dessus de l'horizon changent avec le temps, ce qui entraîne une modification de l'amplitude des forces de formation des marées .

Marées et Soleil

Le soleil influence aussi les marées. Mais les forces de marée du Soleil sont 2,2 fois inférieures aux forces de marée de la Lune.

Pendant la nouvelle lune et la pleine lune, les forces de marée du soleil et de la lune agissent dans la même direction - alors les marées les plus hautes sont obtenues. Mais pendant les premier et troisième quartiers de la lune, les forces de marée du soleil et de la lune s'opposent, de sorte que les marées sont plus petites.

Marées dans la coquille d'air de la Terre et dans son corps solide

Les phénomènes de marée se produisent non seulement dans l'eau, mais aussi dans la coquille d'air de la Terre. On les appelle marées atmosphériques. Les marées se produisent également dans le corps solide de la Terre, puisque la Terre n'est pas absolument solide. Les oscillations verticales de la surface terrestre dues aux marées atteignent plusieurs dizaines de centimètres.

L'utilisation pratique du flux et du reflux

Une centrale marémotrice est un type particulier de centrale hydroélectrique qui utilise l'énergie des marées, mais en fait l'énergie cinétique de la rotation de la Terre. Les centrales marémotrices sont construites sur les rives des mers, où les forces gravitationnelles de la Lune et du Soleil modifient le niveau de l'eau deux fois par jour. Les fluctuations du niveau d'eau près de la côte peuvent atteindre 18 mètres.

En 1967, une centrale marémotrice est construite en France à l'embouchure de la Rance.

En Russie, depuis 1968, un TPP expérimental fonctionne dans la baie de Kislaya sur la côte de la mer de Barents.

Il y a des SPE et à l'étranger - en France, en Grande-Bretagne, au Canada, en Chine, en Inde, aux États-Unis et dans d'autres pays.

Le flux et le reflux sont la montée et la descente périodiques du niveau de l'eau dans les océans et les mers. Deux fois par jour, avec un intervalle d'environ 12 heures et 25 minutes, l'eau près de la côte de l'océan ou de la haute mer monte et, s'il n'y a pas de barrières, inonde parfois de grands espaces - c'est une marée. Ensuite, l'eau descend et se retire, exposant le fond - c'est le reflux. Pourquoi cela arrive-t-il? Même les anciens y ont pensé, ils ont remarqué que ces phénomènes sont associés à la lune. La principale raison du flux et du reflux a été soulignée pour la première fois par I. Newton - c'est l'attraction de la Terre par la Lune, ou plutôt la différence entre l'attraction de la Lune de la Terre entière dans son ensemble et sa coquille d'eau .

Flux et reflux expliqués par la théorie de Newton

L'attraction de la Terre par la Lune est constituée de l'attraction des particules individuelles de la Terre par la Lune. Les particules qui sont actuellement plus proches de la Lune sont attirées par elle plus fortement, et les plus éloignées sont plus faibles. Si la Terre était absolument solide, cette différence de force d'attraction ne jouerait aucun rôle. Mais la Terre n'est pas un corps absolument solide, donc la différence des forces d'attraction des particules situées près de la surface de la Terre et près de son centre (cette différence s'appelle la force de formation des marées) déplace les particules les unes par rapport aux autres, et la Terre, principalement sa coquille d'eau, est déformée.

Si la Terre ne tournait pas et que la Lune restait immobile, alors la Terre, avec sa coquille d'eau, conserverait toujours la même forme allongée. Mais la Terre tourne et la Lune tourne autour de la Terre en environ 24 heures et 50 minutes. Avec la même période, les saillies de marée suivent la Lune et se déplacent le long de la surface des océans et des mers d'est en ouest. Puisqu'il existe deux protubérances de ce type, un raz-de-marée passe au-dessus de chaque point de l'océan deux fois par jour avec un intervalle d'environ 12 heures et 25 minutes.

Pourquoi la hauteur du raz de marée est-elle différente

Marées et Soleil

Le soleil influence aussi les marées. Mais les forces de marée du Soleil sont 2,2 fois inférieures aux forces de marée de la Lune. Pendant la nouvelle lune et la pleine lune, les forces de marée du soleil et de la lune agissent dans la même direction - alors les marées les plus hautes sont obtenues. Mais pendant les premier et troisième quartiers de la Lune, les forces de marée du Soleil et de la Lune s'opposent, de sorte que les marées sont plus petites.

Marées dans la coquille d'air de la Terre et dans son corps solide

15 octobre 2012

Le photographe britannique Michael Martin (Michael Marten) a créé une série de clichés originaux qui capturent la côte britannique sous les mêmes angles, mais en temps différent. Un coup à marée haute et un à marée basse.

Cela s'est avéré très inhabituel et les commentaires positifs sur le projet ont littéralement forcé l'auteur à commencer à publier le livre. Le livre, intitulé "Sea Change", a été publié en août de cette année et est sorti en deux langues. Il a fallu environ huit ans à Michael Marten pour créer son impressionnante série de clichés. Le temps entre les hautes et les basses eaux est en moyenne d'un peu plus de six heures. Par conséquent, Michael doit s'attarder à chaque endroit plus longtemps que quelques clics d'obturateur. L'idée de créer une série de telles œuvres a longtemps été nourrie par l'auteur. Il cherchait comment rendre compte des changements de la nature sur film, sans influence humaine. Et je l'ai trouvé par hasard, dans l'un des villages côtiers écossais, où j'ai passé toute la journée et trouvé l'heure de la marée haute et basse.

Les fluctuations périodiques du niveau de l'eau (hauts et bas) dans les zones aquatiques de la Terre sont appelées marées.

Le niveau d'eau le plus élevé observé en une journée ou une demi-journée à marée haute est appelé haute mer, le niveau le plus bas à marée basse est appelé basse mer, et le moment où ces bornes sont atteintes est appelé debout (ou palier), respectivement, haute marée ou marée basse. Niveau moyen mers - une valeur conditionnelle, au-dessus de laquelle les marques de niveau sont situées pendant les marées hautes, et en dessous - pendant les marées basses. Ceci est le résultat de la moyenne de grandes séries d'observations urgentes.

Les fluctuations verticales du niveau d'eau lors des marées hautes et basses sont associées à des mouvements horizontaux des masses d'eau par rapport à la côte. Ces processus sont compliqués par les ondes de vent, le ruissellement des rivières et d'autres facteurs. Les mouvements horizontaux des masses d'eau dans la zone côtière sont appelés courants de marée (ou courants de marée), tandis que les fluctuations verticales du niveau d'eau sont appelées flux et reflux. Tous les phénomènes associés aux flux et reflux sont caractérisés par une périodicité. Les courants de marée changent périodiquement de direction dans le sens opposé, contrairement à eux, les courants océaniques se déplaçant de manière continue et unidirectionnelle sont dus à la circulation générale de l'atmosphère et couvrent de vastes étendues de l'océan ouvert.

Les marées hautes et basses alternent cycliquement en fonction de l'évolution des conditions astronomiques, hydrologiques et météorologiques. La séquence des phases de marée est déterminée par deux maxima et deux minima dans le cours quotidien.

Bien que le Soleil joue un rôle important dans les processus de marée, le facteur décisif dans leur développement est la force d'attraction gravitationnelle de la Lune. La mesure dans laquelle les forces de marée agissent sur chaque particule d'eau, quel que soit son emplacement sur le la surface de la terre, est déterminé par la loi la gravité Newton.

Cette loi stipule que deux particules matérielles sont attirées l'une vers l'autre avec une force qui est directement proportionnelle au produit des masses des deux particules et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Cela implique que plus la masse des corps est grande, plus la force d'attraction mutuelle entre eux est grande (à densité égale, un corps plus petit créera moins d'attraction qu'un plus gros).

La loi signifie également que plus la distance entre deux corps est grande, moins il y a d'attraction entre eux. Étant donné que cette force est inversement proportionnelle au carré de la distance entre deux corps, le facteur de distance joue un rôle beaucoup plus important dans la détermination de l'amplitude de la force de marée que les masses des corps.

L'attraction gravitationnelle de la Terre, agissant sur la Lune et la maintenant en orbite proche de la Terre, est opposée à la force d'attraction de la Terre par la Lune, qui tend à déplacer la Terre vers la Lune et "soulève" tous les objets sur la Terre en direction de la Lune.

Le point à la surface de la Terre, situé directement sous la Lune, n'est qu'à 6 400 km du centre de la Terre et, en moyenne, à 386 063 km du centre de la Lune. De plus, la masse de la Terre est de 81,3 fois la masse de la Lune. Ainsi, à ce point de la surface terrestre, l'attraction de la Terre, agissant sur n'importe quel objet, est environ 300 000 fois supérieure à l'attraction de la Lune.

C'est une notion courante que l'eau sur Terre, directement sous la Lune, monte dans la direction de la Lune, provoquant l'écoulement de l'eau à partir d'autres endroits sur la surface de la Terre, mais comme l'attraction de la Lune est si faible par rapport à celle de la Terre, elle ne suffira pas à soulever un poids aussi énorme.
Cependant, les océans, les mers et grands lacs sur Terre, étant grand corps liquides, sont libres de se déplacer sous l'action d'une force de déplacement latéral, et toute légère tendance au cisaillement horizontal les met en mouvement. Toutes les eaux qui ne sont pas directement sous la Lune sont soumises à l'action de la composante de la force gravitationnelle de la Lune dirigée tangentiellement (tangentiellement) à la surface de la Terre, ainsi que de sa composante dirigée vers l'extérieur, et sont soumises à un déplacement horizontal par rapport au solide la croûte terrestre.

En conséquence, il y a un écoulement d'eau des régions adjacentes de la surface terrestre vers un endroit sous la lune. L'accumulation d'eau qui en résulte en un point sous la Lune y forme une marée. L'onde de marée réelle en haute mer n'a qu'une hauteur de 30 à 60 cm, mais elle augmente considérablement à l'approche des côtes des continents ou des îles.
En raison du mouvement de l'eau des régions voisines vers un point sous la Lune, des sorties d'eau correspondantes se produisent en deux autres points éloignés de celle-ci à une distance égale au quart de la circonférence de la Terre. Il est intéressant de noter que la baisse du niveau des océans en ces deux points s'accompagne d'une élévation du niveau de la mer non seulement du côté de la Terre faisant face à la Lune, mais aussi du côté opposé.

Ce fait est également expliqué par la loi de Newton. Deux objets ou plus situés à des distances différentes de la même source de gravité et, par conséquent, soumis à une accélération de la gravité de différentes amplitudes, se déplacent l'un par rapport à l'autre, car l'objet le plus proche du centre de gravité est le plus fortement attiré par lui.

L'eau à un point sublunaire éprouve une plus forte attraction vers la Lune que la Terre en dessous, mais la Terre, à son tour, est plus fortement attirée vers la Lune que l'eau du côté opposé de la planète. Ainsi, un raz-de-marée apparaît, qui du côté de la Terre faisant face à la Lune est appelé direct, et du côté opposé, il est appelé inverse. Le premier d'entre eux n'est que 5% supérieur au second.

Du fait de la rotation de la Lune dans son orbite autour de la Terre, il s'écoule environ 12 heures et 25 minutes entre deux marées hautes ou deux marées basses successives en un lieu donné. L'intervalle entre les points culminants des marées hautes et basses successives est d'env. 6h12min. La période de 24 heures et 50 minutes entre deux grandes marées successives est appelée jour de marée (ou lunaire).

Inégalités de marée. Les processus de marée sont très complexes, de nombreux facteurs doivent donc être pris en compte pour les comprendre. Dans tous les cas, les principales caractéristiques seront déterminées par :
1) le stade de développement de la marée par rapport au passage de la Lune ;
2) l'amplitude de la marée et
3) le type de fluctuations des marées ou la forme de la courbe du niveau d'eau.
De nombreuses variations dans la direction et l'amplitude des forces de marée donnent lieu à des différences dans l'amplitude des marées du matin et du soir dans un port donné, ainsi qu'entre les mêmes marées dans différents ports. Ces différences sont appelées inégalités de marée.

Effet semi-quotidien. Habituellement pendant la journée, en raison de la force de marée principale - la rotation de la Terre autour de son axe - deux cycles de marée complets se forment.

Vu de côté pôle Nordécliptique, il est évident que la Lune tourne autour de la Terre dans le même sens que la Terre tourne autour de son axe - dans le sens antihoraire. A chaque tour suivant point donné la surface de la terre reprend une position directement sous la lune un peu plus tard que lors de la révolution précédente. Pour cette raison, les marées hautes et basses sont en retard chaque jour d'environ 50 minutes. Cette valeur s'appelle le délai lunaire.

Inégalité du croissant. Ce type principal de variations se caractérise par une périodicité d'environ 143/4 jours, qui est associée à la rotation de la Lune autour de la Terre et au passage de phases successives, notamment des syzygies (nouvelles lunes et pleines lunes), c'est-à-dire moments où le soleil, la terre et la lune sont en ligne droite.

Jusqu'à présent, nous n'avons traité que de l'action des marées de la Lune. Le champ gravitationnel du Soleil agit également sur les marées, mais bien que la masse du Soleil soit beaucoup plus grande que celle de la Lune, la distance de la Terre au Soleil est tellement supérieure à la distance à la Lune que la force de marée du Soleil est inférieure à la moitié de celle-ci. de la lune.

Cependant, lorsque le Soleil et la Lune sont sur la même ligne droite, à la fois du même côté de la Terre et de côtés différents (lors d'une nouvelle lune ou d'une pleine lune), leurs forces attractives s'additionnent, agissant selon un axe, et la marée solaire se superpose à la marée lunaire.

De même, l'attraction du Soleil augmente le reflux causé par l'influence de la Lune. En conséquence, les marées sont plus hautes et les marées sont plus basses que si elles n'étaient causées que par l'attraction de la lune. Ces marées sont appelées marées de vives-eaux.

Lorsque les vecteurs de force gravitationnelle du Soleil et de la Lune sont mutuellement perpendiculaires (pendant les quadratures, c'est-à-dire lorsque la Lune est dans le premier ou le dernier quartier), leurs forces de marée s'opposent car la marée provoquée par l'attraction du Soleil se superpose au jusant provoqué par la Lune.

Dans de telles conditions, les marées ne sont pas aussi hautes, et les marées ne sont pas aussi basses, comme si elles n'étaient dues qu'à la force gravitationnelle de la Lune. Ces marées intermédiaires sont appelées quadrature.

La gamme des niveaux d'eau hauts et bas dans ce cas est réduite d'environ trois fois par rapport à la marée de vive-eau.

Inégalité de parallaxe lunaire. La période de fluctuations des hauteurs des marées, qui se produit en raison de la parallaxe lunaire, est de 271/2 jours. La raison de cette inégalité est la variation de la distance de la Lune à la Terre lors de la rotation de cette dernière. En raison de la forme elliptique de l'orbite lunaire, la force de marée de la Lune est 40 % plus élevée au périgée qu'à l'apogée.

Inégalité quotidienne. La période de cette inégalité est de 24 heures 50 minutes. Les raisons de son apparition sont la rotation de la Terre autour de son axe et le changement de la déclinaison de la Lune. Lorsque la Lune est proche de l'équateur céleste, les deux marées hautes d'un jour donné (ainsi que les deux marées basses) diffèrent peu, et les hauteurs des hautes et basses mers du matin et du soir sont très proches. Cependant, à mesure que la déclinaison nord ou sud de la Lune augmente, les marées du matin et du soir du même type diffèrent en hauteur, et lorsque la Lune atteint sa plus grande déclinaison nord ou sud, cette différence est la plus grande.

Les marées tropicales sont également connues, ainsi appelées parce que la Lune est presque au-dessus des tropiques du Nord ou du Sud.

L'inégalité diurne n'affecte pas de manière significative les hauteurs de deux marées basses consécutives dans l'océan Atlantique, et même son effet sur les hauteurs des marées est faible par rapport à l'amplitude globale des oscillations. Cependant, dans océan Pacifique les dénivellations quotidiennes se manifestent dans les niveaux des marées basses trois fois plus fortes que dans les niveaux des marées.

Inégalité semestrielle. Sa cause est la révolution de la Terre autour du Soleil et le changement correspondant de la déclinaison du Soleil. Deux fois par an, pendant plusieurs jours lors des équinoxes, le Soleil est proche de l'équateur céleste, c'est-à-dire sa déclinaison est proche de 0. La lune est également située près de l'équateur céleste environ pendant la journée tous les quinze jours. Ainsi, pendant les équinoxes, il y a des périodes où les déclinaisons du Soleil et de la Lune sont approximativement égales à 0. L'effet de marée total de l'attraction de ces deux corps à de tels moments est le plus perceptible dans les zones situées près de l'équateur terrestre. Si en même temps la Lune est dans la phase d'une nouvelle lune ou d'une pleine lune, soi-disant. grandes marées d'équinoxe.

Inégalité de parallaxe solaire. La période de manifestation de cette inégalité est d'un an. Sa cause est un changement de la distance de la Terre au Soleil dans le processus du mouvement orbital de la Terre. Une fois pour chaque révolution autour de la Terre, la Lune est à la distance la plus courte de celle-ci au périgée. Une fois par an, vers le 2 janvier, la Terre, se déplaçant sur son orbite, atteint également le point d'approche le plus proche du Soleil (périhélie). Lorsque ces deux moments d'approche la plus proche coïncident, provoquant la plus grande force de marée nette, on peut s'attendre à plus. niveaux élevés marées hautes et marées basses. De même, si le passage de l'aphélie coïncide avec l'apogée, des marées moins hautes et des marées basses moins profondes se produisent.

Les plus grandes amplitudes des marées. La marée la plus haute du monde est formée par de forts courants dans la baie Minas dans la baie de Fundy. Les fluctuations des marées se caractérisent ici par un cours normal avec une période semi-diurne. Le niveau d'eau à marée haute monte souvent de plus de 12 m en six heures, puis baisse du même montant au cours des six heures suivantes. Lorsque l'action de la vive-eau, la position de la Lune au périgée et la déclinaison maximale de la Lune se produisent en une journée, le niveau de la marée peut atteindre 15 m au-dessus de la baie. l'objet apprentissage constant pendant de nombreux siècles, font partie des problèmes qui ont donné lieu à de nombreuses théories contradictoires, même à une époque relativement récente

Charles Darwin écrivait en 1911 : « Il n'est pas nécessaire de chercher littérature ancienne pour des théories grotesques sur les marées." Cependant, les marins parviennent à mesurer leur hauteur et à utiliser les possibilités des marées sans avoir une idée des causes réelles de leur apparition.

Je pense qu'on ne peut surtout pas s'occuper des causes de l'origine des marées. Sur la base d'observations à long terme, des tableaux spéciaux sont calculés pour n'importe quel point de la zone d'eau de la terre, qui indiquent l'heure des hautes et basses eaux pour chaque jour. Je planifie mon voyage, par exemple, en Égypte, qui est juste célèbre pour ses lagons peu profonds, mais essayez de deviner à l'avance pour que l'eau pleine tombe dans la première moitié de la journée, ce qui permettra plus heures de clarté pour rouler pleinement.
Un autre problème lié aux marées qui intéresse le cerf-volant est la relation entre le vent et les fluctuations du niveau de l'eau.

Un folklore dit que le vent augmente à marée haute, et au contraire, il tourne aigre à marée basse.
L'influence du vent sur les phénomènes de marée est mieux comprise. Le vent de la mer pousse l'eau vers le rivage, la hauteur de la marée monte au-dessus de la normale et, à marée basse, le niveau de l'eau dépasse également la moyenne. Au contraire, lorsque le vent souffle de la terre, l'eau est chassée de la côte et le niveau de la mer baisse.

Le deuxième mécanisme fonctionne en augmentant la pression atmosphérique sur une vaste zone d'eau, en abaissant le niveau de l'eau à mesure que le poids superposé de l'atmosphère est ajouté. Lorsque la pression atmosphérique augmente de 25 mm Hg. Art., le niveau d'eau baisse d'environ 33 cm Une zone de haute pression ou anticyclone est généralement appelée beau temps, mais pas pour un kiter. Calme au centre de l'anticyclone. Une diminution de la pression atmosphérique entraîne une élévation correspondante du niveau de l'eau. Par conséquent, une forte baisse de la pression atmosphérique, combinée à des vents de force ouragan, peut provoquer une élévation notable du niveau de l'eau. De telles ondes, bien qu'elles soient appelées ondes de marée, ne sont en fait pas associées à l'influence des forces de marée et n'ont pas la périodicité caractéristique des phénomènes de marée.

Mais il est tout à fait possible que les marées basses puissent également affecter le vent, par exemple, une baisse du niveau d'eau dans les lagunes côtières entraîne un réchauffement plus important de l'eau, et par conséquent, une diminution de la différence de température entre la mer froide et la terre chauffée, qui affaiblit l'effet de brise.

Photo de Michael Marten

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