Фізика Припливи
Розгляньтеприпливи та відливи на Землі: причини, вплив Місяця та Сонця на планету, приливні сили, енергія припливів, гравітація центру мас Місяця та Землі.
Припливи – підйом і падіння рівня моря через вплив гравітації, що створюється Сонцем, Місяцем та земним обертанням.
Завдання навчання
- Вивчити фактори, що впливають на час та амплітуду припливів.
Основні пункти
- Приливна сила залежить немає від сили гравітаційного поля ЛУни, як від його градієнта, падаючого як дистанції зворотного куба до вихідному гравітаційному тілу. Справа в тому, що припливна сила виступає диференціальною.
- Час і амплітуда припливів залежить від різних чинників, серед яких вирівнювання Сонця і Місяця, загальна картина океанічних припливів, форма берегової лінії тощо.
- Енергію припливів можна видобути двома способами: встановлення водяної турбіни в приливний струм або будівництво ставків, що пропускають воду крізь турбіну.
- Градієнт – швидкість, з якою зменшується чи збільшується фізична величина щодо зміни змінної.
- Інерційна система відліку визначає час і простір однорідно, ізотропно і залежить від часу.
- Доба – щоденний цикл, що охоплює 24 години.
Приплив – підйом і падіння рівня моря через вплив гравітації, створюваної Сонцем, Місяцем та обертанням Землі навколо осі. Вони відрізняються за рівнем і частотою та залежать від розташування. Берегові лінії з двома практично однаковими щоденними припливами і відливами мають полуденний приплив. Якщо він один, то це добовий приплив. Змішаний вигляд проявляє себе як два нерівні припливи (один високий). Час та амплітуда залежать від вирівнювання Сонця та Місяця, глибини океану, форми берегової лінії тощо.
Схема місячної частини припливу, що демонструє приплив у підмісячній та діаметрально протилежній точках для гіпотетичного океану з постійною глибиною без землі. Можна помітити великі опуклості, відвернені від Сонця
Приливні сили
Важливо почати з того, що Земля не є інерційною системою відліку, бо перебуває у вільному падінні щодо Місяця. Тому, щоб обчислити силу, необхідно розрахувати прискорення земної системи відліку. Приливна сила, що створюється супутником, відображає собою векторну різницю між місячною гравітацією та гравітаційною силою в центрі мас Землі.
Це нагадує віднімання червоного вектора із чорних. Можете простежити приклад нижньому малюнку. Знизу видно, що це призводить до диференційної сили. Тому приливна сила залежить немає від сили місячного гравітаційного поля, як від градієнта.
Зверху відображено силу тяжіння, створену супутником у різних місцях Fr на Землі. Знизу – диференціальна сила: Fr – центр F. Це прискорення відчувається земним спостерігачем
Сонячна сила гравітації планети в 179 разів перевищує місячну. Але зірка в 389 разів далі, тому градієнт поля слабший. Сонячна приливна сила більша за місячну на 46%. Тому прискорення місячного припливу досягає 1.1 х 10-7 g, а сонячне – 0.52 х 10-7 g (g – гравітаційне прискорення на земній поверхні).
Енергія припливів
Енергію припливів можна видобути двома методами: встановлення водяної турбіни в приливний струм або будівництво ставків, що пропускають воду крізь турбіну. У першому прикладі кількість енергії залежить від величини часу та приливного струму. Але турбіни можуть чинити перешкоди судам. У другому виникає проблема з дорожнечею. Але якщо створити кілька ставків, то вправильно вибраний час можна згенерувати потужність. Зараз є лише кілька активних систем генерації приливної енергії. Але вони викликають як екологічні проблеми, а й технічні.
Генератор приливної енергії функціонує як вітряна турбіна, але енергія надходить від океанічних течій. Коло в центрі – турбіна. Пристрій переміщується вгору та вниз, нагадуючи рух ліфта. Під час використання опускається на дно
Багато хто підтримує ідею використання приливної енергії, оскільки подію можна передбачити. Проте фахівці говорять про втрати ефективності за низьких експлуатаційних витрат.