Земной прилив - Earth tide

Земной прилив (также известен как твердый земной прилив, корковый прилив, прилив тела, телесный прилив или прилив) - смещение твердая земля поверхность, вызванная сила тяжести из Луна и солнце. Его основная составляющая имеет амплитуду метрового уровня с периодами около 12 часов и более. Наиболее крупные составляющие тела приливов - полу-дневной, но есть также значительный дневной, полугодовой и двухнедельный вклад. Хотя гравитационное воздействие вызывает земные приливы и океан приливы то же самое, отзывы совсем разные.

Сила прилива

Лунная приливная сила: на этих изображениях Луна изображена непосредственно над 30 ° с.ш. (или 30 ° ю.ш.), если смотреть сверху над северным полушарием, показывая обе стороны планеты. Красный вверх, синий вниз.

Большая из периодических гравитационных сил исходит от Луны, но также важна и Солнце. На изображениях показаны лунные приливная сила когда Луна появляется прямо над 30 ° северной широты (или 30 ° южной широты). Этот узор остается неизменным: красная область направлена ​​на Луну (или прямо от нее). Красный цвет указывает на тягу вверх, синий - вниз. Если, например, Луна находится прямо над 90 ° з. Д. (Или 90 ° в. Д.), Красные области центрируются в западном северном полушарии, вверху справа. Красный вверх, синий вниз. Если, например, Луна находится непосредственно над 90 ° з.д. (90 ° в.д.), центр красной области находится на 30 ° северной широты, 90 ° западной долготы и 30 ° южной широты, 90 ° восточной долготы, а центр синеватой полосы следует за большой круг равноудалены от этих точек. На 30 ° широты сильный пик происходит один раз в лунный день, что дает значительную суточную силу на этой широте. Вдоль экватора два пика (и впадины) одинакового размера создают полусуточную силу.

Прилив тела

Вертикальные перемещения секторного движения.
Красный вверх, синий вниз.
Смещения с востока на запад секторного движения.
Красный восток, синий запад.
Смещения секторного движения с севера на юг.
Красный север, синий юг.
Вертикальные смещения тессерального движения.
Красный вверх, синий вниз.
Смещения тессерального движения с востока на запад.
Красный восток, синий запад.
Смещения тессерального движения с севера на юг.
Красный север, синий юг.
Вертикальные перемещения зонального движения. Красный вверх, синий вниз.

Земной прилив охватывает все тело Земли и не сдерживается тонкими корка и наземные массы поверхности в масштабах, при которых жесткость породы не имеет значения. Океанские приливы являются следствием резонанса одних и тех же движущих сил с периодами движения воды в бассейны океана накапливаются в течение многих дней, поэтому их амплитуда и время сильно различаются и изменяются на небольших расстояниях всего в несколько сотен километров. Периоды колебаний Земли в целом не близки к астрономическим периодам, поэтому ее изгиб происходит под действием сил момента.

Компоненты прилива с периодом около двенадцати часов имеют лунную амплитуду (расстояния выпуклости / депрессии Земли), которые чуть более чем в два раза превышают высоту солнечных амплитуд, как указано в таблице ниже. В новолуние и полнолуние Солнце и Луна выровнены, а лунные и солнечные приливные максимумы и минимумы (выпуклости и впадины) складываются вместе для наибольшего диапазона приливов на определенных широтах. В фазах первой и третьей четверти луны лунные и солнечные приливы перпендикулярны, а диапазон приливов минимален. Полусуточные приливы проходят один полный цикл (прилив и отлив) примерно раз в 12 часов и один полный цикл максимальной высоты (весна и прилив) примерно раз в 14 дней.

Полусуточный прилив (максимум один каждые 12 часов) в основном лунный (только S2 чисто солнечная) и порождает секторный деформации, которые поднимаются и опускаются одновременно по одной и той же долготе.[1] Секторальные вариации вертикальных смещений и смещений с востока на запад максимальны на экваторе и исчезают на полюсах. На каждой широте есть два цикла, выпуклости противоположны друг другу, а депрессии также противоположны. Дневной прилив является лунно-солнечным и дает начало тессераль деформации. Вертикальное движение и движение с востока на запад максимально на широте 45 ° и равно нулю на экваторе и на полюсах. Тессеральное изменение имеет один цикл на широту, одну выпуклость и одну депрессию; выпуклости противоположны (антиподы), другими словами, например, западная часть северного полушария и восточная часть южного полушария. Точно так же впадины противоположны, в данном случае восточная часть северного полушария и западная часть южного полушария. Наконец, двухнедельные и полугодовые приливы зональный деформации (постоянные по кругу широты), поскольку гравитация Луны или Солнца направлена ​​попеременно от северного и южного полушарий из-за наклона. На широте 35 ° 16 'вертикальное смещение отсутствует.

Поскольку эти смещения влияют на вертикальное направление вариации восток-запад и север-юг часто сведены в таблицы в миллисекунды дуги за астрономический использовать. Вертикальное смещение часто табулируется в мкгал, поскольку градиент силы тяжести зависит от местоположения, так что преобразование расстояния составляет всего около 3 мкгал на сантиметр.

Другие участники земных приливов

В прибрежных районах, поскольку океанские приливы не идут в ногу с земными, во время прилива в океане наблюдается избыток (или во время отлива дефицит) воды по сравнению с уровнем гравитационного равновесия, и, следовательно, на прилегающей земле. падает (или поднимается) в ответ на разницу в весе. Смещения, вызванные приливной нагрузкой на океан, могут превышать смещения, вызванные приливом земного тела. Чувствительные инструменты далеко от суши часто должны делать аналогичные исправления. Атмосферную нагрузку и штормовые явления также можно измерить, хотя движущиеся массы имеют меньший вес.

Приливные составляющие

Главный прилив составляющие. Амплитуды могут отличаться от указанных в пределах нескольких процентов.[2][3]

Полусуточный

Приливная составляющаяПериодВертикальная амплитуда (мм)Горизонтальная амплитуда (мм)
M212.421 часов384.8353.84
S2 (солнечный полусуточный)12.000 часов179.0525.05
N212.658 часов73.6910.31
K211.967 часов48.726.82

Дневной

Приливная составляющаяПериодВертикальная амплитуда (мм)Горизонтальная амплитуда (мм)
K123.934 часов191.7832.01
О125,819 часов158.1122.05
п124.066 часов70.8810.36
φ123.804 ч.3.440.43
ψ123,869 часов2.720.21
S1 (солнечный суточный)24.000 часов1.650.25

Долгосрочный

Приливная составляющаяПериодВертикальная амплитуда (мм)Горизонтальная амплитуда (мм)
Mж13.661 дней40.365.59
Mм (луна ежемесячно)27,555 дней21.332.96
Sса (солнечный полугодовой)0,50000 года18.792.60
Лунный узел18,613 г.16.922.34
Sа (солнечный годовой)1.0000 лет2.970.41

Последствия

Дальнейшая информация: Приливные триггеры землетрясений

Вулканологи используют регулярные, предсказуемые движения земных приливов для калибровки и тестирования чувствительных инструментов мониторинга деформации вулканов. Приливы также могут вызывать вулканические явления.[4][5]Сейсмологи определили, что микросейсмические явления связаны с приливными колебаниями в Центральной Азии (к северу от Гималаев).[нужна цитата ]Полусуточная амплитуда земных приливов может достигать около 55 см (22 дюйма) на экваторе, что важно для спутниковая система навигации, интерферометрия с очень длинной базой, и спутниковая лазерная локация измерения.[6][7] Кроме того, для выполнения точных астрономических угловых измерений требуется точное знание скорости вращения Земли (продолжительность дня, прецессия, в дополнение к нутация ), на которую влияют земные приливы (так называемые полюсный прилив ). Наземные приливы также необходимо учитывать в случае некоторых физика элементарных частиц эксперименты.[8]Например, на ЦЕРН или Национальная ускорительная лаборатория SLAC, очень большой ускорители частиц были разработаны с учетом земных приливов и отливов для правильной работы. Среди эффектов, которые необходимо учитывать, - деформация окружности для кольцевых ускорителей, а также энергия пучка частиц.[9][10]

Приливы тел на планетах и ​​лунах, а также в двойных звездах и двойных астероидах играют ключевую роль в долгосрочной динамике планетных систем. Например, из-за приливов тела на Луне она попадает в 1: 1 спин-орбитальный резонанс и всегда показывает нам одну сторону. Из-за приливов и отливов в нем Меркурий оказывается в ловушке спин-орбитального резонанса 3: 2 с Солнцем. [11]По той же причине считается, что многие из экзопланет попадают в более высокие спин-орбитальные резонансы со своими звездами.[12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Пол Мельхиор, "Земные приливы", Исследования по геофизике, 1, стр. 275–303, март 1974 г.
  2. ^ Джон Вар, "Земные приливы", Глобальная физика Земли, Справочник физических констант, Полка для справок AGU, 1, стр. 40–46, 1995.
  3. ^ Майкл Р. Хаус, «Временные рамки орбитального воздействия: введение», Геологическое общество, Лондон, специальные публикации; 1995; v.85; п. 1-18. http://sp.lyellcollection.org/cgi/content/abstract/85/1/1
  4. ^ Соттили Г., Мартино С., Палладино Д.М., Пачелло А., Боццано Ф. (2007), Влияние приливных напряжений на вулканическую активность на горе Этна, Италия, Geophys. Res. Lett., 34, L01311, Дои:10.1029 / 2006GL028190, 2007.
  5. ^ Вулкан часы, USGS.
  6. ^ Конвенции IERS (2010 г.). Жерар Пети и Брайан Лузум (ред.). (Техническая записка IERS; 36) Франкфурт-на-Майне: Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie, 2010. 179 стр., ISBN  9783898889896, Разд. 7.1.1, «Влияние твердых земных приливов» [1]
  7. ^ Руководство пользователя Бернского программного обеспечения GNSS, версия 5.2 (ноябрь 2015 г.), Астрономический институт Бернского университета. Раздел 10.1.2. «Приливы на твердой Земле, приливы на твердых телах и полюсах океана и постоянные приливы» [2]
  8. ^ Ускоритель в движении, но ученые компенсируют приливные эффекты, Стэнфорд онлайн.
  9. ^ деформация окружности[ненадежный источник? ]
  10. ^ энергия пучка частиц влияет[ненадежный источник? ]
  11. ^ Noyelles, B .; Frouard, J .; Макаров, В. В., Ефроимский, М. (2014). "Возвращение к спин-орбитальной эволюции Меркурия". Икар. 241: 26–44. arXiv:1307.0136. Bibcode:2014Icar..241 ... 26N. Дои:10.1016 / j.icarus.2014.05.045.
  12. ^ Макаров, В. В .; Бергеа, К. и Ефроимски, М. (2012). "Динамическая эволюция и спин-орбитальные резонансы потенциально обитаемых экзопланет: случай GJ 581d". Астрофизический журнал. 761 (2): 83. arXiv:1208.0814. Bibcode:2012ApJ ... 761 ... 83M. Дои:10.1088 / 0004-637X / 761/2/83. 83.

Библиография

  • Маккалли, Джеймс Грейг, За пределами Луны, Разговорное руководство по здравому смыслу для понимания приливов и отливов, World Scientific Publishing Co, Сингапур, 2006 г.
  • Пол Мельхиор, Земные приливы, Пергамон Пресс, Оксфорд, 1983.
  • Уайли, Фрэнсис Э, Приливы и притяжение Луны, Стивен Грин Пресс, Браттлборо, Вермонт, 1979.