Pływy: Różnice pomiędzy wersjami

Aktualna wersja na dzień 09:59, 21 paź 2014

Pływy to okresowe wahania poziomu morza powstające na skutek oddziaływania księżyca i słońca na wody oceanów i mórz. Czyli są to fale odpowiedzialne za podnoszenie i opadanie powierzchni morza (zazwyczaj dwa razy dziennie), co powoduje naprzemienne odkrywanie i zakrywanie morskiego życia wzdłuż wybrzeża. Odgrywają ważną rolę w wyznaczaniu, kiedy dane miejsce doświadczy silnych prądów, zmian głębokości i zmian widoczności. Dlatego pływy powodują zmiany w warunkach nurkowania: czasem je polepszają, a czasem pogarszają. Pływy również oddziałują na życie wodne, głównie w środowisku morskim, gdzie prądy pływowe zmieniają rozkład planktonu. Ruch pływowy wynika z oddziaływania grawitacyjnego Ziemi, Księżyca i Słońca. Za ogólną własność można przyjąć, że najlepsze warunki występują w czasie przypływów.

Okresowa natura orbit i ruchu Ziemi, Słońca i Księżyca powoduje, że pływy można przewidywać. Czas trwania pływu, liczba i zasięg zależą od wzajemnego położenia tych trzech ciał i lokalnych cech topograficznych. Mając te informacje można stworzyć precyzyjną tabelę pływów i prądów, aby przewidzieć czas i wysokość pływów w każdym miejscu na świecie. Organizmy wodne, a szczególnie te żyjące w pasmie pływów strefy przybrzeżnej, w prosty sposób zależą od swoistego zegara i dostosowują swoja aktywność do pływów. Przed nurkowaniem sprawdź miejscową tabelę pływów i dowiedz się, w jaki sposób pływy oddziałują na warunki lokalne i życie wodne.

Na otwartym oceanie skok pływów wynosi do 2 metrów. W okolicach wybrzeży, że względu na małe głębokości skok pływów może wynosić 2-6 metrów. Dodatkowo długie wąskie zatoki mogą powodować jeszcze większy przyrost wysokości pływu. Największe skoki pływowe obserwuje się w Kanale Bristolskim u zachodnich wybrzeży Anglii 15 metrów oraz w Zatoce Fundy w Kanadzie 18 metrów. Ten anormalny przyrost pływów spowodowany jest tak zwanym pływem rezonansowym Ta anomalia wywołana jest zjawiskiem rezonansu pomiedzy nadchodzącą z morza falą pływu i nakładające się na nie fale związane z długością i głębokością zatoki.

Odmiennie pływy na małych morzach są bardzo niskie, na Morzu czarnym wynoszą 12 cm a na Bałtyku 5 cm.

Przyczyny pływów

Pływy są wynikiem grawitacyjnego przyciągania Księżyca i, w mniejszym stopniu, Słońca. Oddziaływanie księżyca jest 2,17 razy większe niż słońca. Tworzą one na oceanie ogromne fale o długości rzędu rozmiaru basenu oceanicznego. W zasadzie Słońce i Księżyc powodują dwa „wybrzuszenia” czyli wysokie wody po przeciwnych stronach Ziemi. Wzajemna pozycja Słońca i Księżyca powoli zmienia się, więc wysoka woda rotuje się wokół Ziemi. Gdy linia brzegowa obraca się w stronę wysokiej wody, pływy narastają, a gdy się od niej oddala, pływy opadają.

To proste wytłumaczenie zjawiska pływów zaproponował Isaac Newton w 1687 roku w "Matematyczne zasady filozofii przyrody". Jest ono nazwane teorią statyczną i zakłada, że Ziemia jest idealnie jednolita, woda jest bardzo, bardzo głęboka i nie ma lądów. Problem z teorią statyczną jest taki, że Ziemia nie jest idealnie jednolita, woda nie zawsze jest bardzo głęboka i mamy sporo obszarów lądowych. Z tego powodu teoria Newtona jest zbyt prosta, aby opisać rzeczywiste pływy. W niektórych miejscach występują dwa pływy dziennie, w innych tylko jeden. W niektórych miejscach pływy są ekstremalne, w innych nie. Z powodu lądów i zmiennej głębokości, pływy nie przemieszczają się jak fale na otwartym morzu, gdzie nie ma przeszkód. Pływy to fale, które przedzierają się poprzez i wokół przeszkód. Zrozumienie pływów wymaga bardziej złożonego modelu.

Pierre-Simon Laplace zmodyfikował model Newtona, tak aby uwzględnić zmienność pływów. Jego model, nazwany teoria dynamiczną, przewiduje, że zamiast dwu pływowych wybrzuszeń, jest ich kilka. Dzieje się tak ponieważ oprócz grawitacji Słońca i Księżyca, uwzględnić należy również niedoskonały kształt Ziemi, pory roku, miesiąc, kształt basenu oceanicznego i siłę Coriolisa. Pływy okrążają ponad tuzin punktów amfidromicznych (węzłowych, bez pływów, ang. amphidromic points). Są to punkty, gdzie woda nie podnosi się ani nie opada w czasie pływów, ale wokół niego promieniście przemieszczają się grzbiety fal pływowych. W punkcie amfidromicznym nie ma pionowego ruchu pływowego, ale daleko od niego może powstać wzmocniony ruch pływowy, ponieważ pływy zmieniają się przez cały dzień.

Układy pływów i prądy

Ponieważ występują wielokrotne wybrzuszenia pływowe oraz inne oddziaływania, układy pływów zmieniają się wraz z położeniem. Niektóre miejsca mają pojedynczy przypływ i odpływ raz dziennie - wysokie szerokości między 60 a 90 stopniem szerokości geograficznej w trakcie maksymalnej deklinacji księżyca. Taki układ nosi nazwę pływ dobowy (ang. diurnal tide). Półdobowe pływy (ang. semidiurnal tide) oznaczają dwa z grubsza równe przypływy i odpływy dzienne, tak jak przewidywał model Newtona. Pływy mieszane (ang. mix tides) oznaczają układ złożony z dwu nierównych przypływów i odpływów dziennie. Różne obszary mają różne układy pływów w zależności od miejsca i punktów amfidromicznych. Dlatego bardzo długie wybrzeże może mieć więcej niż jeden układ pływów.

Kształt i głębokość basenu oceanicznego wpływa na układy pływów. Skok pływu (ang. range), czyli różnica między przypływem a odpływem, zależy głównie od kształtu basenu i jego rozmiaru. Duże rozległe baseny mają zazwyczaj mniejszy skoki pływów niż baseny mniejsze i płytsze.

Pływy dzienne tworzą prąd, który wpływa i wypływa z zatok, rzek, portów i innych obszarów ograniczonych. Napływ nazywany jest prądem przypływowym (ang. flood current) a wypływ to slack current. Środek między przypływem a odpływem tworzy pływ martwy (ang. slack tide), gdzie niewiele wody ulega przesunięciu. Te zmiany pływu są ważne dla ludzi, których praca związana jest z morzem. Duże statki mogą być w stanie wejść lub wyjść z portu w czasie przypływu, który zapewni odpowiednią głębokość. Żaglowce często wykorzystują odpływ, który wyprowadza je w kierunku morza.

W pewnych przypadkach może powstać fala przypływu w ujściu rzeki (ang. tidal bore). Dzieje się tak, gdy przychodzący pływ tworzy falę, która wpływa do rzeki, zatoki czy innego względnie wąskiego obszaru. Jest to prawdziwa fala pływowa (tzn. wywołana pływem) i może sięgać kliku metrów wysokości. Na Amazonce i na rzece Severn w Anglii z takich fal przypływu korzystają surferzy.

Pływy syzygijne i kwadraturowe czyli nierówność półmiesięczna

Wpływ Księżyca na powstawanie pływów jest około dwukrotnie silniejszy niż wpływ Słońca. Grawitacja Słońca jest znacznie silniejsza, ale wpływa na zjawisko pływów słabiej niż Księżyc, ponieważ Słońce jest dużo dalej. Grawitacja Słońca i Księżyca inaczej oddziałuje na pływy, w zależności od położenia tych ciał względem Ziemi.

Słońce wykonuje pozorny ruch w okół ziemi w 24 godziny a księżyc w 24 godziny i 50 minut. Gdy Słońce, Księżyc i Ziemia ustawione są w linii, ich siły grawitacyjne dodają się, podnosząc amplitudę fali pływowej. Możesz ocenić, kiedy to się zdarzy, patrząc na fazę Księżyca. Kiedy jest nów (Księżyc jest niewidoczny), Księżyc i Słońce ustawione są po tej samej stronie Ziemi, a w czasie pełni, Księżyc i Słońce znajdują się po przeciwnych stronach Ziemi. Oba te układy tworzą najsilniejsze przypływy i odpływy nazywane pływami syzygijnymi (ang. spring tides). Najwyższe przypływy i odpływy będą występować około 1-2 doby po pełni lub nowiu i to późnienie nazywane jest "wiekiem pływu półdobowego".

Gdy Księżyc jest w pierwszej lub w trzeciej kwadrze, linie łączące Księżyc, Ziemię i Słońce tworzą kąt prosty. Grawitacja Słońca osłabia wielkość fali pływowej wynikającej z przyciągania Księżyca. Prowadzi to do podniesienia odpływu i obniżenia przypływu. Te słabsze pływy nazywane są kwadraturowymi (ang. neap tides).

Na wielkość pływu w sposób mniej zauważalny wpływa również odległość ziemi od księżyca i słońca (nierówność paralaktyczna). Księżyc jest najbliżej ziemi (perygeum) co 27,55 doby średniej a ziemi znajduje się najbliżej słońca (peryhelium) co 365,26 doby średniej. Skok pływu w okresie perigeum może być wyższy do 40% a perihelium może zmienić pływ o 10%. Najwyższe pływy będą w najmniejszych odległości pomiędzy ciałami niebieskimi przypadające jednocześnie okres syzygijny.