Удивительная океанология

Как известно, масса Солнца в 27 миллионов раз больше массы Луны. Но при этом Солнце находится в 390 раз дальше от Земли, чем Луна. В связи с этим на поверхности Земли приливные силы, порождаемые маленькой Луной, в два раза больше приливных сил, порождаемых Солнцем.

Так что в итоге приливы и отливы вызываются главным образом гравитационным притяжением Луны.

Масса Земли в 80 с лишним раз больше массы Луны, и разные части Земли подвергаются притяжению Луны по-разному. Сторона, повернутая к Луне, «вздувается», то есть все находящееся прямо под Луной приподнимается в направлении Луны. Таким образом, Земля превращается в эллипсоид.

Совершая вращение, Земля «подставляет» Луне разные свои стороны, и «приливные горбы» перемещаются по ее поверхности.

Таким образом, ключевыми моментами в объяснении возникновения приливов и отливов являются: суточное вращение Земли и деформация («вздутие») покрывающей земную поверхность водной оболочки.

Если Земля, Солнце и Луна располагаются на одной линии (это бывает в полнолуние или новолуние), то гравитационное притяжение Луны и Солнца складывается, и прилив получается самый высокий. Его называют сизигийным (слово сизигата на греческом языке означает «сопряжение, соединение»). А если Солнце и Луна расположены под углом 90 градусов, гравитационное притяжение Луны и Солнца частично уравновешивает друг друга, и прилив получается наименьший. Его называют квадратурным.

Наименьший прилив в среднем в 2,7 раза меньше наибольшего.

Обычно приливы и отливы бывают два раза в сутки.

Самый высокий уровень воды, наблюдаемый во время прилива, называется полной водой, самый низкий уровень во время отлива — малой водой. Соответственно, средний уровень моря — это условная величина, выше которой расположены отметки уровня воды во время приливов, а ниже — во время отливов.

Знать величину прилива очень важно, особенно в судоходстве, ибо при подходе большого корабля к берегу его можно «посадить» на мель или на риф. Поэтому данные о приливах и времени их наступления в разных пунктах побережья, вычисленные на год вперед, публикуются в специальных справочниках.

Самые высокие приливы в мире (до 18 метров) можно наблюдать в бухте Фанди, которая находится на восточном побережье Канады между Нью-Брансуиком и Новой Шотландией. На Европейском континенте самые высокие приливы (до 13,5 метров) наблюдаются в Бретани у города Сен-Мало. Здесь приливная волна фокусируется береговой чертой полу островов Корнуолл (Англия) и Котантен (Франция).

Во время прилива крепость Мон-Сен-Мишель во Франции оказывается полностью окруженной морем

В древности о приливах и отливах знали очень мало. Например, в 54 году до н. э., когда Цезарь планировал завоевание Британии, его корабли столкнулись с большими проблемами. Цезарь был великим полководцем, но он родился в «неприливном» Средиземноморье, и его застигли врасплох британские приливы. Во время одного из них его корабли были выброшены на берег, а тяжелые транспортные суда, стоявшие на якоре, едва не утонули. При отливе, наоборот, корабли увязли в иле. В результате некоторые корабли были полностью разрушены, а многие другие оказались непригодными к плаванию.

С аналогичной проблемой столкнулся в Египте и Наполеон Бонапарт. Однажды, осматривая захваченный Суэц, он расположился в походной палатке, отказавшись от предложенного ему дома. В девять часов вечера он вдруг услышал крики своих солдат — это начался прилив! Эскадрон охраны стоял в полном боевом порядке, и все лошади были уже по брюхо в воде. Луна должна была взойти только в полночь, было страшно темно, и никто не знал, что делать.

«Неужели мы пришли сюда, чтобы так глупо погибнуть?» — воскликнул Наполеон.

К счастью, бригадир Карбоннель нашел правильное направление движения, и через несколько часов французы успешно выбрались на сушу. При этом генерал Каффарелли, замедлявший движение из-за своего деревянного протеза, умолял бросить его, но двое солдат, отлично умевших плавать, вытащили и его. Потом Наполеон написал: «Каффарелли отделался тем, что потерял свою деревянную ногу, но это и так случалось с ним каждую неделю. Потери были невелики и ограничились несколькими карабинами и плащами».

Особым видом гидроэлектростанций (ГЭС) являются приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов. Для этого залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой устанавливаются обратимые гидроагрегаты, работающие и при приливе, и при отливе. Некоторые агрегаты могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса — для перекачки воды в водохранилище и последующей работы станции в отсутствие приливов и отливов. В последнем случае электростанции называются гидроаккумулирующими (ГАЭС).

Крупнейшая в мире приливная электростанция «Ля Ране» во Франции

В мире создано много ПЭС — во Франции, Великобритании, США, Канаде, Китае,

Индии и других странах. Крупнейшая в мире ПЭС «Ля Ране» во Франции (рядом с городом Сен-Мало) имеет плотину длиной 800 метров. Мощность этой станции — 240 МВт, она производит примерно 600 миллионов кВт*ч электроэнергии в год.