Жители морских побережий с древности знали: вода приходит и уходит по расписанию, и это расписание как-то связано с Луной. Рыбаки подстраивали под него выход в море, строители портов — высоту причалов. Но объяснить, почему далёкое ночное светило управляет океаном, удалось только после того, как Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения.
Два водяных горба
Луна притягивает к себе всю Землю, но не одинаково сильно. Та сторона планеты, что обращена к Луне, находится к ней ближе и притягивается чуть сильнее, чем центр Земли. Противоположная сторона — чуть слабее. Эта разница и есть приливная сила. Она как бы растягивает планету вдоль линии Земля — Луна.
Твёрдая кора поддаётся растяжению слабо, а вот вода подвижна. В океане возникают два пологих вздутия: одно под Луной, другое на противоположной стороне земного шара. Именно второе вздутие чаще всего вызывает недоумение. Его проще понять так: с дальней стороны Луна притягивает воду слабее, чем саму Землю, и вода там словно отстаёт от планеты.
Земля вращается, и каждая точка берега за сутки проходит через оба вздутия. Поэтому в большинстве мест бывает два прилива и два отлива в сутки. Поскольку Луна за это время сама немного смещается по орбите, полный цикл занимает не 24 часа, а около 24 часов 50 минут. Вот почему время высокой воды каждый день сдвигается почти на час.
Вклад Солнца
Солнце тоже создаёт приливы. Оно несравнимо массивнее Луны, но находится гораздо дальше, а приливная сила с расстоянием убывает очень быстро. В итоге солнечный прилив слабее лунного более чем вдвое.
Когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются в одну линию — в новолуние и полнолуние, — их действия складываются. Такие приливы называют сизигийными, они самые высокие. Когда же Луна видна в первой или последней четверти, Солнце и Луна тянут воду в разных направлениях, и приливы получаются слабыми, квадратурными.
Почему где-то метры, а где-то сантиметры
В открытом океане приливная волна невысока — обычно меньше метра. Всё меняется у берегов. Очертания материков, глубина дна, форма заливов могут многократно усилить подъём воды. В узких сужающихся заливах волна как бы сжимается и растёт вверх.
Рекордные приливы наблюдаются в заливе Фанди на атлантическом побережье Канады: разница между высокой и низкой водой достигает там примерно шестнадцати метров. В России самые высокие приливы — в Пенжинской губе Охотского моря, где уровень меняется более чем на десять метров. А в замкнутых морях вроде Чёрного или Балтийского приливы настолько малы, что заметить их без приборов трудно.
Энергию приливов пробуют использовать. В нашей стране ещё в конце 1960-х годов на Кольском полуострове построили опытную Кислогубскую приливную электростанцию.
Приливы в камне и медленные сутки
Приливная сила действует не только на воду. Твёрдая поверхность Земли тоже дважды в сутки поднимается и опускается на десятки сантиметров. Мы этого не замечаем, потому что вместе с нами движется всё вокруг, но точные приборы такие колебания уверенно регистрируют.
У приливов есть и долгосрочное следствие. Трение приливной волны о дно и берега понемногу тормозит вращение планеты. Сутки удлиняются примерно на две тысячные доли секунды за столетие. Это ничтожно мало в масштабах человеческой жизни, но за сотни миллионов лет набегают часы: по годовым и суточным слоям роста древних кораллов учёные установили, что в далёком прошлом в году было заметно больше суток, чем сейчас.
Энергия вращения при этом не исчезает бесследно: Луна постепенно отдаляется от Земли — почти на четыре сантиметра в год.
Главное
Приливы — наглядное проявление тяготения, которое связывает Землю с её спутником. Дважды в сутки океан напоминает, что наша планета — не отдельный мир, а часть системы, где движение одного тела отзывается на другом. И если на берегу моря вам довелось увидеть, как вода уходит, обнажая дно, знайте: это работает Луна.
