intTypePromotion=1
ADSENSE

Hải dương học đại dương - Phần 2 Các quá trình động lực học - Chương 3

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

103
lượt xem
29
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo bài giảng Hải dương học đại dương - Phần 2 Các quá trình động lực học - Chương 3 Thủy triều trong đại dương

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Hải dương học đại dương - Phần 2 Các quá trình động lực học - Chương 3

  1. lªn ®Õn 18 phót. Van §orn (n¨m 1961) ®· thùc hiÖn quan Ng y nay, dùa trªn nghiªn cøu c¸c sãng ®Þa chÊn v tr¾c ®Çy ®ñ nhÊt nhê c¸c m¸y sãng ký l¾p ®Æt chuyªn dông sãng thÇn ®· th nh lËp nghiÖp vô quan tr¾c v c¶nh b¸o vÒ trong thêi gian vô næ nguyªn tö trªn ®¹i d ¬ng n¨m 1956 ë sù xuÊt hiÖn v lan truyÒn sãng thÇn. khu vùc ®¶o san h« Bikini. Ph©n tÝch sè liÖu b¶ng 2.12 cho phÐp rót ra kÕt luËn r»ng, khi ®i xa dÇn khái æ nhiÔu, biªn ®é sãng thÇn gi¶m Ch ¬ng 3 - Thñy triÒu trong ®¹i d ¬ng xÊp xØ tû lÖ nghÞch víi kho¶ng c¸ch. Trong phæ c¸c sãng träng lùc ë biÓn, sãng thÇn chiÕm vÞ trÝ trung gian gi÷a c¸c sãng thñy triÒu v sãng lõng. Chu 3.1. Nh÷ng quy luËt vËt lý c¬ b¶n h×nh th nh thñy triÒu kú cña chóng th êng n»m trong d¶i tõ 2 ®Õn 200 phót (th êng xuyªn nhÊt l tõ 2 ®Õn 40 phót). ë vïng kh¬i ®¹i 3.1.1. Thñy triÒu v c¸c lùc t¹o thñy triÒu d ¬ng, tèc ®é truyÒn sãng ® îc x¸c ®Þnh kh¸ tèt b»ng c«ng Thñy triÒu trong biÓn v ®¹i d ¬ng l chuyÓn ®éng cña thøc Lagrange ®èi víi c¸c sãng d i C = gH . Nh vËy, trªn n íc ® îc g©y nªn bëi c¸c lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi. Nh÷ng chuyÓn ®éng n y biÓu hiÖn trong dao ®éng ®é s©u trung b×nh 4 km cña Th¸i B×nh D ¬ng tèc ®é sãng thÇn b»ng kho¶ng 30−100 km/giê, v ®é cao t¨ng xÊp xØ tû mùc n íc v dßng ch¶y cã ®Æc ®iÓm tuÇn ho n. ChuyÓn ®éng thñy triÒu quan tr¾c thÊy kh«ng chØ ë líp vá n íc cña lÖ nghÞch víi c¨n bËc bèn cña ®é s©u (xem ph ¬ng tr×nh Tr¸i §Êt. Cßn cã c¶ nh÷ng biÕn ®¹ng thñy triÒu cña thÓ r¾n (2.38)). §é cao sãng t¨ng ®Æc biÖt m¹nh khi sãng thÇn tiÕn cña Tr¸i §Êt v c¸c dao ®éng triÒu cña ¸p suÊt khÝ quyÓn. v o c¸c vÞnh hÑp dÇn d¹ng tam gi¸c hay d¹ng phÔu. KÕt qu¶ l cã thÓ cã sãng cao 10−15 m ®æ nh o v o vïng bê, cã Tuy nhiªn, chØ cã c¸c chuyÓn ®éng triÒu cña n íc §¹i d ¬ng ThÕ giíi míi biÓu hiÖn kh¸ râ. ThÝ dô, ë c¸c vïng ven bê, nh÷ng xung n íc tíi 30−50 m. TrËn sãng thÇn næi tiÕng ë dao ®éng mùc n íc thñy triÒu b»ng 5−6 m kh«ng ph¶i l ®¶o Paramushi cã ®é cao 10 m. N¨m 1983, sãng thÇn víi ®é hiÕm. §é lín tíi h¹n cña thñy triÒu ®¹t tíi 18 m (vÞnh cao 18−20 m xuÊt hiÖn do phun nói löa Krakatau, ®· ®æ bé Fun®y, Cana®a). Ngo i ra, ë l©n cËn bê quan tr¾c ® îc lªn quÇn ®¶o Z«n®¬ l m chÕt 40 000 ng êi. 199 200 http://www.ebook.edu.vn
  2. nh÷ng dßng ch¶y triÒu m¹nh, ë trong c¸c eo, vÞnh hÑp cã Ta xÐt c¸c lùc cã b¶n chÊt hÊp dÉn t¸c ®éng lªn mçi thÓ ®¹t tíi tèc ®é 5−10 v thËm chÝ 12 h¶i lý mét giê. Xa chÊt ®iÓm khèi l îng ®¬n vÞ trªn mÆt Tr¸i §Êt. dÇn khái bê dao ®éng mùc n íc v tèc ®é dßng triÒu gi¶m. 1) Lùc hÊp dÉn cña Tr¸i §Êt MÆc dï vËy, thñy triÒu cã ¶nh h ëng nhiÒu tíi tr¹ng th¸i E F1 = k , (3.1) r2 ®éng lùc n íc ë vïng kh¬i ®¹i d ¬ng. §ã l v× chuyÓn ®éng triÒu bao qu¸t to n bé bÒ d y n íc, trong khi nh÷ng d¹ng ë ®©y k − h»ng sè hÊp dÉn, b»ng 6,670 ⋅ 10 −8 ®in.cm2/s2, E − chuyÓn ®éng kh¸c ë biÓn th êng biÓu hiÖn râ nhÊt ë trªn bÒ khèi l îng Tr¸i §Êt, r − b¸n kÝnh Tr¸i §Êt. B¸n kÝnh Tr¸i mÆt v t¾t dÇn víi ®é s©u. §Êt nãi mét c¸ch cÝnh x¸c kh«ng ph¶i l kh«ng ®æi. Tuy HiÖn nay, ®· tÝch lòy ® îc rÊt nhiÒu d÷ liÖu quan tr¾c nhiªn, c¸c b¸n kÝnh ë xÝch ®¹o v ë cùc cña Tr¸i §Êt chØ vÒ thñy triÒu ë vïng ven bê c¸c lôc ®Þa. Khã m nãi ® îc kh¸c biÖt nhau 21,4 km, v v× vËy ®èi víi nh÷ng môc ®Ých viÖc thu thËp nh÷ng d÷ liÖu ®ã b¾t ®Çu tõ khi n o. LÇn ®Çu nghiªn cøu cña chóng ta, th× cã thÓ xem Tr¸i §Êt l h×nh tiªn ng êi ta nh¾c tíi thñy triÒu ë biÓn Hång H¶i l v o thÕ cÇu lý t ëng víi b¸n kÝnh b»ng 6371,2 km. kû 5 tr íc CN (Ghero®«t, n¨m 484−428 tr íc CN). Còng 2) Lùc ly t©m kho¶ng thêi ®ã, ng êi ta ®· nhËn ra sù liªn hÖ gi÷a c¸c dao F2 = ω 2 r cos ϕ , (3.2) ®éng tuÇn ho n cña mùc n íc v chuyÓn ®éng cña MÆt ë ®©y ω − tèc ®é gãc xoay Tr¸i §Êt, b»ng 7,29 ⋅ 10 −5 s, ϕ − vÜ Tr¨ng (Piteas, n¨m 325 tr íc CN). Ng êi ta còng ®· nªu ra ®é ®iÓm quan tr¾c. nh÷ng gi¶ thiÕt vÒ sù liªn hÖ cña c¸c dao ®éng tuÇn ho n mùc n íc víi MÆt Trêi. Tuy nhiªn, nguyªn nh©n m MÆt C¸c lùc F1 v F2 ®èi víi mçi ®iÓm cña Tr¸i §Êt thùc tÕ Tr¨ng v MÆt Trêi cã kh¶ n¨ng t¹o ra hiÖn t îng thñy triÒu kh«ng ®æi theo thêi gian vÒ ®é lín v vÒ h íng v kh«ng cã trªn Tr¸i §Êt th× ch a hiÓu ® îc cho tíi khi Niut¬n ph¸t ¶nh h ëng n o tíi sù xuÊt hiÖn thñy triÒu. V× vËy tæng hîp biÓu ®Þnh luËt v¹n vËt hÊp dÉn v o n¨m 1687 v chøng lùc cña chóng l träng lùc. Nh ®· nãi, Tr¸i §Êt l h×nh cÇu minh r»ng hiÖn t îng thñy triÒu l hÖ qu¶ tÊt yÕu cña ®Þnh lý t ëng. luËt n y. 3) Lùc thø ba t¸c ®éng ë mçi ®iÓm cña mÆt Tr¸i §Êt l 201 202 http://www.ebook.edu.vn
  3. lùc hót cña MÆt Tr¨ng ®èi víi mét ®¬n vÞ khèi l îng t¹i xung quanh träng t©m chung, th× chuyÓn ®éng nh vËy ®«i ®iÓm ®ang xÐt cña bÒ mÆt Tr¸i §Êt khi ® îc gäi l “quay m kh«ng xoay”. Tõ h×nh 3.1 suy ra, muèn cho hÖ thèng gåm hai vËt quay xung quanh träng M F3 = k , (3.3) 2 t©m chung cña chóng cã thÓ tån t¹i ® îc, th× ph¶i tháa m·n dM ®iÒu kiÖn EX = MD ( X v D − tuÇn tù l kho¶ng c¸ch tõ ë ®©y M − khèi l îng MÆt Tr¨ng, d M − kho¶ng c¸ch tõ träng t©m chung tíi nh÷ng t©m cña c¸c tinh tó). V× ®iÓm ®Õn t©m MÆt Tr¨ng. Lùc n y h íng vÒ phÝa MÆt D = D M − X , ë ®©y D M − kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c t©m Tr¸i §Êt Tr¨ng theo ® êng th¼ng nèi tõ ®iÓm ®ang xÐt trªn bÒ mÆt v MÆt Tr¨ng, nªn Tr¸i §Êt tíi t©m MÆt Tr¨ng. T¹i mçi ®iÓm cña Tr¸i §Êt, MDM h íng v gi¸ trÞ cña lùc n y kh¸c nhau. Lùc n y ®èi víi mét EX = M ( DM − X ) X= v . E+M ®iÓm ®ang xÐt còng kh«ng gi÷ nguyªn kh«ng ®æi trong thêi NÕu nhí r»ng DM = 60,3 r , E = 81,5M , ta cã gian. BiÕn thiªn theo thêi gian cña lùc n y ®èi víi ng êi 60,3 r quan s¸t trªn bÒ mÆt Tr¸i ®Êt l do chuyÓn ®éng xoay cña X= = 0,73 r , X ≈ 4600 km. hay 82,5 chÝnh Tr¸i §Êt, chuyÓn ®éng cña MÆt Tr¨ng xung quanh Ho n to n dÔ hiÓu r»ng, v× D kh«ng gi÷ nguyªn kh«ng Tr¸i §Êt, còng nh kho¶ng c¸ch gi÷a t©m Tr¸i §Êt v t©m ®æi, nªn vÞ trÝ träng t©m còng sÏ kh«ng gi÷ nguyªn kh«ng MÆt Tr¨ng kh«ng ngõng thay ®æi. §©y l mét trong hai lùc ®æi. h×nh th nh nªn lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng trªn Tr¸i §Êt. ChuyÓn ®éng cña hÖ thèng Tr¸i §Êt − MÆt Tr¨ng xung 4) §Ó x¸c lËp lùc thø hai hîp th nh lùc t¹o triÒu cña quanh träng t©m chung sÏ l m di chuyÓn tÊt c¶ c¸c b¸n MÆt Tr¨ng, ph¶i xem xÐt chuyÓn ®éng cña hÖ thèng Tr¸i §Êt − MÆt Tr¨ng. Th«ng th êng, chóng ta nãi MÆt Tr¨ng kÝnh Tr¸i §Êt song song víi nhau. Trong chuyÓn ®éng nh vËy, mçi ®iÓm trªn bÒ mÆt Tr¸i §Êt sÏ vÏ lªn mét vßng trßn quay xung quanh Tr¸i §Êt. Nh ng trªn thùc tÕ, c¶ hai vËt quü ®¹o cña m×nh, nh ng b¸n kÝnh cña c¸c vßng trßn Êy quay xung quanh mét träng t©m chung. NÕu ®Ó ®¬n gi¶n ta b»ng nhau v b»ng b¸n kÝnh cña vßng trßn quü ®¹o cña bá qua sù xoay cña Tr¸i §Êt v MÆt Tr¨ng quanh c¸c trôc t©m Tr¸i §Êt. cña chóng v chØ xem xÐt sù di chuyÓn cña c¸c vËt thÓ ®ã 203 204 http://www.ebook.edu.vn
  4. Râ r ng sù quay nh vËy xung quanh träng t©m chung ph¶i g©y nªn trªn Tr¸i §Êt mét lùc ly t©m nh nhau t¹i ®iÓm bÊt kú cña Tr¸i §Êt, kÓ c¶ t¹i t©m cña nã. Trong ®ã thÊy r»ng, lùc ly t©m t¸c ®éng t¹i tÊt c¶ c¸c ®iÓm cña Tr¸i §Êt ph¶i song song víi ® êng nèi c¸c t©m Tr¸i ®Êt v MÆt Tr¨ng v h íng vÒ phÝa xa MÆt Tr¨ng. § ¬ng nhiªn, lùc ly t©m n y ph¶i c©n b»ng víi lùc m MÆt Tr¨ng hót mét ®¬n vÞ khèi l îng ë t©m Tr¸i §Êt, nÕu kh«ng th× hÖ thèng kh«ng thÓ tån t¹i. Do ®ã M F4 = k . (3.4) 2 DM Lùc ly t©m n y kh«ng gi÷ nguyªn, m biÕn thiªn víi thêi gian c¶ vÒ ®é lín v vÒ h íng. Song t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh, lùc n y ë tÊt c¶ c¸c ®iÓm cña Tr¸i §Êt l nh nhau vÒ ®é lín v vÒ h íng. Nh vËy, lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng ë mçi ®iÓm trªn Tr¸i §Êt cã thÓ xem nh l hîp lùc cña hai lùc: lùc hót cña M, M1, M2, M3, M4 − c¸c vÞ trÝ cña MÆt Tr¨ng E, E1, E2, E3, E4 − c¸c vÞ trÝ cña t©m Tr¸i §Êt MÆt Tr¨ng ®èi víi ®iÓm ®ang xÐt v lùc ly t©m xuÊt hiÖn A, A1, A2, A3, A4 − c¸c vÞ trÝ cña ®iÓm trªn mÆt Tr¸i §Êt trong khi hÖ thèng Tr¸i §Êt − MÆt Tr¨ng quay quanh träng vßng trßn quü ®¹o cña t©m Tr¸i §Êt vßng trßn quü ®¹o cña ®iÓm A trªn mÆt Tr¸i §Êt t©m chung (h×nh 3.2). r − b¸n kÝnh Tr¸i §Êt 0 − träng t©m cña hÖ thèng Tr¸i §©t − MÆt Tr¨ng Bëi v× lËp luËn trªn ®©y còng ho n to n ®óng víi tr êng hîp h×nh th nh lùc t¹o triÒu cña MÆt Trêi trªn Tr¸i H×nh 3.1. ChuyÓn ®éng cña hÖ thèng Tr¸i §Êt − MÆt Tr¨ng xung quanh träng t©m chung §Êt, nªn ta cã thÓ viÕt 205 206 http://www.ebook.edu.vn
  5. hîp lùc cña c¸c lùc n y sÏ cã h íng ®i xa khái MÆt Tr¨ng. S S F5 = k F6 = k v , (3.5) 2 2 dS DS ChÝnh ®iÒu n y gi¶i thÝch tÝnh quy luËt c¬ b¶n cña thñy triÒu trªn Tr¸i §Êt − tÝnh chÊt b¸n nhËt thèng trÞ cña nã. trong ®ã S − khèi l îng MÆt Trêi, d S − kho¶ng c¸ch tõ §Ó tiÖn rót ra biÓu thøc gi¸ trÞ cña lùc t¹o triÒu nh l DS − kho¶ng ®iÓm trªn mÆt Tr¸i §Êt ®Õn t©m MÆt Trêi v hiÖu cña lùc hÊp dÉn t¹i ®iÓm ®ang xÐt v lùc hÊp dÉn t¹i c¸ch gi÷a c¸c t©m cña Tr¸i §Êt v MÆt Trêi. t©m Tr¸i §Êt, ta sö dông kh¸i niÖm thÕ vÞ. BiÕt r»ng thÕ vÞ cña lùc t¹i mét ®iÓm n o ®ã l mét h m cña täa ®é ®iÓm m ®¹o h m theo c¸c biÕn x, y v z b»ng h×nh chiÕu cña lùc ®ã trªn c¸c trôc täa ®é t ¬ng øng. H×nh 3.2. S¬ ®å h×nh th nh lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng trªn Tr¸i §Êt §Ó minh häa trùc quan, trªn h×nh 3.3 biÓu diÔn lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng v c¸c lùc th nh phÇn t¹o nªn nã. Lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng t¹i nh÷ng ®iÓm trªn bÒ mÆt Tr¸i §Êt quay vÒ phÝa MÆt Tr¨ng th× cã h íng ®i vÒ phÝa MÆt Tr¨ng, bëi v× ë ®©y lùc hÊp dÉn vÒ phÝa MÆt Tr¨ng lín h¬n so víi lùc ly t©m h íng ng îc l¹i. Cßn ®ã ë phÝa kh¸c cña bÒ mÆt H×nh 3.3. S¬ ®å xuÊt hiÖn lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng Tr¸i §Êt, lùc ly t©m lín h¬n lùc hót vÒ phÝa MÆt Tr¨ng v 207 208 http://www.ebook.edu.vn
  6. kM 3.1.2. ThÕ vÞ cña c¸c lùc t¹o triÒu WM = , (3.7) D M + r 2 − 2 D M r cos z M 2 Tr íc hÕt, ta xÐt ¶nh h ëng chØ riªng cña MÆt Tr¨ng. §Æt gèc täa ®é ë t©m Tr¸i §Êt v lÊy c¸c trôc täa ®é bÊt ë ®©y z M − kho¶ng thiªn ®Ønh MÆt Tr¨ng ®èi víi ®iÓm P . ®éng trong vËt thÓ Tr¸i §Êt sao cho trôc oz h íng tíi cùc XuÊt ph¸t tõ lý thuyÕt v nh÷ng lËp luËn h×nh häc, dÔ b¾c, c¸c trôc ox v oy n»m trªn mÆt ph¼ng xÝch ®¹o. Gi¶ sö d ng nhËn ® îc biÓu thøc cña ®¹i l îng U : P − phÇn tö n íc ®¹i d ¬ng cã khèi l îng ®¬n vÞ (h×nh 3.4). M U =k r cos z M + C , (3.8) Ta ® a ra nh÷ng ký 2 DM hiÖu sau: U − thÕ vÞ lùc hÊp trong ®ã C − h»ng sè. dÉn t¹i t©m Tr¸i §Êt, W − VËy gi¸ trÞ cña lùc t¹o triÒu ® îc viÕt nh sau: thÕ vÞ lùc hÊp dÉn t¹i ®iÓm kM kM P , V − thÕ vÞ lùc t¹o triÒu. VM = − r cos z M − C . (3.9) 2 D M + r 2 − 2 D M r cos z M DM 2 Râ r ng T¹i t©m Tr¸i §Êt VM ph¶i b»ng kh«ng: r = 0 VM = 0 . Tõ ®ã V =W −U . kM Theo lý thuyÕt, thÕ vÞ C= . DM lùc hÊp dÉn MÆt Tr¨ng t¹i ®iÓm P ® îc biÓu diÔn b»ng Cuèi cïng H×nh 3.4. S¬ ®å hÖ thèng Tr¸i §Êt ph ¬ng tr×nh ®¬n gi¶n − MÆt Tr¨ng ®Ó dÉn lËp gi¸ trÞ thÕ kM kM kM VM = − r cos z M − . (3.10) vÞ lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng 2 DM + r − 2 D M r cos z M DM 2 2 M DM =k . (3.6) WM dM §Ó biÕn ®æi biÓu thøc n y, ta khai triÓn mÉu sè cña sè h¹ng ThÕ gi¸ trÞ d M x¸c ®Þnh thø nhÊt th nh chuçi, bá qua c¸c lòy thõa bËc ba v c¸c bËc ® îc tõ tam gi¸c PEM cao h¬n cña tû sè r / D : v o c«ng thøc (3.6), ta ® îc 209 210 http://www.ebook.edu.vn
  7. ph ¬ng th¼ng ®øng v ph ¬ng ngang t¹i ®iÓm P . Th nh 1 − r2 2 2r 1 1 = 1− cos z M − 2 = phÇn th¼ng ®øng t×m b»ng c¸ch lÊy ®¹o h m cña biÓu thøc DM DM D M + r 2 − 2 D M r cos z M DM 2 (3.12) theo r . 2 2 2 ∂V M 3kMr 1 2r r 3 2r r 1 1 + ... = + cos z M − 2 = 1+ cos z M − 2 Fr = = 3 cos 2 z M − . (3.14) ∂r DM 2 DM 8 DM DM DM 3 DM 3 cos 2 z M − 1 r 2 §Ó t×m th nh phÇn ph ¬ng ngang cña lùc, ta lÊy ®¹o h m r 1 = 1+ cos z M + + ... . (3.11) ∂V M 2 DM DM 2 DM , trong ®ã ∂ = r∂ z M . Cuèi cïng nhËn ® îc ∂ ThÕ ®¹i l îng n y v o c«ng thøc (3.10), ta ® îc ∂V M 3 kMr F= = sin 2 z M . (3.15) 3 Mr 2 1 r∂z M 2 D M3 = k 3 cos 2 z M − . (3.12) VM 2 DM 3 Chóng ta quy íc xem c¸c lùc l d ¬ng nÕu chóng §èi víi MÆt Trêi dÔ d¹ng nhËn ® îc mét biÓu thøc h íng tõ t©m Tr¸i §Êt v vÒ phÝa tinh tó. t ¬ng tù nh (3.12) nÕu lÆp l¹i nh÷ng lËp luËn nh trªn: 2kMr Khi z M = 0 Fr = F = 0, th× v 3 Sr 2 1 3 DM V S = k 3 cos 2 z S − , 2 DS 3 tøc lùc th¼ng ®øng cùc ®¹i, h íng tõ t©m Tr¸i §Êt ra, cßn ë ®©y S − khèi l îng MÆt Trêi, DS − kho¶ng c¸ch tõ t©m th nh phÇn ph ¬ng ngang b»ng kh«ng. Tr¸i §Êt ®Õn MÆt Trêi, z S − kho¶ng thiªn ®Ønh cña MÆt kMr F = 0, Khi z M = 90 Fr = − th× v Trêi ®èi víi ®iÓm P . 3 DM tøc th nh phÇn ph ¬ng ngang b»ng kh«ng, cßn th nh phÇn 3.1.3. Lùc t¹o triÒu th¼ng ®øng hai lÇn nhá h¬n so víi gi¸ trÞ cña nã khi z M = 0 Tõ biÓu thøc cña h m thÕ vÞ lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng v h íng tõ ngo i v o t©m Tr¸i §Êt. (3.12), dÔ d ng x¸c ®Þnh c¸c th nh phÇn cña lùc n y b»ng c¸ch lÊy c¸c ®¹o h m. Ta sÏ t×m c¸c th nh phÇn lùc trªn 211 212 http://www.ebook.edu.vn
  8. h¬n thÕ vÞ lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng, nªn gi¸ trÞ c¸c th nh 3 kMr F sÏ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i F = khi z M = 45 . Lùc 3 2 DM phÇn lùc còng sÏ nhá h¬n ®óng ngÇn Êy lÇn. Fr = 0 khi z M = 54 . DÔ d ng theo dâi sù biÕn thiªn cña c¸c Nh vËy, chóng ta ®i ®Õn kÕt luËn r»ng c¶ hai th nh phÇn lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi ®Òu rÊt nhá so lùc khi z M cã trÞ sè thuéc c¸c cung phÇn t kh¸c. víi lùc träng tr êng. Do ®ã, c¸c th nh phÇn ph ¬ng th¼ng VËy trÞ sè lín nhÊt cña th nh phÇn th¼ng ®øng b»ng ®øng cña c¸c lùc chØ cã kh¶ n¨ng l m biÕn ®æi träng lùc mét 2kMr 3 kMr v cña th nh phÇn ph ¬ng ngang b»ng . chót v kh«ng thÓ l nguyªn nh©n g©y nªn nh÷ng chuyÓn 3 3 2 DM DM ®éng n íc ®¹i d ¬ng m¹nh mÏ nh chóng ta ®· thÊy. E Chóng ta sÏ so s¸nh nh÷ng trÞ sè n y víi träng lùc g = k 2 . Ng îc l¹i, th nh phÇn ph ¬ng ngang t¸c ®éng trong mÆt r ph¼ng ngang kh«ng cã mÆt lùc träng tr êng nªn nã cã thÓ ë ®©y, chóng ta sÏ kh«ng tÝnh ®Õn lùc ly t©m. Khi ®ã g©y ra nh÷ng di chuyÓn ®¸ng kÓ cña c¸c phÇn tö n íc v gr 2 k= v nÕu thÕ k v o c¸c biÓu thøc (3.14) v (3.15), xem l m xuÊt hiÖn thñy triÒu ë ®¹i d ¬ng. E M / E ≈ 1 / 80 , D M ≈ 60 r , ta ® îc 3.2. C¬ së lý thuyÕt tÜnh häc vÒ thñy triÒu 2 gr 3 M 3 gr 3 M g g Fr = ≈ F= ≈ v . 3 3 9 000 000 2 D M E 12 000 000 DM E Lý thuyÕt thñy triÒu ®Çu tiªn do Niut¬n x©y dùng v ® îc gäi l thuyÕt thñy triÒu c©n b»ng, hay thuyÕt thñy Tõ ®©y thÊy r»ng, c¸c th nh phÇn cña lùc t¹o triÒu rÊt triÒu tÜnh häc. C¬ së cña thuyÕt n y l nh÷ng tiªn ®Ò sau: nhá so víi träng lùc. 1) mÆt Tr¸i §Êt ë kh¾p n¬i ® îc bao phñ bëi ®¹i d ¬ng NÕu so s¸nh c¸c h m thÕ vÞ lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng cã ®é s©u v« h¹n; v cña MÆt Trêi (3.12) v (3.13), dÔ d ng nhËn ® îc 2) Tr¸i §Êt l vËt thÓ r¾n tuyÖt ®èi (thuyÕt n y bá qua 3 V M MDS = = 2,172 . nh÷ng biÕn d¹ng ® n håi cña vá Tr¸i §Êt); 3 VS SD M 3) n íc l chÊt láng kh«ng nhít v kh«ng qu¸n tÝnh. V× gi¸ trÞ thÕ vÞ lùc t¹o triÒu MÆt Trêi 2,172 lÇn nhá 213 214 http://www.ebook.edu.vn
  9. Trªn c¬ së nh÷ng tiªn ®Ò n y, ®· gi¶ thiÕt r»ng ®¹i t¸c ®éng cña thÕ vÞ lùc trong lý thuyÕt tÜnh häc. ThÕ vÕ tr¸i d ¬ng cã kh¶ n¨ng ph¶n øng tøc thêi víi t¸c ®éng cña lùc cña biÓu thøc (3.17) v o biÓu thøc (3.18) thay cho V M + S v t¹o triÒu, tøc hiÖu thÕ vÞ cña träng lùc ë mùc n íc biÓn kE thay cho g , ta ® îc r2 trung b×nh v mùc thñy triÒu t¹i mäi thêi ®iÓm cÇn ph¶i b»ng thÕ vÞ lùc t¹o triÒu, nghÜa l t¹i mäi thêi ®iÓm ph¶i 3 M r4 3 S r4 1 1 hM + S = cos 2 z M − + cos 2 z S − . (3.19) tháa m·n sù c©n b»ng c¸c lùc. 3 3 2 E DM 2 E DS 3 3 D íi d¹ng gi¶i tÝch, ®iÒu kiÖn n y ® îc viÕt nh sau: BiÓu thøc n y kh«ng thuËn tiÖn cho viÖc sö dông thùc tÕ, kE kE bëi v× kho¶ng thiªn ®Ønh cña tinh tó biÕn thiªn ë mçi ®iÓm − = r + hM + S r theo quy luËt phøc t¹p, l h m cña nhiÒu ®èi sè: vÜ ®é ®iÓm quan tr¾c ϕ , ®é xÝch vÜ cña tinh tó δ v gãc giê cña tinh tó 3 kMr 2 3 kSr 2 1 1 = cos 2 z M − + cos 2 z S − . (3.16) 3 3 2 DM 3 2 DS 3 A. Tõ l îng gi¸c cÇu ® îc biÕt r»ng Sè h¹ng thø nhÊt ë vÕ tr¸i chØ thÕ vÞ träng lùc ë mùc trung b×nh, sè h¹ng thø hai − ë mùc thñy triÒu, hM + S − ®é cos Z = sin ϕ sin δ + cos ϕ cos δ cos A . (3.20) d©ng mùc n íc thñy triÒu trªn mùc n íc trung b×nh. ThÕ c¸c gi¸ trÞ t ¬ng øng cña cos Z tõ (3.20) v o biÓu §Ó ý r»ng hM + S
  10. ®èi sè δ M , DM , δ S v 3 S r 4 (1 − 3 sin 2 δ S )(1 − 3 sin 2 ϕ ) DS . V× AM thay ®æi víi chu kú mét + + 3 ng y MÆt Tr¨ng 24 giê 50 phót, cßn AS − víi chu kú 24 giê, 2 E DS 6 nªn c¸c sè h¹ng thø hai cña biÓu thøc (3.21) chøng tá sù 1 1 sin 2ϕ sin 2δ S cos AS + cos 2 ϕ cos 2 δ S cos AS . + (3.21) hiÖn diÖn c¸c thñy triÒu to n nhËt trong ®¹i d ¬ng víi ®iÒu 2 2 kiÖn δ M v δ S kh«ng b»ng kh«ng. Trong ®ã c¸c chu kú cña Ta xem xÐt biÓu thøc n y mét c¸ch chi tiÕt h¬n. Tr íc thñy triÒu to n nhËt MÆt Tr¨ng v thñy triÒu to n nhËt hÕt, theo lý thuyÕt tÜnh häc, thñy triÒu trong ®¹i d ¬ng MÆt Trêi kh«ng liªn quan lÉn nhau v c¸c biªn ®é cña ph¶i l mét hiÖn t îng phøc t¹p, gåm tæng cña c¸c dao ®éng chóng tuÇn tù phô thuéc v o δ M , DM , δ S v DS . víi chu kú kh¸c nhau. NÕu chó ý tíi nh÷ng sè h¹ng thø nhÊt trong c¸c dÊu ngoÆc vu«ng, ta thÊy gi¸ trÞ cña chóng Cuèi cïng, nh÷ng sè h¹ng cuèi cïng trong c¸c dÊu phô thuéc v o biÕn thiªn cña δ M , DM , δ S v DS . Nh÷ng ®èi ngoÆc vu«ng cho thÊy r»ng trong ®¹i d ¬ng cã mÆt c¸c thñy sè n y biÕn thiªn chËm. §é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng biÕn ®æi víi triÒu b¸n nhËt MÆt Tr¨ng v b¸n nhËt MÆt Trêi, cã c¸c chu chu kú b»ng mét th¸ng chÝ tuyÕn (27,32 ng y), cßn kho¶ng kú gÇn b»ng nhau, nh ng kh¸c nhau v còng phô thuéc v o c¸ch gi÷a c¸c t©m Tr¸i §Êt v MÆt Tr¨ng biÕn ®æi víi chu c¸c ®é xÝch vÜ cña c¸c tinh tó v kho¶ng c¸ch tõ Tr¸i §Êt tíi kú b»ng mét th¸ng dÞ th êng (27,55 ng y). Mét c¸ch t ¬ng chóng. øng, δ S biÕn thiªn víi chu kú b»ng mét n¨m thiªn v¨n Nh vËy, cã thÓ kÕt luËn r»ng, thËm chÝ thñy triÒu MÆt (365,24 ng y), cßn DS − víi chu kú b»ng mét n¨m dÞ th êng Tr¨ng − MÆt Trêi tÜnh häc, tøc thñy triÒu ® îc rót ra tõ nh÷ng quan niÖm rÊt ®¬n gi¶n v nh÷ng gi¶ ®Þnh rÊt nh©n (356,26 ng y). Nh vËy, tõ biÓu thøc (3.21) suy ra r»ng, t¹o vÒ b¶n chÊt xuÊt hiÖn, nÕu nh cã thùc sù tån t¹i trong trong ®¹i d ¬ng ph¶i quan tr¾c thÊy thñy triÒu víi c¸c chu ®¹i d ¬ng th× còng l mét hiÖn t îng kh¸ phøc t¹p. § ¬ng kú lín h¬n mét ng y, gäi l c¸c thñy triÒu chu kú d i. nhiªn, thñy triÒu thùc h×nh th nh theo nh÷ng quy luËt Sù biÕn thiªn c¸c gi¸ trÞ cña c¸c sè h¹ng thø hai trong phøc t¹p h¬n trong c¸c ®¹i d ¬ng bÞ chia c¾t bëi c¸c lôc ®Þa c¸c dÊu ngoÆc vu«ng ® îc x¸c ®Þnh tr íc hÕt bëi sù biÕn víi h×nh d¹ng ® êng bê v ®é s©u kh¸c nhau th× ph¶i l thiªn cña gãc giê AM v AS cña c¸c tinh tó còng nh bëi c¸c mét trong nh÷ng hiÖn t îng phøc t¹p nhÊt trªn Tr¸i §Êt. 217 218 http://www.ebook.edu.vn
  11. cña Tr¸i §Êt, ë tÊt c¶ c¸c ®iÓm cña nã ph¶i quan s¸t thÊy thñy triÒu b¸n nhËt, ngo i ra c¸c gi¸ trÞ cùc ®¹i ph¶i ë xÝch ®¹o. Khi t¨ng gãc xÝch vÜ MÆt Tr¨ng, xuÊt hiÖn th nh phÇn thñy triÒu to n nhËt, ë c¸c vÜ ®é thÊp th nh phÇn n y dÉn tíi triÒu sai ng y vÒ c¸c ®é cao triÒu cùc ®¹i, cßn ë c¸c vÜ ®é trung n×nh, nã dÉn tíi nhËt triÒu khi gi¸ trÞ ®é xÝch vÜ cùc ®¹i. Bøc tranh sÏ phøc t¹p h¬n nhiÒu nÕu ®ång thêi xem xÐt c¶ hai ellipsoit xoay cña thñy triÒu MÆt Tr¨ng v thñy triÒu MÆt Trêi. Trong thùc tÕ, bÒ mÆt ®¹i d ¬ng d íi t¸c ®éng lùc t¹o triÒu kh«ng cã h×nh d¹ng c©n b»ng, tuy nhiªn thuyÕt tÜnh H×nh 3.5. Tæ hîp mÆt häc ®· cho phÐp gi¶i thÝch nhiÒu quy luËt biÓu hiÖn thñy ellipsoit xoay cña thñy triÒu triÒu trªn Tr¸i §Êt. Gi¸ trÞ cña thuyÕt n y trong nghiªn MÆt Tr¨ng t¹i gãc xÝch vÜ MÆt Tr¨ng b»ng 0 (a) v gãc cøu thñy triÒu trªn Tr¸i §Êt rÊt lín. D íi ®©y chóng ta sÏ xÝch vÜ nam cùc ®¹i (b) xem nh÷ng quy luËt biÓu hiÖn thñy triÒu n o cã thÓ gi¶i thÝch ® îc b»ng lý thuyÕt n y, cßn nh÷ng quy luËt n o th× B©y giê ta xÐt mùc n íc ®¹i d ¬ng sÏ biÕn d¹ng nh kh«ng thÓ gi¶i thÝch ® îc. thÕ n o trong thñy triÒu tÜnh häc. DÔ d ng thÊy r»ng, c¸c sè h¹ng ë vÕ ph¶i biÓu thøc (3.19) x¸c ®Þnh c¸c mÆt c©n b»ng l nh÷ng ellipsoit xoay cã c¸c trôc lín h íng tíi phÝa tinh 3.3. §Æc tr ng tæng qu¸t vÒ thñy triÒu tó. ThÝ dô, trªn h×nh 3.5 biÓu diÔn c¸c thiÕt diÖn mÆt ellipsoit xoay cña thñy triÒu MÆt Tr¨ng khi gãc xÝch vÜ MÆt 3.3.1. C¸c yÕu tè thñy triÒu chÝnh v c¸c chuyªn tõ Tr¨ng b»ng 0 v b»ng cùc ®¹i ë phÝa nam. H×nh vÏ minh Thñy triÒu lªn l sù d©ng mùc n íc so víi vÞ trÝ trung häa rÊt tèt biÓu thøc (3.21). Khi δ M = 0 , do hÖ qu¶ sù xoay b×nh cña nã khi sãng triÒu ®i qua, cßn thñy triÒu xuèng − sù 219 220 http://www.ebook.edu.vn
  12. h¹ thÊp cña mùc n íc. Trong c¸c dao ®éng mùc n íc trong ®ã mùc n íc d©ng lªn tõ n íc rßng tíi n íc lín. sãng triÒu ng êi ta ph©n biÖt mét lo¹t c¸c yÕu tè ®Æc tr ng (h×nh 3.6). N íc lín l mùc n íc cùc ®¹i trong kho¶ng thêi gian mét chu kú dao ®éng triÒu, cßn n íc rßng − mùc n íc cùc tiÓu trong kho¶ng thêi gian ®ã. Chu kú triÒu − kho¶ng thêi gian gi÷a hai n íc lín hoÆc hai n íc rßng liªn tiÕp nhau. §é cao thñy triÒu − vÞ trÝ mùc n íc thñy triÒu so víi sè kh«ng ®é s©u, sè kh«ng ®é s©u − mùc n íc thÊp nhÊt cã thÓ theo c¸c nguyªn nh©n thiªn v¨n; hNL − ®é cao n íc lín, hNR − ®é cao n íc rßng. Biªn ®é triÒu − hiÖu gi÷a ®é cao n íc lín hay n íc rßng v mùc n íc trung b×nh, viÖc x¸c ®Þnh mùc n íc trung b×nh sÏ ® îc xem xÐt ë mét môc sau ®©y. §é lín triÒu B − hiÖu c¸c mùc n íc lín v n íc rßng l©n cËn nhau: B = hNL − hNR . Thêi gian n íc lín t NL − thêi ®iÓm xuÊt hiÖn n íc lín, thêi gian n íc rßng t NR − thêi ®iÓm xuÊt hiÖn n íc rßng. H×nh 3.6. C¸c yÕu tè thñy triÒu (a − thñy triÒu ®Òu, b − thñy triÒu hçn hîp) Thêi gian d©ng mùc n íc Td − kho¶ng thêi gian trong 221 222 http://www.ebook.edu.vn
  13. Thêi gian rót mùc n íc Tr − kho¶ng thêi gian trong ®ã lín cña mét ng y, gäi ®é cao n íc lín thÊp l hNLT . mùc n íc gi¶m tíi n íc rßng. N íc rßng cao, NRC − n íc rßng cao h¬n trong hai n íc Thêi gian n íc ®øng TC − kho¶ng thêi gian trong ®ã rßng cña mét ng y. N íc rßng thÊp, NRT − n íc rßng thÊp h¬n trong hai mùc n íc ®¹t tíi ®é cao nhÊt ®Þnh v dõng l¹i. n íc rßng cña mét ng y. NguyÖt kho¶ng TL − hiÖu gi÷a thêi ®iÓm th îng ®Ønh Biªn ®é lín thñy triÒu trong mét ng y A = hNLC − A0 . MÆt Tr¨ng trªn kinh tuyÕn ®iÓm quan tr¾c v thêi ®iÓm xuÊt hiÖn n íc lín gÇn nhÊt. Biªn ®é nhá thñy triÒu trong mét ng y a = hNLT − A0 . Giê thùc dông trung b×nh − trung b×nh cña c¸c nguyÖt §é lín thñy triÒu lín trong mét ng y B = hNLC − hNRT . kho¶ng trong nöa th¸ng MÆt Tr¨ng. §é lín thñy triÒu nhá trong mét ng y b = hNLT − hNRC . Giê thùc dông cña c¶ng − trung b×nh cña c¸c nguyÖt kho¶ng øng víi ®iÒu kiÖn kho¶ng c¸ch trung b×nh tõ Tr¸i 3.3.2. Ph©n lo¹i thñy triÒu §Êt tíi MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi v ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng v Quan tr¾c dao ®éng mùc n íc cho thÊy ®Æc ®iÓm c¸c MÆt Trêi b»ng kh«ng. hiÖn t îng triÒu ë c¸c biÓn v ®¹i d ¬ng rÊt ®a d¹ng. Tuy Tuy nhiªn, thñy triÒu biÓu diÔn trªn h×nh 3.6a th êng nhiªn, trong sù ®a d¹ng ®ã cã thÓ ph©n chia c¸c dao ®éng Ýt gÆp thÊy. Phæ biÕn nhÊt l thñy triÒu trong ®ã c¸c n íc thñy triÒu th nh mét sè kiÓu (h×nh 3.7). lín v c¸c n íc rßng l©n cËn kh«ng b»ng nhau v thêi gian Thñy triÒu b¸n nhËt. Chu kú dao ®éng trong thñy d©ng v rót n íc kh«ng nh nhau (h×nh 3.6b). Trong triÒu b¸n nhËt b»ng nöa ng y MÆt Tr¨ng, tøc 12 giê 25 tr êng hîp n y cÇn ® a ra nh÷ng chuyªn tõ bæ sung d íi phót. Thêi gian d©ng v thêi gian rót mùc n íc gÇn b»ng ®©y. nhau, kh¸c biÖt vÒ c¸c ®é cao c¸c n íc lín l©n cËn hay c¸c N íc lín cao, NLC − n íc lín cao h¬n trong hai n íc n íc rßng l©n cËn kh«ng nhiÒu v biÕn tr×nh mùc n íc gÇn lín cña mét ng y, gäi ®é cao n íc lín cao l hNLC . gièng h×nh sin. Biªn ®é thñy triÒu biÕn thiªn trong th¸ng N íc lín thÊp, NLT − n íc lín thÊp h¬n trong hai n íc tr íc hÕt theo pha MÆt Tr¨ng: biªn ®é cùc ®¹i v o thêi gian 223 224 http://www.ebook.edu.vn
  14. c¸c ng y tr¨ng trßn v tr¨ng non, cùc tiÓu khi MÆt Tr¨ng l c ng t¨ng nÕu ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng t¨ng lªn v ®¹t gi¸ n»m ë cung phÇn t thø nhÊt v thø ba. trÞ lín nhÊt v o nh÷ng ng y ®é xÝch vÜ cùc ®¹i. Thñy triÒu lo¹i n y gièng víi thñy triÒu b¸n nhËt nhÊt v o thêi kú MÆt Thñy triÒu to n nhËt. Chu kú dao ®éng mùc n íc Tr¨ng chuyÓn qua mÆt ph¼ng xÝch ®¹o. trong thñy triÒu to n nhËt b»ng mét ng y MÆt Tr¨ng, tøc Thñy triÒu to n nhËt kh«ng ®Òu gièng víi thñy triÒu 24 giê 50 phót. Thêi gian d©ng v rót mùc n íc còng gÇn to n nhËt vÒ tÝnh chÊt. V o nh÷ng thêi ®iÓm ®é xÝch vÜ MÆt b»ng nhau nh trong thñy triÒu b¸n nhËt. Kh¸c biÖt vÒ c¸c Tr¨ng cùc ®¹i th× thñy triÒu mang tÝnh chÊt to n nhËt ®iÓn ®é cao c¸c n íc lín l©n cËn hay c¸c n íc rßng l©n cËn h×nh, trong ®ã th êng quan s¸t thÊy n íc ®øng. Khi MÆt kh«ng lín, Ýt ra l trong phÇn lín thêi gian mét th¸ng MÆt Tr¨ng chuyÓn qua mÆt ph¼ng xÝch ®¹o xuÊt hiÖn n íc lín Tr¨ng. D¹ng cña biÕn tr×nh mùc n íc còng gÇn gièng h×nh thø hai trong ng y v thÊy tÝnh chÊt thñy triÒu b¸n nhËt sin. Biªn ®é phô thuéc v o ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng v th êng trong mét sè ng y, nh ng biªn ®é thñy triÒu trong tr êng lín nhÊt t¹i hoÆc sau c¸c thêi ®iÓm ®é xÝch vÜ b¾c hoÆc nam hîp ®ã rÊt nhá. cùc ®¹i. C¸c thñy triÒu dÞ th êng. §ã l c¸c kiÓu thñy triÒu V o c¸c thêi kú MÆt Tr¨ng ®i qua xÝch ®¹o Tr¸i §Êt hoÆc sau ®ã quan s¸t thÊy xuÊt hiÖn sãng b¸n nhËt trong n íc n«ng, thñy triÒu b¸n nhËt kÐp, thñy triÒu b¸n nhËt thÞ biÕn tr×nh mùc n íc. Biªn ®é dao ®éng mùc n íc v o thêi sai v thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi. C¸c kiÓu thñy triÒu kú n y cùc tiÓu. n y Ýt phæ biÕn v chØ thÊy ë mét sè vïng cña §¹i d ¬ng ThÕ giíi. Thñy triÒu hçn hîp. §©y l kiÓu thñy triÒu kh¸ phæ NÐt kh¸c biÖt cña thñy triÒu n íc n«ng l kh«ng cã biÕn. Nã chia th nh hai nhãm: thñy triÒu b¸n nhËt kh«ng tÝnh ®èi xøng gi÷a d©ng v rót mùc n íc. Thêi gian d©ng ®Òu v thñy triÒu to n nhËt kh«ng ®Òu. v thêi gian rót mùc n íc kh¸c nhau nhiÒu. B¶n th©n tªn Thñy triÒu b¸n nhËt kh«ng ®Òu gÇn gièng thñy triÒu gäi nãi lªn r»ng kiÓu thñy triÒu n y quan s¸t thÊy ë nh÷ng b¸n nhËt. Trong vßng mét th¸ng cã hai n íc lín v hai vïng n íc n«ng. ThÝ dô, ë c¸c biÓn B¾c H¶i v B¹ch H¶i l n íc rßng mét ng y, song ®é cao c¸c n íc lín v c¸c n íc ®iÓn h×nh vÒ kiÓu thñy triÒu n y. §«i khi do ¶nh h ëng cña rßng l©n cËn kh¸c nhau nhiÒu. Trong ®ã kh¸c biÖt th êng 225 226 http://www.ebook.edu.vn
  15. n íc n«ng m¹nh ®Õn nçi trong biÕn tr×nh thñy triÒu b¸n nhËt xuÊt hiÖn nh÷ng n íc lín, n íc rßng phô v thñy triÒu trë th nh b¸n nhËt kÐp. Thñy triÒu nh vËy cùc kú hiÕm. ThÝ dô, chóng chØ gÆp trong kªnh Anh t¹i c¸c tr¹m Portlen v Southemton. Thñy triÒu b¸n nhËt thÞ sai còng rÊt hiÕm thÊy. Trong kiÓu thñy triÒu n y biªn ®é thñy triÒu b¸n nhËt biÕn thiªn kh«ng tïy thuéc v o pha MÆt Tr¨ng, tøc víi chu kú nöa th¸ng, m tïy thuéc v o kho¶ng c¸ch tíi MÆt Tr¨ng. Thñy triÒu cùc ®¹i v o thêi ®iÓm cËn ®iÓm MÆt Tr¨ng v cùc tiÓu v thêi ®iÓm viÔn ®iÓm. KiÓu thñy triÒu n y thÊy ë biÓn Bering v vÞnh Crest. Chu kú cña thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi b»ng 12 giê. Do ®ã c¸c n íc lín v n íc rßng lu«n quan s¸t thÊy v o cïng nh÷ng giê nh nhau. KiÓu thñy triÒu n y thÊy ë Kotabaru thuéc ®¶o Bocneo v ë Airow thuéc bê nam n íc óc. H×nh 3.7. C¸c ® êng cong dao ®éng mùc n íc trong thñy triÒu b¸n nhËt (Serra-Leon), hçn hîp (Hång C«ng) v to n nhËt (Hßn DÊu) th¸ng 3/1936 N v S − ®é xÝch vÜ b¾c v nam cùc ®¹i, E − MÆt Tr¨ng ë xÝch ®¹o, A v P − viÔn ®iÓm v cËn ®iÓm MÆt Tr¨ng 227 228 http://www.ebook.edu.vn
  16. 3.3.3. Nh÷ng quy luËt ®Þa lý cña dao ®éng mùc n íc thñy triÒu VÒ nh÷ng quy luËt thñy triÒu ë c¸c vïng kh¸c nhau cña §¹i d ¬ng ThÕ giíi cã thÓ nhËn xÐt chñ yÕu theo d÷ liÖu H×nh 3.8. TÝnh chÊt v ®é lín cùc ®¹i cña thñy triÒu (theo §uvanhin) quan tr¾c t¹i c¸c bê lôc ®Þa v ®¶o. N¨m 1960 A. I. §uvanhin ®· tæng quan rÊt nhiÒu quan tr¾c kiÓu ®ã v lËp ra b¶n ®å tÝnh chÊt v ®é lín cùc ®¹i cña thñy triÒu (h×nh 3.8). Tõ h×nh (3.8) thÊy r»ng thñy triÒu b¸n nhËt thèng trÞ trªn §¹i d ¬ng ThÕ giíi. Nã quan tr¾c thÊy hÇu nh ë mäi vïng bê §¹i T©y D ¬ng, Ên §é D ¬ng, B¾c B¨ng D ¬ng, trõ mét v i ngo¹i lÖ kh«ng lín. Thñy triÒu lo¹i hçn hîp ®Æc tr ng cho c¸c vïng bê Th¸i B×nh D ¬ng v theo c¸c d÷ liÖu quan tr¾c nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ë vïng bê Nam Cùc. Thñy triÒu to n nhËt Ýt phæ biÕn nhÊt. Nã quan tr¾c thÊy chñ yÕu ë khu vùc t©y nam cña Th¸i B×nh D ¬ng, vÞnh Mªhic«, mét ®o¹n ng¾n bê t©y nam n íc óc, trong biÓn ¤kh«t. §é lín thñy triÒu, nh ®· thÊy tõ h×nh 3.8, phô thuéc v o h×nh d¹ng ® êng bê: trong c¸c vÞnh v eo hÑp, ®é lín thñy triÒu th êng lín h¬n râ rÖt so víi ë c¸c vïng bê tho¸ng. Th«ng th êng ë c¸c ®¶o thÊy thñy triÒu t ¬ng ®èi yÕu (0,5−1,0 m). Thñy triÒu lín nhÊt, nh ®· nãi, ® îc thÊy ë vÞnh Fun®y thuéc bê phÝa ®«ng B¾c Mü (18 m), mòi t©y 229 230 http://www.ebook.edu.vn
  17. nam ®¶o Baphin (15,6 m). Thñy triÒu rÊt lín ® îc thÊy ë bê kªnh Anh, bê t©y n íc Anh v ë vÞnh Aliaska, bê ®«ng nam Nam Mü, vïng ®«ng b¾c biÓn ¶ RËp v bê t©y b¾c n íc óc (10−15 m). Däc bê n íc Nga, thñy triÒu lín nhÊt quan tr¾c ® îc ë vÞnh Mezen (10,0 m) v vòng Pengin (12,9 m). Nãi chung, thñy triÒu lín nhÊt quan tr¾c ® îc ë bê b¾c b¸n ®¶o Konsky, vïng bê b¸n ®¶o Kanhin v bê b¾c biÓn ¤kh«t (4−7 m). Trong biÓn Kar¬, hÇu nh kh«ng n¬i n o cã thñy triÒu v ît qu¸ 1,0 m, cßn ë khu vùc phÝa ®«ng thñy vùc B¾c Cùc 0,3 m. Däc vïng bê biÓn Bering, thñy triÒu b»ng gÇn 2,0 m. Däc bê biÓn Baltic dao ®éng mùc n íc thñy triÒu kh«ng qu¸ mét sè cm. 3.4. TriÒu sai H×nh 3.9. Sù xuÊt hiÖn triÒu sai ng y 3.4.1. TriÒu sai ng y TriÒu sai ng y xuÊt hiÖn do hÖ qu¶ céng hai dao ®éng Chóng ta ®· l m quen víi triÒu sai ng y ë môc tr íc, v× víi nhau: dao ®éng b¸n nhËt v to n nhËt (h×nh 3.9). Cßn nã ®Æc tr ng cho sù kh«ng b»ng nhau vÒ ®é cao cña hai nh÷ng biÕn thiªn vÒ t ¬ng quan gi÷a c¸c biªn ®é cña nh÷ng n íc lín v hai n íc rßng kÕ tiÕp nhau trong vßng mét sãng n y víi chu kú nöa th¸ng v nöa n¨m th× dÉn tíi sù ng y v sù kh«ng b»ng nhau vÒ thêi gian d©ng v rót mùc biÕn thiªn cña triÒu sai ng y theo thêi gian. NÕu chó ý tíi n íc. § ¬ng nhiªn, triÒu sai ng y chØ cã ý nghÜa ®èi víi c«ng thøc (3.21), sÏ thÊy r»ng c¸c biªn ®é sãng thñy triÒu thñy triÒu b¸n nhËt v thñy triÒu hçn hîp. b¸n nhËt v to n nhËt phô thuéc tr íc hÕt v o ®é xÝch vÜ 231 232 http://www.ebook.edu.vn
  18. cña c¸c tinh tó. V nÕu nhí l¹i r»ng thñy triÒu MÆt Tr¨ng 3.4.2. TriÒu sai pha (nöa th¸ng) lín h¬n thñy triÒu MÆt Trêi h¬n hai lÇn, th× cã thÓ cho r»ng Víi cïng ®é xÝch vÜ cña MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi, cø hai triÒu sai ng y ph¶i phô thuéc tr íc hÕt v o ®é xÝch vÜ MÆt lÇn trong thêi gian mét th¸ng MÆt Tr¨ng syno®ic th× MÆt Tr¨ng, tøc t¨ng dÇn khi t¨ng ®é xÝch vÜ. Tr¨ng, MÆt Trêi v t©m Tr¸i §Êt l¹i n»m trªn mét ® êng TriÒu sai ng y ®Æc tr ng cho phÇn lín c¸c tr¹m trªn th¼ng. §iÒu ®ã x¶y ra v o thêi ®iÓm tr¨ng trßn v tr¨ng §¹i d ¬ng ThÕ giíi, bëi v× thñy triÒu b¸n nhËt ®Òu lý t ëng non. T¸c ®éng cña c¸c lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi hÇu nh kh«ng gÆp thÊy. § îc biÕt r»ng, thñy triÒu b¸n trong tr êng hîp n y céng l¹i víi nhau (c¸c trôc lín cña nhËt ®Òu gÇn lý t ëng quan tr¾c ® îc ë Boston, vÞnh nh÷ng ellipsoit xoay cña MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi trïng víi Konski, trªn ®¶o Zanziba v mét lo¹t tr¹m kh¸c. Nh nhau). Do kÕt qu¶ céng c¸c biªn ®é cña thñy triÒu b¸n nhËt chóng t«i ®· nãi, thñy triÒu to n nhËt thuÇn tóy còng cùc MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi m thñy triÒu tæng cã biªn ®é cùc kú hiÕm. ®¹i. Thñy triÒu nh vËy ® îc gäi l thñy triÒu sãc väng. V o Nh ng ph¶i l u ý r»ng, trong ®¹i d ¬ng thùc triÒu sai c¸c tuÇn tr¨ng thø nhÊt v thø ba, c¸c trôc lín cña c¸c ng y phô thuéc kh«ng chØ v o nh÷ng nguyªn nh©n thiªn ellipsoit xoay MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi vu«ng gãc víi nhau. v¨n, m cßn v o c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa lý tù nhiªn cña tr¹m Biªn ®é triÒu MÆt Trêi bÞ trõ khái biªn ®é triÒu MÆt Tr¨ng quan tr¾c. v thñy triÒu kÕt hîp cã biªn ®é cùc tiÓu. Thñy triÒu nh vËy ® îc gäi l thñy triÒu trùc thÕ. S¬ ®å chung vÒ vÞ trÝ MÆt TriÒu sai ng y cßn biÓu hiÖn vÒ thêi gian xuÊt hiÖn Tr¨ng v MÆt Trêi v o c¸c thêi ®iÓm sãc väng v trùc thÕ v n íc lín thñy triÒu t ¬ng øng so víi c¸c thêi ®iÓm th îng sù h×nh th nh triÒu sai pha ® îc biÓu diÔn trªn h×nh 3.10. ®Ønh trªn v d íi cña MÆt Tr¨ng, tøc hai nguyÖt kho¶ng l©n cËn kh«ng b»ng nhau. Kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c thêi ®iÓm th îng ®Ønh ®ång thêi cña MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi trªn kinh tuyÕn cña ng êi Nh sÏ thÊy trong phÇn tr×nh b y tiÕp sau n y, triÒu quan s¸t ® îc gäi l th¸ng MÆt Tr¨ng syno®ic. §é d i cña sai ng y liªn quan mËt thiÕt víi triÒu sai chÝ tuyÕn v triÒu mét th¸ng MÆt Tr¨ng syno®ic l 29,53 ng y MÆt Trêi. Do sai pha. ®ã, chu kú cña triÒu sai pha sÏ b»ng 14,77 ng y MÆt Trêi, v× 233 234 http://www.ebook.edu.vn
  19. vËy m ng êi ta gäi triÒu sai n y l triÒu sai nöa th¸ng. TriÒu sai pha biÓu hiÖn ë sù biÕn ®æi kh«ng chØ cña c¸c biªn ®é thñy triÒu, m c¶ c¸c thêi ®iÓm xuÊt hiÖn n íc lín v n íc rßng cña thñy triÒu. Trong ®ã n íc lín gi÷a kú sãc väng v kú trùc thÕ sÏ xuÊt hiÖn muén mét chót so víi gi÷a kú trùc thÕ v kú sãc väng míi. TriÒu sai pha cña thñy triÒu b¸n nhËt cã thÓ gi¶i thÝch b»ng mét c¸ch h¬i kh¸c. Chóng ta biÕt r»ng chu kú cña thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi b»ng ®óng nöa ng y MÆt Trêi, tøc 12 giê. Chu kú thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Tr¨ng b»ng nöa ng y MÆt Tr¨ng, tøc 12 giê 25 phót. KÕt qu¶ l t¹i ®iÓm ®ang xÐt thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi sÏ x¶y ra v o cïng mét giê ë c¸c ng y, trong khi n íc lín thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi sÏ xª dÞch vÒ thêi gian mçi ng y l 50 phót. DÔ hiÓu r»ng khi c¸c pha thñy triÒu trïng nhau, th× thñy triÒu tæng céng sÏ cã biªn ®é cùc ®¹i, cßn khi c¸c pha ng îc nhau, th× biªn ®é thñy triÒu tæng céng sÏ cùc tiÓu (h×nh 3.10b). NÕu xuÊt ph¸t tõ t ¬ng quan thÕ vÞ lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi, th× triÒu sãc väng ph¶i lín h¬n triÒu trùc thÕ kho¶ng 2,7 lÇn. Theo d÷ liÖu kh¶o s¸t, tû sè n y biÕn thiªn tõ 2,0 ®Õn 4,0, c¸c trÞ sè lín h¬n rÊt Ýt gÆp. H×nh 3.10. VÞ trÝ t ¬ng ®èi cña MÆt Trêi, MÆt Tr¨ng v Tr¸i §Êt trong c¸c ng y sãc väng v trùc thÕ (a) v s¬ ®å h×nh th nh thñy triÒu b¸n nhËt sãc väng v trùc thÕ (b) 235 236 http://www.ebook.edu.vn
  20. TriÒu sai pha cßn ®Æc tr ng b»ng tuæi b¸n nhËt triÒu. vÜ MÆt Tr¨ng lín nhÊt. Thñy triÒu nhËt ph©n l thñy triÒu Tuæi b¸n nhËt triÒu l kho¶ng thêi gian tõ thêi gian kú quan s¸t ® îc khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng b»ng kh«ng. ë tr¨ng trßn hay tr¨ng non ®Õn thêi gian biªn ®é triÒu sãc tr êng hîp thø nhÊt nhËn thÊy triÒu sai ng y biÓu hiÖn râ väng lín nhÊt diÔn ra sau ®ã. Nh vËy, tuæi b¸n nhËt triÒu nhÊt, ë tr êng hîp thø hai − kh«ng cã triÒu sai ng y. cho thÊy sù trÔ cña triÒu sai so víi thêi ®iÓm nguyªn nh©n Trªn h×nh 3.7 nh÷ng biÕn thiªn triÒu sai ng y ®Æc biÖt thiªn v¨n cña nã. Theo d÷ liÖu quan tr¾c, tuæi b¸n nhËt râ trªn ® êng cong thø hai kÓ tõ trªn xuèng − biÓu diÔn triÒu dao ®éng trong kho¶ng réng, tõ − 7,5 ®Õn 7,5 ng y. thñy triÒu ë Hång K«ng. ë ®©y thÊy râ triÒu sai ng y t¨ng Tuy nhiªn, ®a sè tr êng hîp tuæi b¸n nhËt triÒu l d íi 48 lªn ®ét ngét nh thÕ n o khi t¨ng ®é xÝch vÜ cña MÆt Tr¨ng. giê. Sù xuÊt hiÖn triÒu sai ng y cßn biÓu hiÖn râ trªn h×nh 3.4.3. TriÒu sai chÝ tuyÕn 3.5. Khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng b»ng kh«ng, trôc ng¾n cña ellipsoit xoay sÏ trïng víi trôc xoay cña Tr¸i §Êt v t¹i mét TriÒu sai chÝ tuyÕn l kÕt qu¶ biÕn thiªn biªn ®é thñy ®iÓm cè ®Þnh bÊt kú cña ®¹i d ¬ng sÏ kh«ng quan s¸t thÊy triÒu to n nhËt MÆt Tr¨ng do biÕn thiªn ®é xÝch vÜ MÆt triÒu sai ng y. Cßn khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng cùc ®¹i (xem Tr¨ng. Theo thuyÕt tÜnh häc, thñy triÒu MÆt Tr¨ng b¸n h×nh 3.5b), cïng mét ®iÓm, trong khi dÞch chuyÓn do sù nhËt ®Òu chØ x¶y ra khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng b»ng kh«ng xoay trong ng y cña Tr¸i §Êt t ¬ng ®èi so víi ellipsoit (nhí l¹i h×nh 3.5). Tuy nhiªn, ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng thay ®æi triÒu, sÏ tuÇn tù ®i qua ®Çu tiªn l khu vùc chªnh lÖch mùc vÒ trung b×nh tõ 23o27’ vÜ b¾c ®Õn 23o27’ vÜ nam. NÕu MÆt n íc cùc ®¹i so víi mùc trung b×nh, sau ®ã ®Õn khu vùc Tr¨ng kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng xÝch ®¹o, th× xuÊt hiÖn chªnh lÖch cùc tiÓu, v sau ®ã l¹i ®Õn khu vùc chªnh lÖch thñy triÒu MÆt Tr¨ng to n nhËt v hÖ qu¶ l triÒu sai ng y cùc ®¹i. cña thñy triÒu tæng céng vÒ ®é cao v thêi gian. Cßn ®èi víi thñy triÒu to n nhËt thuÇn tóy, m theo lý Dùa v o biÕn tr×nh triÒu sai ng y, ng êi ta chia thñy thuyÕt, ph¶i quan s¸t ® îc ë c¸c vÜ ®é lín h¬n 90 − δ , th× triÒu th nh thñy triÒu chÝ tuyÕn v thñy triÒu nhËt ph©n. khi t¨ng ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng, biªn ®é cña nã ph¶i t¨ng lªn Thñy triÒu chÝ tuyÕn l thñy triÒu quan s¸t ® îc khi ®é xÝch v ®¹t cùc ®¹i ë thêi ®iÓm ®é xÝch vÜ cùc ®¹i. Trªn h×nh 3.7 237 238 http://www.ebook.edu.vn
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD


intNumView=103

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2