1. Narysować krzywą pływu: półdobowego, dobowego i mieszanego.
- HHW - wyższa woda wysoka
- LHW - niższa woda wysoka
- HLW wyższa woda niska
- LLW niższa woda niska
Te oznaczenia występują przy nierównych wysokościach dwóch kolejnych wysokich i dwóch niskich wód pływu, Pływu mieszanego.
- tP czas trwania przypływu, przedział czasu między niską wodą i następującą po niej wodą wysoką
- tO czas trwania odpływu, przedział czasu między wysoką wodą i następującą za nią wodą niską
- t okres to przedział czasu między dwiema kolejnymi wysokimi lub niskimi wodami
- przypływ, wznoszenie się poziomu wody od LLW do HHW lub od HLW do LHW
- odpływ, opadanie poziomu wody od HHW do HLW lub od LHW do LLW
- skok pływu, różnica wysokości wody wysokiej oraz niskiej
- hP skok przypływu, różnica między wysokością wody wysokiej a wysokością poprzedzającej wody niskiej
- hO skok odpływu, różnica między wysokością wody wysokiej, a wysokością następującej później wody niskiej
- SP średni poziom przypływu
- SO średni poziom odpływu
Rys.
2. Zdefiniować pojęcie zera mapy i średniego poziomu morza.
Zero mapy - chart datum - jest to zerowy poziom mapy nawigacyjnej. Rzeczywiste głębokości nie powinny być niższe od głębokości podanych na mapie nawigacyjnej.
a) na akwenach bezpływowych (skok poniżej 0.5m.) za zero mapy nawigacyjnej przyjmuje się wieloletnią średnią wszystkich obserwowanych poziomów wody MSL - mean sea level
b) na akwenach pływowych Admiralicja Brytyjska od 1970r. za CD przyjmuje LAT -lowest astronomical Tide. Na innych mapach można też spotkać MLLW (mean lowest low water), MLW (mean of lowest water), LOLW (lowest obserwed low water)
3. Objaśnić różnice pomiędzy głębokościami naniesionymi na mapy nawigacyjne mórz 'pływowych' i 'bezpływowych'.
Wszystkie głębokości na mapach nawigacyjnych są podawane od CD -chart datum.
a) na akwenach bezpływowych (skok poniżej 0.5m.) CD wyznacza MSL - mean sea level
b) na akwenach pływowych (skok powyżej 0.5m.) CD wyznacza LAT. Spotkać można też: MLLW, MLW, OLW
4. Zapisać wzór na wartość siły przyciągania elementarnej masy na powierzchni i w środku Ziemi przez masę Księżyca:
a) na powierzchni:
- siła przyciągania Księżyca (skierowana do środka asy Księżyca) fM = g*(M/E)*(r/d)^2
- siła przyciągania ziemskiego (zmienia się nieznacznie wraz ze zmianą szerokości geograficznej, czyli ze zmiana promienia) fg = g = (GE/rz^2)
- siła odśrodkowa układu Ziemia-Księżyc (skierowana od księżyca, działa równolegle do lini łączącej środki mas Ziemi i Księżyca) fO = g*(M/E)*(r/D)^2
b) wewnątrz:
- siła przyciągania Księżyca (skierowana do środka masy Księżyca fMo = g*(M/E)*(r/D)^2
gdzie:
- r - promień Ziemi
- G - stała grawitacji
- E - masa Ziemi
- M - Masa Księżyca
- D - średnia odległość między środkami mas Ziemi i Księżyca
- d - odległość między danym punktem a środkiem masy Księżyca
5. Objaśnić powstawanie siły pływotwórczej.
Siła pływotwórcza w dowolnym punkcie kuli ziemskiej możemy zdefiniować jako różnicę siły przyciągania elementarnej cząsteczki masy w tym punkcie i siły przyciągania elementarnej cząsteczki masy w środku kuli ziemskiej.
Siły działające:
- fMo = g*(M/E)*(r/D)^2 - w środku
- fMz = g*(M/E)*[r^2/(D-r)^2] - w zenicie
- fMn = g*(M/E)*[r^2/(D+r)^2] - w nadirze
Schemat powstawania siły pływotwórczej w Zenicie i Nadirze.
- FZ = fMz - fMo
- FN = fMn - fMo
Siłę pływotwórczą możemy zapisać jako FN = fM + fO (siła przyciągania Księżyca i siła odśrodkowa)
6. Definicja potencjału siły. Potencjał siły pływtwórczej. Równanie potencjału pływotwórczej siły Księżyca i Słońca (porównanie i wnioski).
Potencjałem siły F® jest funkcja skalarna V, taka że F® = -gradV, a składowe F® są równe pochodnym cząstkowym V
Aby określić wielkość siły pływotwórczej dogodnej jest posługiwać się pojęciem potencjału tej siły, dlatego że potencjał wyraża się wielkością skalarną, którą można składać arytmetycznie w przeciwieństwie do sił, które można składać tylko geometrycznie.
a) Księżyc V=3/2*g*(M/E)*(r^4/D^3)*(cos^2ZM - 1/3), gdzie ZM to zenitalna odległość Księżyca sprowadzona do centrum Ziemi
b) Słońce V=3/2*g*(S/E)*(r^4/D^3)*(cos^2ZS - 1/3), gdzie DS to odległość Ziemi od Centrum Słońca, ZS to zenitalna odległość Słońca sprowadzona do centrum Ziemi
7. Wyjaśnić proces tworzenia się elipsoidy pływu na Ziemi pokrytej w całości wodą, przy zerowej deklinacji ciała niebieskiego generującego pływ.
Przy założeniu, że działa tylko siła pływotwórcza Księżyca (ciała niebieskiego), to powierzchnia oceanu przyjęła by formę elipsoidy obrotowej, której dłuższa oś skierowana była by ku ciału niebieskiemu. Maksymalna wartość wzniesienia xK uzyskamy dla Zm=0o lub 180o i wynosi 0.3576m. Minimalna wartość uzyskana dla kąta 90o i 270o wynosi -0.1788m. a uzyskany skok pływu wyniesie 0.5364m.
W każdym punkcie potencjał siły pływotwórczej równa się potencjałowi siły ciężkości na poziomie morza i pływu. Na elementarną cząstkę w danym punkcie na powierzchni ziemi działają 3 siły:
- g = (GE/rz^2)
- fM = g*(M/E)*(r/d)^2
- fO = g*(M/E)*(r/D)^2
Wypadkowa tych sił powoduje ukształtowanie się poziomu morza prostopadle do jej działania. Przyjmując że działa tylko siła przyciągania Księżyca powierzchnia oceanu przyjmuje forę elipsoidy obrotowej, skierowanej dłuższą osią do Księżyca.
8. Wykazać że okres zmian pływu księżycowego mierzy się długością doby księżycowej.
Księżyc wykonuje obrót dookoła Ziemi w tym samy kierunku co Ziemia. Pełny cykl trwa 24h52m. Jeżeli główną siłą pływotwórczą jest siła przyciągania Księżyca to woda wysoka podąża wraz z Księżycem z małym opóźnieniem. Jeżeli pływ będzie mieć charakter dobowy wysoka woda będzie co 24h52m., jeżeli półdobowy to wysoka woda będzie co 12h26m.
9. Wykazać w jaki sposób połączenie elipsoidy pływu księżycowego i słonecznego prowadzi do nierówności fazowej. Definicja pływu Syzygijnego, Pośredniego oraz Kwadraturowego.
a) Pływ Syzygijny: występuje gdy Księżyc jest w nowiu lub w pełni. W nowiu Księżyc znajduje się w koniunkcji, a w czasie pełni w opozycji do Słońca. Woda wysoka jest sumą pływu księżycowego i słonecznego, a woda niska przybiera najniższe wartości. Skok pływu jest duży. Występuje 2 razy w miesiącu synodycznym
b) Pływ Kwadraturowy: występuje w czasie I lub III kwadry. Tam gdzie powstaje woda wysoka pływu księżycowego występuje równocześnie woda niska pływu słonecznego i odwrotnie. Skok pływu kwadraturowego jest wyraźnie mniejszy od syzygijnego. Występuje 2 razy w miesiącu synodycznym.
c) Pływ Pośredni: występuje w okresie między pływem syzygijnym a kwadraturowym. Skok pływu osiąga wartości pośrednie.
Podczas jednoczesnego oddziaływania Księżyca i Słońca na powierzchni oceanów, powierzchnia jest geometryczna suma elipsoid obrotowych pływów Księżyca i Słońca. Wysokość pływu zależy od ich wzajemnego położenia.
Nierówność fazowa związana jest z tym, że woda wysoka pływu syzygijnego nie występuje w momencie pełni lub nowiu, jaki i pływu kwadraturowego w dniu I i III kwadry.
10. Objaśnić powstawanie opóźnienia syzygijnego i pływu.
Na podstawie obserwacji stwierdzono, że HW pływu syzygijnego nie występuje w momencie pełni lub nowiu. Zjawisko to szczególnie można zauważyć przy pływach półdobowych gdzie fala pływu 'nie nadąża' za Księżycem. Istnieje odstęp czasu między momentami nowiu i pełni a momentami HW pływu syzygijnego. Jest ono spowodowane czynnikami:
- lepkość wody
- inercja mas wody
- siły tarcia
- kontynenty (lądy)
- ograniczenia głębokości
- wpływ na prędkość fali nadążnej
11. Naszkicować położenie elipsoidy pływu przy zmianach deklinacji c.n. Jak zmienia się przebieg pływu przy zmianach szerokości geograficznej na Ziemi całkowicie pokrytej wodą? Nierówność deklinacyjna.
Nierówność deklinacyjna jest to nierówność w wysokościach wód w zależności od deklinacji Księżyca. Płaszczyzna obiegu Księżyca zmienia wartość kąta nachylenia w stosunku do płaszczyzny równika. Deklinacja przyjmuje wartości od -28.5o do +28.5o równoleżnika deklinacyjnego, powoduje zmiany skoku pływu oraz występowanie HW i LW w różnym czasie.
12. Objaśnić związki pomiędzy rodzajem pływu (półdobowy, dobowy, mieszany) a pojęciami pływ: syzygijny, kwadraturowy, zwrotnikowy, równikowy.
Półdobowy-syzygijny ® Księżyc w opozycji lub koniunkcji Słońca
Półdobowy-kwadraturowy ® Księżyc w I lub III kwadrze
Pływ dobowy zwany również pływem zwrotnikowym. dmax=28.5o, T=24h52m. nie zależy od faz księżyca, nie ma syzygii ani kwadratury
Pływ półdobowy zwany jest również pływem równikowym. d=0o, T=12h26m. występuje syzygia i kwadratura.
13. Objaśnić nierówność paralaktyczną.
Nierówność paralaktyczna dotyczy wzajemnej zmiany środka mas Ziemia-Księżyc oraz Ziemia-Słońce. Siła Siła pływotwórcza Księżyca jest większa o 40% gdy znajduje się on w PERIGEUM (raz w miesiącu syderycznym). Siła pływotwórcza Słońca jest większa gdy Ziemia znajduje się w PERYHELIUM (raz na rok)
14. Jak powstaje układ amfidromiczny? Co to są linie kotydalne? Dlaczego nie ma wachań w punkcie amfidromicznym.
Linia kotydalna jest to linia łącząca na mapie punkty o jednakowej fazie pływu. Linia kotydalna wody wysokiej jest określona liczba godzin księżycowych, które minęły od momentu kulminacji Księżyca na południku Greenwich do momentu wystąpienia wysokiej.
W strefie brzegowej fala postępująca i stojąca nakładają się na siebie. Prędkość fali prądu w falach stojących różni się o 1/4 okresu od takich wartości dla fal postępowych. Wzdłużne i poprzeczne wahania stanu morza są przesunięte w czasie o 1/4 okresu fali. Spowodowanie takich wahań prowadzi do powstawania ruchu obrotowego wokół nieruchomego punktu zwanego punktem amfidromicznym. W tym punkcie nie ma wahań stanu morza, gdyż w układzie mamy doczynienia z obrotem pochylonej powierzchni morza.
15. Objaśnić pochodzenie (genezę) składowych fal pływu?
Księżyc rzeczywisty zastępujemy kilkoma teoretycznymi ciałami niebieskimi, oznacza to że zamiast Księżyca wprowadzamy kilka mas generujących regularne sinusoidy- powstaje pływ zrównoważony. M2-główna księżycowa półdobowa (odstęp między kulminacjami T=12h42m, ώ=28,98 o/ h) S2- główna słoneczna półdobowa (ΔT=1200h; ώ=30o/h) k1= deklinacyjna księżycowo-słoneczna (okres=23,93h; ώ=15,041o/h) O1=główna księżycowa dobowa (okres=25,82h; ώ=13,94o/h)
16. Stałe harmoniczne (Hi, gi) poszczególnych fal pływu?
Psychologia_