17.Приливы и отливы.

Так как размеры Земли не бесконечно малы по сравнению с расстояниями до Луны и Солнца, то, независимо от формы Земли, силы лунного и солнечного притяжения на разные точки Земли неодинаковы.

Допустим для простоты, что твердая поверхность Земли со всех сторон равномерно покрыта океаном. Луна притягивает к себе каждую частицу твердой поверхности Земли и каждую каплю воды в океане, сообщая им ускорения обратно пропорциональные квадрату расстояния между частицей и центром Луны. Равнодействующая ускорений, сообщаемых твердым частицам, проходит через центр Земли Т и равна

где m — масса Луны, а r — расстояние центра Луны от центра Земли. Что же касается воды океана, то в точке A ускорение больше, чем w_T , а в точке В оно меньше w_T , так как

и

где R — радиус Земли.

Относительное ускорение (относительно центра Земли) в точке A равно разности w_A — w_T , т.е.

Или

Так как радиус Земли R по сравнению с расстоянием до Луны r величина малая, то в числителе можно пренебречь членом R², а в знаменателе вместо разности (r — R) оставить только r.

Эта разность ускорений направлена от центра Земли, так как w_A > w_T . Разность ускорений w_B-w_T по величине примерно такая же и направлена также от центра Земли, поскольку w_B < w_T . Следовательно, в точках A и В действие Луны ослабляет силу тяжести на земной поверхности.

В точках F и D ускорения w_F и w_D , сообщаемые Луной, направлены под тупым углом к ускорению, обратному ускорению в точке Т ; Следовательно, в точках F и D действие Луны увеличивает силу земной тяжести.

В промежуточных точках между F и А, А и D равнодействующие ускорения направлены в сторону точки А, а между F и В, В и D — в сторону точки В. Если эти равнодействующие ускорения разложить по радиусу и по касательной, то в промежуточных точках получается небольшое усиление или ослабление силы земной тяжести и, что особенно важно, получаются ускорения, направленные к точке A на одной стороне Земли (FAD) и к точке В на другой (FBD). Действие этих ускорений приводит к тому, что вода в океане стремится на одной половине Земли к точке A, где Луна находится в зените, а на другой половине — к точке В, где Луна находится в надире.

Под действием лунного притяжения водная оболочка Земли принимает форму эллипсоида, вытянутого по направлению к Луне, и близ точек A и B будет прилив, а у точек F и D — отлив.

За промежуток времени между двумя последовательными верхними (или нижними) кульминациями Луны, равный в среднем 24^h52^m, приливные выступы обойдут вокруг всего земного шара и за это время в каждом месте произойдет два прилива и два отлива.

Под действием солнечного притяжения водная оболочка Земли также испытывает приливы и отливы, но солнечные прилиты в 2,2 раза меньше лунных.

где М — масса Солнца, а а — расстояние Земли от Солнца. Разделив ускорение приливообразующей силы Луны на это ускорение, получим

так как М= 333 000 масс Земли, m = 1\80массы Земли и a = 390 r. Следовательно, приливная сила Солнца в 2,2 раза меньше приливной силы Луны. Солнечные приливы отдельно не наблюдаются, они только изменяют величину лунных приливов.

Во время новолуний и полнолуний (так называемых сизигий) солнечный и лунный приливы наступают одновременно, действия Луны и Солнца складываются и наблюдается самый большой прилив. Во время первой и последней четверти (так называемых квадратур) в момент лунного прилива происходит солнечный отлив, и действие Солнца вычитается из действия Луны: наблюдается наименьший прилив.

Приливы и отливы испытывает также и земная атмосфера, что сказывается на изменениях атмосферного давления. Приливные явления обнаружены и в земной коре, но все же благодаря им точки земной поверхности два раза в сутки поднимаются и опускаются в среднем на несколько дециметров.