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

http://www.ebook.edu.vn 199 200 lên đến 18 phút. Van Đorn (năm 1961) đã thực hiện quan trắc đầy đủ nhất nhờ các máy sóng ký lắp đặt chuyên dụng trong thời gian vụ nổ nguyên tử trên đại dơng năm 1956 ở khu vực đảo san hô Bikini. Phân tích số liệu bảng 2.12 cho phép rút ra kết luận rằng, khi đi xa dần khỏi ổ nhiễu, biên độ sóng thần giảm xấp xỉ tỷ lệ nghịch với khoảng cách. Trong phổ các sóng trọng lực ở biển, sóng thần chiếm vị trí trung gian giữa các sóng thủy triều v sóng lừng. Chu kỳ của chúng thờng nằm trong dải từ 2 đến 200 phút (thờng xuyên nhất l từ 2 đến 40 phút). ở vùng khơi đại dơng, tốc độ truyền sóng đợc xác định khá tốt bằng công thức Lagrange đối với các sóng di gHC = . Nh vậy, trên độ sâu trung bình 4 km của Thái Bình Dơng tốc độ sóng thần bằng khoảng 30100 km/giờ, v độ cao tăng xấp xỉ tỷ lệ nghịch với căn bậc bốn của độ sâu (xem phơng trình (2.38)). ần tiến v quả Độ cao sóng tăng đặc biệt mạnh khi sóng th o các vịnh hẹp dần dạng tam giác hay dạng phễu. Kết l có thể có sóng cao 1015 m đổ nho vo vùng bờ, có những xung nớc tới 3050 m. Trận sóng thần nổi tiếng ở đảo Paramushi có độ cao 10 m. Năm 1983, sóng thần với độ cao 1820 m xuất hiện do phun núi lửa Krakatau, đã đổ bộ lên quần đảo Zônđơ lm chết 40 000 ngời. Ngy nay, dựa trên nghiên cứu các sóng địa chấn v sóng thần đã thnh lập nghiệp vụ quan trắc v cảnh báo về sự xuất hiện v lan truyền sóng thần. Ch~ơng 3 - Thủy triều trong đại dơng 3.1. Những quy luật vật lý cơ bản hình thnh thủy triều 3.1.1. Thủy triều vu các lực tạo thủy triều Thủy triều trong biển v đại dơng l chuyển động của nớc đợc gây nên bởi các lực tạo triều Mặt Trăng v Mặt Trời. Những chuyển động ny biểu hiện trong dao động mực nớc v dòng chảy có đặc điểm tuần hon. Chuyển động thủy triều quan trắc thấy không chỉ ở lớp vỏ nớc của Trái Đất. Còn có cả những biến đạng thủy triều của thể rắn của Trái Đất v các dao động triều của áp suất khí quyển. Tuy nhiên, chỉ có các chuyển động triều của nớc Đại dơng Thế giới mới biểu hiện khá rõ. Thí dụ, ở các vùng ven bờ, dao động mực nớc thủy triều bằng 56 m không phải l hiếm. Độ lớn tới hạn của thủy triều đạt tới 18 m (vịnh Funđy, Canađa). Ngoi ra, ở lân cận bờ quan trắc đợc http://www.ebook.edu.vn 201 202 nhữ c độ dòng triều giảm. Mặc dù vậy, thủy triều có ảnh hởng nhiều tới trạng thái ộng lực nớc ở vùng khơi đại dơng. Đó l vì chuyển động riều bao quát ton bộ bề dy nớc, trong khi những dạng mặt v tắt dần với độ sâu. rắc ợc việc thu thập những dữ liệu đó bắt đầu từ khi no. Lần đầu tiên ng vo thế ng dòng chảy triều mạnh, ở trong các eo, vịnh hẹp có thể đạt tới tốc độ 510 v thậm chí 12 hải lý một giờ. Xa dần khỏi bờ dao động mực nớc v tố đ t chuyển động khác ở biển thờng biểu hiện rõ nhất ở trên bề Hiện nay, đã tích lũy đợc rất nhiều dữ liệu quan t về thủy triều ở vùng ven bờ các lục địa. Khó m nói đ ời ta nhắc tới thủy triều ở biển Hồng Hải l kỷ 5 trớc CN (Gherođôt, năm 484428 trớc CN). Cũng khoảng thời đó, ngời ta đã nhận ra sự liên hệ giữa các dao động tuần hon của mực nớc v chuyển động của Mặt Trăng (Piteas, năm 325 trớc CN). Ngời ta cũng đã nêu ra những giả thiết về sự liên hệ của các dao động tuần hon mực nớc với Mặt Trời. Tuy nhiên, nguyên nhân m Mặt Trăng v Mặt Trời có khả năng tạo ra hiện tợng thủy triều trên Trái Đất thì cha hiểu đợc cho tới khi Niutơn phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn vo năm 1687 v chứng minh rằng hiện tợng thủy triều l hệ quả tất yếu của định luật ny. Ta xét các lực có bản chất hấp dẫn tác động lên mỗi chất điểm khối lợng đơn vị trên mặt Trái Đất. 1) Lực hấp dẫn của Trái Đất 2 1 r E kF = , (3.1) ở đây k hằng số hấp dẫn, bằng 8 10670,6 đin.cm 2 /s 2 , E khối lợng Trái Đất, r bán kính Trái Đất. Bán kính Trái Đất nói một cách cính xác không phải l không đổi. Tuy nhiên, các bán kính ở xích đạo v ở cực của Trái Đất chỉ khác biệt nhau 21,4 km, v vì vậy đối với những mục đích nghiên cứu của chúng ta, thì có thể xem Trái Đất l hình cầu lý tởng với bán kính bằng 6371,2 km. 2) Lực ly tâm cos 2 2 rF = , (3.2) ở đây tốc độ góc xoay Trái Đất, bằng 5 1029,7 s, vĩ độ điểm quan trắc. Các lực 1 F v 2 F đối với mỗi điểm của Trái Đất thực tế không đổi theo thời gian về độ lớn v về hớng v không có ảnh hởng no tới sự xuất hiện thủy triều. Vì vậy tổng hợp lực của chúng l trọng lực. Nh đã nói, Trái Đất l hình cầu lý tởng. 3) Lực thứ ba tác động ở mỗi điểm của mặt Trái Đất l http://www.ebook.edu.vn lực 203 204 hút của Mặt Trăng đối với một đơn vị khối lợng tại điểm đang xét của bề mặt Trái Đất 2 3 d M kF = , M (3.3) ở đây M khối lợng Mặt Trăng, g cách từ y h n động xoay của chí huyển động của Mặt Trăng xung quanh Trái Đất, cũng nh khoảng cách gi Mặt Trăng không ngừng thay đổi. Đây l một trong hai lực 4) Để xác lập lực thứ hai hợp thnh lực tạo triều của Mặ p e xoay của Trái Đất v Mặt Trăng quanh các trục của ay. Từ hình 3.1 suy ra, muốn cho hệ thống gồm hai vật quay xung quanh trọng tâm chung của chúng có thể tồn tại đ điều kiện M d khoản điểm đến tâm Mặt Trăng. Lực n ớng về phía Mặt Trăng theo đờng thẳng nối từ điểm đang xét trên bề mặt Trái Đất tới tâm Mặt Trăng. Tại mỗi điểm của Trái Đất, hớng v giá trị của lực ny khác nhau. Lực ny đối với một điểm đang xét cũng không giữ nguyên không đổi trong thời gian. Biến thiên theo thời gian của lực ny đối với ngời quan sát trên bề mặt Trái đất l do chuyể nh Trái Đất, c ữa tâm Trái Đất v tâm hình th nh nên lực tạo triều của Mặt Trăng trên Trái Đất. t Trăng, hải x m xét chuyển động của hệ thống Trái Đất Mặt Trăng. Thông thờng, chúng ta nói Mặt Trăng quay xung quanh Trái Đất. Nhng trên thực tế, cả hai vật quay xung quanh một trọng tâm chung. Nếu để đơn giản ta bỏ qua sự chúng v chỉ xem xét sự di chuyển của các vật thể đó xung quanh trọng tâm chung, thì chuyển động nh vậy đôi khi đợc gọi l quay m không xo ợc, thì phải thỏa mãn MD E X = ( X v D tuần tự l khoảng cách từ trọng tâm chung tới những tâm của các tinh tú). Vì XDD M = , ở đây M D khoảng cách giữa các tâm Trái Đất v Mặt Trăng, nên )( XDMEX M = v ME MD X M + = . Nếu nhớ rằng rD M 3,60= , ME 5,81= , ta có r r X 73,0 5,82 3,60 == , hay 4600X km. Hon ton dễ hiểu rằng, vì D không giữ nguyên không đổi, nên vị trí trọng tâm cũng sẽ không giữ nguyên không đổi. Chuyển động của hệ thống Trái Đất Mặt Trăng xung quanh trọng tâm chung sẽ lm di chuyển tất cả các bán kính Trái Đất song song với nhau. Trong chuyển động nh vậy, mỗi điểm trên bề mặt Trái Đất sẽ vẽ lên một vòng tròn quỹ đạo của mình, nhng bán kính của các vòng tròn ấy bằng nhau v bằng bán kính của vòng tròn quỹ đạo của tâm Trái Đất. http://www.ebook.edu.vn 205 206 M, M 1 , M 2 , M 3 , M 4 các vị trí của Mặt Trăng E, E 1 , E 2 , E 3 , E 4 các vị trí của tâm Trái Đất A, A 1 , A 2 , A 3 , A 4 các vị trí của điểm trên mặt Trái Đất vòng tròn quỹ đạo của tâm Trái Đất vòng tròn quỹ đạo của điểm A trên mặt Trái Đất r bán kính Trái Đất 0 trọng tâm của hệ thống Trái Đât Mặt Trăng Hình 3.1. Chuyển động của hệ thống Trái Đất Mặt Trăng xung quanh trọng tâm chung Rõ rng sự quay nh vậy xung quanh trọng tâm chung phải gây nên trên Trái Đất một lực ly tâm nh nhau tại điểm bất kỳ của Trái Đất, kể cả tại tâm của nó. Trong đó thấy rằng, lực ly tâm tác động tại tất cả các điểm của Trái Đất phải song song với đờng nối các tâm Trái đất v Mặt Trăng v hớng về phía xa Mặt Trăng. Đơng nhiên, lực ly tâm ny phải cân bằng với lực m Mặt Trăng hút một đơn vị khối lợng ở tâm Trái Đất, nếu không thì hệ thống không thể tồn tại. Do đó 2 4 M D M kF = . (3.4) Lực ly tâm ny không giữ nguyên, m biến thiên với thời gian cả về độ lớn v về hớng. Song tại một thời điểm xác định, lực ny ở tất cả các điểm của Trái Đất l nh nhau về độ lớn v về hớng. Nh vậy, lực tạo triều của Mặt Trăng ở mỗi điểm trên Trái ể ủa hai lực: lực hú Mặt lực ly tâm xuất hiện tron ay quanh trọng tâm hung (hình Bởi vì lập úng với trờng hợp hình thnh lực tạo triều của Mặt Trời trên Trái Đất, nên ta có thể Đất có th xem nh l hợp lực c t của Trăng đối với điểm đang xét v g khi hệ thống Trái Đất Mặt Trăng qu c 3.2). luận trên đây cũng hon ton đ viết http://www.ebook.edu.vn 207 208 2 5 S d S kF = v 2 6 S D S kF = , (3.5) trong đó S khối lợng Mặt Trời, S d khoảng cách từ điểm trên mặt Trái Đất đến tâm Mặt Trời v S D khoảng cách giữa các tâm của Trái Đất v Mặt Trời. Hình 3.2. Sơ đồ hình thnh lực tạo triều của Mặt Trăng trên Trái Đất g thì có hớng đi về phía Mặt Trăng, bởi n hơn lực hút về phía Mặt Trăng v hợp lực của các lực ny sẽ có hớng đi xa khỏi Mặt Trăng. Chính điều ny giải hiệu của lực hấp dẫn tại điểm đang xét v lực hấp dẫn tại của lực tại một điểm no đó l một hm của tọa độ điểm m đạo hm theo các biến Để minh họa trực quan, trên hình 3.3 biểu diễn lực tạo triều của Mặt Trăng v các lực thnh phần tạo nên nó. Lực tạo triều Mặt Trăng tại những điểm trên bề mặt Trái Đất quay về phía Mặt Trăn vì ở đây lực hấp dẫn về phía Mặt Trăng lớn hơn so với lực ly tâm hớng ngợc lại. Còn đó ở phía khác của bề mặt Trái Đất, lực ly tâm lớ thích tính quy luật cơ bản của thủy triều trên Trái Đất tính chất bán nhật thống trị của nó. Để tiện rút ra biểu thức giá trị của lực tạo triều nh l tâm Trái Đất, ta sử dụng khái niệm thế vị. Biết rằng thế vị , x y v trên các trục tọa độ tơng ứng. z bằng hình chiếu của lực đó Hình 3.3. Sơ đồ xuất hiện lực tạo triều của Mặt Trăng http://www.ebook.edu.vn 209 210 ất độn 3.1.2. Thế vị của các lực tạo triều Trớc hết, ta xét ảnh hởng chỉ riêng của Mặt Trăng. Đặt gốc tọa độ ở tâm Trái Đất v lấy các trục tọa độ b g trong vật thể Trái Đất sao cho trục oz hớng tới cực bắc, các trục ox v oy nằm trên mặt phẳng xích đạo. Giả sử P phần tử nớc đại dơng có khối lợng đơn vị (hình 3.4). Hình 3.4. Sơ đồ hệ thống Trái Đất Mặt Trăng để dẫn lập giá trị thế vị lực tạo triều của Mặt Trăng tại t rái Đất, thế vị lực hấp dẫn tại điểm Ta đa ra những ký hiệu sau: U thế vị lực hấp dẫn âm T W P , V thế vị lực tạo triều. Rõ rng Theo lý thuyết, thế vị lực hấp dẫn Mặt Trăng tại điểm UWV = . P đợc biểu diễn bằng phơng trình đơn giản M M d M kW = . (3.6) Thế giá trị đợc từ tam giác v M d xác định PEM o công thức (3.6), ta đợc MMM ở đây M z khoảng thiên đỉnh Mặt Trăng đối với điểm M kM W = zrDrD cos2 22 + , (3.7) P . Xuất phát từ lý thuyết v những lập luận hình học, dễ dng nhận đ c biể thức của đại lợng U :ợu Czr D M kU += cos , (3.8) M M 2 trong đó Vậy giá trị của lực tạo triề C hằng số. u đợc viết nh sau: Czr kM M cos 2 . (3. D zrDrD kM V MMM M + = cos2 22 9) Tại tâm Trái Đất M M V phải bằng không: 0=r 0= M V . Từ đó M D kM C = . Cuối cùng M M M MMM M DrD kM V + = 2 22 D D zr cos 2 . (3.10) Để biến đổi biểu thức ny, ta khai triển mẫu số của số hạng thứ nhất thnh chuỗi, bỏ qua các l ba cao hơn của tỷ số kM zr kM cos ũy thừa bậc v các bậc Dr / : http://www.ebook.edu.vn 211 212 = ằ á ã 2 2 r z ằ ẳ ô ô ơ ê á ạ ă ă â Đ = + 1 2 22 cos 2 1 1 cos2 1 M M MM MMM D D r D zrDrD = ằ ẳ ô ơ á ạ ă â á ạ ă â 82 22 M M M M M MM D D D DD ằô ê + áă + áă += coscos1 zz ãĐãĐ 23211 2 22 rrrr ằ ẳ 2 M D ô ơ +++= 2 cos1 2 M M MM r z DD . (3.11) Thế đại lợng ny vo công thức (3.10), ta đợc ê 1cos3 1 2 z r á ạ ă â = 3 cos 2 2 3 MM z D kV . ãĐ 13 2 M Mr (3.12) Đối với Mặt Trời dễ dạng nhận đ tơng tự nh (3.12) nếu lặp lại những lập luận nh trên: ợc một biểu thức á ạ ã ă â Đ 13 2 Sr = 3 cos 2 2 3 S S S z D kV , ở đây ợng Mặt Trời, hoảng cách từ tâm Trời đối với điểm S khối l S D k Trái Đất đến Mặt Trời, S z khoảng thiên đỉnh của Mặt P . 3.1.3. Lực tạo triều Từ biểu thức của hm thế vị lực tạo triều Mặt Trăng (3.12), dễ dng xá ịnhc đ các thnh phần của lực ny bằng cách lấy các đạo hm. Ta sẽ tìm các thnh phần lực trên phơng thẳng đứng v phơng ngang tại điểm P . Thnh phần thẳng đứng tìm bằng cách lấy đạo hm của biểu thức (3.12) theo r . á ạ ã ă â Đ = = 3 1 cos 3 2 3 M M M r z D kMr r V F . (3.14) Để tìm thnh phần phơng ngang của lực, ta lấy đạo hm " M V , trong đó M zr=" . Cuối cùng nhận đợc M M M M z D kMr V 3 zr F 2sin 2 3 = = " . (3.15) Chúng ta quy ớc xem các lực l dơng nếu chúng h Khi ớng từ tâm Trái Đất v về phía tinh tú. 0= M z thì 3 2kMr M r D F = v tức lực thẳng đứng cực đại, hớng từ tâm Trái Đất ra, còn nh phần ph không. Khi thì 0= " F , thơng ngang bằng $ 90= M z 3 M r D kMr F = v tức ngang bằng không, còn thnh phần thẳng đứng hai lần nhỏ hơn so với giá trị của nó khi v h 0= " F , thnh phần phơng 0=z M ớng từ ngoi vo tâm Trái Đất. http://www.ebook.edu.vn 213 214 " F sẽ đạt giá trị cực đại 3 2 3 M D kMr F = " khi $ 45z . Lực 0= r F khi = M $ 54= M z . Dễ d có trị số thuộ ng theo dõi sự biến thiên của các c các cung phần t khác. Vậy trị số lớn nhất của thnh phần thẳng đứng bằng lực khi M z 3 2kMr v của thnh phần phơng ngang bằng 3 2 3 kMr . M D M D Chúng ta sẽ so sánh những trị số ny với trọng lực 2 r E kg = . ở đây, chúng ta sẽ không tính đến lực ly tâm. Khi đó E gr 2 v nếu thế k vo các biểu thức (3.14) v (3.15), xem k = ợc 80/1/ EM , r , ta đD M 60 0000009 2 3 3 ED M 000000122 3 3 3 gMgr F r = v ED M " Từ đây thấy rằng, các thnh phần c gMgr F = . ủa lực tạo triều rất nhỏ so với trọng lực. Nếu so sánh các hm thế vị lực tạo triều của Mặt Trăng v của Mặt Trời (3.12) v (3.13), dễ dng nhận đợc 172,2 3 3 == M S S M SD MD V V . Vì giá trị thế vị lực tạo triều Mặt Trời 2,172 lần nhỏ hơn thế vị lực tạo triều Mặt Trăng, nên giá trị các thnh N rất nhỏ so với lực trọng trờng. Do đó, các thnh phần phơng thẳng chút động nớc đại dơng mạnh mẽ nh chúng ta đã thấy. phẳng ngang không có mặt lực trọng trờng nên nó có thể lm xu t 3.2. Cơ sở lý thuyết tĩnh học về thủy triều Lý thuyết thủy triều đầu tiên do Niutơn xây dựng v đợ của thuyết ny l những tiên đề sau: 2) Trái Đất l vật thể rắn tuyệt đối (thuyết ny bỏ qua những biến dạng đn hồi của vỏ Trái Đất); 3) nớc l chất lỏng không nhớt v không quán tính. phần lực cũng sẽ nhỏ hơn đúng ngần ấy lần. h vậy, chúng ta đi đến kết luận rằng cả hai thnh phần lực tạo triều Mặt Trăng v Mặt Trời đều đứng của các lực chỉ có khả năng lm biến đổi trọng lực một v không thể l nguyên nhân gây nên những chuyển Ngợc lại, thnh phần phơng ngang tác động trong mặt gây ra những di chuyển đáng kể của các phần tử nớc v ất hiện thủy riều ở đại dơng. c gọi l thuyết thủy triều cân bằng, hay thuyết thủy triều tĩnh học. Cơ sở 1) mặt Trái Đất ở khắp nơi đợc bao phủ bởi đại dơng có độ sâu vô hạn; http://www.ebook.edu.vn 215 216 c động của lực tạo Trên cơ sở những tiên đề ny, đã giả thiết rằng đại dơng có khả năng phản ứng tức thời với tá triều, tức hiệu thế vị của trọng lực ở mực nớc biển trung bình v mực thủy triều tại mọi thời điểm cần phải bằng thế vị lực tạo triều, nghĩa l tại mọi thời điểm phải thỏa mãn sự cân bằng các lực. Dới dạng giải tích, điều kiện ny đợc viết nh sau: = + +SM hr kE r kE á ạ ã ă â Đ + á ạ ã ă â Đ = 3 1 cos 2 3 3 1 cos 2 3 2 3 2 2 3 2 S S M M z D kSr z D kMr . (3.16) Số hạng thứ nhất ở vế trái chỉ thế vị trọng lực ở mực trung bình, số hạng thứ hai ở mực thủy triều, ớc trung bình. +SM h độ dâng mực nớc thủy triều trên mực n Để ý rằng rh SM << + , từ (3.16), ta có á ạ ã ă â Đ + á ạ ã ă â Đ = + 3 1 cos 2 3 3 1 cos 2 3 2 3 2 2 3 2 2 S S M M SM z D kSr z D kMr r kEh . (3.17) Vì 2 r kE g = , nên ợc từ biểu thức SM h + có thể nhận đ SMSM Vgh ++ = hay g V h SM SM + + = . (3.18) ới tác Đây l biểu thức tổng quát để tìm độ cao mực nớc d động của thế vị lực trong lý thuyết tĩnh học. Thế vế trái của biểu thức (3.17) vo biểu thức (3.18) thay cho SM V + v 2 r kE thay cho g , ta đợc á ã ă Đ + á ã ă â Đ = + 1 cos 3 3 1 cos 2 3 2 4 2 3 4 M M SM z rS z D r E M h . (3.19) ạâạ 32 3 S S D E Biể ế, bởi vì khoảng thiên đỉnh của tinh tú biến thiên ở mỗi điểm theo quy luật phức tạp, l hm của nhiều đối số: vĩ độ điểm quan trắc u thức ny không thuận tiện cho việc sử dụng thực t , độ xích vĩ của tinh tú v góc giờ của tinh tú A . Từ lợng giác cầu đợc biết rằng AZ coscoscossinsincos += . .20) Thế các giá trị tơng ứng của Zcos từ (3.20) vo (3 biểu thứ ợc biểu thức sau cho c của SM h + , sau một số biến đổi ta đ SM h + : ô ơ ê + = + 6 )sin31)(sin31( 2 3 22 3 4 M M SM D r E M h + ằ ẳ MM 2 ++ MM AA coscoscos 1 cos2sin2sin 2 1 22 http://www.ebook.edu.vn 217 218 ô ô ơ ê + + 6 )sin31)(sin31( 2 3 22 3 4 S S D r E S ằ ẳ ++ S cos2sinsin 1 SSS AA coscoscos 2 1 2 2 22 . (3.21) Ta xem xét biểu thức ny một cách chi tiết hơ hết, theo lý thuyết tĩnh học, thủy triều trong đại dơng v n. Trớc phải l một hiện tợng phức tạp, gồm tổng của các dao động với chu kỳ khác nhau. Nếu chú ý tới những số hạng thứ nhất trong các dấu ngoặc vuông, ta thấy giá trị của chúng phụ thuộc o biến thiên của M , M D , S v S D . Những đối số ny biến thiên chậm. Độ xích vĩ Mặt Trăng biến đổi với chu g cách giữa các tâm Trái Đất v b đổi với chu kỳ bằng một tháng dị thờng (27,55 ng ứng, kỳ bằng một tháng chí tuyến (27,32 n g y). Một y), còn khoảng iến Mặt Trăn cách tơng S biến thiên với chu kỳ bằng một năm thiên văn (365,24 ng y), còn D với chu kỳ bằng một năm dị thờng (356,26 ngy). Nh vậy, từ biểu thức (3.21) suy ra rằng, trong đại dơng phải quan trắc thấy thủy triều với các chu kỳ lớn hơn một ngy, gọi l các thủy triều chu kỳ dui. Sự biến thiên các giá trị của các số hạng thứ hai trong các dấu ngoặc vuông đợc xác định trớc hết bởi sự biến thiên của góc giờ nh tú cũng nh bởi các đối số S M A v S A của các ti M , M D , S v ngy Mặt Trăng 24 giờ 50 phút, còn với chu kỳ 24 giờ, nên các số hạng thứ hai của biểu thức (3.21) chứng tỏ sự hiện diện các thủy triều ton nhật trong đại d kiện S D . Vì M A thay đổi với chu kỳ một S A ơng với điều M v S không bằng không. Trong đó các chu kỳ của thủy triều ton nhật Mặt Trăng v thủy triều ton nhật Mặt Trời không liên quan lẫn nhau v các biên độ của chúng tuần tự phụ thuộc vo M , M D , S v S D . Cuối cùng, những số hạng cuối cùng trong các dấu ngoặc vuông cho thấy rằng trong đại d ng c ặt các thủy triều bán nhật Mặt Trăng v bán nhật Mặt Trời, có các chu kỳ gần bằng nhau, nhng khác nhau v cũng phụ thuộc vo các độ xích vĩ của các tinh tú v khoảng cách từ Trái Đất tới chúng. N vậy, có thể kết luận rằng, thậm chí thủy triều Mặt Trăng Mặt Trời tĩnh học, tức thủy triều đợc rút ra từ những quan niệm rất đơn giản v những giả định rất nhân tạo về bản chất xuất hiện, nếu nh có thực sự tồn tại trong đại dơng thì cũng l một hiện tợng khá phức tạp. ơó m h , thủ Đơng nhiên thự nh những quy luật y triều c hì thnh theo phức tạp hơn trong các đại dơng bị chia cắt bởi các lục địa với hình dạng đờng bờ v độ sâu khác nhau thì phải l một trong những hiện tợng phức tạp nhất trên Trái Đất. [...]... số G S 2 = 0, 422 86 G cos cos (2 + 2S 2h) , (3. 31) 2 Chúng ta sẽ liệt kê những h i cơ bản với chu kỳ to n chu kỳ bằng 12, 00 giờ, q S2 = 30 /giờ o nhật: K 1 (Mặt Trăng Mặt Trời độ nghiêng): N 2 (Mặt Trăng elliptic lớn): G K1 = 0, 530 50 G sin 2 cos ( + S ) , G N 2 = 0,1 738 7 G cos 2 cos (2 S + P ) , chu kỳ bằng 23 , 93 giờ, q K1 = 15,041069 o/giờ chu kỳ bằng 12, 658 giờ, q N 2 = 28 , 439 730 o/giờ O1 (Mặt... 0, 033 đến 0, 0 23 , tức ho n to n có thể so sánh đ ợc với hệ số của các h i N 2 v M 2 (Mặt Trăng chính): G M 2 = 0,908 12 G cos 2 cos 2 , K2 Các th nh phần khai triển chu kỳ to n nhật: Các biểu thức tổng quát đối với những h i th nh phần chu kỳ bằng 12, 421 giờ, q M 2 = 28 ,984104 o/giờ to n nhật của thế vị lực tạo triều đ ợc viết d ới dạng sau: S 2 (Mặt Trời chính): G1 = k1 G sin 2 cos đối số G S 2 =... một chút v bằng 36 5 ,26 ng y Mặt Trời Hiện nay, góc 23 o27, do đó độ xích vĩ Mặt Trời so với mặt phẳng xích các nhật cận đối với Trái Đất quan sát thấy v o ng y 2 đạo thay đổi từ 23 o27 đến 23 o27 (khác với Mặt Trăng, độ tháng 1, còn các nhật viễn ng y 5 tháng 6 Tại nhật cận, xích vĩ cực đại của Mặt Trời l đại l ợng không đổi) Hệ quả Mặt Trời ở cách Trái Đất 22 949r , còn tại nhật viễn 23 732 r l , giống... mặt đại d ơng nhận chuyển động của tinh tú v tốc độ của nó cần phải bằng hình dạng cân bằng d ới tác động của các lực tạo triều ở c = từng thời điểm kế tiếp 3. 5 .2 Các quan niệm động lực học trong lý thuyết thủy triều vậy tại xích đạo bằng khoảng 20 000 km Nếu 2 r cos , T (3 .22 ) ở đây T số giây trong một ng y, 2 r cos = Tuy nhiên, theo thuyết động lực học, những nhiễu động Vì lý thuyết tĩnh học. .. Trăng tháng): Các th nh phần khai triển chu kỳ chín ng y: GM m = M t (Mặt Trăng chín ng y): GM t = 1 0,156 42 G (1 3 sin 2 ) cos 2 S , 2 1 0, 029 95 G (1 3 sin 2 ) cos (3S P ) , 2 1 0,0 825 4 G (1 3 sin 2 ) cos ( S P) , 2 chu kỳ bằng 27 ,55 ng y, q M m = 0,54 437 o/giờ M ời chín số hạng khai triển còn lại của nhóm n y có chu kỳ bằng 9,11 ng y, q M t = 1, 424 o/giờ trị số k 0 nhỏ 26 5 26 6 http://www.ebook.edu.vn... Trăng chính): K 2 (Mặt Trăng Mặt Trời độ nghiêng): GO1 = 0 ,37 689 G sin 2 cos ( S ) , G K 2 = 0,11506 G cos 2 cos (2 + 2S ) , chu kỳ bằng 25 , 82 giờ, q O1 = 13, 9 430 36 o/giờ chu kỳ bằng 11,967 giờ, q K 2 = 30 ,0 821 37 o/giờ P1 (Mặt Trời chính): Ngo i những h i bán nhật cơ bản n y, khi phân tích G P1 = 0,17554 G sin 2 cos ( + S 2h) , thủy triều chi tiết hơn, ng ời ta còn xét đến các h i 2 (Mặt Trăng độ... nâng lớn), 2 (Mặt Trăng biến phân), 2 (Mặt Trăng nhỏ elliptic), T2 (Mặt Trời lớn elliptic) v chu kỳ bằng 24 ,07 giờ, q P1 = 14,958 931 o/giờ 2 N (Mặt 26 3 Q1 (Mặt Trăng lớn elliptic): 26 4 http://www.ebook.edu.vn GQ1 = 0,0 721 6 G sin 2 cos ( 2S + P) , Trong nhóm có 22 h i, song tất cả những h i còn lại có hệ số k 0 nhỏ hơn một bậc chu kỳ bằng 26 ,86 giờ, q Q1 = 13, 398661 o/giờ Các th nh phần khai triển... Khi đó, d ới tác động của trọng lực các mặt đẳng áp sẽ tiến tới san bằng, 25 1 25 2 http://www.ebook.edu.vn dao động mực n ớc với khu vực vô triều ở trung tâm thủy thuyết động lực học (tính tới nhân tố rối), v nhờ có máy vực (hình 3. 13) tính đã cho phép tính toán thủy triều không chỉ ở các biển riêng lẻ, m trong to n Đại d ơng Thế giới 3. 5 .3 Đặc điểm truyền các sóng thủy triều trong Đại d ơng Thế giới... o đó, tác động của một tinh tú 2 r cos T 2 1 g Trong bảng 3. 1 biểu diễn các độ sâu đại d ơng tính nằm trong mặt phẳng xích đạo dẫn tới l m biến dạng bề 24 5 (3 . 23 ) 24 6 http://www.ebook.edu.vn theo công thức (3 . 23 ) Từ đây ta hiểu vì sao tồn tại các nguyệt khoảng ở xích đạo, tại thời điểm th ợng đỉnh của tinh tú phải quan trắc thấy Bảng 3. 1 Tốc độ truyền sóng thủy triều c ỡng bức v độ sâu đại d ơng... quan sát thấy thủy triều mặt Trời chí tuyến cực nguyệt thực) Chu trình n y gồm 22 3 tháng synođic, mỗi đại, còn v o tháng 3 v tháng 9 thủy triều Mặt Trời nhật tháng 29 , 531 ng y (6585,4 ng y), 23 9 tháng dị th ờng, mỗi phân tháng 27 ,555 ng y (6585,6 ng y) v 24 1 tháng chí tuyến, Giống nh Mặt Trăng, Trái Đất chuyển động quanh mỗi tháng 27 , 32 2 ng y (6584,6 ng y) áp dụng v o hiện Mặt Trời theo quỹ đạo ellip . đ SM h + : ô ơ ê + = + 6 )sin31)(sin31( 2 3 22 3 4 M M SM D r E M h + ằ ẳ MM 2 ++ MM AA coscoscos 1 cos2sin2sin 2 1 22 http://www.ebook.edu.vn 21 7 21 8 ô ô ơ ê + + 6 )sin31)(sin31( 2 3 22 3 4 S S D r E S ằ ẳ ++ S cos2sinsin 1 SSS AA coscoscos 2 1 2 2 22 . (3 .21 ). = ằ á ã 2 2 r z ằ ẳ ô ô ơ ê á ạ ă ă â Đ = + 1 2 22 cos 2 1 1 cos2 1 M M MM MMM D D r D zrDrD = ằ ẳ ô ơ á ạ ă â á ạ ă â 82 22 M M M M M MM D D D DD ằô ê + áă + áă += coscos1 zz ãĐãĐ 23 211 2 22 rrrr ằ ẳ 2 M D ô ơ +++= 2 cos1 2 M M MM r z DD . (3. 11) Thế đại lợng ny vo công thức (3. 10), ta đợc ê 1cos3 1 2 z r á ạ ă â = 3 cos 2 2 3 MM z D kV. n Để ý rằng rh SM << + , từ (3. 16), ta có á ạ ã ă â Đ + á ạ ã ă â Đ = + 3 1 cos 2 3 3 1 cos 2 3 2 3 2 2 3 2 2 S S M M SM z D kSr z D kMr r kEh . (3. 17) Vì 2 r kE g = , nên ợc từ biểu thức