NAWGACJA PŁYWY
1.NARYSOWAĆ KRZYWA PŁYWU I OBJAŚNIĆ GŁÓWNE ELEMENTY
RYS.1
Przypływ-wznoszenie poziomu wody od wody niskiej do wody wysokiej
Czas trwania przypływu-okres czasu ,jaki upływa między momentami wody niskiej i wysokiej
Odpływ-opadanie poziomu wody od wody wysokiej do następnej wody niskiej
Czas trwania odpływu-okres czasu jaki upływa miedzy momentami wody wysokiej i następnej wody niskiej
Woda wysoka(WW)-najwyższy stan wody między dwiema wodami niskimi
Woda niska(WN)-najniższy stan wody między dwiema wodami wysokim
Wysokość wody wysokiej(hw)-wysokość pływu w czasie wody wysokiej
Wysokość wody niskiej(hn)-wysokość pływu w czasie wody niskiej
Skok przypływu(hp)-różnica wysokości między wodą wysoką i poprzedzającą ją wodą niską
Skok odpływu(ho)-różnica wysokości między wodą wysoką i następną wodą niską
Średni poziom pływu(Sp)-średnia wartość pływu między wodą wysoką i niską
Okres pływu-czas mierzony od pierwszej wody wysokiej do drugiej wody wysokiej
Gdy skok pływu:
R>0.3-morze pływowe
R<0.3-morze bezpływowe
2.ZDEFINIOWAĆ POJĘCIE ZERA MAPY I ŚREDNIEGO POZIOMU MORZA
Zero mapy(Chart Datum)-poziom morza, w stosunku do którego faktyczny poziom wody nigdy się nie obniża, a więc głębokości podane na mapie są głębokościami najmniejszymi, jakie można spotkać w danym rejonie. Najczęściej jest to L.A.T.(Lowest Astronomical Tide)-najniższy pływ astronomiczny, lecz dla mórz bezpływowych (skok<0.3m) przyjmujemy M.S.L.(Mean Sea Level). Ogólnie przyjęto, ze zerem mapy powinien być taki poziom, poniżej którego LWS (Low Water Spring) –niska woda syzygijna- nie opada
Średni poziom morza-określono na podstawie wieloletnich obserwacji(18.6 lat) w danym regionie. Poziom wody może być wyższy albo niższy od przyjętego poziomu średniego na na skutek m.in. sił pływotwórczych, przyczyn hydrologicznych i meteorologicznych(np. parowanie, opady, dopływ rzek, topnienie lub tworzenie się lodowców, zmiany ciśnienia atmosferycznego, wiatry), przyczyn geologicznych(drgania sejsmiczne, wybuchy wulkanów). Można więc wyróżnić krótkookresowe i długotrwałe wahania poziomu morza oraz jego zmiany wiekowe. Niektóre przyczyny mogą spowodować, że faktyczny poziom morza może spaść nawet poniżej najniższego teoretycznego poziomu pływu(LAT) i zera mapy nawigacyjnej
3.OBJAŚNIĆ RÓŻNICE MIĘDZY GŁĘBOKOŚCIAMI NANIESIONYMI NA MAPY NAWIGACYJNE MÓRZ PŁYWOWYCH I BEZPŁYWOWYCH
Pływowe- głębokości na mapie podane są od najniższego pływu astronomicznego(LAT)
Bezpływowe- głębokości na mapie podane są od średniego poziomu morza(MSL)
4WZÓR NA WARTOŚĆ SIŁY PRZYCIĄGANIA ELEMENTARNEJ MASY NA POWIERZCHNI I W ŚRODKU ZIEMI PRZEZ MASĘ KSIĘŻYCA
Siła przyciągania elementarnej cząstki na powierzchni Ziemi
G=G*E/r2 lub G=g*r2/E ,to fo=g*M/E*(r/D)2
Siła przyciągania Księżyca jest zawsze skierowana do środka jego masy i wynosi:
fM =G*M/d2=g*M/E*(r/d)2
fMo =g*M/E*(r/D)2
r- promień Ziemi(6371km)
G- stała grawitacji(6.67*10-11 Nm2/kg2)
E- masa Ziemi
M-masa Księżyca
D- śr. odl. środka Ziemi i Księżyca
d- odl. Miedzy danym punktem środkiem masy Księżyca
5.OBJAŚNIĆ POWSTAWANIE SIŁY PŁYWOTWÓRCZEJ
RYS.2schemat powstawania siły pływotwórczej Księżyca w wybranych pkt. Kuli ziemskiej-w zenicie i w nadirze
Siłę pływotwórczą w dowolnym punkcie kuli ziemskiej nazywamy różnicą siły przyciągania elementarnej cząstki masy w tym punkcie i siły przyciągania elementarnej cząstki masy w środku kuli ziemskiej. Z tego powodu siły pływotwórcze nazywamy czasami siłami różnicowymi:
Fz=fMz-fMo,FN=fMN-fMo
Siłę pływotwórczą Księżyca w dowolnym pkt. Na kuli ziemskiej nazywamy sumę wektorową siły przyciągania Księżyca fM oraz siły odśrodkowej fo powstałej na skutek obrotu Ziemi i Księżyca wokół ich wspólnego środka masy F=fM+fo
6.DEF.POTENCJAŁU SIŁY.POTENCJAŁ SIŁY PŁYWOTWÓRCZEJ. RÓWNANIA POTENCJAŁU SIŁY PŁYWOTWÓRCZEJ SŁOŃCA I KSIĘŻYCA.
Potencjałem siły F jest funkcja skalarna V, taka, że F=-gradV, a składowe F są równe składowym cząstkowym V
Aby określić wielkość siły pływotwórczej dogodniej jest posługiwać się pojęciem potencjału tej siły, dlatego, że potencjał wyraża się wielkością skalarną, którą możemy składać arytmetycznie, w przeciwieństwie do sił, które można składać tylko geometrycznie.
Księżyc
d=sort(D2+r2-2*D*r*coszM),
W=G*M/d
V=[3/2*g*M/E*r4/D3]*[(D/D)3*(R/R)2](cos2zM-1/3)
,lub V=3/2*g*M/E*r4/D3*(cos2zM-1/3)
G-stała grawitacji
Słońce
V=3/2*g*S/E* r4/Ds3*(cos2zS-1/3)
Ds- odl. Centrum Ziemi od centrum Słońca
zs- zenitalna odl. Słońca sprowadzona do centrum Ziemi
S- masa Słońca
7.WYJAŚNIĆ PROCES TWORZENIA SIĘ ELIPSOIDY PŁYWU NA ZIEMI POKRYTEJ W CAŁOŚCI WODĄ, PRZY ZEROWEJ DEKLINACJI CIAŁA NIEBIESKIEGO GENERUJĄCEGO PŁYW
RYS.3 i
Rys.4 Wzniesienie pływu zrównoważonego na skutek działania sił pływotwórczych
Przy założeniu, że działa tylko siła pływotwórcza Księżyca, to powierzchnia oceanu przyjęłaby kształt elipsoidy obrotowej, której duża oś skierowana byłaby ku Księżycowi.
Maksymalną wartość wzniesienia ξM uzyskamy dla zM =0° i 180° , wynosi on 0.3576m. Minimalną wartość uzyskamy dla kąta 90° i 270° równą -0.1788m, więc skok pływu wyniesie 0.5364m
Statyczna teoria pływów Newtona pomimo wielu niedoskonałości(oparta na obliczeniu potencjału siły pływotwórczej) pozwala na wyjaśnienie podstawowych charakterystycznych zjawisk pływów. Zastosowanie uproszczenia :brak uwzględnienia lepkości i tarcia oraz inercji wód, a także założenie, że ocean obejmuje swoją powierzchnią całą powierzchnię kuli ziemskiej. W każdym pkt. Potencjał siły pływotwórczej równa się potencjałowi siły ciężkości na poziomie morza i pływu. Na elementarną cząsteczkę wody w danym pkt. Na pow. Ziemi działa siła
G=G*E/R2 oraz F=g*M/E*(R/d)2
Działa również siła odśrodkowa układu Ziemia Księżyc
F=g*M/E*(R/d)2
W wypadku tych sił powoduje się ukształtowanie poziomu morza, który jest prostopadły do jej działania. Przy założeniu, że działa tylko siła przyciągania Księżyca powierzchnia oceanu przyjmuje formę elipsoidy skierowanej dłuższą osią do Księżyca.
8.WYKAZAĆ, ŻE OKRES ZMIAN PŁYWU KSIĘŻYCOWEGO MIERZY SIĘ DŁUGOŚCIĄ DOBY KSIĘŻYCOWEJ
Na Ziemi pozbawionej kontynentów każdy pływ przelewałby się przez dany pkt. Co 12h26min, zamykając cykl w ciągu jednej doby księżycowej 24h52min. Doba księzycowa jest o 50min28sek dłuższa od doby słonecznej, gdyż Księżyc krąży wokół Ziemi w tym samym kierunku, w którym Ziemia obraca się. Pkt. Na Ziemi potrzebuje 50min28sek na „dogonienie ” Księżyca
9.WYKAZAĆ W JAKI SPOSÓB POŁĄCZENIE ELIPSOID PŁYWÓW KSIĘZYCOWEGO I SŁONECZNEGO PROWADZI DO NIERÓWNOŚCI FAZOWEJ. DEF. PŁYWU PŁYWU SYZYGIJNEGO, POŚREDNIEGO I KWADRATUROWEGO
Podczas jednoczesnego oddziaływania sił Słońca i Księżyca powierzchnia oceanów jest geometryczną sumą elipsoid obrotowych pływów Księżyca i Słońca . Wysokość pływu zależy od wspólnego położenia Księżyca i Słońca. Księżyc wyprzedza Słońce w obiegu dookoła Ziemi o 12° , dlatego zmienia się jego położenie względem Słońca. Nierówność fazowa związana jest z tym, że woda wysoka pływu syzygijnego nie występuje w momencie pełni czy nowiu, podobnie jak woda wysoka pływu kwadraturowego nie występuje w momencie I lub III kwadry (okres między nowiami 29.5 doby-miesiąc synodyczny)
Pływ syzygijny- Księżyc znajduje się w nowiu lub pełni. HW jest sumą wysokości pływu księżycowego i słonecznego HHW oraz LLW
Pływ kwadraturowy-Księżyc znajduje się w I lub III kwadrze. W miejscu gdzie elipsoida pływu księżycowego osiąga HW elipsoida pływu słonecznego osiaga LWàMHW oraz HLW
Pływ pośredni-występuje pomiędzy pływem syzygijnym a kwadraturowym
10.OOBJAŚNIĆ POWSTAWANIE OPÓXNIENIA SYZYGIJNEGO I PŁYWU
Na podstawie obserwacji stwierdzono, że HW pływu syzygijnego nie powstaje w momencie pełni czy nowiu. Zjawisko to szczególnie daje się zauważyć przy pływach półdobowych, fala pływu „nie nadąża” za Księżycem istnieje więc odstęp czasu między momentami pełni lub nowiu, a momentami HW pływu syzygijnego, jest ono spowodowane takimi czynnikami jak: lepkość, inercja mas wody, siły tarcia, kontynenty, ograniczenie głębokości i wpływ na prędkość fali nadążnej c=sqrt(g*h). Fala pływu nie może poruszać się z prędkościa siły wymuszającej w warunkach rzeczywistych.
11.NASZKICOWAĆ POŁOŻENIA ELIPSOIDY PŁYWU PRZY ZMIANACH DEKLINACJI C.N. JAK ZMIENIA SIĘ PRZEBIEG PŁYWU PRZY ZMIANACH SZEROKOŚCI GEOGRAFICZNEJ NA ZIEMI CAŁKOWICIE POKRYTEJ WODĄ?
Rys.5
Nierówności deklinacyjne- nierówność w wysokościach wód w zależności od deklinacji Księżyca, wynika ona z tego, że Księżyc obiega Ziemie nie w płaszczyźnie równika, lecz jego droga nachylona jest do równika pod zmieniającym się katem od18.25° do 28.5°. Natomiast Słońce biegnie po ekliptyce nachylonej do równika pod niemalże stałym kątem 23.5°, ponieważ Ziemia wykonuje ruch wirowy, w związku z tym każdy pkt. na jej powierzchni charakteryzuje się tym większym skokiem pływu im bliżej jest linii łączącej środek Ziemi i środek Księżyca, zaś najniższa wód występuje na kole wielkim prostopadłym do tej linii.
12.OBJAŚNIĆ ZWIĄZKI POMIĘDZY RODZAJEM PŁYWU(PÓŁDOBOWYM, DOBOWYM, MIESZANYM), A POJĘCIAMI PŁYW SYZYGIJNY, KWADRATUROWY, ZWROTNIKOWY, RÓWNIKOWY
Pływ półdobowy(semi diurnal tide)- odstęp czasu miedzy kolejnymi wodami wysokimi lub niskimi wynosi 12h26min
Pływ dobowy(diurnal tide)- odstęp czasu miedzy kolejnymi wodami wysokimi lub niskimi wynosi 24h52min
Pływ mieszany(mixed tide)- odstęp czasu miedzy kolejnymi wodami wysokimi lub niskimi mieści się między 12h26min-24h52m(w niektórych dniach występują dwie wody wysokie lub niskie, a w innych tylko jedna)
Związki:
Pływ dobowy-zwrotnikowy-δmax=28.5° T=24h50m, nie zależy od faz Księżyca, nie ma syzygii i kwadratury
Pływ półdobowy-równikowy- δ=0° T=15h25m, zależy od faz Księżyca, jest syzygia i kwadratura
13.OBJAŚNIĆ ISTOTĘ NIERÓWNOŚCI PARALAKTYCZNEJ(MIESIĘCZNEJ)
Nierówność paralaktyczna-dotyczy układu Ziemia-Księżyc i Ziemia-Słońce. Wiąże się to ze zmianą odległości środka masy Ziemi od środków mas Księżyca i Słońca. Siła pływotwórcza Księżyca jest o 40% większa, gdy Księżyc znajduje się w perigeum. Podobnie jest z siłą pływotwórczą Słońca-jest ona większa, gdy Ziemia znajduje się w peryhelium. Zmiana środków mas Ziemi i Księżyca następuje w czasie trwania miesiąca syderycznego(27.3 doby)
14JAK POWSTAJE UKŁAD AMFIDROMICZNY? CO TO SĄ LINIE KOTYDALNE?
DLACZEGO NIE MA WAHAŃ POZIOMU MORZA W PKT.AMFIDROMICZNYM?
Układ amfidromiczny. W strefie brzegowej fala postępująca i stojąca nakładaja się na siebie. Prędkość fali prądu w falach stojących różni się o ¼ okresu od takich wartości dla fal postępowych. Wzdłużne i poprzeczne wahania stanu morza są przesunięte w czasie o ¼ okresu fali. Spowodowanie takich wahań prowadzi do powstania ruchu obrotowego wokół pewnego nieruchomego pkt. zwanego pkt. amfidromicznym. W tym pkt. nie ma wahań stanu morza, gdyż w układzie mamy do czynienia z obrotem pochylonej pow. morza.
Linie kotydalne- linie łączące na mapie pkt. o jednakowej fazie pływu. Linia kotydalna wody wysokiej określona jest jako liczba godzin księżycowych, które upłynęły od momentu kulminacji Księżyca nad południkiem 000° do momentu ustąpienia wody wysokiej.
15OBJAŚNIĆ POCHODZENIE(GENEZĘ) SKŁADOWYCH FAL PŁYWU
Księżyc rzeczywisty zastepujemy kilkoma teoretycznymi ciałami niebieskimi, oznacza to, że zamiast Księżyca wprowadzamy kilka mas generujących regularne sinusoidy-powstaje pływ zrównoważony.
M2-główna składowa księżycowa półdobowa (T=12h42min ω=28.98° na godz. )
S2-deklinacja słoneczna półdobowa(T=12h00min ω=30°/godz)
k1-deklinacja księżycowo słoneczna(T=23.93h ω=15.041°/godz)
O2-deklinacja księżycowa(T=25.82h ω13.94°/godz)
16STAŁE HARMONICZNE(Hi,gi)POSZCZEGÓLNYCH FAL PŁYWU
Hi,gi,Mo- wysokości średniego poziomu morza nad zerem mapy
Hi-wart. śr. amplitudy rzeczywistej danej składowej harmonicznej
gi- opóźnienie w fazie- opóźnienie momentu wody wysokiej HW składowej harmonicznej pływu rzeczywistego w danym pkt. w odniesieniu do momentu wody wysokiej pływu zrównoważonego
17OBJAŚNIĆ PARAMETRY RÓWNANIA WYSOKOŚCI PŁYWU Z PODZIAŁEM NA ZALEZNE OD CZYNNIKÓW LOKALNYCH I „ASTRONOMICZNE”
H=zo+Σfi*Hi*cos[α*t+(Eo+U)i-gi°]
Lokalne:
H-śr. amplituda fali
α*t-prędkość kątowa
gi°-opóźnienie w fazie fali
zo=Mo-śr. poziom morza
astronomiczne:
fi-wsp.redukcyjny(zmienia się w okresie 18.6 lat)
(Eo+U)-astronomiczna część fazy, która jest kątem godzinnym i-tej składowej na początku doby
R=f*H
18.OBJAŚNIĆ ZNACZENIE ODDZIAŁYWANIA CZYNNIKÓW HYDROMETEOROLOGICZNYCH NA WYS. POZIOMU MORZA I DOKŁADNOŚĆ OBLICZEŃ PŁYWÓW
Warunki hydrometeorologiczne oznaczają: parowanie, opady, dopływ rzek, topnienie i tworzenie lodu, wiatry, zmiany ciśnienia
Wiatr-gdy wieje do brzegu to spiętrzenie wody, gdy wieje od brzegu to obniżenie poziomu morza. Przed sinymi obniżeniami są wydawane ostrzeżenia NEGATIVE SURGE WARNING Na M.Północnym wezbrania 1m od1 do 3 razy w ciągu roku, o.6m 15 razy w ciągu roku
Układy baryczne-w zależności od kierunku wiatrów podwyższają lub obniżają poziom wody(skutki szczególnie widoczne przy ruchu układów wzdłuż wybrzeża)
-przednia część niżu-większy wpływ fali barycznej
-tylna część niżu- większy wpływ wiatru
-układy baryczne głębokie i szybkie- większy wpływ fali barycznej
-układy baryczne płytkie i powolne- większy wpływ wiatru
19.PRZEDSTAWIĆ KLASYFIKACJĘ PRĄDÓW PŁYWOWYCH. OMÓWIĆ CECHY PRĄDÓW DWUKIERUNKOWYCH
Ze względu na charakter prądu
Dobowe – związane z pływami dobowymi, cechuje występowanie jednego maksymalnego prądu przepływu i jednego maksymalnego prądu odpływu
Półdobowe- związane z pływami półdobowymi, , cechuje dwukrotne występowanie w ciągu doby maksymalnego prądu przepływu i odpływu
Zbliżone do półdobowych- związane z pływami mieszanymi (prędkość prądu podczas pierwszego maksimum w czasie doby różni się znacznie od prędkości prądu podczas drugiego maksimum)
Ze względu na prędkość prądu:
Syzygijne- mają największą prędkość
Kwadraturowe- mają najmniejszą prędkość
Pośrednie
Prądy dwukierunkowe- występują w wąskich cieśninach, zatokach. Zachowuje w ciągu 6h kierunek prawie stały. W czasie pierwszych...
Psychologia_