1. Krzywe pływów – sami diurnal, diurnal, mixed. Dla każdego rodzaju pływu podać definicje i objaśnienia.
W zależności od okresu, jaki upływa między kolejnymi wodami wysokimi lub niskimi rozróżniamy następujące rodzaje pływów:
- pływ półdobowy (semi-diurnal tide), w którym odstęp czasu między kolejnymi wodami wysokimi lub niskimi wynosi 12h26m. charakteryzuje się tym, że w ciągu doby występują dwie HW i LW, a ich wartości są dość regularne. Występują na M.Północnym i wybrzeżach płn. Europy i Afryki.
- pływ dobowy (diurnal tide), w którym odstęp czasu wynosi około 24h52m. charakteryzuje się jedną HW i LW w ciągu doby. Od miejsca występowania zwany zwrotnikowym. Dominuje na Oceanie Indyjskim (Batavia).
- pływ mieszany (mixed tide), w którym odstęp czasu jest większy niż pływu półdobowego lub dobowego (w niektórych dniach występują dwie wysokie i niskie wody, a w niektórych tylko jedna). Charakteryzuje się wielką nieregularnością w czasie i wysokości. Występuje u wybrzeży Australii i na Pacyfiku.
2. Istota i nawigacyjne znaczenie zera map nawigacyjnych.’
Zero mapy – (chart datum; CD) to poziom dobrany tak, aby głębokości podane na mapie nie były niższe od występujących w rzeczywistości, wiec głębokości na mapie są głębokościami najmniejszymi, jakie można spotkać w danym rejonie. Ogólnie przyjęto, że zerem mapy powinien być taki poziom morza, powyżej którego woda niska syzygijna nie opada. To również taki poziom morza, aby prawdopodobieństwo pojawienia się głębokości mniejszych od naniesionych na mapie było minimalne.
*na akwenach bezpływowych (skok poniżej 0.3m.) za zero mapy nawigacyjnej przyjmuje się wieloletnią średnią wszystkich obserwowanych poziomów wody MSL - mean sea level
*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. Uwzględnianie zera (danej) mapy nawigacyjnej podczas planowania przejścia statku przez akwen nie zapewniający dużego zapasu wody pod stępką.
Uwzględnienie zera mapy zależy od akwenu przez jaki statek będzie przepływać, czy jest to morze pływowe czy bezpływowe.
· Morza pływowe
Morza pływowe to takie, na których pionowe skoki lustra wody przekraczają 0.3 m. Zero mapy (Chart Datum) pokrywa się z LAT. Głębokości podane na mapie odnoszą się do poziomu najniższego pływu astronomicznego – LAT. Występuje duży odchyl od Z0 Z0-sr wysokość pływu. Spotkać można też: MLLW, MLW, OLW
· Morza bezpływowe
Morza bezpływowe to takie, na których pionowe skoki lustra wody są niższe od 0.3 m. Zero mapy pokrywa się z MSL (Mean Sea Level). Male ochylki od Z0. Za CD uważa się MSL
· Bezpieczństwo dla żeglugi
Bezpieczniejsze są akweny pływowe (tam głębokości odnoszą się do L.A.T. czyli najniższego poziomu ze wszystkich wcześniej ustalonych poziomów zera mapy, jednocześnie zwiększający bezpieczeństwo żeglugi), ponieważ na akwenach bezpływowych za zero mapy przyjmuje się wieloletnia średnia wszystkich obserwowanych poziomów wody M.S.L., a tam aż w około połowie okres faktyczne głębokości na danym akwenie są mniejsze od głębokości podawanych na mapie. Niekiedy poziom wody na kilka godzin może opadać o 1-3 m poniżej poziomu średniego.
4. Siła przyciągania elementarnej jednostki masy na powierzchni Ziemi i w środku Ziemi przez masę Księżyca, wzory i analiza.
Na każdą jednostkę masy na powierzchni Ziemi działają:
*siła przyciągania masą Ziemi: NA POWIERZCHNI
FE=k*E/r2 gdzie: E - masa Ziemi, r – promień Ziemi w danym punkcie
Siła przyciągania ziemskiego zmienia się nieznacznie wraz ze zmianą szerokości geograficznej, czyli ze zmianą promienia.
*siła przyciągania Księżyca:
Fp=kM/d2 gdzie: M – masa Księżyca, d – odległość od danego punktu na powierzchni Ziemi do
centrum masy Księżyca
gdzie: R – promień Ziemi M –masa Księżyca E – masa Ziemi
g – stała grawitacyjna D –średnia odl. Z – K
Siła ta skierowana jest wzdłuż prostej od danego punktu do centrum masy Księżyca, więc jej kierunek jest różny w różnych punktach na powierzchni Ziemi, i jednocześnie jej wartość jest różna z powodu różnic w odległości punktu od centrum masy Księżyca. Siła ta zmienia się w czasie. Ta siła jest jedną z dwóch generujących na powierzchni Ziemi zjawisko pływu.
5. Geneza i cechy wektora siły odśrodkowej powstającej w wyniku wzajemnego obrotu mas Ziemi i Księżyca. Wartość siły odśrodkowej w środku Ziemi i w każdym jej punkcie.
*Geneza
W trakcie obrotu systemu Ziemia-Księżyc wokół wspólnego środka ciężkości w każdym miejscu na Ziemi wytwarza się siła odśrodkowa współmierna do wielkości i kierunku siły, która działa na jej środek. Kierunek określa prosta łącząca środek Ziemi i Księżyca, zwrócona do Księżyca. Siła odśrodkowa w jądrze jest równoważna sile przyciągania, lecz ma zwrot przeciwny.
*siła odśrodkowa wynikająca z obrotu Ziemi wokół własnej osi:
Fo=w2rcosj gdzie: w - prędkość kątowa Ziemi, j - szerokość geograficzna
Wypadkowa tych sił stanowi siłę ciążenia i nie ma żadnego wpływu na powstawanie pływów.
*Cechy wektora
Siła ta skierowana jest od Księżyca i działa równolegle do linii łączącej środki mas K – Z.
*wartość siły
Wartość siły w tym samym momencie jest jednakowa we wszystkich punktach na Ziemi.
(Książka SKÓRY str. 37 rysunek)
6. Wektor księżycowej siły pływotwórczej, jej geneza i rozkład na powierzchni Ziemi, składowe pozioma i pionowa wektora siły pływotwórczej i zmiany ich wartości w funkcji odl. Zenitalnej księżyca.
* Geneza i rozkład na powierzchni ziemi
Zapewnia to stałość równowagi system Ziemia-Księżyc. Wypadkowa przyciągania Księżyca oraz siły odśrodkowej, która jest efektem ruchu obrotowego systemu Ziemia-Księżyc, objawia się jako energia generująca pływ. W poszczególnych miejscach na Ziemi w danym momencie posiada ona jednak różną wielkość i kierunek, Maksymalna jej wartość występuje w punkcie zenitu i nadiru. Kierunek siły jest tam prostopadły, a wraz z oddalaniem od nich wzrasta jej horyzontalna składowa, która powoduje przepływ wody do punktu subpolarnego i leżącego po drugiej stronie Ziemi. Z tego powodu następuje maksymalne wybrzuszenie wodnej powłoki
* Składowa pozioma i pionowa wektora siły pływotwórczej
Składowa pionowa jest równoważona przez przyciąganie ziemi, skierowana jest wzdłuż promienia ziemskiego. Wpływ siły pionowej działającej przeciwnie niż siła ciężkości, ogarnicz się jedynie do zmieniania ciężaru wody. Składowoa pozioma jest właściwą siłą wzbudzającą pływ, czyli wznoszenie się poziomu morza oraz znaczne przemieszczania wód w oceanach. Skierowana jest wzdłuż stycznej do powierzchni ziemi.
* Zmiany ich wartości w funkcji odległości zenitalnej Księżyca
Wartość siły w danym punkcie nie będzie wartością stałą., będzie się zmieniała w czasie na skutek ciłągłych zmian odległości Księżyca. Zmiany odległości spowodowane są obrotem ziemi dookoła własnej osi, jej ruchem po ekliptyce, jak również ekliptycznym torem obiegu Księżyca dookoła Ziemi.
7. Wykazać, że okres zmian półdobowego 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 księżycowa 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.
8. Potencjał siły pływotwórczej, równania potencjału siły pływotwórczej Księżyca i Słońca.
V = 3/2(G*Mcr2/ D3) * (cos2 Z – 1/3)
Gdzie: Mc – masa ciała niebieskiego (Księżyca lub Słońca)
G – stała grawitacyjna r – promień ziemi
D – odległość pomiędzy środkiem Ziemi a ciałem niebieskim
Z – odległość zenitalna ciała niebieskiego sprowadzonego do środka ziemi
Siła pływotwórcza zmienia się w rożnych punktach na powierzchni ziemi ze względu na nierówności paralaktyczne, deklinacyjne i fazowe.
Wzór na potencjał siły pływotwórcze dla Księżyca i Słońca ma taką samą postać. Biorąc pod uwagę stosunki mas Księżyca i Słoń
Ca do Ziemi, siła pływotwórcza Księżyca jest o 2,17 raza większa od siły pływotwórczej słońca.
9. Wyjaśnić proces tworzenia się elipsoidy pływu na ziemi pokrytej warstwą wody ( przy zerowej deklinacji ciała niebieskiego generującego Pływy), Elipsoida pływu księżycowego, pływu słonecznego, wypadkowy pływ księżycowo – słoneczny.
*Wyjaśnić proces tworzenia się elipsoidy pływu na ziemi pokrytej warstwą wody
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.
* Pływ księżycowy
Księżyc obraca się w tym samym kierunku, co Ziemia, wykonując całkowity obrót dookoła niej w ciągu 27,3 doby. Gdy księżyc jest w pozycji "K1" - to obserwator "A" ma wysoką wodę (HW). Po upływie 24 godzin obserwator "A" nie będzie posiadał HW ponieważ Księżyc przesunie się do pozycji "K2" o wartość kątową α≈13°, co w mierze czasowej wynosi 52m.Jak z tego wynika każda następna wysoka woda (HW) jest opóźniona o 26m, a druga o 52m. Po 7-miu dniach o 6 godzin, czyli Księżyc znajdzie się w pozycji "K3". Odstęp czasu jaki upływa od dwóch wysokich wód wynosi 12h26m, a między HW a LW 6h13m.
* Pływ słoneczny
Ziemia w ciągu 365 dni obiega po ekliptyce Słońce. Oddziaływanie Słońca na Ziemię powoduje pływ słoneczny. Siła oddziaływania Słońca jest mniejsza od siły oddziaływania Księżyca. Wysoka woda występuje w czasie (HΘ). Odstępy HW i LW wynoszą 6h, a HW i HW 12h. Deklinacja Słońca δ=(±23,5°) zmienia się co pół roku. Występuje tutaj również nierówność dobowa.
* Wypadkowy pływ księżycowo – słoneczny.
Dwa pływy; księżycowy i słoneczny nie mogą występować oddzielnie, występują razem jako pływ wypadkowy. W naszym wypadku wysoka woda pływu wypadkowego występuje przed momentem kulminacji Księżyca (nów, pierwsza kwadra, pełnia, druga kwadra) lub wysoka woda wypadkowa wystąpi po momencie kulminacji Księżyca (pierwsza kwadra, pełnia, druga kwadra, nów). Jest to zjawisko przyspieszania i opóźniania pływu.
W wypadku, gdy Ziemia, Księżyc i Słońce są w jednej linii to mamy do czynienia z pływem syzygijnym. Na rysunku przedstawiony jest pływ po 5 - ciu dniach. Słońce przesunęło się o 5°, natomiast Księżyc przesunął się o 60°. Z rysunku widać, że HW zawsze jest bliżej Księżyca, a więc pływ raz przyspiesza a raz opóźnia się.
10. Wpływ zmian faz Księżyca na zmiany skoku pływu księżycowo – słonecznego, objaśnić istotę nierówności półmiesięcznej, zdefiniować pojęcia: pływ syzygijny, kwadraturowy, pośredni.
* Wpływ zmian faz księżyca na zmiany skoku pływu księżycowego – słonecznego
W momentach nowiu i pełni Księżyc, słońce i ziemia leżą wzdłuż jednej prostej. Po pewnym czasie od tego momentu elipsoidy pływów powodowanych przez siły Księżyca i Słońca układają się ten sposób, że ich dłuższe półosie pokrywają się...
Psychologia_