Приливные волны и направленный перенос масс земли - Ревуженко А.Ф.
ISBN 978-5-02-019126-6
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, реакция тела на приливные силы будет зависеть прежде всего от свойств тела, его реологии, внутреннего строения, а также от характера распределения неоднородностей в теле. Если тело является абсолютно жестким, то какие бы самоуравновешенные силы на него не действовали, реакции не будет никакой. Тело всегда будет в точности сохранять свою исходную форму. В любой реальной ситуации тело будет, конечно, деформироваться.
Следует отметить, что данная задача все-таки не является обычной задачей механики сплошных сред. В механике предполагается, что начальные и краевые условия заданы, а также, что известны и
уравнения, описывающие поведение тела. В задаче о приливах ситуация другая. О начальных данных здесь вообще трудно что-либо сказать, о реологии среды, условиях на контактах между внутренними оболочками тела можно судить только предположительно. В целом здесь действует чрезвычайно много факторов, которые в той или иной степени влияют на деформацию небесного тела.
В этом отношении исходная задача ближе к прикладным задачам, возникающим непосредственно на практике. Как известно, любая прикладная задача никогда не возникает как математическая. Вначале она формулируется вербально. При этом, как правило, задача выглядит достаточно расплывчато и включает в себя ряд неопределенных моментов. На этом этапе в поле зрения оказывается много факторов, которые могут повлиять на результат. Затем происходит оценка роли различных факторов. Иногда оценка является более или менее строгой, чаще всего она носит интуитивный характер. Во всех случаях здесь всегда есть достаточно большой произвол. Этот этап исследования является основным. Он приводит к построению определенной модели процесса. Дальше задачу можно ставить уже либо как экспериментальную, либо как теоретическую, либо как и ту и другую одновременно. В последнем случае эксперимент уточняет принятую модель и влияет на математическую постановку задачи. В свою очередь и результаты математического исследования могут уточнить требования к эксперименту и т. д.
Примем для приливов ту же схему исследования, которая обычно используется для решения прикладных задач. Вначале перечислим как можно больше факторов, которые так или иначе могут влиять на процесс приливного деформирования. Затем уже выберем из них основные и перейдем к экспериментальному и теоретическому изучению.
1. Во-первых, приливные силы вносят свой вклад в движение воздушных масс атмосферы Земли.
2. Далее, всем хорошо известно, что существуют океанские приливы и отливы. Они могут быть весьма значительными. В некоторых акваториях высота прилива достигает 18 м. В открытом океане колебание высоты воды составляет порядка 2 м. Причиной океанских приливов также могут быть рассмотренные выше приливные силы. Такие же силы действуют и на внутренние моря и озера. Однако здесь результат их действия уже менее заметен.
3. Наряду с океанскими приливами существуют такие же приливы в твердой оболочке Земли. Как отмечалось, приливные силы стремятся растянуть тело в направлении к возмущающей массе и сжать его в ортогональных направлениях. Если тело является идеаль-
но упругим, то оно, естественно, растянется в направлении к возмущающей массе и сожмется в ортогональных направлениях. Вместе с тем тело будет продолжать собственное вращение вокруг оси. Поэтому к возмущающей массе будут поворачиваться все время новые материальные элементы тела. Это означает, что по поверхности тела будет бежать волна (приливная волна) (рис. 2.1, а).
Принципиально ситуация не меняется, если тело упругим не является. Какой бы ни была реология тела, растягивающая сила вызовет растяжение в направлении своего действия. Осложнение будет связано только с вращением тела. Поскольку вращение приводит к изменению направления действия силы относительно материальных элементов, то направление наибольшей деформации растяжения может уже не совпадать с направлением действия возникающей силы. Однако основной результат здесь не изменится — по телу будет бежать приливная волна (рис. 2.1, б).
4. Необходимо подчеркнуть, что приливная волна — это не поверхностные явления. Это следствие деформирования всей Земли в целом. (Как волна этот процесс воспринимается только для наблюдателя на поверхности Земли.) Поэтому в число факторов, влияющих на процессы приливного деформирования, необходимо также
а
Рис. 2.1.
включить и приливные эффекты в мантии, жидком ядре и, в принципе, возможно, и в твердом ядре.
5. Картина приливов в целом усложняется тем обстоятельством, что на Землю действуют не одно, а два возмущающих тела: Луна и Солнце. Расстояния от них до Земли существенно различаются между собой, однако так же существенно различаются и их массы. В результате приливные воздействия на Землю Луны и Солнца будут иметь одинаковый порядок. Некоторый вклад дают также звезды и другие планеты Солнечной системы.
6. Плоскость орбиты, по которой Земля обращается вокруг Солнца (плоскость эклиптики), не совпадает с экваториальной плоскостью Земли и неортогональна ей. Иными словами, если говорить о взаимной ориентации двух прямых — нормали к плоскости эклиптики и оси вращения Земли, то можно сказать, что здесь имеет место общий случай: эти прямые не параллельны и не ортогональны. Плоскость орбиты Луны практически совпадает с плоскостью эклиптики и это упрощает задачу в целом.
