Физическая культура: Репин и приливы

Мы запускаем новую образовательно-развлекательную рубрику «Физическая культура» . Ее суть в том, что мы будем брать известную картину, искать в ней физические явления, а сотрудники ИПФ РАН будут объяснять, что это такое и как это работает.

Мы начнем с картины Ильи Ефимовича Репина «Какой простор!» и расскажем вам про приливы и отливы. Что это такое, как и почему они возникают, рассказал сотрудник отдела радиофизических методов в гидрофизике Григорий Хазанов.

На протяжение веков, многие люди догадывались, что явление приливов и отливов связано с влиянием Луны. Так например, не могло быть случайностью, что именно в полнолуние приливы были наиболее сильны. Однако объяснить этот эффект и описать явление как таковое удалось только с появлением Ньютоновской механики. Приливы и отливы действительно связаны с влиянием Луны. Всё дело в гравитационном притяжении между Луной и Землей, а точнее, водной оболочкой Земли. Из за того, что на разные точки на поверхности водяной оболочки действует разная сила (в зависимости от расстояния до Луны), под действием разности этих сил, частицы жидкости двигаются друг относительно друга, что приводит к деформации водяной оболочки. В результате, в точках, которая ближе всего к Луне (сила притяжения там наибольшая) и на противоположной от неё стороне, жидкость поднимается, и там формируется излишек воды.

Но если в одном месте есть излишек, значит в другом уровень воды наоборот будет меньше, так и происходит в двух других точках, равноудаленных от Луны и лежащих друг напротив друга. Таким образом, водяная оболочка Земли сплющивается, образуя квази-овальную форму. Из-за вращения Луны вокруг Земли, эти области "излишки" воды, "следуя" за Луной, движутся по поверхности Земли. Это приводит к тому, что по океану бегут по противоположным сторонам земного шара две приливные волны. Один оборот вокруг Земли Луна делает чуть больше чем за сутки. Таким образом, в каждой точке побережья океана дважды в сутки повторяются явления прилива, чередующимся с явлениями отлива.

На самом деле, если Луна оказывает такое гравитационное влияние, его, конечно, должно оказывать и Солнце. Так и происходит, однако приливные силы вызванные солнечным притяжением существенно слабее. Тем не менее, у Солнца тоже есть свои приливные волны, которые могут по разному взаимодействовать с теми, которые образованы притяжением Луны. Именно в полнолуние и новолуние Солнце и Луна располагаются таким образом, что их приливные волны "складываются" (конструктивно интерферируют), с чем и связаны особенно сильные приливы в это время.