Выбрать курс
28  /  29

Русский Морской Корпус - яхтенная школа и морской клуб.

ПРИЛИВЫ И ТЕЧЕНИЯ (TIDES AND CURRENTS)

Приливы и отливы (Tides)

Для обеспечения безопасности и комфортности переходов, шкипер должен обладать детальными знаниями о приливах. Шкипера интересуют два аспекта, связанных с приливами, - глубина воды и скорость/направление приливо-отливных течений.

В большинстве мест два приливных цикла в течение суток - полусуточные приливы (semi diurnal tide) - т.е. два прилива и два отлива. Есть места с одним приливным циклом в сутки - суточные приливы (diurnal tide). Еще меньше мест со смешанными приливами (mixed tides) - комбинация суточных и полусуточных.

Приливы это вертикальные изменения уровня моря, вызванные движением Земли, Луны и Солнца и силой гравитации между этими телами. Взаимная гравитация Луны и Солнца образуют «приливную волну», которая движется вокруг Земли. Приливы возникают в океанах и внутренних водоемах, но заметить их можно только вблизи берегов.

Приливо-отливные течения это горизонтальное движение воды, являющееся результатом движения приливной волны в районе мелководья, что легко можно наблюдать вдоль пляжей, в проливах, в реках.

Причины приливов (Causes of tides)

Наиболее сильное влияние на приливы оказывает гравитация Луны (поэтому приливы, в основном, «лунарные»), примерно в два раза меньше воздействует гравитация Солнца, наименьшее влияние оказывает вращение Земли вокруг своей оси. Приливные изменения в каком-либо месте земного шара — результат изменения положений Луны и Солнца относительно Земли вкупе с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа. Хотя для земного шара сила тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем сила тяготения Луны, приливные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем. Это происходит из-за того, что приливные силы зависят не от величины гравитационного поля, а от степени его неоднородности (градиента). При увеличении расстояния до источника поля градиент уменьшается быстрее, чем величина самого поля. Поскольку Солнце почти в 400 раз дальше от Земли, чем Луна, то и приливные силы, вызываемые солнечным притяжением, слабее.

В океане, где дно ровное, а суша далеко, прилив проявляется как два «вздутия» водной поверхности: одно из них находится со стороны Луны, а другое — в противоположном конце земного шара. Также могут присутствовать ещё два меньших по размеру вздутия со стороны, направленной к Солнцу, и противоположной ему. Существует математико-физическое объяснение этого эффекта, однако его изучение не входит в задачи настоящего курса.

Так как Луна и Солнце перемещаются относительно Земли, вместе с ними перемещаются и водные горбы, образуя приливные волны и приливные течения. В открытом море приливные течения имеют вращательный характер, а вблизи берегов и в узких заливах и проливах — возвратно-поступательный.

Если бы вся Земля была покрыта водой, мы бы наблюдали два регулярных прилива и отлива ежедневно. Но так как беспрепятственному распространению приливных волн мешают участки суши: острова и континенты, а также из-за действия силы Кориолиса на движущуюся воду, вместо двух приливных волн наблюдается множество маленьких волн, которые медленно (в большинстве случаев с периодом 12 ч 25 мин) обегают вокруг точки, называющейся амфидромической, в которой амплитуда прилива равна нулю. Доминирующая компонента прилива (лунный прилив) образует на поверхности Мирового океана около десятка амфидромических точек с движением волны по часовой стрелке и примерно столько же — против часовой. Всё это делает невозможным предсказание времени прилива только на основе положений Луны и Солнца относительно Земли. Вместо этого используют «ежегодник приливов» — справочное пособие для вычисления времени наступления приливов и их высоты в различных пунктах земного шара. Также используются таблицы приливов, с данными о моментах и высотах малых и полных вод, вычисленными на год вперёд для основных приливных портов.

Так как период обращения Луны вокруг Земли составляет примерно 24 ч 50 м, то, как правило, в определенном месте прилив или отлив следующего дня происходит на 50 мин позже соответствующего прилива или отлива текущего дня.

Сизигийный прилив (Spring tide) — наибольший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления (такое положение светил называется сизигией), это происходит в полнолуние (Full moon) и в новолуние (New moon). Квадратурный прилив (neap tide)— наименьший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу (такое положение светил называется квадратурой), это происходит в первую четверть (First quarter) и в последнюю четверть (Last quarter) лунного месяца.

При сизигии возникает высокая полная вода (higher high water) и низкая малая вода (lower low water); при квадратуре возникает низкая полная вода (lower high water) и высокая малая вода (higher low water). В связи с тем, что при сизигийных приливах перемещается гораздо большее количество воды чем при квадратурных, скорость приливо-отливных течений в сизигию намного выше.

001.JPG

Приливы. Термины и определения

Нуль глубин (Chart Datum) - отметка уровня воды, от которой отсчитываются глубины и высоты на морской карте. На американских картах используют среднюю низкую малую воду (Mean Lower Low Water = MLLW). На Британских метрических картах используют минимальный астрономический отлив (Lowest Astronomical Tide = LAT).

Глубина (Charted Depth, Soundings) на карте - расстояние под нулем глубин до объекта.

Осыхающая высота (Drying height) - высота объекта над нулем глубин, как правило, осыхающие объекты находятся под водой во время прилива и над водой во время отлива.

Полная вода (High water) - максимальный уровень поверхности воды во время прилива. Характеризуется высотой и временем.

Малая вода (Low water) - минимальный уровень поверхности воды во время отлива. Характеризуется высотой и временем.

Период прилива (Duration) - интервал между двумя последовательными полными или малыми водами.

Высота прилива (Range) - разница между высшим уровнем воды при приливе (полная вода) и низшим её уровнем при отливе (малая вода). Высота прилива — величина непостоянная, однако средний её показатель приводится при характеристике каждого участка побережья.

Высота воды (Height of Tide) - высота уровня поверхности воды над нулем глубин в определенный момент. Находится по таблицам приливов, исходя из ближайшей малой или полной воды плюс определенные по специальным таблицам поправки.

Минимальный астрономический отлив (Lowest Astronomical Tide = LAT) - минимальный уровень воды, который теоретически возможен при нормальных метеорологических условиях. Практически крайне редко реальный уровень воды может оказаться ниже минимального астрономического отлива.

Средняя полная вода (Mean High Water = MHW) - средняя величина полных вод для определенного места, вычисляется за период не менее 19 лет. От этого уровня отсчитывают высоту таких объектов как мосты и маяки.

Средняя низкая малая вода (Mean Lower Low Water = MLLW) - средняя величина малых вод в сизигию для определенного места, вычисляется за период не менее 19 лет. Практически крайне редко реальный уровень воды может оказаться ниже.

Квадратурный прилив (Neap Tide) - наименьший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют под прямым углом друг к другу (такое положение светил называется квадратурой).

Сизигийный прилив (Spring Tide) - наибольший прилив, когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления (такое положение светил называется сизигией).

002.JPG

Основные порты (Primary ports) - порты (или известные места), для которых в таблицах приливов дана полная информация по высотам и временам малых и полных вод на каждые сутки.

Дополнительные порты (Secondary ports) - пункты, расположенные в районе основного порта, для которых в таблицах приливов даются поправки, позволяющие по данным о приливах в основном порту определять характеристики приливов.

Правило двенадцати частей (Rule of twelfths)

В простых таблицах приливов даются только высоты и времена малых и полных вод для определенных мест.

Для того, чтобы определить высоту прилива на момент времени между полной и малой водой, можно построить график (кривую) прилива используя «правило двенадцати частей». Необходимо помнить, что это правило дает очень приблизительные результаты и применимо только при полусуточных приливах (т.е. между малой и полной водой примерно 6 часов).

В первый час после малой воды уровень поднимается на 1/12 часть высоты прилива;

за второй час - на 2/12 высоты прилива;

за третий час - на 3/12 высоты прилива;

за четвертый час - на 3/12 высоты прилива;

за пятый час - на 2/12 высоты прилива; за шестой час - на 1/12 высоты прилива.

003.JPG

Важно помнить, что в зависимости от местных условий, реальный график приливов может значительно отличаться от построенного по правилу двенадцати частей.

Правило одна четверть - одна десятая (One-quarter, one-tenth rule)

Еще один способ получения приблизительного графика прилива (для определения высоты воды в любой момент времени) - «правило одна четверть - одна десятая».

Процедура следующая:

  1. На бумаге в клетку начертите горизонтальную ось времени и вертикальную ось высот. Отложите точки малых и полных вод на интересующие сутки. Это основные точки графика прилива.

  2. Соедините точки полных и малых вод прямыми вспомогательными линиями.

  3. Разделите каждый прямой отрезок на четыре равных части. Середина каждого отрезка - точки, принадлежащие графику прилива.

  4. На отметках четвертей вспомогательных линий проложите следующие отрезки, равные одной десятой части высоты прилива (Range): вертикально вверх от отметок ближних к полной воде, вертикально вниз от отметок ближних к малой воде. Концы этих вертикальных отрезков дают дополнительные точки графика прилива.

  5. Соедините все полученные точки (полные и малые воды, середины вспомогательных линий, концы вертикальных отрезков) плавной линией. Полученная кривая и будет приблизительным графиком прилива.

Во время занятий необходимо под общим руководством инструктора построить несколько графиков приливов различными способами.

Все задачи, связанные с приливами, сводятся к двум основным видам:

  • нахождение высоты воды на определенное время

  • нахождение времени, когда высота воды имеет определенное значение

Течения

Термины и определения

004.JPG

Приливное течение (Flood Stream) - течение, связанное с приливом.

Отливное течение (Ebb Stream) - связанное с отливом.

Стоячая вода (Slack water) - период времени между приливом и отливом, когда движение воды останавливается перед сменой направления.

Скорость приливо-отливных течений при сизигии и квадратуре (Spring and Neap rates) - как правило, скорость течения при сизигии выше чем при квадратуре так как количество перемещающейся воды больше.

Направление течений (Direction) - в таблицах направление течений всегда истинное и может быть проложено на карте без применения поправок.

Таблицы приливо-отливных течений (Current tables) - публикуются различными гидрографическими обществами: ГУНиО РФ, U.S. National Ocean Service (NOS), Canadian Hydrographic Service (CHS), British Admiralty (BA). Также таблицы печатаются в различных альманахах, например REEDS Nautical Almanac.

024.jpg

Карты и атласы течений

Для тех мест, где направление и скорость приливо-отливных течений изменяются настолько сложно, что отобразить это в таблицах крайне затруднительно, издаются карты или атласы течений. Они представляют собой набор схем, каждая из которых отображает состояние течений на каждый час приливо-отливного цикла. Направления течений изображаются стрелками, цифры у этих стрелок обозначают скорость течений.

Использование таблиц течений (Using the Current Tables)

Таблицы течений существуют как отдельные издания так и в составе альманахов, например REEDS.

Таблицы течений содержат следующую информацию:

  • Время стоячей воды (The time of slack water)

  • Время и скорость максимума приливного течения (The time and rate of the maximum flow of the flood tide)

  • Время и скорость максимума отливного течения (The time and rate of the maximum flow of the ebb tide)

  • Истинное направление приливного и отливного течений (The direction of flow of both the flood and ebb tides in °T)

005.JPG

В указанном примере, взятом из таблиц течений для The Race, Long Island Sound, мы видим:

Направление приливного течения 302°, направление отливного течения 112°

Для 1 апреля:

Время стоячей воды 0221, 0848, 1456,2103;

Максимум приливного течения 3,8 узла в 0528 и 3,3 узла в 1754;

Максимум отливного течения 3,1 узла в 1135 и 3,1 узла в 2357.

Атласы приливов и приливные ромбы (Tidal Atlas and Tidal Diamonds)

Атласы приливов устроены также как и атласы течений. Скорость течений может обозначаться числом над стрелкой или длиной стрелки.

Как альтернатива атласов приливов, на морских картах Британского Адмиралтейства есть «приливные ромбы», используя которые можно получить информацию о скорости и направлении приливо-отливных течений.

Символ состоит из буквы латинского алфавита в ромбе, все фиолетового цвета. На каждой карте все ромбы будут содержать уникальные буквы, начиная с «А» и так далее по алфавиту.

На свободной части карты, как правило, на районе с изображением суши, есть таблица приливных ромбов. Она содержит для каждой точки, в которой изображен соответствующий ромб, направление и скорость течений для сизигии и квадратуры. Указанные данные отображаются с дискретностью в 1 час, охватывая весь диапазон приливо-отливного цикла (как правило, 6 часов до и 6 часов после полной воды). Время в таблице отсчитывается от полной воды в основном порту региона карты.

006.JPG

Более подробно расчеты приливов и приливо-отливных течений будут рассмотрены в курсах IYT Yachtmaster Coastal and IYT Yachtmaster Offshore.