- Trang Chủ
- Địa Lý
- Hải dương học đại dương - Phần 2 Các quá trình động lực học - Chương 3
Xem mẫu
- lªn ®Õn 18 phót. Van §orn (n¨m 1961) ®· thùc hiÖn quan Ng y nay, dùa trªn nghiªn cøu c¸c sãng ®Þa chÊn v
tr¾c ®Çy ®ñ nhÊt nhê c¸c m¸y sãng ký l¾p ®Æt chuyªn dông sãng thÇn ®· th nh lËp nghiÖp vô quan tr¾c v c¶nh b¸o vÒ
trong thêi gian vô næ nguyªn tö trªn ®¹i d ¬ng n¨m 1956 ë sù xuÊt hiÖn v lan truyÒn sãng thÇn.
khu vùc ®¶o san h« Bikini.
Ph©n tÝch sè liÖu b¶ng 2.12 cho phÐp rót ra kÕt luËn
r»ng, khi ®i xa dÇn khái æ nhiÔu, biªn ®é sãng thÇn gi¶m
Ch ¬ng 3 - Thñy triÒu trong ®¹i d ¬ng
xÊp xØ tû lÖ nghÞch víi kho¶ng c¸ch.
Trong phæ c¸c sãng träng lùc ë biÓn, sãng thÇn chiÕm vÞ
trÝ trung gian gi÷a c¸c sãng thñy triÒu v sãng lõng. Chu 3.1. Nh÷ng quy luËt vËt lý c¬ b¶n h×nh th nh thñy triÒu
kú cña chóng th êng n»m trong d¶i tõ 2 ®Õn 200 phót
(th êng xuyªn nhÊt l tõ 2 ®Õn 40 phót). ë vïng kh¬i ®¹i 3.1.1. Thñy triÒu v c¸c lùc t¹o thñy triÒu
d ¬ng, tèc ®é truyÒn sãng ® îc x¸c ®Þnh kh¸ tèt b»ng c«ng Thñy triÒu trong biÓn v ®¹i d ¬ng l chuyÓn ®éng cña
thøc Lagrange ®èi víi c¸c sãng d i C = gH . Nh vËy, trªn n íc ® îc g©y nªn bëi c¸c lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng v MÆt
Trêi. Nh÷ng chuyÓn ®éng n y biÓu hiÖn trong dao ®éng
®é s©u trung b×nh 4 km cña Th¸i B×nh D ¬ng tèc ®é sãng
thÇn b»ng kho¶ng 30−100 km/giê, v ®é cao t¨ng xÊp xØ tû mùc n íc v dßng ch¶y cã ®Æc ®iÓm tuÇn ho n. ChuyÓn
®éng thñy triÒu quan tr¾c thÊy kh«ng chØ ë líp vá n íc cña
lÖ nghÞch víi c¨n bËc bèn cña ®é s©u (xem ph ¬ng tr×nh
Tr¸i §Êt. Cßn cã c¶ nh÷ng biÕn ®¹ng thñy triÒu cña thÓ r¾n
(2.38)). §é cao sãng t¨ng ®Æc biÖt m¹nh khi sãng thÇn tiÕn
cña Tr¸i §Êt v c¸c dao ®éng triÒu cña ¸p suÊt khÝ quyÓn.
v o c¸c vÞnh hÑp dÇn d¹ng tam gi¸c hay d¹ng phÔu. KÕt
qu¶ l cã thÓ cã sãng cao 10−15 m ®æ nh o v o vïng bê, cã Tuy nhiªn, chØ cã c¸c chuyÓn ®éng triÒu cña n íc §¹i d ¬ng
ThÕ giíi míi biÓu hiÖn kh¸ râ. ThÝ dô, ë c¸c vïng ven bê,
nh÷ng xung n íc tíi 30−50 m. TrËn sãng thÇn næi tiÕng ë
dao ®éng mùc n íc thñy triÒu b»ng 5−6 m kh«ng ph¶i l
®¶o Paramushi cã ®é cao 10 m. N¨m 1983, sãng thÇn víi ®é
hiÕm. §é lín tíi h¹n cña thñy triÒu ®¹t tíi 18 m (vÞnh
cao 18−20 m xuÊt hiÖn do phun nói löa Krakatau, ®· ®æ bé
Fun®y, Cana®a). Ngo i ra, ë l©n cËn bê quan tr¾c ® îc
lªn quÇn ®¶o Z«n®¬ l m chÕt 40 000 ng êi.
199 200
http://www.ebook.edu.vn
- nh÷ng dßng ch¶y triÒu m¹nh, ë trong c¸c eo, vÞnh hÑp cã Ta xÐt c¸c lùc cã b¶n chÊt hÊp dÉn t¸c ®éng lªn mçi
thÓ ®¹t tíi tèc ®é 5−10 v thËm chÝ 12 h¶i lý mét giê. Xa chÊt ®iÓm khèi l îng ®¬n vÞ trªn mÆt Tr¸i §Êt.
dÇn khái bê dao ®éng mùc n íc v tèc ®é dßng triÒu gi¶m. 1) Lùc hÊp dÉn cña Tr¸i §Êt
MÆc dï vËy, thñy triÒu cã ¶nh h ëng nhiÒu tíi tr¹ng th¸i E
F1 = k , (3.1)
r2
®éng lùc n íc ë vïng kh¬i ®¹i d ¬ng. §ã l v× chuyÓn ®éng
triÒu bao qu¸t to n bé bÒ d y n íc, trong khi nh÷ng d¹ng ë ®©y k − h»ng sè hÊp dÉn, b»ng 6,670 ⋅ 10 −8 ®in.cm2/s2, E −
chuyÓn ®éng kh¸c ë biÓn th êng biÓu hiÖn râ nhÊt ë trªn bÒ khèi l îng Tr¸i §Êt, r − b¸n kÝnh Tr¸i §Êt. B¸n kÝnh Tr¸i
mÆt v t¾t dÇn víi ®é s©u. §Êt nãi mét c¸ch cÝnh x¸c kh«ng ph¶i l kh«ng ®æi. Tuy
HiÖn nay, ®· tÝch lòy ® îc rÊt nhiÒu d÷ liÖu quan tr¾c nhiªn, c¸c b¸n kÝnh ë xÝch ®¹o v ë cùc cña Tr¸i §Êt chØ
vÒ thñy triÒu ë vïng ven bê c¸c lôc ®Þa. Khã m nãi ® îc kh¸c biÖt nhau 21,4 km, v v× vËy ®èi víi nh÷ng môc ®Ých
viÖc thu thËp nh÷ng d÷ liÖu ®ã b¾t ®Çu tõ khi n o. LÇn ®Çu nghiªn cøu cña chóng ta, th× cã thÓ xem Tr¸i §Êt l h×nh
tiªn ng êi ta nh¾c tíi thñy triÒu ë biÓn Hång H¶i l v o thÕ cÇu lý t ëng víi b¸n kÝnh b»ng 6371,2 km.
kû 5 tr íc CN (Ghero®«t, n¨m 484−428 tr íc CN). Còng
2) Lùc ly t©m
kho¶ng thêi ®ã, ng êi ta ®· nhËn ra sù liªn hÖ gi÷a c¸c dao
F2 = ω 2 r cos ϕ , (3.2)
®éng tuÇn ho n cña mùc n íc v chuyÓn ®éng cña MÆt
ë ®©y ω − tèc ®é gãc xoay Tr¸i §Êt, b»ng 7,29 ⋅ 10 −5 s, ϕ − vÜ
Tr¨ng (Piteas, n¨m 325 tr íc CN). Ng êi ta còng ®· nªu ra
®é ®iÓm quan tr¾c.
nh÷ng gi¶ thiÕt vÒ sù liªn hÖ cña c¸c dao ®éng tuÇn ho n
mùc n íc víi MÆt Trêi. Tuy nhiªn, nguyªn nh©n m MÆt C¸c lùc F1 v F2 ®èi víi mçi ®iÓm cña Tr¸i §Êt thùc tÕ
Tr¨ng v MÆt Trêi cã kh¶ n¨ng t¹o ra hiÖn t îng thñy triÒu kh«ng ®æi theo thêi gian vÒ ®é lín v vÒ h íng v kh«ng cã
trªn Tr¸i §Êt th× ch a hiÓu ® îc cho tíi khi Niut¬n ph¸t ¶nh h ëng n o tíi sù xuÊt hiÖn thñy triÒu. V× vËy tæng hîp
biÓu ®Þnh luËt v¹n vËt hÊp dÉn v o n¨m 1687 v chøng lùc cña chóng l träng lùc. Nh ®· nãi, Tr¸i §Êt l h×nh cÇu
minh r»ng hiÖn t îng thñy triÒu l hÖ qu¶ tÊt yÕu cña ®Þnh lý t ëng.
luËt n y. 3) Lùc thø ba t¸c ®éng ë mçi ®iÓm cña mÆt Tr¸i §Êt l
201 202
http://www.ebook.edu.vn
- lùc hót cña MÆt Tr¨ng ®èi víi mét ®¬n vÞ khèi l îng t¹i xung quanh träng t©m chung, th× chuyÓn ®éng nh vËy ®«i
®iÓm ®ang xÐt cña bÒ mÆt Tr¸i §Êt khi ® îc gäi l “quay m kh«ng xoay”. Tõ h×nh 3.1 suy ra,
muèn cho hÖ thèng gåm hai vËt quay xung quanh träng
M
F3 = k , (3.3)
2
t©m chung cña chóng cã thÓ tån t¹i ® îc, th× ph¶i tháa m·n
dM
®iÒu kiÖn EX = MD ( X v D − tuÇn tù l kho¶ng c¸ch tõ
ë ®©y M − khèi l îng MÆt Tr¨ng, d M − kho¶ng c¸ch tõ
träng t©m chung tíi nh÷ng t©m cña c¸c tinh tó). V×
®iÓm ®Õn t©m MÆt Tr¨ng. Lùc n y h íng vÒ phÝa MÆt
D = D M − X , ë ®©y D M − kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c t©m Tr¸i §Êt
Tr¨ng theo ® êng th¼ng nèi tõ ®iÓm ®ang xÐt trªn bÒ mÆt
v MÆt Tr¨ng, nªn
Tr¸i §Êt tíi t©m MÆt Tr¨ng. T¹i mçi ®iÓm cña Tr¸i §Êt,
MDM
h íng v gi¸ trÞ cña lùc n y kh¸c nhau. Lùc n y ®èi víi mét EX = M ( DM − X ) X=
v .
E+M
®iÓm ®ang xÐt còng kh«ng gi÷ nguyªn kh«ng ®æi trong thêi
NÕu nhí r»ng DM = 60,3 r , E = 81,5M , ta cã
gian. BiÕn thiªn theo thêi gian cña lùc n y ®èi víi ng êi
60,3 r
quan s¸t trªn bÒ mÆt Tr¸i ®Êt l do chuyÓn ®éng xoay cña X= = 0,73 r , X ≈ 4600 km.
hay
82,5
chÝnh Tr¸i §Êt, chuyÓn ®éng cña MÆt Tr¨ng xung quanh
Ho n to n dÔ hiÓu r»ng, v× D kh«ng gi÷ nguyªn kh«ng
Tr¸i §Êt, còng nh kho¶ng c¸ch gi÷a t©m Tr¸i §Êt v t©m
®æi, nªn vÞ trÝ träng t©m còng sÏ kh«ng gi÷ nguyªn kh«ng
MÆt Tr¨ng kh«ng ngõng thay ®æi. §©y l mét trong hai lùc
®æi.
h×nh th nh nªn lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng trªn Tr¸i §Êt.
ChuyÓn ®éng cña hÖ thèng Tr¸i §Êt − MÆt Tr¨ng xung
4) §Ó x¸c lËp lùc thø hai hîp th nh lùc t¹o triÒu cña
quanh träng t©m chung sÏ l m di chuyÓn tÊt c¶ c¸c b¸n
MÆt Tr¨ng, ph¶i xem xÐt chuyÓn ®éng cña hÖ thèng Tr¸i
§Êt − MÆt Tr¨ng. Th«ng th êng, chóng ta nãi MÆt Tr¨ng kÝnh Tr¸i §Êt song song víi nhau. Trong chuyÓn ®éng nh
vËy, mçi ®iÓm trªn bÒ mÆt Tr¸i §Êt sÏ vÏ lªn mét vßng trßn
quay xung quanh Tr¸i §Êt. Nh ng trªn thùc tÕ, c¶ hai vËt
quü ®¹o cña m×nh, nh ng b¸n kÝnh cña c¸c vßng trßn Êy
quay xung quanh mét träng t©m chung. NÕu ®Ó ®¬n gi¶n ta
b»ng nhau v b»ng b¸n kÝnh cña vßng trßn quü ®¹o cña
bá qua sù xoay cña Tr¸i §Êt v MÆt Tr¨ng quanh c¸c trôc
t©m Tr¸i §Êt.
cña chóng v chØ xem xÐt sù di chuyÓn cña c¸c vËt thÓ ®ã
203 204
http://www.ebook.edu.vn
- Râ r ng sù quay nh vËy xung quanh träng t©m chung
ph¶i g©y nªn trªn Tr¸i §Êt mét lùc ly t©m nh nhau t¹i
®iÓm bÊt kú cña Tr¸i §Êt, kÓ c¶ t¹i t©m cña nã. Trong ®ã
thÊy r»ng, lùc ly t©m t¸c ®éng t¹i tÊt c¶ c¸c ®iÓm cña Tr¸i
§Êt ph¶i song song víi ® êng nèi c¸c t©m Tr¸i ®Êt v MÆt
Tr¨ng v h íng vÒ phÝa xa MÆt Tr¨ng. § ¬ng nhiªn, lùc ly
t©m n y ph¶i c©n b»ng víi lùc m MÆt Tr¨ng hót mét ®¬n
vÞ khèi l îng ë t©m Tr¸i §Êt, nÕu kh«ng th× hÖ thèng kh«ng
thÓ tån t¹i. Do ®ã
M
F4 = k . (3.4)
2
DM
Lùc ly t©m n y kh«ng gi÷ nguyªn, m biÕn thiªn víi
thêi gian c¶ vÒ ®é lín v vÒ h íng. Song t¹i mét thêi ®iÓm
x¸c ®Þnh, lùc n y ë tÊt c¶ c¸c ®iÓm cña Tr¸i §Êt l nh
nhau vÒ ®é lín v vÒ h íng.
Nh vËy, lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng ë mçi ®iÓm trªn
Tr¸i §Êt cã thÓ xem nh l hîp lùc cña hai lùc: lùc hót cña
M, M1, M2, M3, M4 − c¸c vÞ trÝ cña MÆt Tr¨ng
E, E1, E2, E3, E4 − c¸c vÞ trÝ cña t©m Tr¸i §Êt
MÆt Tr¨ng ®èi víi ®iÓm ®ang xÐt v lùc ly t©m xuÊt hiÖn
A, A1, A2, A3, A4 − c¸c vÞ trÝ cña ®iÓm trªn mÆt Tr¸i §Êt
trong khi hÖ thèng Tr¸i §Êt − MÆt Tr¨ng quay quanh träng
vßng trßn quü ®¹o cña t©m Tr¸i §Êt
vßng trßn quü ®¹o cña ®iÓm A trªn mÆt Tr¸i §Êt
t©m chung (h×nh 3.2).
r − b¸n kÝnh Tr¸i §Êt
0 − träng t©m cña hÖ thèng Tr¸i §©t − MÆt Tr¨ng Bëi v× lËp luËn trªn ®©y còng ho n to n ®óng víi
tr êng hîp h×nh th nh lùc t¹o triÒu cña MÆt Trêi trªn Tr¸i
H×nh 3.1. ChuyÓn ®éng cña hÖ thèng Tr¸i §Êt − MÆt Tr¨ng
xung quanh träng t©m chung §Êt, nªn ta cã thÓ viÕt
205 206
http://www.ebook.edu.vn
- hîp lùc cña c¸c lùc n y sÏ cã h íng ®i xa khái MÆt Tr¨ng.
S S
F5 = k F6 = k
v , (3.5)
2 2
dS DS ChÝnh ®iÒu n y gi¶i thÝch tÝnh quy luËt c¬ b¶n cña thñy
triÒu trªn Tr¸i §Êt − tÝnh chÊt b¸n nhËt thèng trÞ cña nã.
trong ®ã S − khèi l îng MÆt Trêi, d S − kho¶ng c¸ch tõ
§Ó tiÖn rót ra biÓu thøc gi¸ trÞ cña lùc t¹o triÒu nh l
DS − kho¶ng
®iÓm trªn mÆt Tr¸i §Êt ®Õn t©m MÆt Trêi v
hiÖu cña lùc hÊp dÉn t¹i ®iÓm ®ang xÐt v lùc hÊp dÉn t¹i
c¸ch gi÷a c¸c t©m cña Tr¸i §Êt v MÆt Trêi.
t©m Tr¸i §Êt, ta sö dông kh¸i niÖm thÕ vÞ. BiÕt r»ng thÕ vÞ
cña lùc t¹i mét ®iÓm n o ®ã l mét h m cña täa ®é ®iÓm m
®¹o h m theo c¸c biÕn x, y v z b»ng h×nh chiÕu cña lùc ®ã
trªn c¸c trôc täa ®é t ¬ng øng.
H×nh 3.2. S¬ ®å h×nh th nh lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng trªn Tr¸i §Êt
§Ó minh häa trùc quan, trªn h×nh 3.3 biÓu diÔn lùc t¹o
triÒu cña MÆt Tr¨ng v c¸c lùc th nh phÇn t¹o nªn nã. Lùc
t¹o triÒu MÆt Tr¨ng t¹i nh÷ng ®iÓm trªn bÒ mÆt Tr¸i §Êt
quay vÒ phÝa MÆt Tr¨ng th× cã h íng ®i vÒ phÝa MÆt Tr¨ng,
bëi v× ë ®©y lùc hÊp dÉn vÒ phÝa MÆt Tr¨ng lín h¬n so víi
lùc ly t©m h íng ng îc l¹i. Cßn ®ã ë phÝa kh¸c cña bÒ mÆt H×nh 3.3. S¬ ®å xuÊt hiÖn lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng
Tr¸i §Êt, lùc ly t©m lín h¬n lùc hót vÒ phÝa MÆt Tr¨ng v
207 208
http://www.ebook.edu.vn
- kM
3.1.2. ThÕ vÞ cña c¸c lùc t¹o triÒu WM = , (3.7)
D M + r 2 − 2 D M r cos z M
2
Tr íc hÕt, ta xÐt ¶nh h ëng chØ riªng cña MÆt Tr¨ng.
§Æt gèc täa ®é ë t©m Tr¸i §Êt v lÊy c¸c trôc täa ®é bÊt ë ®©y z M − kho¶ng thiªn ®Ønh MÆt Tr¨ng ®èi víi ®iÓm P .
®éng trong vËt thÓ Tr¸i §Êt sao cho trôc oz h íng tíi cùc
XuÊt ph¸t tõ lý thuyÕt v nh÷ng lËp luËn h×nh häc, dÔ
b¾c, c¸c trôc ox v oy n»m trªn mÆt ph¼ng xÝch ®¹o. Gi¶ sö
d ng nhËn ® îc biÓu thøc cña ®¹i l îng U :
P − phÇn tö n íc ®¹i d ¬ng cã khèi l îng ®¬n vÞ (h×nh 3.4).
M
U =k r cos z M + C , (3.8)
Ta ® a ra nh÷ng ký 2
DM
hiÖu sau: U − thÕ vÞ lùc hÊp
trong ®ã C − h»ng sè.
dÉn t¹i t©m Tr¸i §Êt, W −
VËy gi¸ trÞ cña lùc t¹o triÒu ® îc viÕt nh sau:
thÕ vÞ lùc hÊp dÉn t¹i ®iÓm
kM kM
P , V − thÕ vÞ lùc t¹o triÒu. VM = − r cos z M − C . (3.9)
2
D M + r 2 − 2 D M r cos z M DM
2
Râ r ng
T¹i t©m Tr¸i §Êt VM ph¶i b»ng kh«ng: r = 0 VM = 0 . Tõ ®ã
V =W −U .
kM
Theo lý thuyÕt, thÕ vÞ C= .
DM
lùc hÊp dÉn MÆt Tr¨ng t¹i
®iÓm P ® îc biÓu diÔn b»ng Cuèi cïng
H×nh 3.4. S¬ ®å hÖ thèng Tr¸i §Êt
ph ¬ng tr×nh ®¬n gi¶n
− MÆt Tr¨ng ®Ó dÉn lËp gi¸ trÞ thÕ kM kM kM
VM = − r cos z M − . (3.10)
vÞ lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng 2
DM
+ r − 2 D M r cos z M DM
2 2
M DM
=k . (3.6)
WM
dM
§Ó biÕn ®æi biÓu thøc n y, ta khai triÓn mÉu sè cña sè h¹ng
ThÕ gi¸ trÞ d M x¸c ®Þnh thø nhÊt th nh chuçi, bá qua c¸c lòy thõa bËc ba v c¸c bËc
® îc tõ tam gi¸c PEM cao h¬n cña tû sè r / D :
v o c«ng thøc (3.6), ta ® îc
209 210
http://www.ebook.edu.vn
- ph ¬ng th¼ng ®øng v ph ¬ng ngang t¹i ®iÓm P . Th nh
1
−
r2 2
2r
1 1
= 1− cos z M − 2 = phÇn th¼ng ®øng t×m b»ng c¸ch lÊy ®¹o h m cña biÓu thøc
DM DM
D M + r 2 − 2 D M r cos z M DM
2
(3.12) theo r .
2
2 2
∂V M 3kMr
1 2r r 3 2r r
1 1
+ ... =
+ cos z M − 2
= 1+ cos z M − 2 Fr = = 3 cos 2 z M − . (3.14)
∂r
DM 2 DM 8 DM
DM DM 3
DM
3 cos 2 z M − 1 r 2 §Ó t×m th nh phÇn ph ¬ng ngang cña lùc, ta lÊy ®¹o h m
r
1
= 1+ cos z M + + ... . (3.11)
∂V M
2
DM DM 2 DM
, trong ®ã ∂ = r∂ z M . Cuèi cïng nhËn ® îc
∂
ThÕ ®¹i l îng n y v o c«ng thøc (3.10), ta ® îc
∂V M 3 kMr
F= = sin 2 z M . (3.15)
3 Mr 2 1 r∂z M 2 D M3
= k 3 cos 2 z M − . (3.12)
VM
2 DM 3
Chóng ta quy íc xem c¸c lùc l d ¬ng nÕu chóng
§èi víi MÆt Trêi dÔ d¹ng nhËn ® îc mét biÓu thøc
h íng tõ t©m Tr¸i §Êt v vÒ phÝa tinh tó.
t ¬ng tù nh (3.12) nÕu lÆp l¹i nh÷ng lËp luËn nh trªn:
2kMr
Khi z M = 0 Fr = F = 0,
th× v
3 Sr 2 1 3
DM
V S = k 3 cos 2 z S − ,
2 DS 3
tøc lùc th¼ng ®øng cùc ®¹i, h íng tõ t©m Tr¸i §Êt ra, cßn
ë ®©y S − khèi l îng MÆt Trêi, DS − kho¶ng c¸ch tõ t©m
th nh phÇn ph ¬ng ngang b»ng kh«ng.
Tr¸i §Êt ®Õn MÆt Trêi, z S − kho¶ng thiªn ®Ønh cña MÆt
kMr
F = 0,
Khi z M = 90 Fr = −
th× v
Trêi ®èi víi ®iÓm P . 3
DM
tøc th nh phÇn ph ¬ng ngang b»ng kh«ng, cßn th nh phÇn
3.1.3. Lùc t¹o triÒu
th¼ng ®øng hai lÇn nhá h¬n so víi gi¸ trÞ cña nã khi z M = 0
Tõ biÓu thøc cña h m thÕ vÞ lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng
v h íng tõ ngo i v o t©m Tr¸i §Êt.
(3.12), dÔ d ng x¸c ®Þnh c¸c th nh phÇn cña lùc n y b»ng
c¸ch lÊy c¸c ®¹o h m. Ta sÏ t×m c¸c th nh phÇn lùc trªn
211 212
http://www.ebook.edu.vn
- h¬n thÕ vÞ lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng, nªn gi¸ trÞ c¸c th nh
3 kMr
F sÏ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i F = khi z M = 45 . Lùc
3
2 DM phÇn lùc còng sÏ nhá h¬n ®óng ngÇn Êy lÇn.
Fr = 0 khi z M = 54 . DÔ d ng theo dâi sù biÕn thiªn cña c¸c Nh vËy, chóng ta ®i ®Õn kÕt luËn r»ng c¶ hai th nh
phÇn lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi ®Òu rÊt nhá so
lùc khi z M cã trÞ sè thuéc c¸c cung phÇn t kh¸c.
víi lùc träng tr êng. Do ®ã, c¸c th nh phÇn ph ¬ng th¼ng
VËy trÞ sè lín nhÊt cña th nh phÇn th¼ng ®øng b»ng
®øng cña c¸c lùc chØ cã kh¶ n¨ng l m biÕn ®æi träng lùc mét
2kMr 3 kMr
v cña th nh phÇn ph ¬ng ngang b»ng . chót v kh«ng thÓ l nguyªn nh©n g©y nªn nh÷ng chuyÓn
3 3
2 DM
DM
®éng n íc ®¹i d ¬ng m¹nh mÏ nh chóng ta ®· thÊy.
E
Chóng ta sÏ so s¸nh nh÷ng trÞ sè n y víi träng lùc g = k 2 . Ng îc l¹i, th nh phÇn ph ¬ng ngang t¸c ®éng trong mÆt
r
ph¼ng ngang kh«ng cã mÆt lùc träng tr êng nªn nã cã thÓ
ë ®©y, chóng ta sÏ kh«ng tÝnh ®Õn lùc ly t©m. Khi ®ã
g©y ra nh÷ng di chuyÓn ®¸ng kÓ cña c¸c phÇn tö n íc v
gr 2
k= v nÕu thÕ k v o c¸c biÓu thøc (3.14) v (3.15), xem l m xuÊt hiÖn thñy triÒu ë ®¹i d ¬ng.
E
M / E ≈ 1 / 80 , D M ≈ 60 r , ta ® îc
3.2. C¬ së lý thuyÕt tÜnh häc vÒ thñy triÒu
2 gr 3 M 3 gr 3 M
g g
Fr = ≈ F= ≈
v .
3 3
9 000 000 2 D M E 12 000 000
DM E Lý thuyÕt thñy triÒu ®Çu tiªn do Niut¬n x©y dùng v
® îc gäi l thuyÕt thñy triÒu c©n b»ng, hay thuyÕt thñy
Tõ ®©y thÊy r»ng, c¸c th nh phÇn cña lùc t¹o triÒu rÊt
triÒu tÜnh häc. C¬ së cña thuyÕt n y l nh÷ng tiªn ®Ò sau:
nhá so víi träng lùc.
1) mÆt Tr¸i §Êt ë kh¾p n¬i ® îc bao phñ bëi ®¹i d ¬ng
NÕu so s¸nh c¸c h m thÕ vÞ lùc t¹o triÒu cña MÆt Tr¨ng
cã ®é s©u v« h¹n;
v cña MÆt Trêi (3.12) v (3.13), dÔ d ng nhËn ® îc
2) Tr¸i §Êt l vËt thÓ r¾n tuyÖt ®èi (thuyÕt n y bá qua
3
V M MDS
= = 2,172 .
nh÷ng biÕn d¹ng ® n håi cña vá Tr¸i §Êt);
3
VS SD M
3) n íc l chÊt láng kh«ng nhít v kh«ng qu¸n tÝnh.
V× gi¸ trÞ thÕ vÞ lùc t¹o triÒu MÆt Trêi 2,172 lÇn nhá
213 214
http://www.ebook.edu.vn
- Trªn c¬ së nh÷ng tiªn ®Ò n y, ®· gi¶ thiÕt r»ng ®¹i t¸c ®éng cña thÕ vÞ lùc trong lý thuyÕt tÜnh häc. ThÕ vÕ tr¸i
d ¬ng cã kh¶ n¨ng ph¶n øng tøc thêi víi t¸c ®éng cña lùc cña biÓu thøc (3.17) v o biÓu thøc (3.18) thay cho V M + S v
t¹o triÒu, tøc hiÖu thÕ vÞ cña träng lùc ë mùc n íc biÓn kE
thay cho g , ta ® îc
r2
trung b×nh v mùc thñy triÒu t¹i mäi thêi ®iÓm cÇn ph¶i
b»ng thÕ vÞ lùc t¹o triÒu, nghÜa l t¹i mäi thêi ®iÓm ph¶i 3 M r4 3 S r4
1 1
hM + S = cos 2 z M − + cos 2 z S − . (3.19)
tháa m·n sù c©n b»ng c¸c lùc. 3 3
2 E DM 2 E DS
3 3
D íi d¹ng gi¶i tÝch, ®iÒu kiÖn n y ® îc viÕt nh sau: BiÓu thøc n y kh«ng thuËn tiÖn cho viÖc sö dông thùc tÕ,
kE kE bëi v× kho¶ng thiªn ®Ønh cña tinh tó biÕn thiªn ë mçi ®iÓm
− =
r + hM + S
r
theo quy luËt phøc t¹p, l h m cña nhiÒu ®èi sè: vÜ ®é ®iÓm
quan tr¾c ϕ , ®é xÝch vÜ cña tinh tó δ v gãc giê cña tinh tó
3 kMr 2 3 kSr 2
1 1
= cos 2 z M − + cos 2 z S − . (3.16)
3 3
2 DM 3 2 DS 3 A.
Tõ l îng gi¸c cÇu ® îc biÕt r»ng
Sè h¹ng thø nhÊt ë vÕ tr¸i chØ thÕ vÞ träng lùc ë mùc
trung b×nh, sè h¹ng thø hai − ë mùc thñy triÒu, hM + S − ®é cos Z = sin ϕ sin δ + cos ϕ cos δ cos A . (3.20)
d©ng mùc n íc thñy triÒu trªn mùc n íc trung b×nh. ThÕ c¸c gi¸ trÞ t ¬ng øng cña cos Z tõ (3.20) v o biÓu
§Ó ý r»ng hM + S
- ®èi sè δ M , DM , δ S v
3 S r 4 (1 − 3 sin 2 δ S )(1 − 3 sin 2 ϕ ) DS . V× AM thay ®æi víi chu kú mét
+ +
3
ng y MÆt Tr¨ng 24 giê 50 phót, cßn AS − víi chu kú 24 giê,
2 E DS 6
nªn c¸c sè h¹ng thø hai cña biÓu thøc (3.21) chøng tá sù
1
1
sin 2ϕ sin 2δ S cos AS + cos 2 ϕ cos 2 δ S cos AS .
+ (3.21)
hiÖn diÖn c¸c thñy triÒu to n nhËt trong ®¹i d ¬ng víi ®iÒu
2 2
kiÖn δ M v δ S kh«ng b»ng kh«ng. Trong ®ã c¸c chu kú cña
Ta xem xÐt biÓu thøc n y mét c¸ch chi tiÕt h¬n. Tr íc
thñy triÒu to n nhËt MÆt Tr¨ng v thñy triÒu to n nhËt
hÕt, theo lý thuyÕt tÜnh häc, thñy triÒu trong ®¹i d ¬ng
MÆt Trêi kh«ng liªn quan lÉn nhau v c¸c biªn ®é cña
ph¶i l mét hiÖn t îng phøc t¹p, gåm tæng cña c¸c dao ®éng
chóng tuÇn tù phô thuéc v o δ M , DM , δ S v DS .
víi chu kú kh¸c nhau. NÕu chó ý tíi nh÷ng sè h¹ng thø
nhÊt trong c¸c dÊu ngoÆc vu«ng, ta thÊy gi¸ trÞ cña chóng Cuèi cïng, nh÷ng sè h¹ng cuèi cïng trong c¸c dÊu
phô thuéc v o biÕn thiªn cña δ M , DM , δ S v DS . Nh÷ng ®èi ngoÆc vu«ng cho thÊy r»ng trong ®¹i d ¬ng cã mÆt c¸c thñy
sè n y biÕn thiªn chËm. §é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng biÕn ®æi víi triÒu b¸n nhËt MÆt Tr¨ng v b¸n nhËt MÆt Trêi, cã c¸c chu
chu kú b»ng mét th¸ng chÝ tuyÕn (27,32 ng y), cßn kho¶ng kú gÇn b»ng nhau, nh ng kh¸c nhau v còng phô thuéc v o
c¸ch gi÷a c¸c t©m Tr¸i §Êt v MÆt Tr¨ng biÕn ®æi víi chu c¸c ®é xÝch vÜ cña c¸c tinh tó v kho¶ng c¸ch tõ Tr¸i §Êt tíi
kú b»ng mét th¸ng dÞ th êng (27,55 ng y). Mét c¸ch t ¬ng chóng.
øng, δ S biÕn thiªn víi chu kú b»ng mét n¨m thiªn v¨n Nh vËy, cã thÓ kÕt luËn r»ng, thËm chÝ thñy triÒu MÆt
(365,24 ng y), cßn DS − víi chu kú b»ng mét n¨m dÞ th êng Tr¨ng − MÆt Trêi tÜnh häc, tøc thñy triÒu ® îc rót ra tõ
nh÷ng quan niÖm rÊt ®¬n gi¶n v nh÷ng gi¶ ®Þnh rÊt nh©n
(356,26 ng y). Nh vËy, tõ biÓu thøc (3.21) suy ra r»ng,
t¹o vÒ b¶n chÊt xuÊt hiÖn, nÕu nh cã thùc sù tån t¹i trong
trong ®¹i d ¬ng ph¶i quan tr¾c thÊy thñy triÒu víi c¸c chu
®¹i d ¬ng th× còng l mét hiÖn t îng kh¸ phøc t¹p. § ¬ng
kú lín h¬n mét ng y, gäi l c¸c thñy triÒu chu kú d i.
nhiªn, thñy triÒu thùc h×nh th nh theo nh÷ng quy luËt
Sù biÕn thiªn c¸c gi¸ trÞ cña c¸c sè h¹ng thø hai trong
phøc t¹p h¬n trong c¸c ®¹i d ¬ng bÞ chia c¾t bëi c¸c lôc ®Þa
c¸c dÊu ngoÆc vu«ng ® îc x¸c ®Þnh tr íc hÕt bëi sù biÕn
víi h×nh d¹ng ® êng bê v ®é s©u kh¸c nhau th× ph¶i l
thiªn cña gãc giê AM v AS cña c¸c tinh tó còng nh bëi c¸c
mét trong nh÷ng hiÖn t îng phøc t¹p nhÊt trªn Tr¸i §Êt.
217 218
http://www.ebook.edu.vn
- cña Tr¸i §Êt, ë tÊt c¶ c¸c ®iÓm cña nã ph¶i quan s¸t thÊy
thñy triÒu b¸n nhËt, ngo i ra c¸c gi¸ trÞ cùc ®¹i ph¶i ë xÝch
®¹o. Khi t¨ng gãc xÝch vÜ MÆt Tr¨ng, xuÊt hiÖn th nh phÇn
thñy triÒu to n nhËt, ë c¸c vÜ ®é thÊp th nh phÇn n y dÉn
tíi triÒu sai ng y vÒ c¸c ®é cao triÒu cùc ®¹i, cßn ë c¸c vÜ ®é
trung n×nh, nã dÉn tíi nhËt triÒu khi gi¸ trÞ ®é xÝch vÜ cùc
®¹i. Bøc tranh sÏ phøc t¹p h¬n nhiÒu nÕu ®ång thêi xem
xÐt c¶ hai ellipsoit xoay cña thñy triÒu MÆt Tr¨ng v thñy
triÒu MÆt Trêi.
Trong thùc tÕ, bÒ mÆt ®¹i d ¬ng d íi t¸c ®éng lùc t¹o
triÒu kh«ng cã h×nh d¹ng c©n b»ng, tuy nhiªn thuyÕt tÜnh
H×nh 3.5. Tæ hîp mÆt häc ®· cho phÐp gi¶i thÝch nhiÒu quy luËt biÓu hiÖn thñy
ellipsoit xoay cña thñy triÒu
triÒu trªn Tr¸i §Êt. Gi¸ trÞ cña thuyÕt n y trong nghiªn
MÆt Tr¨ng t¹i gãc xÝch vÜ
MÆt Tr¨ng b»ng 0 (a) v gãc cøu thñy triÒu trªn Tr¸i §Êt rÊt lín. D íi ®©y chóng ta sÏ
xÝch vÜ nam cùc ®¹i (b)
xem nh÷ng quy luËt biÓu hiÖn thñy triÒu n o cã thÓ gi¶i
thÝch ® îc b»ng lý thuyÕt n y, cßn nh÷ng quy luËt n o th×
B©y giê ta xÐt mùc n íc ®¹i d ¬ng sÏ biÕn d¹ng nh
kh«ng thÓ gi¶i thÝch ® îc.
thÕ n o trong thñy triÒu tÜnh häc. DÔ d ng thÊy r»ng, c¸c sè
h¹ng ë vÕ ph¶i biÓu thøc (3.19) x¸c ®Þnh c¸c mÆt c©n b»ng
l nh÷ng ellipsoit xoay cã c¸c trôc lín h íng tíi phÝa tinh 3.3. §Æc tr ng tæng qu¸t vÒ thñy triÒu
tó. ThÝ dô, trªn h×nh 3.5 biÓu diÔn c¸c thiÕt diÖn mÆt
ellipsoit xoay cña thñy triÒu MÆt Tr¨ng khi gãc xÝch vÜ MÆt
3.3.1. C¸c yÕu tè thñy triÒu chÝnh v c¸c chuyªn tõ
Tr¨ng b»ng 0 v b»ng cùc ®¹i ë phÝa nam. H×nh vÏ minh
Thñy triÒu lªn l sù d©ng mùc n íc so víi vÞ trÝ trung
häa rÊt tèt biÓu thøc (3.21). Khi δ M = 0 , do hÖ qu¶ sù xoay
b×nh cña nã khi sãng triÒu ®i qua, cßn thñy triÒu xuèng − sù
219 220
http://www.ebook.edu.vn
- h¹ thÊp cña mùc n íc. Trong c¸c dao ®éng mùc n íc trong ®ã mùc n íc d©ng lªn tõ n íc rßng tíi n íc lín.
sãng triÒu ng êi ta ph©n biÖt mét lo¹t c¸c yÕu tè ®Æc tr ng
(h×nh 3.6).
N íc lín l mùc n íc cùc ®¹i trong kho¶ng thêi gian
mét chu kú dao ®éng triÒu, cßn n íc rßng − mùc n íc cùc
tiÓu trong kho¶ng thêi gian ®ã.
Chu kú triÒu − kho¶ng thêi gian gi÷a hai n íc lín hoÆc
hai n íc rßng liªn tiÕp nhau.
§é cao thñy triÒu − vÞ trÝ mùc n íc thñy triÒu so víi sè
kh«ng ®é s©u, sè kh«ng ®é s©u − mùc n íc thÊp nhÊt cã thÓ
theo c¸c nguyªn nh©n thiªn v¨n; hNL − ®é cao n íc lín,
hNR − ®é cao n íc rßng.
Biªn ®é triÒu − hiÖu gi÷a ®é cao n íc lín hay n íc rßng
v mùc n íc trung b×nh, viÖc x¸c ®Þnh mùc n íc trung b×nh
sÏ ® îc xem xÐt ë mét môc sau ®©y.
§é lín triÒu B − hiÖu c¸c mùc n íc lín v n íc rßng
l©n cËn nhau:
B = hNL − hNR .
Thêi gian n íc lín t NL − thêi ®iÓm xuÊt hiÖn n íc lín,
thêi gian n íc rßng t NR − thêi ®iÓm xuÊt hiÖn n íc rßng.
H×nh 3.6. C¸c yÕu tè thñy triÒu (a − thñy triÒu ®Òu,
b − thñy triÒu hçn hîp)
Thêi gian d©ng mùc n íc Td − kho¶ng thêi gian trong
221 222
http://www.ebook.edu.vn
- Thêi gian rót mùc n íc Tr − kho¶ng thêi gian trong ®ã lín cña mét ng y, gäi ®é cao n íc lín thÊp l hNLT .
mùc n íc gi¶m tíi n íc rßng. N íc rßng cao, NRC − n íc rßng cao h¬n trong hai n íc
Thêi gian n íc ®øng TC − kho¶ng thêi gian trong ®ã rßng cña mét ng y.
N íc rßng thÊp, NRT − n íc rßng thÊp h¬n trong hai
mùc n íc ®¹t tíi ®é cao nhÊt ®Þnh v dõng l¹i.
n íc rßng cña mét ng y.
NguyÖt kho¶ng TL − hiÖu gi÷a thêi ®iÓm th îng ®Ønh
Biªn ®é lín thñy triÒu trong mét ng y A = hNLC − A0 .
MÆt Tr¨ng trªn kinh tuyÕn ®iÓm quan tr¾c v thêi ®iÓm
xuÊt hiÖn n íc lín gÇn nhÊt. Biªn ®é nhá thñy triÒu trong mét ng y a = hNLT − A0 .
Giê thùc dông trung b×nh − trung b×nh cña c¸c nguyÖt §é lín thñy triÒu lín trong mét ng y B = hNLC − hNRT .
kho¶ng trong nöa th¸ng MÆt Tr¨ng.
§é lín thñy triÒu nhá trong mét ng y b = hNLT − hNRC .
Giê thùc dông cña c¶ng − trung b×nh cña c¸c nguyÖt
kho¶ng øng víi ®iÒu kiÖn kho¶ng c¸ch trung b×nh tõ Tr¸i 3.3.2. Ph©n lo¹i thñy triÒu
§Êt tíi MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi v ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng v
Quan tr¾c dao ®éng mùc n íc cho thÊy ®Æc ®iÓm c¸c
MÆt Trêi b»ng kh«ng.
hiÖn t îng triÒu ë c¸c biÓn v ®¹i d ¬ng rÊt ®a d¹ng. Tuy
Tuy nhiªn, thñy triÒu biÓu diÔn trªn h×nh 3.6a th êng nhiªn, trong sù ®a d¹ng ®ã cã thÓ ph©n chia c¸c dao ®éng
Ýt gÆp thÊy. Phæ biÕn nhÊt l thñy triÒu trong ®ã c¸c n íc thñy triÒu th nh mét sè kiÓu (h×nh 3.7).
lín v c¸c n íc rßng l©n cËn kh«ng b»ng nhau v thêi gian
Thñy triÒu b¸n nhËt. Chu kú dao ®éng trong thñy
d©ng v rót n íc kh«ng nh nhau (h×nh 3.6b). Trong
triÒu b¸n nhËt b»ng nöa ng y MÆt Tr¨ng, tøc 12 giê 25
tr êng hîp n y cÇn ® a ra nh÷ng chuyªn tõ bæ sung d íi
phót. Thêi gian d©ng v thêi gian rót mùc n íc gÇn b»ng
®©y.
nhau, kh¸c biÖt vÒ c¸c ®é cao c¸c n íc lín l©n cËn hay c¸c
N íc lín cao, NLC − n íc lín cao h¬n trong hai n íc n íc rßng l©n cËn kh«ng nhiÒu v biÕn tr×nh mùc n íc gÇn
lín cña mét ng y, gäi ®é cao n íc lín cao l hNLC . gièng h×nh sin. Biªn ®é thñy triÒu biÕn thiªn trong th¸ng
N íc lín thÊp, NLT − n íc lín thÊp h¬n trong hai n íc tr íc hÕt theo pha MÆt Tr¨ng: biªn ®é cùc ®¹i v o thêi gian
223 224
http://www.ebook.edu.vn
- c¸c ng y tr¨ng trßn v tr¨ng non, cùc tiÓu khi MÆt Tr¨ng l c ng t¨ng nÕu ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng t¨ng lªn v ®¹t gi¸
n»m ë cung phÇn t thø nhÊt v thø ba. trÞ lín nhÊt v o nh÷ng ng y ®é xÝch vÜ cùc ®¹i. Thñy triÒu
lo¹i n y gièng víi thñy triÒu b¸n nhËt nhÊt v o thêi kú MÆt
Thñy triÒu to n nhËt. Chu kú dao ®éng mùc n íc
Tr¨ng chuyÓn qua mÆt ph¼ng xÝch ®¹o.
trong thñy triÒu to n nhËt b»ng mét ng y MÆt Tr¨ng, tøc
Thñy triÒu to n nhËt kh«ng ®Òu gièng víi thñy triÒu
24 giê 50 phót. Thêi gian d©ng v rót mùc n íc còng gÇn
to n nhËt vÒ tÝnh chÊt. V o nh÷ng thêi ®iÓm ®é xÝch vÜ MÆt
b»ng nhau nh trong thñy triÒu b¸n nhËt. Kh¸c biÖt vÒ c¸c
Tr¨ng cùc ®¹i th× thñy triÒu mang tÝnh chÊt to n nhËt ®iÓn
®é cao c¸c n íc lín l©n cËn hay c¸c n íc rßng l©n cËn
h×nh, trong ®ã th êng quan s¸t thÊy n íc ®øng. Khi MÆt
kh«ng lín, Ýt ra l trong phÇn lín thêi gian mét th¸ng MÆt
Tr¨ng chuyÓn qua mÆt ph¼ng xÝch ®¹o xuÊt hiÖn n íc lín
Tr¨ng. D¹ng cña biÕn tr×nh mùc n íc còng gÇn gièng h×nh
thø hai trong ng y v thÊy tÝnh chÊt thñy triÒu b¸n nhËt
sin. Biªn ®é phô thuéc v o ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng v th êng
trong mét sè ng y, nh ng biªn ®é thñy triÒu trong tr êng
lín nhÊt t¹i hoÆc sau c¸c thêi ®iÓm ®é xÝch vÜ b¾c hoÆc nam
hîp ®ã rÊt nhá.
cùc ®¹i.
C¸c thñy triÒu dÞ th êng. §ã l c¸c kiÓu thñy triÒu
V o c¸c thêi kú MÆt Tr¨ng ®i qua xÝch ®¹o Tr¸i §Êt
hoÆc sau ®ã quan s¸t thÊy xuÊt hiÖn sãng b¸n nhËt trong n íc n«ng, thñy triÒu b¸n nhËt kÐp, thñy triÒu b¸n nhËt thÞ
biÕn tr×nh mùc n íc. Biªn ®é dao ®éng mùc n íc v o thêi sai v thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi. C¸c kiÓu thñy triÒu
kú n y cùc tiÓu. n y Ýt phæ biÕn v chØ thÊy ë mét sè vïng cña §¹i d ¬ng
ThÕ giíi.
Thñy triÒu hçn hîp. §©y l kiÓu thñy triÒu kh¸ phæ
NÐt kh¸c biÖt cña thñy triÒu n íc n«ng l kh«ng cã
biÕn. Nã chia th nh hai nhãm: thñy triÒu b¸n nhËt kh«ng
tÝnh ®èi xøng gi÷a d©ng v rót mùc n íc. Thêi gian d©ng
®Òu v thñy triÒu to n nhËt kh«ng ®Òu.
v thêi gian rót mùc n íc kh¸c nhau nhiÒu. B¶n th©n tªn
Thñy triÒu b¸n nhËt kh«ng ®Òu gÇn gièng thñy triÒu
gäi nãi lªn r»ng kiÓu thñy triÒu n y quan s¸t thÊy ë nh÷ng
b¸n nhËt. Trong vßng mét th¸ng cã hai n íc lín v hai
vïng n íc n«ng. ThÝ dô, ë c¸c biÓn B¾c H¶i v B¹ch H¶i l
n íc rßng mét ng y, song ®é cao c¸c n íc lín v c¸c n íc
®iÓn h×nh vÒ kiÓu thñy triÒu n y. §«i khi do ¶nh h ëng cña
rßng l©n cËn kh¸c nhau nhiÒu. Trong ®ã kh¸c biÖt th êng
225 226
http://www.ebook.edu.vn
- n íc n«ng m¹nh ®Õn nçi trong biÕn tr×nh thñy triÒu b¸n
nhËt xuÊt hiÖn nh÷ng n íc lín, n íc rßng phô v thñy
triÒu trë th nh b¸n nhËt kÐp. Thñy triÒu nh vËy cùc kú
hiÕm. ThÝ dô, chóng chØ gÆp trong kªnh Anh t¹i c¸c tr¹m
Portlen v Southemton.
Thñy triÒu b¸n nhËt thÞ sai còng rÊt hiÕm thÊy. Trong
kiÓu thñy triÒu n y biªn ®é thñy triÒu b¸n nhËt biÕn thiªn
kh«ng tïy thuéc v o pha MÆt Tr¨ng, tøc víi chu kú nöa
th¸ng, m tïy thuéc v o kho¶ng c¸ch tíi MÆt Tr¨ng. Thñy
triÒu cùc ®¹i v o thêi ®iÓm cËn ®iÓm MÆt Tr¨ng v cùc tiÓu
v thêi ®iÓm viÔn ®iÓm. KiÓu thñy triÒu n y thÊy ë biÓn
Bering v vÞnh Crest.
Chu kú cña thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi b»ng 12 giê.
Do ®ã c¸c n íc lín v n íc rßng lu«n quan s¸t thÊy v o
cïng nh÷ng giê nh nhau. KiÓu thñy triÒu n y thÊy ë
Kotabaru thuéc ®¶o Bocneo v ë Airow thuéc bê nam n íc
óc.
H×nh 3.7. C¸c ® êng cong dao ®éng mùc n íc trong thñy triÒu b¸n nhËt
(Serra-Leon), hçn hîp (Hång C«ng) v to n nhËt (Hßn DÊu) th¸ng 3/1936
N v S − ®é xÝch vÜ b¾c v nam cùc ®¹i, E − MÆt Tr¨ng ë xÝch ®¹o,
A v P − viÔn ®iÓm v cËn ®iÓm MÆt Tr¨ng
227 228
http://www.ebook.edu.vn
- 3.3.3. Nh÷ng quy luËt ®Þa lý cña dao ®éng mùc n íc
thñy triÒu
VÒ nh÷ng quy luËt thñy triÒu ë c¸c vïng kh¸c nhau cña
§¹i d ¬ng ThÕ giíi cã thÓ nhËn xÐt chñ yÕu theo d÷ liÖu
H×nh 3.8. TÝnh chÊt v ®é lín cùc ®¹i cña thñy triÒu (theo §uvanhin)
quan tr¾c t¹i c¸c bê lôc ®Þa v ®¶o. N¨m 1960 A. I.
§uvanhin ®· tæng quan rÊt nhiÒu quan tr¾c kiÓu ®ã v lËp
ra b¶n ®å tÝnh chÊt v ®é lín cùc ®¹i cña thñy triÒu (h×nh
3.8).
Tõ h×nh (3.8) thÊy r»ng thñy triÒu b¸n nhËt thèng trÞ
trªn §¹i d ¬ng ThÕ giíi. Nã quan tr¾c thÊy hÇu nh ë mäi
vïng bê §¹i T©y D ¬ng, Ên §é D ¬ng, B¾c B¨ng D ¬ng,
trõ mét v i ngo¹i lÖ kh«ng lín. Thñy triÒu lo¹i hçn hîp ®Æc
tr ng cho c¸c vïng bê Th¸i B×nh D ¬ng v theo c¸c d÷ liÖu
quan tr¾c nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ë vïng bê Nam Cùc. Thñy
triÒu to n nhËt Ýt phæ biÕn nhÊt. Nã quan tr¾c thÊy chñ yÕu
ë khu vùc t©y nam cña Th¸i B×nh D ¬ng, vÞnh Mªhic«, mét
®o¹n ng¾n bê t©y nam n íc óc, trong biÓn ¤kh«t.
§é lín thñy triÒu, nh ®· thÊy tõ h×nh 3.8, phô thuéc
v o h×nh d¹ng ® êng bê: trong c¸c vÞnh v eo hÑp, ®é lín
thñy triÒu th êng lín h¬n râ rÖt so víi ë c¸c vïng bê
tho¸ng. Th«ng th êng ë c¸c ®¶o thÊy thñy triÒu t ¬ng ®èi
yÕu (0,5−1,0 m). Thñy triÒu lín nhÊt, nh ®· nãi, ® îc thÊy
ë vÞnh Fun®y thuéc bê phÝa ®«ng B¾c Mü (18 m), mòi t©y
229 230
http://www.ebook.edu.vn
- nam ®¶o Baphin (15,6 m). Thñy triÒu rÊt lín ® îc thÊy ë bê
kªnh Anh, bê t©y n íc Anh v ë vÞnh Aliaska, bê ®«ng nam
Nam Mü, vïng ®«ng b¾c biÓn ¶ RËp v bê t©y b¾c n íc óc
(10−15 m). Däc bê n íc Nga, thñy triÒu lín nhÊt quan tr¾c
® îc ë vÞnh Mezen (10,0 m) v vòng Pengin (12,9 m). Nãi
chung, thñy triÒu lín nhÊt quan tr¾c ® îc ë bê b¾c b¸n ®¶o
Konsky, vïng bê b¸n ®¶o Kanhin v bê b¾c biÓn ¤kh«t (4−7
m). Trong biÓn Kar¬, hÇu nh kh«ng n¬i n o cã thñy triÒu
v ît qu¸ 1,0 m, cßn ë khu vùc phÝa ®«ng thñy vùc B¾c Cùc
0,3 m. Däc vïng bê biÓn Bering, thñy triÒu b»ng gÇn 2,0 m.
Däc bê biÓn Baltic dao ®éng mùc n íc thñy triÒu kh«ng qu¸
mét sè cm.
3.4. TriÒu sai
H×nh 3.9. Sù xuÊt hiÖn triÒu sai ng y
3.4.1. TriÒu sai ng y
TriÒu sai ng y xuÊt hiÖn do hÖ qu¶ céng hai dao ®éng
Chóng ta ®· l m quen víi triÒu sai ng y ë môc tr íc, v×
víi nhau: dao ®éng b¸n nhËt v to n nhËt (h×nh 3.9). Cßn
nã ®Æc tr ng cho sù kh«ng b»ng nhau vÒ ®é cao cña hai
nh÷ng biÕn thiªn vÒ t ¬ng quan gi÷a c¸c biªn ®é cña nh÷ng
n íc lín v hai n íc rßng kÕ tiÕp nhau trong vßng mét
sãng n y víi chu kú nöa th¸ng v nöa n¨m th× dÉn tíi sù
ng y v sù kh«ng b»ng nhau vÒ thêi gian d©ng v rót mùc
biÕn thiªn cña triÒu sai ng y theo thêi gian. NÕu chó ý tíi
n íc. § ¬ng nhiªn, triÒu sai ng y chØ cã ý nghÜa ®èi víi
c«ng thøc (3.21), sÏ thÊy r»ng c¸c biªn ®é sãng thñy triÒu
thñy triÒu b¸n nhËt v thñy triÒu hçn hîp.
b¸n nhËt v to n nhËt phô thuéc tr íc hÕt v o ®é xÝch vÜ
231 232
http://www.ebook.edu.vn
- cña c¸c tinh tó. V nÕu nhí l¹i r»ng thñy triÒu MÆt Tr¨ng 3.4.2. TriÒu sai pha (nöa th¸ng)
lín h¬n thñy triÒu MÆt Trêi h¬n hai lÇn, th× cã thÓ cho r»ng Víi cïng ®é xÝch vÜ cña MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi, cø hai
triÒu sai ng y ph¶i phô thuéc tr íc hÕt v o ®é xÝch vÜ MÆt lÇn trong thêi gian mét th¸ng MÆt Tr¨ng syno®ic th× MÆt
Tr¨ng, tøc t¨ng dÇn khi t¨ng ®é xÝch vÜ. Tr¨ng, MÆt Trêi v t©m Tr¸i §Êt l¹i n»m trªn mét ® êng
TriÒu sai ng y ®Æc tr ng cho phÇn lín c¸c tr¹m trªn th¼ng. §iÒu ®ã x¶y ra v o thêi ®iÓm tr¨ng trßn v tr¨ng
§¹i d ¬ng ThÕ giíi, bëi v× thñy triÒu b¸n nhËt ®Òu lý t ëng non. T¸c ®éng cña c¸c lùc t¹o triÒu MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi
hÇu nh kh«ng gÆp thÊy. § îc biÕt r»ng, thñy triÒu b¸n trong tr êng hîp n y céng l¹i víi nhau (c¸c trôc lín cña
nhËt ®Òu gÇn lý t ëng quan tr¾c ® îc ë Boston, vÞnh nh÷ng ellipsoit xoay cña MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi trïng víi
Konski, trªn ®¶o Zanziba v mét lo¹t tr¹m kh¸c. Nh nhau). Do kÕt qu¶ céng c¸c biªn ®é cña thñy triÒu b¸n nhËt
chóng t«i ®· nãi, thñy triÒu to n nhËt thuÇn tóy còng cùc MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi m thñy triÒu tæng cã biªn ®é cùc
kú hiÕm. ®¹i. Thñy triÒu nh vËy ® îc gäi l thñy triÒu sãc väng. V o
Nh ng ph¶i l u ý r»ng, trong ®¹i d ¬ng thùc triÒu sai c¸c tuÇn tr¨ng thø nhÊt v thø ba, c¸c trôc lín cña c¸c
ng y phô thuéc kh«ng chØ v o nh÷ng nguyªn nh©n thiªn ellipsoit xoay MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi vu«ng gãc víi nhau.
v¨n, m cßn v o c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa lý tù nhiªn cña tr¹m Biªn ®é triÒu MÆt Trêi bÞ trõ khái biªn ®é triÒu MÆt Tr¨ng
quan tr¾c. v thñy triÒu kÕt hîp cã biªn ®é cùc tiÓu. Thñy triÒu nh
vËy ® îc gäi l thñy triÒu trùc thÕ. S¬ ®å chung vÒ vÞ trÝ MÆt
TriÒu sai ng y cßn biÓu hiÖn vÒ thêi gian xuÊt hiÖn
Tr¨ng v MÆt Trêi v o c¸c thêi ®iÓm sãc väng v trùc thÕ v
n íc lín thñy triÒu t ¬ng øng so víi c¸c thêi ®iÓm th îng
sù h×nh th nh triÒu sai pha ® îc biÓu diÔn trªn h×nh 3.10.
®Ønh trªn v d íi cña MÆt Tr¨ng, tøc hai nguyÖt kho¶ng
l©n cËn kh«ng b»ng nhau. Kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c thêi ®iÓm th îng ®Ønh ®ång
thêi cña MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi trªn kinh tuyÕn cña ng êi
Nh sÏ thÊy trong phÇn tr×nh b y tiÕp sau n y, triÒu
quan s¸t ® îc gäi l th¸ng MÆt Tr¨ng syno®ic. §é d i cña
sai ng y liªn quan mËt thiÕt víi triÒu sai chÝ tuyÕn v triÒu
mét th¸ng MÆt Tr¨ng syno®ic l 29,53 ng y MÆt Trêi. Do
sai pha.
®ã, chu kú cña triÒu sai pha sÏ b»ng 14,77 ng y MÆt Trêi, v×
233 234
http://www.ebook.edu.vn
- vËy m ng êi ta gäi triÒu sai n y l triÒu sai nöa th¸ng.
TriÒu sai pha biÓu hiÖn ë sù biÕn ®æi kh«ng chØ cña c¸c
biªn ®é thñy triÒu, m c¶ c¸c thêi ®iÓm xuÊt hiÖn n íc lín
v n íc rßng cña thñy triÒu. Trong ®ã n íc lín gi÷a kú sãc
väng v kú trùc thÕ sÏ xuÊt hiÖn muén mét chót so víi gi÷a
kú trùc thÕ v kú sãc väng míi.
TriÒu sai pha cña thñy triÒu b¸n nhËt cã thÓ gi¶i thÝch
b»ng mét c¸ch h¬i kh¸c. Chóng ta biÕt r»ng chu kú cña
thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi b»ng ®óng nöa ng y MÆt
Trêi, tøc 12 giê. Chu kú thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Tr¨ng
b»ng nöa ng y MÆt Tr¨ng, tøc 12 giê 25 phót. KÕt qu¶ l
t¹i ®iÓm ®ang xÐt thñy triÒu b¸n nhËt MÆt Trêi sÏ x¶y ra
v o cïng mét giê ë c¸c ng y, trong khi n íc lín thñy triÒu
b¸n nhËt MÆt Trêi sÏ xª dÞch vÒ thêi gian mçi ng y l 50
phót. DÔ hiÓu r»ng khi c¸c pha thñy triÒu trïng nhau, th×
thñy triÒu tæng céng sÏ cã biªn ®é cùc ®¹i, cßn khi c¸c pha
ng îc nhau, th× biªn ®é thñy triÒu tæng céng sÏ cùc tiÓu
(h×nh 3.10b).
NÕu xuÊt ph¸t tõ t ¬ng quan thÕ vÞ lùc t¹o triÒu cña
MÆt Tr¨ng v MÆt Trêi, th× triÒu sãc väng ph¶i lín h¬n
triÒu trùc thÕ kho¶ng 2,7 lÇn. Theo d÷ liÖu kh¶o s¸t, tû sè
n y biÕn thiªn tõ 2,0 ®Õn 4,0, c¸c trÞ sè lín h¬n rÊt Ýt gÆp. H×nh 3.10. VÞ trÝ t ¬ng ®èi cña MÆt Trêi, MÆt Tr¨ng v Tr¸i §Êt
trong c¸c ng y sãc väng v trùc thÕ (a) v s¬ ®å h×nh th nh
thñy triÒu b¸n nhËt sãc väng v trùc thÕ (b)
235 236
http://www.ebook.edu.vn
- TriÒu sai pha cßn ®Æc tr ng b»ng tuæi b¸n nhËt triÒu. vÜ MÆt Tr¨ng lín nhÊt. Thñy triÒu nhËt ph©n l thñy triÒu
Tuæi b¸n nhËt triÒu l kho¶ng thêi gian tõ thêi gian kú quan s¸t ® îc khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng b»ng kh«ng. ë
tr¨ng trßn hay tr¨ng non ®Õn thêi gian biªn ®é triÒu sãc tr êng hîp thø nhÊt nhËn thÊy triÒu sai ng y biÓu hiÖn râ
väng lín nhÊt diÔn ra sau ®ã. Nh vËy, tuæi b¸n nhËt triÒu nhÊt, ë tr êng hîp thø hai − kh«ng cã triÒu sai ng y.
cho thÊy sù trÔ cña triÒu sai so víi thêi ®iÓm nguyªn nh©n
Trªn h×nh 3.7 nh÷ng biÕn thiªn triÒu sai ng y ®Æc biÖt
thiªn v¨n cña nã. Theo d÷ liÖu quan tr¾c, tuæi b¸n nhËt
râ trªn ® êng cong thø hai kÓ tõ trªn xuèng − biÓu diÔn
triÒu dao ®éng trong kho¶ng réng, tõ − 7,5 ®Õn 7,5 ng y.
thñy triÒu ë Hång K«ng. ë ®©y thÊy râ triÒu sai ng y t¨ng
Tuy nhiªn, ®a sè tr êng hîp tuæi b¸n nhËt triÒu l d íi 48
lªn ®ét ngét nh thÕ n o khi t¨ng ®é xÝch vÜ cña MÆt Tr¨ng.
giê.
Sù xuÊt hiÖn triÒu sai ng y cßn biÓu hiÖn râ trªn h×nh
3.4.3. TriÒu sai chÝ tuyÕn 3.5. Khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng b»ng kh«ng, trôc ng¾n cña
ellipsoit xoay sÏ trïng víi trôc xoay cña Tr¸i §Êt v t¹i mét
TriÒu sai chÝ tuyÕn l kÕt qu¶ biÕn thiªn biªn ®é thñy
®iÓm cè ®Þnh bÊt kú cña ®¹i d ¬ng sÏ kh«ng quan s¸t thÊy
triÒu to n nhËt MÆt Tr¨ng do biÕn thiªn ®é xÝch vÜ MÆt
triÒu sai ng y. Cßn khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng cùc ®¹i (xem
Tr¨ng. Theo thuyÕt tÜnh häc, thñy triÒu MÆt Tr¨ng b¸n
h×nh 3.5b), cïng mét ®iÓm, trong khi dÞch chuyÓn do sù
nhËt ®Òu chØ x¶y ra khi ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng b»ng kh«ng
xoay trong ng y cña Tr¸i §Êt t ¬ng ®èi so víi ellipsoit
(nhí l¹i h×nh 3.5). Tuy nhiªn, ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng thay ®æi
triÒu, sÏ tuÇn tù ®i qua ®Çu tiªn l khu vùc chªnh lÖch mùc
vÒ trung b×nh tõ 23o27’ vÜ b¾c ®Õn 23o27’ vÜ nam. NÕu MÆt
n íc cùc ®¹i so víi mùc trung b×nh, sau ®ã ®Õn khu vùc
Tr¨ng kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng xÝch ®¹o, th× xuÊt hiÖn
chªnh lÖch cùc tiÓu, v sau ®ã l¹i ®Õn khu vùc chªnh lÖch
thñy triÒu MÆt Tr¨ng to n nhËt v hÖ qu¶ l triÒu sai ng y
cùc ®¹i.
cña thñy triÒu tæng céng vÒ ®é cao v thêi gian.
Cßn ®èi víi thñy triÒu to n nhËt thuÇn tóy, m theo lý
Dùa v o biÕn tr×nh triÒu sai ng y, ng êi ta chia thñy
thuyÕt, ph¶i quan s¸t ® îc ë c¸c vÜ ®é lín h¬n 90 − δ , th×
triÒu th nh thñy triÒu chÝ tuyÕn v thñy triÒu nhËt ph©n.
khi t¨ng ®é xÝch vÜ MÆt Tr¨ng, biªn ®é cña nã ph¶i t¨ng lªn
Thñy triÒu chÝ tuyÕn l thñy triÒu quan s¸t ® îc khi ®é xÝch
v ®¹t cùc ®¹i ë thêi ®iÓm ®é xÝch vÜ cùc ®¹i. Trªn h×nh 3.7
237 238
http://www.ebook.edu.vn
nguon tai.lieu . vn
