Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов - Ржевский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
2о)Ут sin ф (где со — угловая скорость вращения Земли, равная 7,29-10'5 с-1; VT — скорость течения; ф — географическая широта).
При установившемся движении отклоняющая сила вра\цения Земли должна уравновесить действующую силу g sin у. Это произойдет тогда, когда VT будет направлено в правую сторону (для северного полушария) перпендикулярно к наибольшему уклону.
Отсюда скорость течения VT будет
g sin 7 2со sin ф
(2.6)
В придонном слое трения, имеющем в средних широтах толщину около 100 м, действующая сила g sin у будет уравновешиваться уже двумя силами: силой трения — Т и отклоняющей силой вращения Земли — К, сумма которых направлена по равнодействующей R (рис. 2.5, в).
Выражение скорости примет иной вид:
ут = ¦
g sin у
. (2.7)
V ц2 -f- (2со sin ф)2
Отсюда следует, что с возрастанием силы трения ц, при приближении ко дну вектор течения стремится принять направление, совпадающее с направлением максимального уклона изобарической поверхности, при этом скорость уменьшается и у самого дна, где происходит «прилипание» ^ = оо, а Ут = 0.
Этот простой и наглядный способ вывода формул скорости градиентного течения, предложенный Н. И. Егоровым, полностью согласуется с доказательствами, основанными на более строгом математическом методе [17].
Приливные течения обусловлены приливами, связанными с взаимодействием сил притяжения внутри космической системы Земля—Луна—Солнце. Основные черты приливов определяются приливообразующей силой Луны, которая в 2,17 раза больше солнечной. Большое влияние на величину и характер приливов оказывают физико-географические условия в конкретных районах — контуры берегов, размер акватории, ее глубина, географическое положение и т. д.
В открытом океане колебание уровня, связанное с приливом, не превышает 0,8—1 м. У побережий материков уровень колеблется около 1,5—2 м. Однако местные отклонения достигают значительных величин. Так, в вершине залива Фунди, расположенного
между полуостровом Новая Шотландия и материком, величина прилива достигает 16,2 м, являясь максимальной для Мирового океана; в Мезенской губе — 8,5 м; в то же время величина прилива в Балтийском море под Ленинградом составляет всего 3,7 см [52].
Наивысший уровень воды во время прилива называется полной водой, а наинизший во время отлива — малой водой. Промежуток времени между двумя последовательными полными и малыми водами составляет период прилива. Различают приливы суточные с периодом, равным полным лунным суткам (24 ч 50 мин), полусуточные с периодом 12 ч 25 мин и смешанные, у которых в течение половины лунного месяца период меняется с полусуточного на суточный.
Наивысший уровень полных вод и наименьший малых наблюдается в то время, когда Луна, Солнце и Земля находятся в одной плоскости, перпендикулярной к земной орбите (время полнолуния и новолуния). Приливные силы Луны и Солнца в это время действуют однонаправленно и складываются, образуя так называемые сизигийные приливы.
Когда Луна и Солнце располагаются по отношению к Земле на взаимно перпендикулярных плоскостях, что происходит в первую и последнюю лунные четверти, приливы становятся наименьшими — квадратурные приливы.
При взаимодействии приливной волны с берегом, особенно в узких проливах или заливах, происходит отражение приливной волны и образуются стоячие волны. Если период последних совпадает с периодом собственного колебания уровня в водоеме, то в результате резонанса происходит значительное увеличение колебаний уровня.
В условиях, когда происходит сложение продольных стоячих волн с поперечными волнами, сдвинутыми по фазе на четверть периода, в широких заливах или окраинных морях возникает круговое, вращательное движение гребня приливной волны вокруг неподвижной точки, называемой амфидромией. Колебания уровня в этой точке не будет, уровень сохраняется постоянным.
На картах распространение приливной волны показывают линиями, соединяющими точки, в которых полная вода наступает в один и тот же момент времени. Эти линии носят название к о -тидальных линий.
Явление приливов представляет собой волновое движение масс воды. При этом длина волны значительно превышает ее высоту и зависит от глубины моря Н. Для полусуточного прилива с периодом Т = 12 ч 25 мин В. В. Шулейкин приводит следующие расчетные величины;
глубина моря, м........ 10 50 100 500 1000 5000
скорость волны, м/с ... 9,9 21 31 70 99 210
длина волны, км........ 444 992 1400 3130 4440 9920
При приведенных соотношениях глубины моря и волны динамические условия на всех глубинах будут одинаковыми и во всей преобладающей толще воды движение частиц происходит по одинаковым законам [66].
Приливные течения можно представить как проекции движения частиц по орбитам на горизонтальную плоскость. Тогда скорость течения V составит:
V = с cos {nt — kx), (2.8)
где с — скорость распространения волны; Z0 — амплитуда колебания; п — угловая скорость волны; t — время, когда скорость течения имеет величину V; kx — начальная фаза.
