Земной прилив

Сила, вызывающая земной прилив: Луна над 30° с. ш.

Сила, вызывающая земной прилив: Луна над 30° ю. ш.

Земля испытывает воздействие гравитационного поля, образующегося от массивных тел космического пространства. Большая из периодических гравитационных сил, действующих на Землю, исходит от Луны. На рисунках изображена приливная сила, создаваемая Луной, для случая, когда Луна находится точно над 30° с. ш. (на рисунке справа), или 30° ю. ш. (на рисунке слева. Красным цветом показана сила, направленная вверх (от центра Земли), синим цветом — направленная вниз (к центру Земли). На каждой картинке одна красная область находится под Луной, другая — в противоположной точке. Если, например, в данный момент времени Луна находится прямо над 30° с. ш. (правый рисунок), 90° з. д., то центр одной красной области находится на 30° с. ш., 90° з. д. (под Луной), центр второй красной области на 30° ю. ш., 90° в. д. (в противоположной от Луны точке), а синеватая полоса является большим кругом, равноудалённым от этих точек. В результате вращения Земли на 30° широты пик силы возникает один раз в сутки, что даёт суточный период колебаний гравитационной силы. На экваторе же возникновение двух равных пиков (и двух впадин) силы соответствует полусуточному периоду колебаний.

Земной прилив охватывает все тело Земли, и ему не мешают тонкая кора и массивы суши на поверхности в масштабах, которые делают несущественной жёсткость горных пород. Хотя гравитационная сила, вызывающая земные и океанские приливы одинакова, её действие на твёрдую землю и на воду океанов различно. Океанические приливы являются следствием резонанса одних и тех же движущих сил с периодическими движениями воды в Мировом океане, накопленными за много дней, так что их амплитуда изменяются на коротких расстояниях всего в несколько сотен километров. В то же время периоды собственных колебаний Земли несоразмерны астрономическим временам, поэтому высота земного прилива обусловлена только действующими в данный момент силами.

Компоненты прилива с периодом около двенадцати часов имеют лунную амплитуду (разность высот выпуклости/впадины земной поверхности), которая чуть более чем в два раза превышает высоту солнечных амплитуд, как показано в таблице ниже. Полусуточный прилив (один максимум каждые 12 или около того часов) преимущественно лунный, он вызывает секторальные деформации. Суточный прилив лунно-солнечный и вызывает тессеральные деформации^[2].

Основные составляющие прилива. Амплитуды могут отличаться от перечисленных в пределах нескольких процентов^[3][4].

Вы­со­ко­точ­ные дан­ные о зем­ных при­ли­вах бы­ли по­лу­че­ны с по­мо­щью крио­ген­ных гравиметров, а так­же ра­дио­ин­тер­фе­ро­мет­ров со сверх­длин­ной ба­зой^[1]. Вулканологи используют регулярные, предсказуемые движения земных приливов для калибровки и тестирования чувствительных инструментов мониторинга деформации вулканов. Приливы также могут вызывать вулканические явления^[5].

Амплитуду земных приливов важно учитывать в глобальной системе позиционирования, и в измерениях спутниковой лазерной локации. Земные приливы также необходимо учитывать в случае некоторых экспериментов по физике элементарных частиц. Например, в ЦЕРН^[6] или Национальной ускорительной лаборатории SLAC очень большие ускорители частиц были спроектированы с учётом земных приливов для корректной работы и правильной интерпретации полученных результатов^[7].

Приливы в планетах и лунах, а также у двойных звёзд и двойных астероидов играют ключевую роль в их динамике. Например, из-за приливного колебания Луна попадает в спин-орбитальный резонанс 1:1, в силу чего она всегда повёрнута к Земле одной стороной. Из-за прилива и Меркурий находится в ловушке спин-орбитального резонанса 3:2 с Солнцем^[8]. По той же причине считается, что многие экзопланеты захвачены в более высоких спин-орбитальные резонансы со своими родительскими звёздами^[9].