¿Por qué sube y baja la marea?

Término general para los movimientos y cambios periódicos que ocurren en la litosfera, hidrosfera y atmósfera de la Tierra debido a las fuerzas de marea del sol y la luna. La deformación elástico-plástica de la tierra sólida causada por la fuerza de marea del sol y la luna se llama marea sólida, denominada marea sólida o marea terrestre, subida y bajada periódica, subida y bajada, avance y retroceso de la tierra sólida; superficie del mar causada por la fuerza de marea del sol y la luna por el agua del mar. Se llama marea oceánica, o marea oceánica para abreviar, los cambios periódicos (como 8, 12, 24 horas) causados ​​por la fuerza de marea de varios elementos; de la atmósfera (como el campo de presión del aire, el campo de viento atmosférico, el campo magnético terrestre, etc.) se denominan marea atmosférica o, para abreviar, marea de aire. Entre ellas, las mareas atmosféricas provocadas por el sol se denominan mareas solares, y las provocadas por la luna, mareas lunares. Debido a que la Luna está más cerca de la Tierra que el Sol, la proporción de las fuerzas de marea de la Luna y del Sol es de 11:5. Para el océano, la marea lunar es más significativa que la marea solar. Las fuerzas impulsoras de las mareas terrestres, marinas y aéreas son causadas por las diferentes fuerzas gravitacionales del Sol y la Luna en diversas partes de la Tierra, y las tres se influyen entre sí. La deformación de marea elástico-plástica de la corteza en el fondo del océano provocará las mareas oceánicas correspondientes, es decir, hay un impacto del efecto de la marea terrestre sobre las mareas oceánicas y la migración de la masa de agua de mar causada por las mareas oceánicas cambia la carga; en la corteza terrestre, provocando que la corteza terrestre sufra cambios sostenibles. La marea de aire está por encima de la marea del océano y actúa sobre la superficie del mar para provocar vibraciones adicionales, lo que complica los cambios en la marea del océano. Como ciencia completa de las mareas, sus objetos de investigación deberían ser las mareas terrestres, las mareas oceánicas y las mareas aéreas en su conjunto. Sin embargo, debido a que el fenómeno de las mareas oceánicas es muy obvio y está estrechamente relacionado con la vida de las personas, las actividades económicas, el transporte, etc. se acostumbra tratar las mareas como La palabra (marea) se entiende en un sentido estricto como marea oceánica.

La energía de las mareas es energía oceánica en forma de energía potencial, que se refiere a la energía potencial del agua formada por la subida y bajada del agua del mar. El fenómeno de las mareas de subida y bajada del agua del mar es causado por el movimiento de la tierra y los cuerpos celestes y la interacción entre ellos. En los océanos, la gravedad de la Luna eleva los niveles de agua en las caras lunar y oculta de la Tierra. Debido a la rotación de la Tierra, este aumento del nivel del agua se propaga de este a oeste en forma de olas de aguas profundas con un período de 12 horas y 25 minutos y una amplitud inferior a 1 m. La gravedad del sol actúa de manera similar, pero con una fuerza menor y un período de 12 horas. Cuando el sol, la luna y la tierra están en línea recta, se producen mareas vivas; cuando están en ángulo recto, se producen mareas muertas. Además de los cambios en las mareas semidiurnas y mensuales, el movimiento de rotación de la Tierra y la Luna también produce muchos otros ciclos periódicos, cuyos períodos pueden variar desde días hasta años. Al mismo tiempo, el agua de mar en la superficie se ve afectada por la fuerza centrífuga del movimiento de la Tierra. La fuerza combinada de la gravedad de la luna y la fuerza centrífuga es la fuerza de marea que hace que el agua del mar suba y baje. Además de la Luna y el Sol, otros cuerpos celestes también ejercen fuerzas de marea sobre la Tierra. Aunque la masa del sol es mucho mayor que la de la luna, la distancia entre el sol y la tierra también es mucho mayor que la distancia entre la luna y la tierra, por lo que su fuerza de marea es menos de la mitad de la fuerza de marea de la luna. . La fuerza de marea generada por otros cuerpos celestes es insignificante, ya sea porque están lejos de la Tierra o porque su masa es demasiado pequeña. Según la teoría de las mareas de equilibrio, si la Tierra está completamente cubierta por agua de profundidad constante, calculada mediante la gravedad universal, la fuerza de marea máxima generada por la Luna puede elevar el nivel del mar en 0,563 m, y el efecto de la fuerza de marea de la Luna puede elevar el nivel del mar en 0,563 m. el sol es O. 246 m. ​​El rango de marea observado en océanos como Hawaii es de aproximadamente 1 m, lo que está relativamente cerca de la teoría de la marea de equilibrio. Sin embargo, el rango de marea real en aguas costeras es mucho mayor que el valor calculado anteriormente. Por ejemplo, la amplitud de marea máxima en la Bahía de Hangzhou en mi país alcanza los 8,93 m, y la amplitud de marea máxima en la Bahía de Fundy en Canadá, América del Norte, alcanza los 19,6 m. Actualmente no existe una explicación clara para esta diferencia real versus calculada. En general, se cree que cuando los maremotos oceánicos impactan la plataforma continental y la costa, aumentan el rango de marea a través de movimientos como ascenso, convergencia y oscilación. La energía de las mareas es directamente proporcional al volumen mareal y al rango de marea. En otras palabras, es proporcional al cuadrado del rango de marea y al área del embalse. En comparación con la energía hidroeléctrica, la densidad energética de la energía mareomotriz es muy baja, equivalente al nivel de generación de microenergía hidroeléctrica. El valor máximo del rango de marea en el mundo es de aproximadamente 13 a 15 m, pero en términos generales, un rango de marea promedio de más de 3 m tiene un valor de aplicación práctica.

Las mareas varían de un lugar a otro y las diferentes áreas suelen tener diferentes sistemas de mareas. Todas obtienen energía de los maremotos de las profundidades marinas, pero tienen sus propias características únicas. A pesar de su complejidad, las mareas se pueden predecir con precisión en cualquier lugar.

Las mareas oceánicas obtienen energía de la rotación de la Tierra y ralentizan la rotación de la Tierra en el proceso de absorción de energía. Sin embargo, esta desaceleración en la rotación de la Tierra es casi imperceptible durante la vida de una persona y no se verá acelerada por el desarrollo y utilización de la energía de las mareas. Esta energía se disipa a una velocidad de 1,7 TW a través de la fricción entre las zonas marinas poco profundas y las zonas costeras. La extracción de energía de las mareas sólo es posible cuando hay grandes mareas y la energía está concentrada, y en lugares donde las condiciones geográficas son adecuadas para la construcción de centrales mareomotrices. Aunque estos sitios no están disponibles en todas partes, los países de todo el mundo han seleccionado un número considerable de sitios adecuados para desarrollar la energía mareomotriz. Según las últimas estimaciones, la energía mareomotriz con potencial de desarrollo es de unos 200TW·h al año.

La reserva teórica de energía mareomotriz en el mundo es de unos 3×109kw. La costa de mi país es tortuosa, con una longitud total de aproximadamente 1,8 × 104 km. Hay más de 6.000 islas grandes y pequeñas a lo largo de la costa, formando una costa de 1,4 × 104 km. La larga costa contiene recursos de energía de mareas muy ricos. Las reservas teóricas de energía mareomotriz de mi país ascienden a 1,1×108kw, de las cuales las provincias de Zhejiang y Fujian tienen las mayores reservas, representando aproximadamente el 80,9% del total del país. Sin embargo, estas son estimaciones teóricas y las reservas reales de energía mareomotriz disponibles son mucho menores. que las cifras anteriores.

La marea es un fenómeno natural en las zonas costeras. En la antigüedad, la marea durante el día se llamaba "marea", y la marea de la noche se llamaba "marea". Su aparición está relacionada con el sol y la luna. Tiene algo que ver y también corresponde al calendario lunar tradicional de nuestro país. El primer día de cada mes en el calendario lunar, el sol y la luna están en un lado de la tierra, por lo que tienen la mayor fuerza de marea, provocando "mareas vivas" alrededor del día quince o decimosexto de cada mes en el calendario lunar. calendario, el sol y la luna están en ambos lados de la tierra, la fuerza de marea del sol y la luna también causarán "mareas vivas" cuando las empujas y tiras cuando la fase lunar está en el primer cuarto y el último cuarto; , es decir, en el octavo y veintitrés del calendario lunar, la fuerza de marea del sol y la luna Las fuerzas de marea se compensarán parcialmente entre sí, por lo que se produce una "marea muerta". diciendo en el proverbio del granjero que "la marea sube el día 15 del mes lunar y hay playas por todas partes los días 8 y 23 del mes lunar". Además, las mareas altas también ocurren el primer día. Dado que la luna se mueve más de 13 grados hacia el este en la esfera celeste todos los días, el tiempo total es de unos 50 minutos. Es decir, el tiempo cenital de la luna (1 día lunar = 24: 50) se retrasa unos 50 minutos cada día (las mareas también ocurren a mitad del día y normalmente hay dos mareas cada día). Por lo tanto, la hora de la marea alta también se retrasa unos 50 minutos cada día.

Sin embargo, debido a la complejidad del movimiento de la luna y el sol, la marea viva a veces puede retrasarse uno o varios días, y la marea alta durante un día lunar suele ser de una hora o más detrás de la fase celeste superior o inferior de la luna Durante varias horas, en algunos lugares se produce una marea en un día lunar.

La gravedad del sol y la luna tiene un gran efecto sobre el agua (líquido) de la Tierra, y también afecta a los continentes sólidos de la corteza terrestre, provocando "mareas terrestres". "Las mareas" pueden desencadenar terremotos, por lo que se debe considerar la fase lunar al hacer predicciones de terremotos;

La gravedad del sol y la luna también tendrá un gran efecto en la atmósfera (gas) de la Tierra, causando Las "mareas atmosféricas", que provocan la convección atmosférica y los cambios atmosféricos, provocarán cambios climáticos. (Esto es contrario a la opinión tradicional de que el cambio climático no tiene nada que ver con la luna). Por lo tanto, los expertos en meteorología recomiendan que se tenga en cuenta la fase lunar al hacer pronósticos meteorológicos.

Según la ciencia moderna, se ha descubierto que la gravedad del sol y de la luna también puede tener un efecto sobre el cuerpo humano o sobre los líquidos de los organismos, formando misteriosas "mareas biológicas" y "mareas del cuerpo humano". ". Algunos científicos japoneses están trabajando en este tema. Investigando. Hay un proverbio en la antigua mi patria: "Si escapas del primer día del mes lunar, no podrás escapar del decimoquinto día". También es un retrato vívido de esta misteriosa marea biológica y del cuerpo humano que puede agravar la enfermedad. o cambios mentales en personas u otras criaturas.

Los trabajadores de nuestro país han resumido la experiencia de miles de años y han ideado muchos métodos de cálculo de mareas (cronometraje de mareas), como el método de cálculo de mareas de ocho puntos, que es un ejemplo: el La fórmula concisa es:

Marea alta = 0,8 h × [Fecha del calendario lunar - 1 (o 16)] Intervalo de marea alta

La fórmula anterior se puede utilizar para calcular una marea alta en por día Para áreas de marea semidiurnas regulares, sume o reste 12 horas al valor de 25 minutos (o se pueden sumar o restar 12 horas y 24 minutos para facilitar el cálculo) para obtener otro tiempo de clímax. Si suma o resta 6 horas y 12 minutos del valor, puede obtener la hora en que ocurre la marea baja: la marea baja.