1.

Gdzie:

Pływ półdobowy występuje gdy:

0<x<0,25

Pływ mieszany nieregularny półdobowy występuje gdy

0,25< x <1,5 lub 0,5<π<2,0

Pływ mieszany nieregularny dobowy występuje gdy

1,5<x<3,0 lub 2,0<π<4,0

2.Zdefiniować pojęcie zera mapy i średniego poziomu morza.

Zero mapy - chart datum - jest to zerowy poziom mapy nawigacyjnej. Rzeczywiste głębokości nie powinny być niższe od głębokości podanych na mapie nawigacyjnej. Nalezy przyjąć taki poziom aby prawdopodobieństwo pojawienia się głębokości mniejszych od naniesionych na mapę było minimalne.

1. na akwenach bezpływowych (skok poniżej 0.3m.) za zero mapy nawigacyjnej przyjmuje się wieloletnią średnią wszystkich obserwowanych poziomów wody MSL - mean sea level. Niekiedy poziom wody na kilka godzin może opadać o 1-3m poniżej poziomu średniego(inne czynniki).

2. na akwenach pływowych Admiralicja Brytyjska od 1970r. za CD przyjmuje LAT -lowest astronomical Tide.

Bezpieczństwo dla żeglugi.

Bezpieczniejsze są akweny pływowe (tam głębokości odnoszą się do L.A.T. czyli najniższego poziomu ze wszystkich wcześniej ustalonych poziomów zera mapy, jednocześnie zwiększający bezpieczeństwo żeglugi), ponieważ na akwenach bezpływowych za zero mapy przyjmuje się wieloletnia średnia wszystkich obserwowanych poziomów wody M.S.L., a tam aż w około połowie okres faktyczne głębokości na danym akwenie są mniejsze od głębokości podawanych na mapie. Niekiedy poziom wody na kilka godzin może opadać o 1-3 m poniżej poziomu średniego.

4.Objasnianie powstawania siły pływotwórczej…
Na elementarną cząsteczkę masy na powierzchni ziemi działają trzy siły: przyciągania ziemskiego fg, siła odśrodkowa układu ziemia-księżyc fo oraz siła przyciągania księżyca Fm. Jednak pierwsze dwie nie wywołują okresowych wahań poziomu morza więc tylko siła przyciągania księżyca jest przyczyną ruchów pływotwórczych.

5,6. Definicja potencjału siły. Potencjał siły pływtwórczej. Równanie potencjału pływotwórczej siły Księżyca i Słońca (porównanie i wnioski).

Potencjałem siły F^→ jest funkcja skalarna V, taka że F^→ = -gradV, a składowe F^→ są równe pochodnym cząstkowym V.Przykładem potencjału jest potencjał pola grawitacyjnego Ziemi. W dowolnym punkcie A potencjał pola grawitacyjnego pochodzący od masy punktowej wynosi V=GE/r gdzie r=odległość punktu A od masy E a G= stała grawitacji

Aby określić wielkość siły pływotwórczej dogodnej jest posługiwać się pojęciem potencjału tej siły, dlatego że potencjał wyraża się wielkością skalarną, którą można składać arytmetycznie w przeciwieństwie do sił, które można składać tylko geometrycznie.

7.

Proces tworzenia się elipsoidy

Przy założeniu, że działa tylko siła pływotwórcza Księżyca (ciała niebieskiego), to powierzchnia oceanu przyjęła by formę elipsoidy obrotowej, której dłuższa oś skierowana była by ku ciału niebieskiemu. Maksymalna wartość wzniesienia ξ_K uzyskamy dla Z_m=0^o lub 180^o i wynosi 0.3576m. Minimalna wartość uzyskana dla kąta 90^o i 270^o wynosi -0.1788m. a uzyskany skok pływu wyniesie 0.5364m.

W każdym punkcie potencjał siły pływotwórczej równa się potencjałowi siły ciężkości na poziomie morza i pływu. Na elementarną cząstkę w danym punkcie na powierzchni ziemi działają 3 siły:

• g = (GE/r_z^2)

• f_M = g*(M/E)*(r/d)^2

• f_O = g*(M/E)*(r/D)^2

Wypadkowa tych sił powoduje ukształtowanie się poziomu morza prostopadle do jej działania. Przyjmując że działa tylko siła przyciągania Księżyca powierzchnia oceanu przyjmuje forę elipsoidy obrotowej, skierowanej dłuższą osią do Księżyca.

Wyjaśnić proces tworzenia się elipsoidy pływu na ziemi pokrytej warstwą wody ( przy zerowej deklinacji ciała niebieskiego generującego Pływy), Elipsoida pływu księżycowego, pływu słonecznego, wypadkowy pływ księżycowo – słoneczny.

*Wyjaśnić proces tworzenia się elipsoidy pływu na ziemi pokrytej warstwą wody

Przy założeniu, że działa tylko siła pływotwórcza Księżyca, to powierzchnia oceanu przyjęłaby kształt elipsoidy obrotowej, której duża oś skierowana byłaby ku Księżycowi.

Maksymalną wartość wzniesienia ξM uzyskamy dla zM =0° i 180° , wynosi on 0.3576m. Minimalną wartość uzyskamy dla kąta 90° i 270° równą -0.1788m, więc skok pływu wyniesie 0.5364m

Statyczna teoria pływów Newtona pomimo wielu niedoskonałości(oparta na obliczeniu potencjału siły pływotwórczej) pozwala na wyjaśnienie podstawowych charakterystycznych zjawisk pływów. Zastosowanie uproszczenia :brak uwzględnienia lepkości i tarcia oraz inercji wód, a także założenie, że ocean obejmuje swoją powierzchnią całą powierzchnię kuli ziemskiej. W każdym pkt. Potencjał siły pływotwórczej równa się potencjałowi siły ciężkości na poziomie morza i pływu. Na elementarną cząsteczkę wody w danym pkt.

Na pow. Ziemi działa siła G=G*E/R2 oraz F=g*M/E*(R/d)2

Działa również siła odśrodkowa układu Ziemia Księżyc F=g*M/E*(R/d)2

W wypadku tych sił powoduje się ukształtowanie poziomu morza, który jest prostopadły do jej działania. Przy założeniu, że działa tylko siła przyciągania Księżyca powierzchnia oceanu przyjmuje formę elipsoidy skierowanej dłuższą osią do Księżyca.

* Pływ księżycowy

Księżyc obraca się w tym samym kierunku, co Ziemia, wykonując całkowity obrót dookoła niej w ciągu 27,3 doby. Gdy księżyc jest w pozycji "K1" - to obserwator "A" ma wysoką wodę (HW). Po upływie 24 godzin obserwator "A" nie będzie posiadał HW ponieważ Księżyc przesunie się do pozycji "K2" o wartość kątową α≈13°, co w mierze czasowej wynosi 52m. Jak z tego wynika każda następna wysoka woda (HW) jest opóźniona o 26m, a druga o 52m. Po 7-miu dniach o 6 godzin, czyli Księżyc znajdzie się w pozycji "K3". Odstęp czasu jaki upływa od dwóch wysokich wód wynosi 12h26m, a między HW a LW 6h13m.

* Pływ słoneczny

Ziemia w ciągu 365 dni obiega po ekliptyce Słońce. Oddziaływanie Słońca na Ziemię powoduje pływ słoneczny. Siła oddziaływania Słońca jest mniejsza od siły oddziaływania Księżyca. Wysoka woda występuje w czasie (HΘ). Odstępy HW i LW wynoszą 6h, a HW i HW 12h. Deklinacja Słońca δ=(±23,5°) zmienia się co pół roku. Występuje tutaj również nierówność dobowa. 4

8. Nierównosc miesieczna (paralaktyczna) wywołana jest zmiana odległosci Ksie_yca od Ziemi od 356 000km w perygeum do

406 700km w apogeum. Pływotwórcza siła Ksie_yca w perygeum jest około 40% wieksza ni_ w apogeum, co ma bezposredni wpływ

na skoki pływu. Miesieczna nierównosc pływu nazywa sie równie_ nierównoscia paralaktyczna, gdy_ miara oceny odległosci

Ksie_yca od Ziemi jest wartosc jego paralaksy. Skok pływu słonecznego w podobnych okolicznosciach zmienia sie o około 10%.

Poza wy_ej wymienionymi wystepuja tak_e nierównosci o dłu_szych okresach: rocznym, dziewietnastoletnim itd. Nale_y nadmienic,

_e zachodza znaczne odstepstwa w zjawisku pływu w porównaniu z rozwa_aniami teoretycznymi.

Notuje sie np.:

-skoki pływu rzedu kilkunastu metrów,

-na akwenie antarktycznym przewa_aja pływy półdobowe, a nie dobowe,

-maksymalne wysokie wody wystepuja nie w okresie syzygii, ale kilka dni pózniej.

9. 9. Wykazać w jaki sposób połączenie elipsoidy pływu księżycowego i słonecznego prowadzi do nierówności fazowej. Definicja pływu Syzygijnego, Pośredniego oraz Kwadraturowego.

1. Pływ Syzygijny: występuje gdy Księżyc jest w nowiu lub w pełni. W nowiu Księżyc znajduje się w koniunkcji, a w czasie pełni w opozycji do Słońca. Woda wysoka jest sumą pływu księżycowego i słonecznego, a woda niska przybiera najniższe wartości. Skok pływu jest duży. Występuje 2 razy w miesiącu synodycznym

2. Pływ Kwadraturowy: występuje w czasie I lub III kwadry. Tam gdzie powstaje woda wysoka pływu księżycowego występuje równocześnie woda niska pływu słonecznego i odwrotnie. Skok pływu kwadraturowego jest wyraźnie mniejszy od syzygijnego. Występuje 2 razy w miesiącu synodycznym.

3. Pływ Pośredni: występuje w okresie między pływem syzygijnym a kwadraturowym. Skok pływu osiąga wartości pośrednie.

Podczas jednoczesnego oddziaływania Księżyca i Słońca na powierzchni oceanów, powierzchnia jest geometryczna suma elipsoid obrotowych pływów Księżyca i Słońca. Wysokość pływu zależy od ich wzajemnego położenia.

Nierówność fazowa związana jest z tym, że woda wysoka pływu syzygijnego nie występuje w momencie pełni lub nowiu, jaki i pływu kwadraturowego w dniu I i III kwadry.

Nierówność półmiesięczna jest spowodowana zmianą faz Księżyca. W czasie nowiu i pełni występuje zjawisko syzygii, gdyż Księżyc, Ziemia i Słońce leżą wzdłuż jednej prostej, w koniunkcji lub opozycji ( występuje syzygia astronomiczna ). Po okresie 1-2 dni od tego momentu pływ księżycowy i słoneczny występują jednocześnie, a pływ wypadkowy, zwany syzygijnym, jest największy. Skok pływu jest wówczas największy.

Zmiana deklinacji Księżyca następuje w czasie miesiąca syderycznego, równego 27,32 doby. Okres nierówności półmiesięcznej spowodowanej deklinacją Księżyca będzie zatem równy 13,66 doby. W okresie I i ostatniej kwadry Księżyca, kiedy Księżyc i Słońce leżą pod kątem prostym w stosunku do Ziemi, występuje kwadratura astronomiczna. Po upływie około 1,5 doby od tego momentu półosie elipsoid pływów księżycowego i słonecznego tworzą też kat prosty i w tych miejscach, w których Księżyc wywołuje maksymalny wzrost poziomu morza, Słońce wywołuje maksymalny spadek poziomu morza, a pływ wypadkowy, zwany kwadraturowym jest najmniejszy. W innych okresach występują następujące sytuacje: Księżyc okrąża Ziemię w ciągu miesiąca syderycznego (27,32 doby), to jest z prędkością około 13/dobę, Ziemia wokół Słońca przesuwa się po torze 1/dobę, Księżyc wyprzedza Słońce o 12/dobę. Powoduje to, że momenty pływu wypadkowego znajdują się między momentami kulminacji Księżyca i Słońca. W praktyce, ze względu na większy wpływ Księżyca na występowanie pływu, różnice określa się względem jego kulminacji. W wypadku wystąpienia kulminacji Księżyca przed wodą wysoką mówimy o opóźnieniu pływu (lagging), zaś, jeśli kulminacja ma miejsce po wystąpieniu wody wysokiej, zachodzi przyspieszenie pływu (priming

10. Nierówność deklinacyjna- deklinacja księżyca zmienia się od ±28°35’, a nierówność deklinacyjna jest od niej zależna. W dniach w których deklinacja jest rożna od 0°, duża półoś elipsoidy pływu jest nachylona względem płaszczyzny równika. Wysokość dwóch kolejnych wód wysokich i kolejne skoki pływu są sobie równe. Wiąże się z nią nierówność dobowa w czasie, która polega na tym, że woda niska pojawi się po okresie dłuższym niż 6h12min po wodzie wysokiej, druga zaś woda niska po okresie krótszym. Wpływ zmian deklinacji słońca jest nieporównywalnie mniejszy.

11.

Nierówność miesięczna (paralaktyczna) wywołana jest zmianą odległości Księżyca od Ziemi od 356 000km w perygeum do 406 700km w apogeum. Pływotwórcza siła Księżyca w perygeum jest około 40% większa niż w apogeum, co ma bezpośredni wpływ na skoki pływu. Miesięczna nierówność pływu nazywa się również nierównością paralaktyczną, gdyż miarą oceny odległości Księżyca od Ziemi jest wartość jego paralaksy. Skok pływu słonecznego w podobnych okolicznościach zmienia się o około 10%. Poza wyżej wymienionymi występują także nierówności o dłuższych okresach: rocznym, dziewiętnastoletnim itd. Należy nadmienić, że zachodzą znaczne odstępstwa w zjawisku pływu w porównaniu z rozważaniami teoretycznymi.

Notuje się np.:

-skoki pływu rzędu kilkunastu metrów,

-na akwenie antarktycznym przeważają pływy półdobowe, a nie dobowe,

-maksymalne wysokie wody występują nie w okresie syzygii, ale kilka dni później.

12. Jak powstaje układ amfidromiczny? Objasnic pojecia co – ranges lines i co – tidal lines. Dlaczego Nie powinno byc„pływowych” wahan poziomu morza w punkcie amfidromicznym?

* Układ amfidromiczny:

Powstaje na określonym basenie wodny gdzie działają zjawiska pływowe.

Poziome siły pływotwórcze są małe, a ich reakcja jest zauważalna gdy zachodzi rezonans między ich okresami a naturalnymi okresami oscylacji od dna oceanicznego. Kształt zbiornika lub basenu wodnego ma również zasadniczy wpływ na zjawiska pływowe. W basenach wodnych zbliżonych kształtem do koła, wieloboku foremnego lub prostokąta, przemieszczanie fali pływowej podlega siłom Coriolisa. Fala przemieszcza się wzdłuż brzegu: w prawo na PN i w lewo na PD.W tym przypadku mamy do czynienia z obrotem pochylonej

powierzchni morza. Punkt, wokół którego zachodzi ten obrót nazywamy amfidromą(punkt amfidromiczny)

* Dlaczego Nie powinno byc „pływowych” wahan poziomu morza w punkcie amfidromicznym?

W amfidromicznym punkcie nie ma wahan poziomu morza. Wokół niego zawsze bedzie obiegac fala wywołujaca w różnychpunktach okresowe podniesienia sie i opadania morza.

* Linie jednakowych skoków pływów - co – ranges lines – to linie łaczace punkty o jednakowym srednim skoku pływów. Na mapachzaznaczane linia przerywana.

* Linie jednakowych faz pływów - co – tidal lines ( linie kotydialne)- linia łaczaca punkty, w których maksymalne rzedne pływów pojawiaja sie jednoczesnie. Linia kotydalna wody wysokiej okreslona jest jako liczba godzin ksieżycowych, które upłyneły od momentu kulminacji Ksieżyca nad południkiem 000 (Greenwich) do momentu wystapienia wody wysokiej.

13. Geneza składowych fal pływu.

Okresowość sił pływotwórczych generuje i podtrzymuje ruchy wahadłowe w oceanie. Powstają w ten sposób fale, Laplace rozpatrywał ich dwa systemy:

-wymuszone, których grzbiety przemieszczają się z prędkością równą prędkości przemieszczania się ciała niebieskiego.

-swobodne, których grzbiety przemieszczają się z prędkością zależną od głębokości.

14.

Stałe harmoniczne – części zależne od warunków lokalnych. Wyprowadza się je bezpośrednio z obserwacji pływów w danym punkci.

15.

16.

Objaśnić wpływ czynników meteo

CIŚNIENIE- zmiana ciś o 1 hPa zmienia poziom morza o 10mm, spadek gwałtowny ciśnienia spowoduje podniesienie poziomu morza. Ciśnienie atmosferyczne, długotrwałe niże (niskie ciśnienie) powoduje podnoszenie się wody, a odwrotnie dzieje się to w wyżach.

WIATR- spiętrzenie wiatrowe- powoduje podwyższenia lustra wody, wektor prądu na powierzchni wody max odchyl się od działania prądu wiatrowego o 45 (z rotacją w prawo). Wywołuje wahania poziomu prądu. Dodatkowo na wysokość pływów wpływ mają warunki atmosferyczne. Długotrwałe wiatry z tego samego kierunku powodują duże dodatkowe spiętrzenie wody.

Zmiana gwałtowna ciśnienia+ sztormowy wiatr= fala anemobaryczna.

* Oszacowanie stopnia zaufania do wyników obliczeń pływów z ATT.

ATT - przepowiednia w ATT są obliczone dla średnich warunków meteo dla danych obszarów. Takie jak: zmiana ciś, działanie wiatru, zjawisko tsunami, sejsze, mogą powodować odchylenie od przewidywalnych wysokości pływów jak również odchylenie od przewidywanych momentów wód wysokich i niskich.

Dokładność przepowiedni: prognoza dla portów zasadniczych: uwzględnia się wyniki ciągłej obserwacji pływu w okresie nie krótszym niż 1 rok, na podstawie tych obserwacji przepowiednie sa korygowane do średniej wartości poziomu morza, czyli do średnich warunków meteo. Ponieważ pewne prawidłowości wahań średniego poziomu morza zaobserwowane w czasie rocznego cyklu nie muszą się dokładnie powtarzać w latach następnych dąży się do wydłużenia cyklu obserwacji do 3 lat. Jeżeli obserwowane warunki meteo odbiegają od średnich jest to znak, że podane przepowiednie mogą mieć mniejsze lub większe błędy.

Porty dołączone: na dokładność przepowiedni w porcie dołączonym maja wpływ zarówno przep w porcie zasadniczym jak również dokładność podanych różnic czasów wysokości. Zasadą jest aby te różnice opierały się na pełnym miesięcznym cyklu obserwacji, podane uwagi dotyczą również dokładności podanych stałych harmonicznych głównych składowych M2, S2, K, O z tym że gdy okres obserwacji jest mniejszy cyklu miesięcznego to odnośna uwaga znajdziemy w cz. III ATT.

17.

Klasyfikacja prądów pływowych, prądy kołowe i dwukierunkowe.

* Klasyfikacja:

1- ze względu na charakter pływu:

a)Dobowe prądy pływowe- Okres w przybliżeniu równy jest dobie księżycowej. W ciągu doby ma tylko 1 HW i 1LW.

b)Półdobowe prądy pływowe- ma okres w przybliżeniu równy połowie doby księżycowej tj. 12h25m. Wciągu doby 2HW i 2 LW.

c)Prądy pływowe zbliżone do półdobowych – związane z pływami mieszanymi. Prędkośc prądu podczas 1 max. W czasie doby księżycowej znacznie różni się od Prędkości prądu podczas 2 max. 8

2– ze względu na duże różnice w V wyróżnia się:

a)prądy pływowe syzygijne- mają prędkość największą

b)prądy pływowe kwadraturowe – V najmniejsza

c)prądy pływowe pośrednie

Prądy kołowe:

Występują na otwartych morzach, środkowych częściach dostatecznie szerokich zatok i cieśnin, gdzie prądy pływowe podlegają oddziaływaniu siły Coriolisa, powodującej skręcanie pływów. Kierunki w okresie pływu zmieniają się stopniowo, a ich prędkości w określonych momentach różnią się nieznacznie. Wektor prądu zmienia się o 360o na dobę, mają małe prędkości. Opisują w pewnym przedziale czasu w płaszczyźnie poziomu morza bardziej lub mniej regularną zamkniętą krzywą. Jeżeli od danego punktu naniesiemy wektory prądu pływowego w czasie pełnego okresu pływu, to łącząc końce wektorów otrzymamy HODOGRAF prądu pływowego.

Obserwacje w naturze potwierdzone obliczeniami analizy harmonicznej, wykazują, że w rzeczywistości hodograf prędkości pływów, ma bardziej skomplikowany kształt i rzadko przypomina elipsę.

* Prąd dwukierunkowy:

Występują w wąskich cieśninach, zatokach. Jego przebieg ma minimalną i maksymalną prędkość. Przy minimalnych prędkościach zmienia swój kierunek. Zachowuje w ciągu 6 h kierunek prawie stały. W czasie pierwszych 3h prędkość jego się zwiększa, a w następnych 3 maleje. Pod koniec 6 godz. kierunek prądu zmienia się na przeciwny (wektor prądu zmienia się o 180o), jego prędkość stopniowo wzrasta, by po upływie 3h ponownie zmaleć.

Wiatrowa zmiana kierunku płynięcia wody, prąd stały+ prąd pływowy działające w tej samej fazie powoduje zwiększenie V. ( Przy min V prąd zmienia kierunek – p. rewersyjny.)Występuje SLACK, czyli okres czasu, gdy masy wód są w bezruchu.

Maksymalne prądy w fali postępującej obserwuje się podczas HW i LW, a w fali stojącej przy średnim poziomie morza.

Okres prądu odpowiada okresowi wahań poziomu morza.

18.

Objaśnić podstawowe nierówności cechujące przebieg prądów pływowych

Nierówności w prądach pływowych są mniej wyraźne niż w wahaniach poziomu morza. Obserwacje prądów dowodzą że nie zawsze ich maksymalne prędkości związane są z syzygią i maksymalną deklinacją księżyca . Z uwagi na dużą różnorodność prądów pływowych są one mniej zbadane zniżeli podstawowe zjawisko pływu jakim jest zmiana poziomu wód.

19.

Jak kształtuje się wektor prądu realnie oddziałującego na statku w danym akwenie

Suma wektorów: V=Vs+Vpł+Vg+Vw

Vs=prąd stały

Vpł=prąd pływowy

Vg=prad gradientowy

Vw=prąd wiatrowy

Znos V=Vs+Vpł+Vg

flow