WZAJEMNE

ZALEŻNOŚCI

MIĘDZY SIŁAMI

PŁYWOTWÓRCZYMI

A PŁYWAMI

WYSTĘPUJĄCYMI

W

RZECZYWISTOŚCI

Teoria statyczna (Newton) stanowi pierwszy krok w

wyjaśnieniu zjawiska pływów. Oddziaływanie Księżyca i Słońca na
powłokę wodną Ziemi dowodzi stosunkowo niewielkich wahań
pionowych mas wody i przemieszczania się fali pływu.

Rezultatem statycznej teorii pływów jest ogólna

prognoza, że maksimum pływu będzie zgodne w fazie z siłę
wywołującą to zjawisko, a w szczególności, że w czasie pływu
syzygijnego maksymalny pływ winniśmy obserwować w południe
i o północy przy zerowej deklinacji Księżyca. Obserwacje pływów
występujących w rzeczywistości, generalnie nie potwierdzają
tych oczekiwań, jakkolwiek w niektórych portach, np. w Los
Angeles (φ = 33°43'N,
λ = 118°16'W) bądź w St. Michel na Alasce (φ = 63°29'N, λ =
162°02'W) pełnia
i nów Księżyca występują w przybliżeniu w momencie
wystąpienia wysokiej wody syzygijnej, podczas gdy w czasie
pierwszej i ostatniej kwadry występuje korelacja z pływem
kwadraturowym. Można również zauważyć, że w Los Angeles
występuje pływ półdobowy, a w St. Michel dobowy, przy czym w
przypadku pływu półdobowego obserwujemy większe amplitudy
niż dla dobowego.

Rozwinięciem teorii statycznej jest teoria dynamiczna

(Laplace), tłumacząca zjawisko przemieszczania się fal długich,
przekształcania fal postępowych w stojące itd. Możemy tu
wyjaśnić przyczyny braku zgodności między fazą pływu a siłą
wzbudzającą oraz przyczyny piętrzenia się wód w strefie
brzegowej, ale nie określimy tych konkretnych wielkości bez
odwołania się do rzeczywistych obserwacji w danym
interesującym nas miejscu. W niektórych punktach kuli
ziemskiej przykładowo, pływ słoneczny może być tak duży jak
księżycowy, w innych stanowi około 6% jego wielkości, a
wiadomo przecież, że teoretycznie wynosi 45% pływu
księżycowego. Inną jeszcze rozbieżnością pomiędzy teorią a
rzeczywistością jest fakt, że w obszarach arktycznych często
występuje pływ o charakterze półdobowym, mimo że
przewidywany byłby pływ dobowy.

Przyczyną wspomnianych rozbieżności są poczynione

założenia teoretyczne wynikające ze złożoności problemu i
konieczność ograniczenia się do pewnej ilości schematycznych
czy wycinkowych opracowań. Dotyczy to głównie takich założeń
jak: oceany całkowicie pokrywają Ziemię, a więc nie uwzględnia
się kontynentów, nie bierze się pod uwagę topografii dna,
aktualnego ruchu mas wody itp. Niezmiernie istotnym
czynnikiem wywierającym wpływ na amplitudy obserwowanych
pływów jest zjawisko rezonansu. Tym również możemy
tłumaczyć fakt, dlaczego pewne części oceanu reagują na
przyciąganie Księżyca i Słońca odmiennym rytmem pływowym
niż inne. Aby częściowo wyjaśnić to zjawisko posłużymy się
badaniami, jakie zostały przeprowadzone w pasie równikowym
oceanów: Atlantyckiego i Pacyfiku.

Jak wykazały badania, stosunek własnego okresu wahań

wody w danym akwenie (kanale, oceanie) do okresu działającej
siły pływotwórczej jest ważnym miernikiem określającym
charakter obserwowanych pływów. Naturalne okresy wahań T

n

wynoszą dla Oceanu Atlantyckiego 19 godzin, a dla Pacyfiku 42
godziny. W przypadku pływu półdobowego, wywołanego
oddziaływaniem Księżyca, okres sił pływotwórczych wynosi
około 12,4 godziny.

Obliczony dla pasa równikowego stosunek własnego

okresu wahań wody w danym akwenie do okresu działającej siły
pływotwórczej wynosi na Atlantyku 1,53, a na Pacyfiku 3,4. Z
tego wynika, że Ocean Atlantycki bardziej reaguje na
półdobowy cykl sił pływotwórczych, podczas gdy Pacyfik reaguje
bardziej na cykl dobowy, minimalnie zaś na półdobowy.
Porównując otrzymane ilorazy (1,53 i 3,4) okazuje się, że
relatywna wielkość pływu księżycowego na Atlantyku winna być
większa od pływu na Pacyfiku o współczynnik 1,22. Te
prawidłowości generalnie znajdują potwierdzenie w pływach
występujących w rzeczywistości. Dodajmy jeszcze, że jeżeli
wspominany wyżej stosunek jest większy od jedności, to pływ
obserwowany jest opóźniony w fazie w stosunku do wywołującej
go siły. Im stosunek ten jest bardziej zbliżony do jedności, tym
większe jest prawdopodobieństwo wystąpienia zjawiska
rezonansu. W tym przypadku reakcje mas wody na działające
cyklicznie siły pływotwórcze można przyrównać do
elektrycznego obwodu rezonansowego, którego amplituda
uzależniona będzie od częstotliwości prądu wzbudzającego. Dla
niektórych częstotliwości nastąpi znaczne zwiększenie
amplitudy, przy innych natomiast niewielkie, chociaż w jednym i
drugim przypadku mamy do czynienia z podobną siłą
zewnętrzną.

Reakcja mas wodnych na działające siły pływotwórcze

jest podobnej natury, i tak niektóre składowe sił
pływotwórczych powodują wzrost amplitudy pływu, a inne
(różniące się prędkością) wywierają tylko nieznaczny wpływ.
Procesy takie zachodzą najpierw na oceanie, a następnie na
przestrzeniach wodnych stosunkowo ograniczonych, lecz
połączonych z oceanem, takich jak estuaria, głębokie zatoki czy
morza literalne. Amplitudy niektórych składowych mogą rosnąć,
a innych znów maleć. Na wodach płytkich następuje dalsza
zmiana wielkości składowych i, w konsekwencji, fali pływu.
Wreszcie, może następować zniekształcenie fali pływu przez
składowe harmoniczne podstawowych składowych fali pływu o
prędkościach podwójnych, potrójnych itd. Zjawiskiem rezonansu
między innymi możemy wyjaśnić największe obserwowane
pływy na świecie, jakie występują w Zatoce Fundy, gdzie skok
pływu syzygijnego dochodzi do 18 m. Skoki pływu powyżej 10 m
obserwujemy m.in. w Puerto Gallegos w Argentynie, Cook Inlet
na Alasce, Zatoce Frobishera czy Zatoce St. Mało we Francji.

Reasumując: ani teoria statyczna Newtona, ani

dynamiczna Laplace'a (jakkolwiek bez nich trudno byłoby
przedstawić zjawisko fenomenu pływów) nie wyjaśniają w pełni
rzeczywistych wahań poziomu mórz i zjawiska prądów
pływowych, bez uciekania się do obserwacji pływów w danym
interesującym nas miejscu. Nie udało się jak dotąd
przeprowadzić pełnego obliczenia dotyczącego całokształtu
pływów na powierzchni kuli ziemskiej. Ma chyba rację F. Biesel,
mówiąc, że „w pewnej mierze należy przyznać, że od tamtych
czasów (Newtona i Laplace'a) nie wniesiono do teorii pływów
żadnych istotnych udoskonaleń”.

Największy postęp został dokonany w zakresie

obserwacji, które stały się dużo liczniejsze i bardziej precyzyjne,
a wprowadzenie metod analizy harmonicznej pozwoliło
przewidywać pływy z dużą dokładnością. Należy jednak sądzić,
że postęp w dziedzinie komputeryzacji pozwoli na
uwzględnienie wszystkich czynników mających wpływ na
zjawisko pływów, a tym samym uzyskanie kompletnego obrazu i
wyjaśnienia wszystkiego, co dotyczy pływów na Ziemi.