NAWIGACJA-PŁYWY
1) Przejście przez płytki tor wodny (lub mielizna): ŻĄDANA WYS. PŁYWU= zanurzenie+ zapas bezp.- gł. na mapie. 2) Redukcja sądy (akustycznej): GŁĘB. NA MAPIE= głęb. od stępki+ zanurzenie- wys. pływu. 3)Obliczanie gł. przy kotwiczeniu: GŁĘ.PRZY KOTWICZENIU= żądana gł. pod stępką w momencie wody niskiej+ wys. pływu w momencie rzucania kotwicy- wys. wody niskiej.
OBLICZANIE MOMENTU SAMODZIELNEGO ZEJŚCIA Z MIELIZNY: Tom III i IV- wody pozaeuropejskie- diagram zbiorczy ±5- ±7h
SHALLOW WATER CORRECTION- płytkowodne poprawki pływu
MIESIĄC SYDERYCZNY- księżyc wykonuje obrót o 3600 w ciągu 27,3 doby, oś Ziemi jest nachylona do ekliptyki pod kątem 65,50
NA JEDNOSTKĘ WODY DZIAŁAJĄ SIŁY: 1) przyciągania Księżyca, 2)przyciągania Ziemi,3)Siły odśrodkowe powstające wskutek obrotu Ziemi i Księżyca wokół wspólnej osi.
SIŁY WZNOSZĄCE PŁYWU: η= rz/4 (mK/mZ)( rZ/l)3 3cos2Θ
Max wartość η uzyskamy dla Θ=00 lub 1800 i wynosi 0,3576m, Min wart. η dla Θ =900 lub Θ =2700 i wynosi -0,1788m
SKOK PŁYWU= max wart η- min wart η.
SIŁA PŁYWOTWÓRCZA- wypadkowa siły odśrodkowej i siły przyciągania ziemskiego. Jest to pozioma składowa. : siła pływotwórcza, siła przyciągania, siła odśrodkowa. Może ona być sformułowana jako różnica siły przyciągania działającej na cząst. wody w danym punkcie, a siłą przyciągania działającą na cząst. masy w środku kuli ziemskiej. PŁYW SYZYGIJNY- księżyc jest w nowiu lub pełni: δKSIĘŻ I δSŁOŃCA = 0 PŁYW KWADRATUROWY- księżyc jest w I lub II kwarcie.
KRZYWA PŁYWÓW:
1)TIME OF HIGHER LOW WATER, 2)TIME OF LOWER LOW WATER, 3)TIME OF LOWER HIGH WATER, 4)TIME OF HIGHER LOW WATER, 5)MOMENT DOLNEJ KULMINACJI KSIĘŻYCA, 6)MOMENT GÓRNEJ KULMINACJI KSIĘŻYCA, 7)HIGH WATER INTERVAL (H.W.I), 8)LOW WATER INTERVAL (L.W.I), 9)DURATION OF RICE- FLOW, 10) DURATION OF FALL- EBB, 11)HIGHT OF HIGHER LOW WATER, 12)HIGHT OF LOWER LOW WATER, 13)HIGHT OF LOWER HIGH WATER, 14)HIGHT OF HIGHER HIGH WATER, 15)RANGES, 16)HALF RANGES, 17)POŁOWA SKOKU ŚREDNIEGO.
WZAJEMNA ZALEŻNOŚĆ SIŁ PLYWOTWÓRCZYCH KSIĘŻYCA I SŁOŃCA: ηS/ηK= MS/MK *(lK/ lS)3 ηS- WZNIESIENIE PŁYWU ZRÓWNOWAŻONEGO SLONECZNEGO, ηK- wzniesienie pływu zrównoważonego księżycowego, MS,MK- masy słońca i księżyca, lK, lS- odległości od ziemi do księżyca i słońca
Pływy spowodowane działaniem Słońca będą około dwukrotnie mniejsze od pływów wywołanych działaniem Księżyca.
Wpływ wypadkowy uzależniony będzie od wzajemnego położenia Księżyca, Słońca lub Ziemi. Jeżeli Księżyc znajdzie się w nowiu lub w pełni będziemy obserwowali PŁYW SYZYGIJNY, przy czym odstęp czas jaki upłynie między jednym nowiem a następnych (bądź pełniami) wyniesie 29,5 dnia- Księżyc wykonuje całkowity obieg wokół ziemi w 27 ni 8h, Ziemia wokół Słońca w ciągu doby dokonuje obrót o 10.
Moment pływu wypadkowego będzie znajdował się między momentami kulminacji Księżyca i Słońca. Z uwagi na większą wart. pływu księżycowego w praktyce różnice czasu między kulminacją księżyca a momentami występowania wysokich wód określamy jako ODSTĘP KSIĘŻYCOWY.
Gdy Księżyc kulminuje przed wystąpieniem wys. wody mamy do czynienia z opóźnieniem pływu, gdy zaś woda wypadkowa wystąpi wcześniej nazywamy ten stan PRZYŚPIESZENIEM PŁYWU.
Jedną z istotnych przyczyn nierówności pływów jest zmiana odległości pomiędzy środkami Księżyca i Ziemi jaka wystąpi podczas miesiąca Syderycznego.
Siła pływotwórcza Księżyca jest o około 40% większa gdy znajduje się on w PERYGEUM niż w APOGEUM.
Rezultatem stat. teorii pływów była również prognoza, że max pływu będzie zgodne w fazie z siłą wywołującą to zjawisko, a w szczególności że w czasie pływu syzygijnego max. pływ winniśmy obserwować w południe i o północy przy zerowej deklinacji Księżyca. Obserwacje jednak nie potwierdzają tych oczekiwań, jednakże w niektórych portach (L.A.) pełnia i nów Księżyca występują w przybliżeniu w momencie wystąpienia wysokiej wody syzygijnej, podczas gdy w czasie pierwszej i ostatniej kwarty występuje korelacja z pł. kwadraturowym. Możemy zauważyć, że w L.A. występuje pł. półdobowy- zgodnie z oczekiwaniami.
ROZWINIĘCIEM TEORII STATYCZNEJ JEST TEORIA DYNAMICZNA LAPLACE'A: wyjaśnia ona zjawisko przemieszczania się fal długich, przekształcania fal postępowych w stojące itp. Można tu wyjaśnić dlaczego występuje brak zgodności fal pływu i sił wzbudzających, co jest powodem piętrzenia się wód w strefie brzegowej, ale nie określimy tych konkretnych wielkości bez odwoływania się do rzeczywistych obserwacji w danym interesującym nas miejscu.
Zjawisko pływu charakteryzuje się nie tylko falą wymuszoną (generowaną przez Księżyc i Słońce) ale posiada także właściwości fal swobodnych, których propagacja przebiega pod wpływem sił fal swobodnych, których propagacja przebiega pod wpływem sił ciężkości, tarcia i Coriolisa. Na realnej powierzchni oceanu przemieszczające się fale postępowe przekształcają się na skutek tarcia o dno i siły tarcia wewnątrz cieczy oraz efektów oddziaływania lądu.
ZAŁOŻENIA LAPLACE'A: 1) okres wahań poziomu morza wywołany działaniem okresowej siły pływotwórczej równy jest okresowi tej siły. 2)Jeżeli jednocześnie działa pewna liczba sił okresowych to wahania wywołane każdą z nich można rozpatrywać oddzielnie a ogólny rezultat działania ich wszystkich można otrzymać drogą złożenia wahań składowych.
METODA HARMONICZNA: rozwija teorię dynamiczną- jest ona jednym sposobem prognozowania wysokości pływu. Opracowana została przez Thompsona (XIXw), a udoskonalona przez Darwina,..
Siły pływotwórcze niezależnie od b. złożonego ruchu ciał, które je wykonują charakteryzują się okresowością co oznacza, że można wybrać taki okres czasu w czasie którego dokonują one pełnego cyklu zmian. Dzięki temu w wahaniach poziomu morza przejawia się analogiczna okresowość niezależnie od znacznych deformacji w wyniku oddziaływania dna i wybrzeży. Główna idea met. harmonicznej opiera się na tym, że jeżeli zjawisko pływów w swoim zasadniczym charakterze jest zj. okresowym to potencjał siły pływotwórczej można rozłożyć na proste składowe harmoniczne a bardzo skomplikowaną krzywą rzeczywistych wahań poziomu morza na szereg fal z których każda posiada charakter prostych harmonicznych wahań.
OKRES PŁYWU- (3600)- odstęp czasu między mom. bezpośrednio po sobie występujących wód wysokich.
PRĘDKOŚĆ KĄTOWA- okres pływu podzielony przez odstęp czasu między mom. dwóch po sobie następujących wód wysokich.
AMPLITUDA PŁWU- wys. wody wysokiej w stosunku do średniego poziomu morza.
Jeśli przez t oznaczymy odstęp czasu od wody wysokiej do dowolnego mom. to wysokość pływu h w odniesieniu do średniego poziomu morza wyniesie= H*cos(α*t).
SKŁADOWE HARMONICZNE PŁYWU ZRÓWNOWAŻONEGO PÓŁDOBOWEGO KSIĘŻYCOWEGO: pływ ten zmienia się zgodnie z zależnością (c/r)3 cos2α2z. Przy założeniu że księżyc porusza się ze swoją średnią prędkością w średniej odległości od ziemi w pł. równika (czyli deklinacja księżyca =00) wtedy MZ ⇒pręd290na śr.g.s
MZ- składowa harm. pływu księżycowego głównego półdobowego.
SKŁADOWA HARMONICZNA PŁYWU ZRÓWNOWAZONEGO PÓŁDOBOWEGO SLONECZNEGO: (c'/r)3 cos2α'cos2z' SZ-składowa harm. pływu słonecznego głównego półdobowego ma pręd 300 na ś.g.s.
SKŁADOWA HARMONICZNA PŁYWU ZRÓWNOWAŻONEGO DOBOWEGO KSIĘŻYCOWEGO: (c/r)3sin2α*cos z , K1 -skladowa deklinacyjna o prędk. 15,0410-na śr.godz.slon, O1- skladowa deklinacyjna o prędk 13,9430 -na śr.godz.slon.
SKŁADOWA HARMONICZNA PŁYWU ZROWNOWAŻONEGO DOBOWEGO SLONECZNEGO: (c'/r)3 sin 2α'*cos z' , K1-składowa deklinacyjna o prędk 15,0410 na ś.g.s, P1-składowa deklinacyjna o prędk. 14,9590 na ś.g.s.
MAPY PŁYWÓW: (Admirality Co-tidal Chart , pol. Atlas Plywów). -
Dla wód europejskich: 1)M.Północne, bałtyk, 2)Zatoka Perska, 3) Cieś. Malaka . Atlas składa się z 4 map (podwójnych) umożliwia nam odczytanie stałych harmonicznych g i H oraz średniego poziomu dla poszczególnych składowych: MZ, SZ, K1,O1.
MEAN LEVEL= MZ +SZ+ K1+O1+0,15m.
MAPA PŁYWÓW- 4 MAPKI: 1) Mapa linii równych odstępów czasów w stosunku do kulminacji księżyca na południku 00 (dotyczy wody wysokiej). 2)Mapa linii równych odstępów czasów w stosunku do kulminacji księżyca na południku 00 (dotyczy wody niskiej). 3)Mapa linii śr. skoku syzygijnego. 4)Mapa linii śr. skoku kwadraturowego.
TABLICE PŁYWÓW: tom III i IV ( w poza europejskie). Prądy pływowe cz Ia i III a. , prądy rewersyjne, prądy rotacyjne, kołowe.
SLACK TIME- okresy wody martwej, gdy prąd zmienia swój kierunek na przeciwny.
CZĘŚĆ I a (PR. REWERSYJNE).
CZĘŚĆ III a (PR. REWRSYJNE I KOŁOWE):
TIDES →TIDES STEAMS CURRENTS
MEAN LEVEL→CURRENT
HIGHTS→RATES
METERS→KNOTS
Dla ww. Wykreślenie pr. pływowych rewersyjnych.
Dla pr.kołowych, rewersyjnych, dla których podane są 2 wiersze składowych rysujemy 2 wykresy (N,E), (S,W).
NAWIGACJA-PŁYWY
1) Przejście przez płytki tor wodny (lub mielizna): ŻĄDANA WYS. PŁYWU= zanurzenie+ zapas bezp.- gł. na mapie. 2) Redukcja sądy (akustycznej): GŁĘB. NA MAPIE= głęb. od stępki+ zanurzenie- wys. pływu. 3)Obliczanie gł. przy kotwiczeniu: GŁĘ.PRZY KOTWICZENIU= żądana gł. pod stępką w momencie wody niskiej+ wys. pływu w momencie rzucania kotwicy- wys. wody niskiej.
OBLICZANIE MOMENTU SAMODZIELNEGO ZEJŚCIA Z MIELIZNY: Tom III i IV- wody pozaeuropejskie- diagram zbiorczy ±5- ±7h
SHALLOW WATER CORRECTION- płytkowodne poprawki pływu
MIESIĄC SYDERYCZNY- księżyc wykonuje obrót o 3600 w ciągu 27,3 doby, oś Ziemi jest nachylona do ekliptyki pod kątem 65,50
NA JEDNOSTKĘ WODY DZIAŁAJĄ SIŁY: 1) przyciągania Księżyca, 2)przyciągania Ziemi,3)Siły odśrodkowe powstające wskutek obrotu Ziemi i Księżyca wokół wspólnej osi.
SIŁY WZNOSZĄCE PŁYWU: η= rz/4 (mK/mZ)( rZ/l)3 3cos2Θ
Max wartość η uzyskamy dla Θ=00 lub 1800 i wynosi 0,3576m, Min wart. η dla Θ =900 lub Θ =2700 i wynosi -0,1788m
SKOK PŁYWU= max wart η- min wart η.
SIŁA PŁYWOTWÓRCZA- wypadkowa siły odśrodkowej i siły przyciągania ziemskiego. Jest to pozioma składowa. : siła pływotwórcza, siła przyciągania, siła odśrodkowa. Może ona być sformułowana jako różnica siły przyciągania działającej na cząst. wody w danym punkcie, a siłą przyciągania działającą na cząst. masy w środku kuli ziemskiej. PŁYW SYZYGIJNY- księżyc jest w nowiu lub pełni: δKSIĘŻ I δSŁOŃCA = 0 PŁYW KWADRATUROWY- księżyc jest w I lub II kwarcie.
KRZYWA PŁYWÓW:
1)TIME OF HIGHER LOW WATER, 2)TIME OF LOWER LOW WATER, 3)TIME OF LOWER HIGH WATER, 4)TIME OF HIGHER LOW WATER, 5)MOMENT DOLNEJ KULMINACJI KSIĘŻYCA, 6)MOMENT GÓRNEJ KULMINACJI KSIĘŻYCA, 7)HIGH WATER INTERVAL (H.W.I), 8)LOW WATER INTERVAL (L.W.I), 9)DURATION OF RICE- FLOW, 10) DURATION OF FALL- EBB, 11)HIGHT OF HIGHER LOW WATER, 12)HIGHT OF LOWER LOW WATER, 13)HIGHT OF LOWER HIGH WATER, 14)HIGHT OF HIGHER HIGH WATER, 15)RANGES, 16)HALF RANGES, 17)POŁOWA SKOKU ŚREDNIEGO.
WZAJEMNA ZALEŻNOŚĆ SIŁ PLYWOTWÓRCZYCH KSIĘŻYCA I SŁOŃCA: ηS/ηK= MS/MK *(lK/ lS)3 ηS- WZNIESIENIE PŁYWU ZRÓWNOWAŻONEGO SLONECZNEGO, ηK- wzniesienie pływu zrównoważonego księżycowego, MS,MK- masy słońca i księżyca, lK, lS- odległości od ziemi do księżyca i słońca
Pływy spowodowane działaniem Słońca będą około dwukrotnie mniejsze od pływów wywołanych działaniem Księżyca.
Wpływ wypadkowy uzależniony będzie od wzajemnego położenia Księżyca, Słońca lub Ziemi. Jeżeli Księżyc znajdzie się w nowiu lub w pełni będziemy obserwowali PŁYW SYZYGIJNY, przy czym odstęp czas jaki upłynie między jednym nowiem a następnych (bądź pełniami) wyniesie 29,5 dnia- Księżyc wykonuje całkowity obieg wokół ziemi w 27 ni 8h, Ziemia wokół Słońca w ciągu doby dokonuje obrót o 10.
Moment pływu wypadkowego będzie znajdował się między momentami kulminacji Księżyca i Słońca. Z uwagi na większą wart. pływu księżycowego w praktyce różnice czasu między kulminacją księżyca a momentami występowania wysokich wód określamy jako ODSTĘP KSIĘŻYCOWY.
Gdy Księżyc kulminuje przed wystąpieniem wys. wody mamy do czynienia z opóźnieniem pływu, gdy zaś woda wypadkowa wystąpi wcześniej nazywamy ten stan PRZYŚPIESZENIEM PŁYWU.
Jedną z istotnych przyczyn nierówności pływów jest zmiana odległości pomiędzy środkami Księżyca i Ziemi jaka wystąpi podczas miesiąca Syderycznego.
Siła pływotwórcza Księżyca jest o około 40% większa gdy znajduje się on w PERYGEUM niż w APOGEUM.
Rezultatem stat. teorii pływów była również prognoza, że max pływu będzie zgodne w fazie z siłą wywołującą to zjawisko, a w szczególności że w czasie pływu syzygijnego max. pływ winniśmy obserwować w południe i o północy przy zerowej deklinacji Księżyca. Obserwacje jednak nie potwierdzają tych oczekiwań, jednakże w niektórych portach (L.A.) pełnia i nów Księżyca występują w przybliżeniu w momencie wystąpienia wysokiej wody syzygijnej, podczas gdy w czasie pierwszej i ostatniej kwarty występuje korelacja z pł. kwadraturowym. Możemy zauważyć, że w L.A. występuje pł. półdobowy- zgodnie z oczekiwaniami.
ROZWINIĘCIEM TEORII STATYCZNEJ JEST TEORIA DYNAMICZNA LAPLACE'A: wyjaśnia ona zjawisko przemieszczania się fal długich, przekształcania fal postępowych w stojące itp. Można tu wyjaśnić dlaczego występuje brak zgodności fal pływu i sił wzbudzających, co jest powodem piętrzenia się wód w strefie brzegowej, ale nie określimy tych konkretnych wielkości bez odwoływania się do rzeczywistych obserwacji w danym interesującym nas miejscu.
Zjawisko pływu charakteryzuje się nie tylko falą wymuszoną (generowaną przez Księżyc i Słońce) ale posiada także właściwości fal swobodnych, których propagacja przebiega pod wpływem sił fal swobodnych, których propagacja przebiega pod wpływem sił ciężkości, tarcia i Coriolisa. Na realnej powierzchni oceanu przemieszczające się fale postępowe przekształcają się na skutek tarcia o dno i siły tarcia wewnątrz cieczy oraz efektów oddziaływania lądu.
ZAŁOŻENIA LAPLACE'A: 1) okres wahań poziomu morza wywołany działaniem okresowej siły pływotwórczej równy jest okresowi tej siły. 2)Jeżeli jednocześnie działa pewna liczba sił okresowych to wahania wywołane każdą z nich można rozpatrywać oddzielnie a ogólny rezultat działania ich wszystkich można otrzymać drogą złożenia wahań składowych.
METODA HARMONICZNA: rozwija teorię dynamiczną- jest ona jednym sposobem prognozowania wysokości pływu. Opracowana została przez Thompsona (XIXw), a udoskonalona przez Darwina,..
Siły pływotwórcze niezależnie od b. złożonego ruchu ciał, które je wykonują charakteryzują się okresowością co oznacza, że można wybrać taki okres czasu w czasie którego dokonują one pełnego cyklu zmian. Dzięki temu w wahaniach poziomu morza przejawia się analogiczna okresowość niezależnie od znacznych deformacji w wyniku oddziaływania dna i wybrzeży. Główna idea met. harmonicznej opiera się na tym, że jeżeli zjawisko pływów w swoim zasadniczym charakterze jest zj. okresowym to potencjał siły pływotwórczej można rozłożyć na proste składowe harmoniczne a bardzo skomplikowaną krzywą rzeczywistych wahań poziomu morza na szereg fal z których każda posiada charakter prostych harmonicznych wahań.
OKRES PŁYWU- (3600)- odstęp czasu między mom. bezpośrednio po sobie występujących wód wysokich.
PRĘDKOŚĆ KĄTOWA- okres pływu podzielony przez odstęp czasu między mom. dwóch po sobie następujących wód wysokich.
AMPLITUDA PŁWU- wys. wody wysokiej w stosunku do średniego poziomu morza.
Jeśli przez t oznaczymy odstęp czasu od wody wysokiej do dowolnego mom. to wysokość pływu h w odniesieniu do średniego poziomu morza wyniesie= H*cos(α*t).
SKŁADOWE HARMONICZNE PŁYWU ZRÓWNOWAŻONEGO PÓŁDOBOWEGO KSIĘŻYCOWEGO: pływ ten zmienia się zgodnie z zależnością (c/r)3 cos2α2z. Przy założeniu że księżyc porusza się ze swoją średnią prędkością w średniej odległości od ziemi w pł. równika (czyli deklinacja księżyca =00) wtedy MZ ⇒pręd290na śr.g.s
MZ- składowa harm. pływu księżycowego głównego półdobowego.
SKŁADOWA HARMONICZNA PŁYWU ZRÓWNOWAZONEGO PÓŁDOBOWEGO SLONECZNEGO: (c'/r)3 cos2α'cos2z' SZ-składowa harm. pływu słonecznego głównego półdobowego ma pręd 300 na ś.g.s.
SKŁADOWA HARMONICZNA PŁYWU ZRÓWNOWAŻONEGO DOBOWEGO KSIĘŻYCOWEGO: (c/r)3sin2α*cos z , K1 -skladowa deklinacyjna o prędk. 15,0410-na śr.godz.slon, O1- skladowa deklinacyjna o prędk 13,9430 -na śr.godz.slon.
SKŁADOWA HARMONICZNA PŁYWU ZROWNOWAŻONEGO DOBOWEGO SLONECZNEGO: (c'/r)3 sin 2α'*cos z' , K1-składowa deklinacyjna o prędk 15,0410 na ś.g.s, P1-składowa deklinacyjna o prędk. 14,9590 na ś.g.s.
MAPY PŁYWÓW: (Admirality Co-tidal Chart , pol. Atlas Plywów). -
Dla wód europejskich: 1)M.Północne, bałtyk, 2)Zatoka Perska, 3) Cieś. Malaka . Atlas składa się z 4 map (podwójnych) umożliwia nam odczytanie stałych harmonicznych g i H oraz średniego poziomu dla poszczególnych składowych: MZ, SZ, K1,O1.
MEAN LEVEL= MZ +SZ+ K1+O1+0,15m.
MAPA PŁYWÓW- 4 MAPKI: 1) Mapa linii równych odstępów czasów w stosunku do kulminacji księżyca na południku 00 (dotyczy wody wysokiej). 2)Mapa linii równych odstępów czasów w stosunku do kulminacji księżyca na południku 00 (dotyczy wody niskiej). 3)Mapa linii śr. skoku syzygijnego. 4)Mapa linii śr. skoku kwadraturowego.
TABLICE PŁYWÓW: tom III i IV ( w poza europejskie). Prądy pływowe cz Ia i III a. , prądy rewersyjne, prądy rotacyjne, kołowe.
SLACK TIME- okresy wody martwej, gdy prąd zmienia swój kierunek na przeciwny.
CZĘŚĆ I a (PR. REWERSYJNE).
CZĘŚĆ III a (PR. REWRSYJNE I KOŁOWE):
TIDES →TIDES STEAMS CURRENTS
MEAN LEVEL→CURRENT
HIGHTS→RATES
METERS→KNOTS
Dla ww. Wykreślenie pr. pływowych rewersyjnych.
Dla pr.kołowych, rewersyjnych, dla których podane są 2 wiersze składowych rysujemy 2 wykresy (N,E), (S,W).