PŁYWY – EGZAMIN !!!!!

1. Przeanalizować krzywe pływów półdobowego, dobowego, mieszanego i objaśnić główne elementy pływu na każdej z nich.

   Półdobowy ( Semi – diurnal Tide ) M.Północne

• w ciągu doby księżycowej występują 2 HW i 2 LW

• HW występuje w jednakowych odstępach księżycowcych

• krzywa pływu ma przebieg prawie sinusoidalny

• Max HW jest po Nowiu i Pełni

  HW – woda wysoka

  LW- wod niska

  τ- okres pływu

  tp- czas przypływu

  to – cza odpływu

  hp – wysokość przypływu

  ho – wysokość odpływu

  Dobowy ( Diurnal Tide) Ocean Indyjski

• występuje w nim 1 HW i 1 LW w ciągu doby

• maximum występuje 1-2 dni po maxymalnej deklinacji księżyca

• w czasie kwadratury mogą się pojawić 2 HW lecz o małych amplitudach

  Mieszany (Mixed Tide) Pacyfik, Australia

• odstępy czasu pomiędzy kolejnymi HW i LW są większe niż w półdobowym

• mogą w nim wystąpić w nim w ciągu doby 2 HW i 1 LW i na owrót

• charakteryzuje się nieregularnością w czasie i wysokości pływu

  HHW – wyższa woda wysoka

  LHW – niższa woda wysoka

  HLW – wyższa woda niska

  LLW – niższa woda niska

  ho – wysokość odpływu

  hp – wysokość przypływu

  tp – czas przypływu

  to – czas odpływu

  τ- okres pływu

1. Zdefiniować Zero Mapy i średni poziom morza. Objaśnić różnice dotyczące interpretacji głębokości na mapie mórz pływowych i bez pływowych.

   Zero Mapy ( Chart datum ) To poziom dobrany tak aby rzeczywiste głębokości nie były niższe od głębokości podanych na mapie nawigacyjnej. Zazwyczaj jest to jeden z najniższych poziomów wody niskiej MLWS, LOLW, MLLW, MLW występujących na danym akwenie który odpowiada zerowemu poziomowi mapy.

   Morza bezpływowe – to akweny na których skok pływu nie przekracza 0,5 m i tam za zero mapy przyjmuje się MSL.

   Morza pływowe w 1970 Admiralicja Brytyjska za Zero Mapy przyjęła LAT jest to najniższy z wszystkich wcześniej ustalonych poziomów Zera Mapy.

2. Objaśnić powstawanie siły pływotwórczej jako wypadkowej sił przyciągania i siły odśrodkowej, składowej siły pływotwórczej i ich rozkład w funkcji odległości zenitalnej ciała niebieskiego

   Na elementarną cząsteczkę masy na powierzchni ziemi działają trzy siły: przyciągania ziemskiego fg ,siła odśrodkowa układu Ziemia – Księżyc fo oraz siła przyciągania księżyca f_M . Jednak dwie pierwsze nie wywołują okresowych wahań poziomu morza więc tylko siła przyciągania księżyca jest przyczyną ruchów pływotwórczych.

   

   Fn – składowa nominalna ( pionowa)

   Fs – składowa styczna ( pozioma)

Zm	Punkty	Wzór na Fn	Wartości	Wzór na Fs	Wartości
0	A		2	0	0
45	-		0,5		3/2
54	-	0	0	-	-
90	B, C		-1	0	0
125	-	0	0	-	-
135	-		0,5		-3/2
180	C		2	0	0

1. Definicja potencjału siły. Równanie potencjału siły pływotwórczej wysokości pływu.

   Potencjałem siły F jest funkcja skalarna V, taka że F= -grad V, a składowe F są równe pochodnym cząstkowym V. Aby określić wielkość siły pływotwórczej lepiej posługiwać się jej potencjałem ponieważ można wyrazić go skalarnie i składać algebraicznie.

   g- stała grawitacji

   Mc- masa ciała niebieskiego

   E- masa Ziemi

   r- promień Ziemi

   D- odległość pomiędzy środkiem Ziemi a środkiem c.n

   Z- odległość zenitalana c.n sprowadzonego do środka Ziemi

2. Wyjaśnij proces tworzenia się elipsy pływów na ziemi całkowicie pokrytej wodą przy 0 deklinacji ciała niebieskiego

   Przy założeniu, że działa tylko siła pływotwórcza np. księżyca, powieszchnia oceanu przyjęła by formę elipsoidy obrotowej której dłuższa oś skierowana była by ku księżycowi. Maksyamalną wartość wzniesienia uzyskamy dla Zm = 0 lub 180 i wynosi ona około 0,4 m natomiast minimalną wartość uzyskamy dla kąta 90 i 270 stopni -0,2 m, a skok pływu wyniesie 0,5m

3. Wykazać że okres zmian pływu księżycowego mierzy się długością doby księżycowej

   Księżyc wykonuje obrót dookoła Ziemi w tym samym kierunku co Ziemia. Pełny cykl trwa 24h 52m . Jeżeli główną siłą pływotwórczą jest siła przyciągania księżyca to woda wysoka podąża wraz z księżycem z małym opóźnieniem. Jeżeli pływ będzie mieć charakter dobowy to woda wysoka będzie co 24 h 52m jeżeli półdobowy to woda wysoka będzie co 12 h 26m.

4. Objaśnij powstawanie nierówności fazowej, zdefiniować pojęcia pływów: Syzygijnego, Kwadraturowego oraz przedstawić różnicę między nimi

   Księżyc w ciągu doby przesunie się o 52 minuty względem Ziemi a Ziemia względem słońca około 60 czyli dla obserwatora księżyc wyprzedza słońce o około 12 stopni co powoduje że wypadkowe pływy będą pomiędzy kulminacjami Słońca i Księżyca. W praktyce jednak bieże się pod uwagę kulminację księżyca bo jest bliżej i ten okres nazywa się odstępem księżycowym. To zjawisko powoduje że HW pływu Syzygijnego i Kwadraturowego mają pewne opóźnienie i nie są dokładnie podczas nowiu, Pełni czy I i III Kwadry. I gdy księżyc kulminuje przed HW to pływ ma opóźnienie, natomiast gdy HW będzie wcześniej to mamy przyspieszoy pływ.

   Pływ Kwadraturowy występuje gdy księżyc znajduje się w I i III Kwadrze. Podczas HW występuje również LW pływu Słonecznego co powoduje obniżenie wysokości pływu.

   Pływ Sysugijny – występuje podczas nowiu i pełni księżyca wtedy HW jest największa ponieważ Słońce, Ziemia i Księżyc są w jednej linii co powoduje że siła przyciągania jest największa.

   Pływ Pośredni jest to pływ pomiędzy pływem Syzygijnym i Kwadraturowym jest wyższy od Kwadraturowego i niższy od Syzigijnego

5. Wpływ zian deklinacji ciała niebieskiego na położenie elipsy pływu względem płaszczyzny równika i nierówności deklinacyjne

   Wraz ze wzrostem deklinacji C.N. obserwujemy nierówności w występowaniu HW i LW w czasie 1 obrotu Ziemi wokół własnej osi w stosunku do Księżyca. W czasie trwania dłuższego dłuższego cyklu zmiany odległości cząsteczek wody do kiężyca będą większe niż w czasie trwania cyklu krótszego . Na przykład na północ od Równika jest różnica HW i powstaje tym samym nierówność dobowa widoczna w wysokości pływu która powiększa się wraz z szerokością geograficzną.

6. Powiąż związki między zmianami deklinacji a rodzajami pływów : pływ zwrotnikowy i równikowy

   W związku ze zmianą deklinacji C.N. powstaje elipsa pływu skierowana swym Apogeum w kierunku C.N. w związku z tym na równiku powstaje regularny pływ półdobowy natomiast kąt nachylenia tej elipsy spowodowany deklinacją C.N różną od 0 powoduje że na Zwrotniku mamy doczynienia z pływami mieszanymi których nierówności są spowodowane nachyleniem elipsy pływu pod kątem deklinacji C.N w stosunku do równika.

7. Objaśnij pojęcie nierówności paralaktycznej

   Nierówność miesięczna ( Paralaktyczna ) wywołana jest zmianą odległości księżyca od Ziemi. W Perygeum siła pływotwórcza jest 40% większa niż w Apogeum co ma wpływ na skoki pływu. Ta nierówność jest zwana paralaktyczną ponieważ oceniana na podstawie odległości Zenitalnej Księżyca do ziemi zwanej PARALAKSĄ.

8. Objaśnij pochodzenie albo genezę fal pływów

   Księżyc rzeczywisty zastępujemy teoretycznymi C.N. oznacza to że zamiast księżyca wprowadzamy kilka mas generujących regularne sinusoidy – powstaje pływ zrównoważony.

   M₂- główna księżycowa półdobowa (T=12 h 42 m ,ω=28,98^o/h)

   S₂- główna słoneczna półdobowa (ΔT=12 h , ω=30^o/h )

   K₁- deklinacyjna księżycowo – słoneczna ( τ=23,93 h , ω=13,94^o/h)

   O₁- główna księżycowa dobowa (τ=25,82 h , ω=13,94^o/h)

9. Stałe harmoniczne poszczególnych fal pływu

   H_i, g_i, M_o - wysokość średniego poziomu nad Zero mapy

   H_i- wartość średnia amplitudy rzeczywistej w danej składowej harmonicznej

   g_i- opóźnienie w fazie

   Mo – opóźnienie momentu HW składowej harmonicznej pływu rzeczywistego w stosunku do momentu HW pływu zrównoważonego

10. Objaśnić składowe równania wysokości pływu opartego o analizę harmoniczną z podziałem na zależne od czynników lokalnych i od czynników astronomicznych

    Lokalne :

    H_i- średnia amplituda fali

    αt – prędkość kątowa

    g^o_i – opóźnienie fazowe fali

    Z_o=M_o średni poziom morza

    Astronomiczne:

    f_i – współczynnik redukcyjny

    E_o+U –astronomiczna część fazy

    R= fH

11. Objaśnić wpływ czynników hydrometoeorologicznych na wysokość poziomu morza i dokładność obliczeń pływów

    Na wysokość pływu w dużej mieże wpływają czynniki hydrometeorologiczne takie jak :

    Wiatr – gdy wieje do brzegu to spiętrza wodę a gdy wieje od brzegu to obniża poziom wody

    Układy baryczne – w zależności od kierunków wiatrów w nich wiejących podwyższają lub obniżają poziom wody ponad normalny dla danego pływu

    Ośrodki niskiego i wysokiego ciśnienia – wowodują wypieranie lub zazysanie nas wody znajdujących się pod nimi

12. Klasyfikacja prądów pływowych

    Ze względu na charakter pływu :

    Dobowe , Półdobowe, Zbliżone do półdobowych związane z mieszanymi

    Ze względu na duże V:

    Syzygijne ( V największa) , Kwadraturowe (V najmniejsza ) , Pośrednie

13. Cechy prądów dwukierunkowych i kołowych

    Prądy kołowe – występują na otwartych wodach gdzie prądy pływowe podlegają oddziaływaniu siły Coriolisa, ich kierunki zmieniają się stopniowo i w ciągu jednego pełnego okresu tworzą okąg, ich prędkości w określonych momentach różnią się nie znacznie

    Prądy dwukierunkowe – występują w wąskich cieśninach i zatokach , płyną w jednym kierunku przez 6 h przy czym przez 3 pierwsze pływ przyspiesz a potem zwalnia i gdy zwolni całkowicie to pływ zmienia swój kierunek na przeciwny jego okres odpowiada okresowi wahań prądu.

14. Objaśnić podstawowe nierówności cechujące przebieg prądów pływowych.

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

15. Jak kształtuje się wektor prądu realnie oddziałującego na statek w danym akwenie

    Suma wektorów : V = Vs+Vpł+Vg+Vw

    Vs – prąd stały Vpł – prąd pływowy Vg – prąd gradientowy Vw – prąd wiatrowy

    Znos ( Flow) V=Vs+Vpł+Vg