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地球の潮汐の月の部分のみの簡略化された概略図。月下の地点での(誇張された)満潮と、陸地のない一定の深さの海の仮想的な場合の対蹠地を示しています。太陽の潮汐は表示されていません。
メイン州(米国)では、干潮はおおよそ月の出で発生し、満潮は満潮で発生します。これは、2つの潮汐バルジの単純な重力モデルに対応しますただし、ほとんどの場所で、月と潮汐には位相シフトがあります。
潮が来て、ビデオは約1停止します+満潮の1⁄2時間

潮汐とは、太陽が及ぼす重力地球の自転複合効果によって引き起こされる海面の上昇と下降です

潮汐表を任意のロケールで使用して、予測される時間と振幅(または「潮汐範囲」)を見つけることができます。予測は、太陽と月の位置合わせ、潮の位相と振幅(深海の潮のパターン)、海洋の水深システム、海岸線と沿岸の形状など、多くの要因の影響を受けます。深浅測量タイミングを参照)。ただし、これらは単なる予測であり、実際の潮の時間と高さは風と大気圧の影響を受けます。多くの海岸線では、半日周期の潮汐が発生します。毎日、ほぼ等しい満潮と干潮が2回発生します。他の場所には日周があります潮汐—毎日1回の満潮と干潮。「混合潮汐」(1日に2つの不均一な大きさの潮汐)は、3番目の通常のカテゴリです。[1] [2] [a]

潮汐は、潮汐の間隔を決定する多くの要因により、数時間から数年の範囲のタイムスケールで変化します正確な記録を作成するために、固定ステーションの検潮器は時間の経過とともに水位を測定します。ゲージは、分より短い周期の波によって引き起こされる変動を無視します。これらのデータは、通常平均海面と呼ばれる参照(またはデータム)レベルと比較されます。[3]

潮汐は通常、短期間の海面変動の最大の原因ですが、海面は熱膨張、風、気圧の変化によって変化する可能性があり、特に浅い海や沿岸近くで 高潮が発生します。

潮汐現象は海洋に限定されるものではなく、時間と空間が変化する重力場が存在する場合はいつでも、他のシステムで発生する可能性があります。たとえば、地球の固体部分の形状は、地球の潮汐の影響をわずかに受けますが、これは水の潮汐の動きほど簡単にはわかりません。

特徴

3つのグラフ。 1つ目は、ほぼ規則的な高低の標高を持つ1日2回の上昇と下降の潮汐パターンを示しています。 2つ目は、「混合潮汐」を形成する、はるかに変動する満潮と干潮を示しています。 3つ目は、日周潮の1日中の期間を示しています。
潮汐の種類(沿岸地図についてはタイミング(下記)を参照)

潮汐の変化は、2つの主要な段階を経て進行します。

  • 水は流れを止め、干潮と呼ばれる極小値に達します。
  • 水は上昇を停止し、満潮と呼ばれる極大値に達します。

一部の地域では、さらに2つの可能な段階があります。

  • 海面は潮間帯を覆って数時間かけて上昇します。洪水の潮
  • 海面は数時間かけて低下し、潮間帯が現れます。引き潮

潮汐によって生成される振動流は、潮流または潮流として知られています潮流が止まる瞬間を憩流または流と呼びます。その後、潮の方向が逆になり、向きを変えていると言われています。憩流は通常、高水位と低水位の近くで発生しますが、憩流の瞬間が高水位と低水位のモーメントと大きく異なる場所があります。[4]

潮汐は通常、半日周(1日2回の高水位と2回の低水位)または日周(1日1回の潮汐サイクル)です。特定の日の2つの高水域は、通常、同じ高さではありません(毎日の不平等)。これらは、潮汐表の高水位低水位です。同様に、毎日2つの低水位は、高低水位低水位です。毎日の不平等は一貫しておらず、月が赤道上にあるときは一般に小さいです。[b]

参照レベル

最高レベルから最低レベルまで、次の基準潮位を定義できます。

  • 最高潮汐(HAT)–発生すると予測できる最高潮汐。気象条件により、HATの高さが増す可能性があることに注意してください。
  • 平均満潮(MHWS)–春の潮の日の2つの満潮の平均。
  • 平均高水位(MHWN)–干潮の日の2つの満潮の平均。
  • 平均海面(MSL)–これは平均海面です。MSLは、どの場所でも長期間にわたって一定です。
  • 平均干潮(MLWN)–干潮の日の2つの干潮の平均。
  • 平均干潮(MLWS)–春の潮の日の2つの干潮の平均。
  • 最低潮汐(LAT)–発生すると予測できる最低潮汐。[6]


半月のコースによるイラスト

潮汐成分

潮汐成分は、特定の期間にわたる潮汐の変化に影響を与える複数の影響の正味の結果です。主要な構成要素には、地球の自転、地球に対する月と太陽の位置、地球の赤道からの月の高度(標高)、および水深測量が含まれます。半日未満の期間の変動は、調和成分と呼ばれます。逆に、日、月、または年のサイクルは、長期構成要素と呼ばれます。

潮汐力は地球全体に影響を及ぼしますが、固体地球の動きはわずか数センチメートルで発生します。対照的に、大気ははるかに流動的で圧縮性があるため、外気の特定の低圧の等高線レベルの意味で、その表面はキロメートル単位で移動します。

主要な月の半日周成分

M2海洋潮汐(NASA)の全球表面標高 [7]

ほとんどの場所で、最大の構成要素は主要なの半日周であり、 M2潮汐構成要素またはM2潮汐構成要素としても知られています。その期間は約12時間25.2分で、潮汐の月の日のちょうど半分です。これは、ある月の天頂を次の月の天頂から分離する平均時間であり、したがって、地球が月に対して1回回転するのに必要な時間です。シンプルな潮時計がこの構成要素を追跡します。月は地球の自転と同じ方向に周回するため、月の日は地球の日よりも長くなります。これは、時計の分針が12:00に時針を横切り、次に約1:05½(1:00ではない)に交差するのに似ています。

月は、地球が自転するのと同じ方向に地球を周回するため、月が空の同じ場所に戻るまでに1日強(約24時間50分)かかります。この間、頭上(頂点)を1回、足元を1回(それぞれ時角00:00と12:00)通過したため、多くの場所で最も強い潮汐力の期間は上記の約12時間です。と25分。満潮の瞬間は必ずしも月が天頂または天底に最も近いときではありませんが、強制の期間はそれでも満潮の間の時間を決定します。

月によって生成される重力場は、月からの距離とともに弱くなるため、地球の月に面する側に平均よりもわずかに強い力を及ぼし、反対側にわずかに弱い力を及ぼします。したがって、月は2つの物体を結ぶ線に沿って地球をわずかに「伸ばす」傾向があります。固体の地球は少し変形しますが、流体である海水は、潮汐力に応じて、特に水平方向に、はるかに自由に動くことができます(平衡潮汐を参照)。

地球が自転すると、地球の表面の特定の地点での潮汐力の大きさと方向が絶えず変化します。海が平衡に達することはありませんが(潮汐力が一定の場合に流体が最終的に到達する状態に「追いつく」時間はありません)、それでも潮汐力の変化は海面の高さにリズミカルな変化を引き起こします。

高さの異なる2つの満潮(および高さの異なる2つの干潮)がある場合、そのパターンは混合半日潮と呼ばれます。[8]

範囲のバリエーション:スプリングとニープ

春の潮汐:太陽、月、地球は直線を形成します。 潮の干満:太陽、月、地球は直角を成しています。
潮の種類

半日周期(約半日にわたる高水域と低水域の高さの差)は、2週間の周期で変化します。月に約2回、太陽、月、地球が一列に並ぶ新月満月の周り(朔望[9]として知られる構成)、太陽による潮汐力が月による潮汐力を強化します。その場合、潮の干満は最大になります。これは春の潮と呼ばれます。季節にちなんで名付けられたわけではありませんが、その言葉のように、天然温泉のように「飛び跳ねる、飛び出す、上がる」という意味に由来しています。春の潮汐は、朔望潮汐と呼ばれることもあります。[10]

月が第1四半期または第3四半期にあるとき、太陽と月は地球から見て90°離れており、太陽の潮汐力は月の潮汐力を部分的に打ち消します。月の周期のこれらの時点で、潮の範囲は最小になります。これは、小潮、または小潮と呼ばれます。「Neap」は、forðgangesnip(for-going without the power)のように、「力なし」を意味するアングロサクソン語です。[11] 潮汐は、直交潮汐と呼ばれることもあります。[10]

春の潮汐は、平均よりも高い高水位、平均よりも低い低水域、平均よりも短い「流」時間、および平均よりも強い潮流をもたらします。ニープは、それほど極端ではない潮の状態をもたらします。春と麻痺の間には約7日の間隔があります。


月の距離

中国遼寧省大連棰島景勝地の干潮
米国メイン州バーハーバー干潮(2014年)

月と地球を隔てる距離の変化も潮の高さに影響します。月が最も近いとき、近地点で範囲は増加し、月が遠地点にあるとき範囲は縮小します。年に6〜8回のペリジーは、新月または満月のいずれかと一致し、最大の潮汐範囲でペリジアンの春の潮汐を引き起こします。近地点の春の潮の高さと月が遠地点にあるときの春の潮の高さの違いは場所によって異なりますが、1フィート高くなる可能性があります。[12]

その他の構成要素

これらには、太陽の重力効果、地球の赤道と回転軸の傾斜(傾斜)、月周回軌道の平面の傾き、および地球の太陽軌道の楕円形が含まれます。

複合潮汐(または満潮)は、その2つの親波の浅瀬の相互作用から生じます。[13]

位相と振幅

さまざまな海域の相対的な潮汐の大きさを示す地図
M2潮汐成分。赤が最も極端で(最高の最高値、最低の最低値)、青が最も極端ではありません。白い潮汐線は青い領域に収束し、潮がほとんどまたはまったくないことを示します。これらの収束領域の周りの湾曲した弧は両生類の点です。それらは潮の方向を示しており、それぞれが同期した6時間の期間を示しています。潮汐の範囲は、一般に、両生類の地点からの距離が増すにつれて増加します。潮の波はこれらの地点の周りを移動します。通常、北半球では反時計回り、南半球では時計回りです[14] [15]

ほとんどの場所でM2潮汐成分が支配的であるため、満潮後の時間で表される潮汐の段階または段階は、有用な概念です。潮汐段階も度で測定され、潮汐サイクルごとに360°です。一定の潮汐位相の線は、潮汐線と呼ばれ、地形図上の一定の高度の等高線に類似しており、プロットすると、潮汐マップまたは潮汐チャートを形成します。[16]海岸から海に伸びる潮汐線に沿って同時に高水位に到達し、海岸線に沿って潮汐線(したがって潮汐段階)が進みます。半日周および長相成分は、高水位から測定され、日周は最大洪水潮位から測定されます。これとそれに続く議論は、単一の潮汐成分にのみ正確に当てはまります。

海岸線で囲まれた円形の盆地の形をした海の場合、潮汐線は放射状に内側を指し、最終的には共通点である両生類の点で交わる必要があります。両生類のポイントは、高水位と低水位で同時に潮汐であり、それはゼロの潮汐運動によって満たされます。(まれな例外は、ニュージーランド、アイスランドマダガスカル周辺のように、潮が島を取り囲む場合に発生します。)潮汐の動きは、一般に大陸沿岸から離れるにつれて少なくなるため、潮汐線を横切ることは一定の振幅の輪郭になります。(高水と低水の間の距離の半分)これは両生類のポイントでゼロに減少します。半日周期の潮汐の場合、両生類のポイントは時計の文字盤の中心のように考えることができ、時針は低水位の潮汐線の真向かいにある高水位の潮汐線の方向を指します。高水位は、12時間に1回、両生類のポイントを中心に、上昇する潮汐線の方向に回転し、下降する潮汐線から離れます。コリオリ効果によって引き起こされるこの回転は、通常、南半球では時計回り、北半球では反時計回りです。基準潮の段階と潮汐の段階の違いはエポックです基準潮汐は、グリニッジ子午線である経度0°で測定された土地のない地球上の仮想的な構成要素である「平衡潮汐」です。[17]

北大西洋では、潮汐線が両生類のポイントの周りを反時計回りに循環しているため、満潮はノーフォーク港の約1時間前にニューヨーク港を通過します。ハタラス岬の南では、潮汐力はより複雑であり、北大西洋の潮汐線に基づいて確実に予測することはできません。

歴史

潮汐理論の歴史

潮汐物理学の調査は、天体力学の初期の開発において重要であり、月の重力によって説明される2つの毎日の潮汐の存在がありました。その後、毎日の潮汐は、月と太陽の重力の相互作用によってより正確に説明されました。

セレウシアのセレウカスは、紀元前150年頃、潮汐は月によって引き起こされたと理論づけました。月が水域に与える影響については、プトレマイオステトラビブロスでも言及されています。[c]

725BedeのDetemporum rationeThe Reckoning of Time)では、半日潮と月とその位相に潮の高さが変化する現象が関連しています。Bedeは、月が4/5時間遅れて上昇し、沈むのと同じように、潮の満ち引き​​が毎日4/5時間遅れていることに注目することから始めます。[19] 彼はさらに、月の2か月(59日)で月が地球を57回周回し、114回の潮汐があることを強調しています。[20] 次に、Bedeは、潮の高さが1か月にわたって変化することを観察します。潮の満ち引き​​はリンゴ亜連と呼ばれ、潮の干満はリンゴ亜連呼ばれ、月はリンゴ亜連が交互に現れる7日または8日の4つの部分に分けられます。ledones[21] 同じ箇所で、彼はまた、潮を抑えるための風の影響にも注目している。[21] ビードはまた、潮の干満の時期は場所によって異なると記録している。ベーダの場所(モンクウィアマス)の北では潮が早く、南では潮が遅くなります。[22] 彼は、潮が「そこに到着したときに他の[海岸]をさらに氾濫させることができるように、これらの海岸を砂漠化する」と説明し、「ここで潮の満ち引き​​を知らせる月は、その後退を知らせる」と述べた。天国のこの四分の一から遠く離れた他の地域で」。[22]

潮汐の中世の理解は、主にイスラム教の天文学者の作品に基づいていました。これは、12世紀からラテン語の翻訳を通じて利用可能になりました。[23] アブ・マーシャル(d。886年頃)は、天文学の彼の紹介で、引き潮と洪水の潮汐は月によって引き起こされたと教えた。[23]アブ・マーシャルは、潮汐に対する太陽に対する風と月の位相の影響について議論した。[23] 12世紀、アルビトルジ(1204年頃)は、潮汐が天の一般的な循環によって引き起こされたという考えに貢献しました。[23]

Simon Stevinは、1608年のDe spiegheling der Ebbenvloet引き潮と洪水の理論)で、引き潮と洪水についてまだ存在している多くの誤解を退けました。ステビンは、月の引力が潮の干満の原因であるという考えを主張し、引き潮、洪水、春の潮干潮について明確な言葉で話し、さらなる研究が必要であることを強調しました。[24] [25]

1609年、ヨハネスケプラーはまた、月の重力が潮汐を引き起こしたことを正しく示唆しました[d]。これは古代の観測と相関関係に基づいています。

ガリレオ・ガリレイは、1632年の「天文対話」というタイトルの「2つの主要な世界システムに関する対話」で、潮汐について説明しました。しかし、彼が潮汐を太陽の周りの地球の動きによって引き起こされた水のスロッシングに帰したので、結果として得られた理論は正しくありませんでした。彼は地球の動きの機械的な証拠を提供することを望みました。彼の潮汐理論の価値については論争があります。ガリレオは、ケプラーの潮汐の説明を拒否しました。

アイザックニュートン(1642–1727)は、天文学的な大衆の引力の産物として潮汐を説明した最初の人でした。彼の潮汐(および他の多くの現象)の説明は、プリンシピア(1687)[27] [28]に掲載され、万有引力の理論を使用して、潮汐を生成する力の起源として月と太陽の引力を説明しました。[e]ピエール・シモン・ラプラスが静的システム(平衡理論)の観点から問題を解決 する前のニュートンと他の人々は、地球全体を均一に覆う非慣性海洋で発生する潮汐を説明する近似を提供しました。[27]潮汐を生成する力(またはそれに対応するポテンシャル)は、依然として潮汐理論に関連していますが、最終的な結果としてではなく、中間の量(強制関数)としてです。理論はまた、加えられた力に対する地球の蓄積された動的潮汐応答を考慮しなければなりません。この応答は、海の深さ、地球の自転、およびその他の要因によって影響を受けます。[29]

1740年、パリの科学アカデミーは、潮汐に関する最高の理論的エッセイに賞を授与しました。ダニエル・ベルヌーイレオンハルト・オイラーコリン・マクローリンアントワン・カヴァレリが賞を共有しました。[30]

マクラウリンはニュートンの理論を使用して、単一の変形体の潮汐力の下で十分に深い海に覆われた滑らかな球体が、長軸が変形体に向けられた長球(本質的には3次元の楕円体)であることを示しましたマクラウリンは、運動に対する地球の自転効果について最初に書いた人物です。オイラーは、潮汐力の水平成分(垂直成分よりも多い)が​​潮汐を駆動することに気づきました。1744年、ジャン・ル・ロン・ダランベールは、回転を含まない大気の潮汐方程式を研究しました。

1770年にジェームズクックバーク HMSエンデバーグレートバリアリーフに基づいていました。失敗した次の潮で彼女を再浮上させる試みがなされたが、その後の潮は彼女を容易にクリアに持ち上げた。彼女がエンデバー川の河口で修理されている間、クックは7週間にわたって潮を観察しました。満潮時には、1日の両方の潮汐は似ていましたが、春には、朝は7フィート(2.1 m)上昇しましたが、夕方は9フィート(2.7 m)上昇しました。[31]

ピエール・シモン・ラプラスは、海の水平流をその表面の高さに関連付ける偏微分方程式のシステムを定式化しました。これは、水潮の最初の主要な動的理論です。ラプラスの潮汐方程式は今日でも使用されています。第一男爵ケルビンのウィリアム・トムソンは、渦度の観点からラプラス方程式を書き直し、ケルビン波として知られる、潮汐によって駆動される沿岸に閉じ込められた波を記述する解を可能にしました[32] [33] [34]

ケルビンやアンリポアンカレを含む他の人々は、ラプラスの理論をさらに発展させました。これらの開発と月の動きを説明するEWブラウンの月の理論に基づいて、アーサー・トーマス・ドッドソンは1921年に開発し、発表しました[35][36]彼の方法のいくつかはまだ使用されている。[37]

潮汐観測の歴史

1546年のBrousconの年鑑:ビスケー湾(左)とブルターニュからドーバーまでの海岸(右)の高水域のコンパス方位
1546年のBrousconの年鑑:「月の年齢による」潮汐図。

古くから、潮汐の観測と議論は洗練されてきており、最初に毎日の再発を示し、次に潮汐と太陽と月との関係を示しています。ピュテアスは紀元前325年頃にイギリス諸島を旅し、春の潮汐を月の満ち欠けに関連付けた最初の人のようです。

紀元前2世紀、ヘレニズムの天文学者 であるセレウシアのセレウカス、彼の地動説を支持するために、潮汐の現象を正しく説明しました。[38]彼は、相互作用がプネウマによって媒介されると信じていたが、潮汐はによって引き起こされたと正しく理論づけた彼は、潮の干満は世界のさまざまな地域で時間と強さが異なると述べました。Strabo (1.1.9)によると、セレウコスは最初に潮汐を月の引力に結び付け、潮汐の高さは太陽に対する月の位置に依存するということです。[39]

プリニウス博物誌プリニウス博物誌は、多くの潮汐観測を照合します。たとえば、春の潮汐は新月と満月の数日後(または前)であり、分点の周りで最も高くなりますが、プリニウスは現在空想的と見なされている多くの関係を指摘しています。ストラボンは、彼の地理学で、月が赤道面から最も遠いときに最大の範囲を持つペルシャ湾の潮汐について説明しました。地中海流域の潮汐の振幅が比較的小さいにもかかわらず、これはすべてです。(エウリポス海峡メッシーナ海峡を流れる強い流れはアリストテレスを困惑させた。)ピロストラトスティアナのアポロニウスの生涯の第5巻で潮汐について論じたピロストラトスは月について言及していますが、潮汐は「精神」に起因するとしています。西暦730年頃のヨーロッパでは、ヴェネラブルベーダは、イギリス諸島の一方の海岸での潮の満ち引き​​がもう一方の海岸での潮の干満とどのように一致したかを説明し、ノーサンブリア沿岸に沿った高水の時間の進行を説明しました。

中国で最初の潮汐表は、主銭塘の有名な海嘯を見たい訪問者のために、西暦1056年に記録されました最初に知られている英国の潮汐表は、 1213年にセントオールバンズの修道院長を亡くしたジョンウォリングフォードの潮汐表であると考えられています[40]

1614年、クロード・ダベビルは「マラニャン・フランシスコ会館の歴史」という作品を発表しました。そこで彼は、トゥピナンバの人々がヨーロッパ以前の月と潮の関係をすでに理解していることを明らかにしました。 [41]

ウィリアムトムソン(ケルビン卿)は、 1867年に始まった潮汐記録の最初の体系的な調和解析を主導しました。主な結果は、 6つの調和時間関数を足し合わせるためにプーリーのシステムを使用する潮位予測機の構築でした。ギアとチェーンをリセットして位相と振幅を調整することで「プログラム」されました。同様の機械が1960年代まで使用されていました。[42]

春と昼間のサイクル全体の最初の既知の海面記録は、1831年にテムズ川河口の海軍ドックで作成されました。多くの大きな港には、1850年までに自動検潮所がありました。

ジョン・ラボックは、1840年にイギリス、アイルランド、および隣接する海岸の共潮汐線を最初にマッピングした1つでした。[43] ウィリアム・ヒューウェルはこの作業を拡張し、1836年にほぼグローバルなチャートで終了しました。これらの地図は一貫しており、彼は、潮汐の上昇または下降がなく、中央海域で潮汐線が交わる領域の存在を仮定しました。そのような両生類のポイントの存在は、現在知られているように、北海での注意深い調査から、1840年にウィリアム・ヒューイット大尉によって確認されました[45] [46] [32]

物理

フォース

巨大な物体(以下、月)が広大な物体(地球、以下)にある小さな粒子に及ぼす潮汐力は、月が粒子に及ぼす重力と、粒子が地球の重心にある場合、粒子に作用します。

地球上の天体が受ける重力は、地球までの距離の2乗に反比例して変化しますが、最大潮汐力は、ほぼこの距離の3乗に反比例して変化します。[47]代わりに、各物体によって引き起こされる潮汐力がその完全な重力に等しい場合(これらの物体に向かって海だけでなく地球全体が自由落下するためではない)、異なるパターンの潮汐力たとえば、月よりも太陽の影響がはるかに強いことが観察されます。地球の太陽重力は、月の平均179倍ですが、太陽は地球から平均389倍離れているため、フィールド勾配は弱いです。潮汐力はに比例します

ここで、Mは天体の質量、dはその距離、ρはその平均密度、rはその半径です。比率r / dは、空のオブジェクトがなす角に関連しています。太陽と月の空の直径はほぼ同じであるため、太陽の潮汐力は月の潮汐力よりも小さく、平均密度がはるかに低く、月の46%にすぎません。[f]より正確には、月の潮汐加速(月-地球軸に沿って、地球の表面で)は約1.1×10 -7 gですが、太陽の潮汐加速(太陽-地球の軸に沿って、地球の表面で)は約0.52× 10-7 gであり、ここでg地球の表面での重力加速度です。[g]他の惑星の影響は、地球からの距離が変化するにつれて変化します。金星が地球に最も近いとき、その効果は太陽効果の0.000113倍です。また、木星や火星が最も効果を発揮する場合もあります。

上下でユーザーの方を向いているときに、左側と右側でリーダーから離れる方向を指す、間隔の狭い矢印の付いた円を示す図。
地球の表面での月の重力微分場は、潮汐力として知られています。これは、潮汐作用を促進する主要なメカニズムであり、2つの等電位の潮汐バルジを説明し、1日2回の高水位を占めます。

海の表面は、地球からの重力と遠心力を考慮したジオイドと呼ばれる表面で近似されています。回転による。ここで、月や太陽などの巨大な外部物体の影響について考えてみましょう。これらの物体は、距離とともに減少し、海面をジオイドから逸脱させる強い重力場を持っています。それらは、一方の側で月に向かって膨らみ、もう一方の側で月から離れて膨らむ新しい平衡海面を確立します。この形に対する地球の自転は、毎日の潮汐サイクルを引き起こします。海面はこの平衡形状に向かう傾向があり、それは絶えず変化しており、完全にそれを達成することは決してありません。海面がそろっていない場合は、まるで海面が傾斜しているように見え、水は下り坂方向に加速します。

平衡

平衡潮汐は、土地のない地球を想定した理想的な潮汐です。[48] それは、引き寄せる体(月または太陽)に向かって伸びる楕円体の形をした、海に潮の膨らみを生み出すでしょう。これは、体に最も近い、または最も遠い垂直方向の引っ張りによって引き起こされるものではなく、非常に弱いものです。むしろ、それは、体から約45度で最も強く、水平方向の潮流をもたらす接線または「牽引」潮汐力によって引き起こされます。[h] [i] [j] [52]

ラプラスの潮汐方程式

海の深さは、水平方向の範囲よりもはるかに浅いです。したがって、潮汐力への応答は、次の機能を組み込んだ ラプラス潮汐方程式を使用してモデル化できます。

  • 垂直(または半径方向)速度はごくわずかであり、垂直方向のせん断はありません。これはシートフローです。
  • 強制は水平(接線)のみです。
  • コリオリ効果、流れの方向に対して横方向に作用し、速度に比例する慣性力(架空の力)として現れます。
  • 表面の高さの変化率は、速度の負の発散に深さを掛けたものに比例します。水平方向の速度が海をシートとして引き伸ばすか圧縮するにつれて、体積はそれぞれ薄くなるか厚くなります。

境界条件は、海岸線を横切る流れがなく、底部での自由滑りを示します。

コリオリ効果(慣性力)は、赤道に向かって西に移動する流れと、赤道から東に向かって移動する流れを操縦し、沿岸に閉じ込められた波を可能にします。最後に、粘度に類似した散逸項を追加できます。

振幅とサイクルタイム

理論上の振幅月によって引き起こされる海の潮汐の割合は、最高点で約54センチメートル(21インチ)です。これは、海が均一な深さを持ち、陸塊がなく、地球がと歩調を合わせて回転している場合に到達する振幅に対応します。月の軌道。太陽も同様に潮汐を引き起こし、その理論的な振幅は約25センチメートル(9.8インチ)(月のそれの46%)であり、サイクルタイムは12時間です。春の潮では、2つの効果が互いに加算されて理論レベルは79センチメートル(31インチ)になりますが、干潮時には理論レベルは29センチメートル(11インチ)に減少します。太陽の周りの地球の軌道と地球の周りの月は楕円形であるため、潮汐の振幅は、地球と太陽の距離と地球と月の距離が変化する結果として、いくらか変化します。これにより、月の場合は約±18%、太陽の場合は±5%の潮汐力と理論振幅の変動が発生します。太陽と月の両方が最も近い位置にあり、新月に整列している場合、理論上の振幅は93センチメートル(37インチ)に達します。

深さの変動や大陸の障害物だけでなく、海を横切る波の伝播には回転周期と同じオーダーの自然周期があるため、実際の振幅は大きく異なります。陸塊がない場合は、約30かかります。長波長の表面波が地球の真ん中の赤道に沿って伝播するのに何時間もかかります(比較すると、地球のリソスフィアの自然周期は約57分です)。海の底を上下させる地球潮汐、および潮汐自体の重力による自己引力は両方とも重要であり、潮汐力に対する海の応答をさらに複雑にします。

散逸

地球の潮汐振動は、約3.75テラワットの平均速度で散逸をもたらします。[53] この散逸の約98%は、海洋の潮汐運動によるものです。[54] 散逸は、流域規模の潮流が乱流散逸を経験する小規模な流れを駆動するときに発生します。この潮汐抵抗により、月にトルクが発生し、角運動量が徐々に軌道に伝達され、地球と月の分離が徐々に増加します。地球上の等しく反対のトルクは、それに応じてその回転速度を低下させます。したがって、地質学的な時間の経過とともに、月は地球から約3.8センチメートル(1.5インチ)/年で後退し、地球の日が長くなります。[k]日の長さが長くなりました 過去6億年で約2時間。(大まかな概算として)減速率が一定であると仮定すると、これは7000万年前、日長が1%程度短く、年間約4日多いことを意味します。

深浅測量

ジャージー島ゴリーの港は干潮時に干上がってしまいます。

海岸線と海底の形は潮の満ち引き​​の仕方を変えるので、月の空の位置から高水位の時間を予測する単純で一般的な規則はありません。水中の深浅測量や海岸線の形状などの沿岸の特性は、個々の場所の特性が潮汐の予測に影響を与えることを意味します。実際の高水位と高さは、潮流に対する沿岸形態の影響により、モデルの予測とは異なる場合があります。ただし、特定の場所では、同じ海岸の他の地点と比較した満潮または干潮の時間と同様に、月の高度と満潮または干潮の時間(潮汐間隔)との関係は比較的一定で予測可能です。たとえば、満潮時米国バージニア州ノーフォークは、月が真上を通過する約2時間半前に発生すると予想されます。

陸地と海盆は、世界中を自由に移動する水に対する障壁として機能し、それらのさまざまな形状とサイズは、潮汐周波数のサイズに影響を与えます。その結果、潮汐パターンは変化します。たとえば、米国では、ヨーロッパの大西洋岸と同様に、東海岸は主に半日周期の潮汐がありますが、西海岸は主に混合潮汐があります。[56] [57] [58] 人間による景観の変化も、地域の潮汐を大きく変える可能性があります。[59]

観察と予測

タイミング

日周、半日周、および混合半日周潮の位置を示す世界地図。 ヨーロッパとアフリカの西海岸は専ら半日周であり、北アメリカの西海岸は半日周が混在していますが、特定のパターンが200〜2,000 km(120〜1,240マイル)をカバーしている場合でも、他の場所ではさまざまなパターンが高度に混ざり合っています。
同じ潮汐力は、海岸の向き、大陸棚の縁、水域の寸法など、多くの要因に応じて異なる結果をもたらします。

月と太陽による潮汐力は非常に長い波を生成し、それは潮汐チャートに示されている経路をたどって海中を移動します。波の頂上が港に到達する時間は、港での高水位の時間を与えます。波が海を一周するのにかかる時間は、月の満ち欠けと潮汐への影響の間に遅れがあることも意味します。たとえば、北海の泉と海底は、新月/満月と第1 /第3四半期の月から2日遅れています。これは潮の年齢と呼ばれます。[60] [61]

海底地形は、特定の沿岸地点での潮の正確な時間と高さに大きく影響します。いくつかの極端なケースがあります。カナダの東海岸にあるファンディ湾は、その形状、水深、および大陸棚の端からの距離のために、世界で最も高い潮汐があるとよく言われます。[62] 1998年11月にファンディ湾のバーントコートヘッドで行われた測定では、最大範囲は16.3メートル(53フィート)、予測される最高極値は17メートル(56フィート)でした。[63] [64] 2002年3月にケベック州北部のUngava湾のLeafBasin で行われた同様の測定同様の値(測定誤差を考慮)、16.2メートル(53フィート)の最大範囲、および16.8メートル(55フィート)の最高予測極値を示しました。[63] [64] アンガヴァ湾とファンディ湾は大陸棚の端から同様の距離にありますが、ファンディ湾が凍結することはめったにないのに対し、アンガヴァ湾は毎年約4か月間 流氷がありません。

英国のサウサンプトンには、 M2M4の潮汐成分(主要なの浅瀬の潮汐)間の相互作用によって引き起こされる2倍の高水があります。[65]同じ理由で、ポートランドには2倍の低水域があります。M 4潮汐はイギリスの南海岸全体に見られますが、 M 2の潮汐がこの地域で最も低い ため、ワイト島ポートランドの間でその影響が最も顕著です。

地中海バルト海の振動モードは、重要な天文学的強制期間と一致しないため、最大の潮汐は大西洋との狭いつながりに近いです。メキシコ湾日本海でも同じ理由で非常に小さな潮汐が発生します他の場所では、オーストラリアの南海岸に沿っているように、干潮は近くの両生類の存在が原因である可能性があります。

分析

通常の水位チャート

アイザックニュートンの重力理論は、最初に、なぜ1日に1回ではなく、2回の潮汐があったのかを説明し、潮汐力と行動の詳細な理解への希望を提供しました。瞬間的な天文強制力の十分に詳細な知識によって潮汐を予測できるように見えるかもしれませんが、特定の場所での実際の潮汐は、水域によって何日にもわたって蓄積された天文力によって決定されます。さらに、正確な結果を得るには、すべての海盆の形状、つまり水深と海岸線の形状に関する詳細な知識が必要になります。

潮汐を分析するための現在の手順は、1860年代にウィリアムトムソンによって導入された調和解析の方法に従います。これは、太陽と月の運動の天文理論が多数の成分周波数を決定し、各周波数で潮汐運動を生成する傾向のある力の成分が存在するという原則に基づいていますが、地球では、潮汐は各周波数でその地域に特有の振幅と位相で反応します。したがって、関心のある各場所で、潮の高さは十分に長い期間(以前に研究されていない新しい港の場合は通常1年以上)測定され、各重要な潮汐発生頻度での応答を区別できるようになります分析によって、そして実用的な潮汐予測を可能にするために、天文潮汐力の最も強い既知の成分の十分な数の潮汐定数を抽出すること。潮の高さは潮汐力に従うと予想され、各コンポーネントの振幅と位相の遅延は一定です。天文の頻度と位相は確実に計算できるので、天文の潮汐力の調和成分への応答が見つかれば、他の時間の潮の高さを予測することができます。

潮の主なパターンは

  • 1日2回のバリエーション
  • 1日の最初の潮と2番目の潮の違い
  • 春とニープのサイクル
  • 年次変動

最高の天文潮汐は、太陽と月の両方が地球に最も近いときの周縁の春の潮汐です。

周期的に変化する関数に直面した場合、標準的なアプローチは、特定の周波数の0、1、2、3など倍の周波数を持つ正弦関数を基底関数系として使用する分析の形式であるフーリエ級数を使用することです。基本的なサイクル。これらの倍数は基本周波数の高調波と呼ばれ、このプロセスは調和解析と呼ばれます。正弦関数の基底関数系がモデル化される動作に適している場合、追加する必要のある調和項は比較的少なくなります。軌道経路はほぼ円形であるため、正弦波の変化が潮汐に適しています。

潮の高さを分析するために、フーリエ級数アプローチは、実際には、単一の周波数とその高調波を使用するよりも複雑にする必要があります。潮汐パターンは、多くの基本周波数を持つ多くの正弦波に分解され、(月の理論のように)地球、月、およびそれらの軌道の形状と位置を定義する角度のさまざまな組み合わせに対応します。

したがって、潮汐の場合、調和解析は単一周波数の高調波に限定されません。[l]言い換えると、ハーモニーは、より単純なフーリエ級数アプローチの基本周波数だけでなく、多くの基本周波数の倍数です。1つの基本周波数とその(整数)倍数のみを持つフーリエ級数としてのそれらの表現は、多くの項を必要とし、それが有効である時間範囲で厳しく制限されます。

調和解析による潮位の研究は、Laplace、William Thomson(Lord Kelvin)、およびGeorgeDarwinによって開始されましAT Doodsonは作業を拡張し、結果として得られる何百もの用語を整理するためにDoodsonNumber表記を導入しました。それ以来、このアプローチは国際標準であり、複雑さは次のように発生します。潮を上げる力は、概念的にはいくつかの項の合計によって与えられます。各用語は次の形式です

どこ

  • A_oは振幅です。
  • ωは角周波数であり、通常、時間単位で測定されたtに対応する1時間あたりの度数で示されます。
  • pは、時間t = 0での天文状態に関する位相オフセット

月には1つの用語があり、太陽には2番目の用語があります。月の項の第1高調波の位相pは、音程または高水音程と呼ばれます。

次の改良点は、軌道の楕円形による調和項に対応することです。そのために、振幅の値は一定ではなく、平均振幅A_oについて時間とともに変化すると見なされます。これを行うには、上記の方程式のA_oをAt)に置き換えます。ここで、Aは、プトレマイオス理論のサイクルと従円と同様に、別の正弦波です。これは与える:

つまり、平均値A_o、周波数がωa 位相がp aで、大きさがAaの正弦波変化を示しますこれを元の方程式のA_oに置き換えると、2つの正弦係数の積が得られます。

任意のxyについてそれを考えると

それぞれが独自の周波数を持つ2つの正弦項の積を含む複合項は、元の周波数と2つの周波数の合計と差である周波数で追加される3つの単純な正弦項と同じであることは明らかです。製品用語の。(式全体が。)さらに、ある場所にかかる潮汐力は、月(または太陽)が赤道面の上にあるか下にあるかにも依存し、これらの属性には1日と1か月の通約不可能な独自の期間があることを考慮してください。多くの組み合わせが生じることは明らかです。基本的な天文学的周波数を注意深く選択することで、Doodson Numberは特定の加算と差異に注釈を付けて、各単純な正弦項の周波数を形成します。

M 2、S 2、N 2、K 1、O 1、P 1にそれぞれ1本の線を示し、それらの合計に1本の線を示したグラフ。X軸は1日よりわずかに長くなっています。
構成要素を合計した潮汐予測。潮汐係数は、潮汐のページ理論で定義されています。

天文潮汐には天候の影響が含まれていないことを忘れないでください。また、測定時の状況から離れた地域の状況(砂州の動き、港の浚渫など)の変化は、潮の実際のタイミングと大きさに影響を与えます。ある場所の「最高の天文潮汐」を引用している組織は、分析の不確実性、最も近い測定点からの距離、最後の観測時間からの変化、地盤沈下などに対する安全率として図を誇張して、エンジニアリング作業が発生した場合の責任を回避することがあります乗り越えられる。観測された潮汐から天文潮汐を差し引いて「気象サージ」の大きさを評価するときは、特別な注意が必要です。

19年間(米国のNational Tidal Datum Epoch )にわたる注意深いフーリエデータ分析では、潮汐高調波成分と呼ばれる周波数を使用します地球、月、太陽の相対的な位置は、18。613年の月の節の潮汐成分を含むのに十分な長さである19年のメトン周期でほぼ正確に繰り返されるため、19年が好ましい。この分析は、強制期間の知識のみを使用して実行できますが、数学的な導出を詳細に理解していなくても、有用な潮汐表が何世紀にもわたって構築されてきたことを意味します。[66] 結果として得られる振幅と位相は、予想される潮汐を予測するために使用できます。これらは通常、12時間近くの成分(半日周成分)によって支配されますが、24時間近くの主要な成分(日周)もあります。長期的な構成要素は、14日または隔週、月次、および半年ごとです。半日周の潮汐が海岸線を支配しましたが、南シナ海メキシコ湾などの一部の地域は主に日周です。半日周領域では、主成分M 2  (月)とS 2 (太陽)期間はわずかに異なるため、相対的な位相、つまり結合された潮汐の振幅は2週間ごとに変化します(14日間)。[67]

上記のM2プロットでは、各潮汐線は隣接する線と1時間異なり、太い線はグリニッジでの平衡と同相の潮汐を示しています。線は北半球の両生類のポイントを中心に反時計回りに回転し、バハカリフォルニア半島からアラスカへ、そしてフランスからアイルランドへとM2の潮汐が北に向かって伝播します。南半球では、この方向は時計回りです。一方、M 2潮はニュージーランドの周りを反時計回りに伝播しますが、これは島がダムとして機能し、島の反対側で潮の高さが異なるためです。(理論で予測されているように、潮汐は東側では北向きに、西海岸では南向きに伝播します。)

例外はクック海峡で、潮流が定期的に高水と低水を結びます。これは、両生類の周囲180度の潮汐線が逆位相であるためです。たとえば、クック海峡の両端の低水域の反対側に高水域があります。各潮汐成分は、振幅、位相、および両生類のポイントの異なるパターンを持っているため、M2パターンを他の潮汐成分に使用することはできません。

計算例

潮の山と谷が14日間にわたって高値と低値の間を徐々に循環していることを示す1本の線のグラフ
30日間の米国コネチカット州ブリッジポートでの潮汐。
最小の年間潮汐変動のみを示す単一の線で示すグラフ
400日間の米国コネチカット州ブリッジポートでの潮汐。
3つの都市のそれぞれについて2本の線で6本の線を示すグラフ。 ネルソンには毎月2回の春の潮汐があり、ネイピアとウェリントンにはそれぞれ1回の潮汐があります。
クック海峡の潮汐パターン。南部(ネルソン)では月に2回の春の潮汐がありますが、北側(ウェリントンとネイピア)では1回だけです。

月は地球の周りの軌道を移動しており、地球の自転と同じ意味であるため、半日周期の潮汐間の時間が12時間ではなく、12.4206時間になるように、地球上の点は追いつくためにわずかにさらに回転する必要があります。 25分以上余分に。2つのピークは等しくありません。1日2回の満潮は、最大の高さで交互になります。低い高さ(3フィート弱)、高い高さ(3フィート強)、そして再び低い高さです。干潮についても同様です。

地球、月、太陽が一列に並んでいる場合(太陽-地球-月、または太陽-月-地球)、2つの主な影響が組み合わさって春の潮汐が発生します。月-地球-太陽の角度が90度に近いときのように、2つの力が互いに反対の場合、潮の干満が発生します。月がその軌道を移動すると、赤道の北から赤道の南に変化します。満潮の高さの交代は、同じになるまで小さくなり(月の分点では、月は赤道より上になります)、再開発されますが、反対の極性で、最大の差までワックスがけされ、その後再び衰えます。

電流

潮流が潮流や流れに与える影響を分析するのははるかに難しく、データを収集するのははるかに困難です。潮の高さはスカラー量であり、広い領域で滑らかに変化します。フローはベクトル量です、大きさと方向があり、どちらも深さや局所的な深浅測量のために短距離で大幅に変化する可能性があります。また、水路の中心は最も有用な測定場所ですが、電流測定装置が水路を遮ると、船員は反対します。湾曲したチャネルを上る流れは、その方向がチャネルに沿って連続的に変化する場合でも、同様の大きさになる可能性があります。驚いたことに、洪水と引き潮の流れはしばしば反対方向ではありません。流れの方向は、下流のチャネルの形状ではなく、上流のチャネルの形状によって決定されます。同様に、は一方向にのみ形成される可能性があります。

それにもかかわらず、潮流の分析は潮の高さの分析に似ています。単純なケースでは、特定の場所で、洪水の流れはほとんど一方向にあり、引き潮の流れは別の方向にあります。洪水速度には正の符号が付けられ、引き潮速度には負の符号が付けられます。これらが潮の高さであるかのように分析が進行します。

より複雑な状況では、主な引き潮と洪水の流れが支配的ではありません。代わりに、流れの方向と大きさは、引き潮と洪水の線に沿ってではなく、潮汐サイクル(極座標プロット上)で楕円をトレースします。この場合、分析は、一次方向と二次方向が直角になるように、方向のペアに沿って進行する可能性があります。別の方法は、各値に大きさと方向の両方があるため、潮流を複素数として扱うことです。

潮の流れの情報は、海図で最も一般的に見られます。これは、春と小潮の別々の表とともに、1時間間隔での流速と方位の表として表示されます。タイミングは、遠く離れているかもしれませんが、潮汐の振る舞いのパターンが似ているいくつかの港の高水位に関連しています。

潮位予測と同様に、天文学的要因のみに基づく潮流予測には気象条件が組み込まれていないため、結果が完全に変わる可能性があります。

ニュージーランドの2つの主要な島の間のクック海峡を通る潮の流れは特に興味深いものです。海峡の両側の潮汐はほぼ正確に位相がずれているため、一方の高水位はもう一方の低水位と同時に発生します。海峡の中心での潮の高さの変化はほとんどなく、強い潮流が発生します。それでも、高潮は通常、一方向に6時間、逆方向に6時間流れますが、特定の高潮は、逆サージが弱まった状態で8時間または10時間続く場合があります。特に荒天では、逆サージが完全に克服され、3回以上のサージ期間にわたって同じ方向に流れが続く可能性があります。

クック海峡の流れのパターンのさらなる複雑さは、南側(たとえばネルソン)の潮汐が(国の西側に沿って見られるように)一般的な隔週の春と小潮の周期に従うが、北側の潮汐パターンである東側のように、月に1つのサイクルしかありません:ウェリントンネイピア

クック海峡の潮汐のグラフは、2007年11月までの高水位と低水位の高さと時間を別々に示しています。これらは測定値ではなく、何年も前の測定から得られた潮汐パラメータから計算されます。クック海峡の海図は潮流情報を提供します。たとえば、1979年1月版の41°13・9'S174°29・6'E(テラフィティ岬の北西)は、タイミングをウェストポートに言及しています。2004年1月号はウェリントンに言及しています。クック海峡の真ん中にあるテラフィティ岬の近くでは、潮流が最大に達する間、特に悪名高いカロリリップの近くで、潮流の高さの変動はほとんどありません。天候の影響は別として、クック海峡を流れる実際の潮流は、海峡の両端間の潮の高さの違いの影響を受けます。ご覧のとおり、ネルソン近くの海峡の北西端にある2つの春の潮の1つだけがあります。南東端(ウェリントン)での対応する春の潮汐であるため、結果として生じる動作はどちらの参照港にも従いません。[要出典]

発電

潮流エネルギーは、潮流に水車を挿入する方法と、タービンを通して水を放出/流入させる池を建設する方法の2つの方法で抽出できます。最初のケースでは、エネルギー量はタイミングと潮流の大きさによって完全に決定されます。ただし、タービンが船を妨害するため、最良の電流が利用できない場合があります。第二に、貯水ダムの建設には費用がかかり、自然の水循環が完全に中断され、船の航行が中断されます。ただし、複数の池がある場合は、選択した時間に電力を生成できます。これまでのところ、潮力発電用に設置されたシステムはほとんどありません(最も有名なのは、サンマロのラランスです)。、フランス)多くの困難に直面しています。環境問題は別として、単に腐食や生物付着に耐えることは工学的な課題をもたらします。

潮力発電の支持者は、風力発電システムとは異なり、天候の影響を除けば、発電レベルを確実に予測できると指摘しています。潮汐サイクルの大部分である程度の発電が可能ですが、実際には、タービンはより低い運転速度で効率を失います。流れから得られる電力は流速の3乗に比例するため、高発電が可能な時間は短くなります。

ナビゲーション

潮の高さが公海と領海の境界線などの法的に重要なデータの計算に入力されることを示すグラフ。 チャートは、典型的な海岸線を示しており、沿岸のバーや犬走りなどの海底の特徴、平均高水位などの潮の高さ、12マイルの限界などの海岸からの距離を示しています。
米国の民間および海上での潮汐データの使用

潮流は航行にとって重要であり、それらが収容されていない場合、位置に重大なエラーが発生します。潮の高さも重要です。たとえば、多くの川や港の入り口には浅い「バー」があり、干潮時に かなりの喫水があるボートが入るのを防ぎます。

自動航法が登場するまで、海軍士官にとって潮汐効果を計算する能力は重要でした。英国海軍の中尉の試験証明書は、かつて、将来の将校が「彼の流れを変える」ことができたと宣言しました。[68]

潮流のタイミングと速度は、潮汐表または潮流アトラスに表示されます。潮汐表はセットで提供されます。各チャートは、ある高水位と別の高水位の間の1時間をカバーし(残りの24分は無視されます)、その時間の平均潮流を示しています。潮汐表の矢印は、春と小潮の方向と平均流速(通常はノット単位)を示しています。潮汐チャートが利用できない場合、ほとんどの海図には「潮汐ダイヤモンド」があり、チャート上の特定のポイントを潮汐の流れの方向と速度を示すテーブルに関連付けます。

ナビゲーションへの潮汐の影響を打ち消すための標準的な手順は、(1)移動距離と方向から「推測航法」の位置(またはDR)を計算し、(2)チャートに(プラス記号のような垂直の十字で)マークを付け、(3 )DRから潮の方向に線を引きます。潮がこの線に沿ってボートを動かす距離は、潮の速度によって計算され、これは「推定位置」またはEP(伝統的に三角形のドットでマークされている)を与えます。

潮汐指標、デラウェア川、デラウェアc。1897年。図に示されている時間では、潮は1です。+矢印のポイントで示されているように、1⁄4フィート上は低水位を意味し、まだ落下してますインジケーターは、プーリー、ケーブル、フロートのシステムによって駆動されます。(1897年6月までの会計年度における作業の進捗状況を示す海岸および測地調査の監督者の報告(p.483))

海図は、特定の場所での水の「海図の深さ」を「測深」で表示し、水深の等高線を使用して水没した表面の形状を表現します。これらの深さは「海図基準面」に相対的であり、これは通常、可能な限り低い天文潮汐での水位です(ただし、他のデータムは、特に歴史的に一般的に使用されており、気象学的理由により、潮汐はより低いまたはより高い場合があります)。潮汐サイクル中の可能な水深。「乾燥高さ」もチャートに表示される場合があります。これは、干潮時 の露出した海底の高さです。

潮汐表には、毎日の最高水位と最低水位と時間がリストされています。実際の水深を計算するには、グラフ化された深さを公開されている潮の高さに追加します。他の時間の深さは、主要な港で公開されている潮汐曲線から導き出すことができます。正確な曲線が利用できない場合は、12分の1のルールで十分です。この概算では、低水位と高水位の間の6時間の深さの増加は、最初の1時間— 1 / 12、2番目— 2 / 12、3番目— 3 / 12、4番目— 3 / 12、5番目— 2/12、 6番目—1/12。

生物学的側面

潮間帯の生態

部分的に水没した岩の写真。さまざまな色と質感の水平方向の帯が示されています。各帯は、水没に費やされた時間のさまざまな割合を表しています。
低水位で見られる、典型的な潮間帯を示す岩。

潮間帯の生態学は、海岸沿いの低水位と高水位の間の生態系の研究です。低水域では潮間帯が露出(または出現)しますが、高水域では水中(または浸漬)になります。したがって、潮間帯の生態学者は、潮間帯の生物とその環境の間、および異なる種の間の相互作用を研究します。最も重要な相互作用は、潮間帯のコミュニティの種類によって異なる場合があります。最も広い分類は、磯または柔らかい底 の基質に基づいています。

潮間帯の生物は非常に変化しやすく、しばしば敵対的な環境を経験し、これらの条件に対処し、さらにはそれを利用するように適応しています。見やすい特徴の1つは、垂直方向の帯状分布です。この帯状分布では、低水位の各標高で、コミュニティが特定の種の別個の水平方向の帯に分割されます。乾燥に対処する種の能力がその上限を決定し、他の種との競争がその下限を設定します。

人間 潮間帯を食べ物やレクリエーションに利用しています。乱獲は、潮間帯に直接損傷を与える可能性があります。侵入種の導入や気候変動などの他の人為的行動は、大きな悪影響を及ぼします。海洋保護区は、コミュニティがこれらの地域を保護し、科学研究を支援するために適用できる1つのオプションです。

生体リズム

約12時間と隔週の潮汐サイクルは潮間帯[69]と海洋生物に大きな影響を及ぼします。[70]したがって、それらの生体リズムは、これらの期間の大まかな倍数で発生する傾向があります。[71]脊椎動物のような他の多くの動物は、同様の循環リズムを示します。[72]例には、妊娠および卵の孵化が含まれます。人間の場合、月経周期はおよそ月の月に続き、潮汐期間の倍数になります。このような類似点は、少なくとも、海洋の祖先からのすべての動物の共通祖先を示唆しています。[73]

その他の潮汐

層状の海流で不均一な海底地形上を流れる潮流を振動させると、それらは潮汐周波数の内部波を生成します。このような波は内部潮汐と呼ばれます。

それ以外の場合は開放水域の浅い地域では、絶えず変化する方向に流れる回転潮流が発生する可能性があるため、流れの方向(流れではない)が12で完全に回転します。+1⁄2時間(たとえば、 Nantucket Shoals)。[74]

海洋の潮汐に加えて、大きな湖は小さな潮汐を経験する可能性があり、惑星でさえ大気潮汐地球の潮汐を経験する可能性があります。これらは連続体力学の現象です。最初の2つは流体で行われます。3つ目は、半液体の内部を取り巻く 地球の薄い固体地殻に影響を与えます(さまざまな変更が加えられています)。

湖の潮

スーペリアエリーなどの大きな湖では、1〜4 cm(0.39〜1.6インチ)の潮汐が発生する可能性がありますが、これらは、セイシュなどの気象学的に誘発される現象によってマスクされる可能性があります。[75]ミシガン湖の潮汐は、1.3〜3.8 cm(0.5〜1.5インチ)[76]または4.4 cm(1+3⁄4インチ  。[77] これは非常に小さいので、他のより大きな効果がすべての潮汐を完全に覆い隠し、そのためこれらの湖は非潮汐と見なされます。[78]

大気潮汐

大気潮汐は、地上レベルと航空高度ではごくわずかであり、天候のはるかに重要な影響によって隠されています。大気潮汐は重力と熱の両方の起源であり、約80〜120 km(50〜75 mi)の主要なダイナミクスであり、それを超えると分子密度が低くなりすぎて流体の挙動をサポートできなくなります。

地球潮

地球潮汐または地球潮汐は、地球全体の質量に影響を及ぼします。これは、非常に薄い地殻を持つ液体ジャイロスコープと同様に機能します。地球の地殻は、月と太陽の重力、海の潮汐、および大気の負荷に応じて(内/外、東/西、北/南)シフトします。ほとんどの人間の活動では無視できますが、地上の潮汐の半日周振幅は、赤道で約55センチメートル(22インチ)に達する可能性があります。これは、GPSキャリブレーションとVLBI測定で重要な15センチメートル(5.9インチ)です。正確な天文角測定には、地球の自転速度と極運動の知識が必要です。これらは両方とも、地球の潮汐の影響を受けます。半日周のM2地球潮汐は月とほぼ同相であり、約2時間の遅れがあります。[要出典]

銀河潮汐力

銀河潮汐力は、銀河がその中の星とそれらを周回する伴銀河に及ぼす潮汐力太陽系オールトの雲に対する銀河潮汐力の影響は、長周期彗星の90パーセントを引き起こすと考えられています。[79]

誤称

地震の後に発生する大きな波である津波は、高潮と呼ばれることもありますが、この名前は、潮との因果関係ではなく、潮に似ていることから付けられています。潮汐とは関係がないが、潮汐という言葉を使用している他の現象は、潮汐高潮ハリケーン潮汐および黒潮または赤潮です。これらの用法の多くは歴史的であり、以前の潮の意味を「時間の一部、季節」と呼んでいます。[80]

も参照してください

  • 水産養殖 –水生生物の養殖
  • クレローの定理
  • 海岸侵食 –海岸線に沿った土地の移動
  • 港の設立
  • 潮汐限界点、または潮汐限界としても知られています–川が潮汐変動の影響を受ける最も上流の地点
  • ハフ関数 –回転する球の流体運動を支配するラプラスの潮汐方程式の固有関数
  • キングタイド –ペリジアンの春の潮など、特に高い春の潮の俗称。
  • 月レーザー測距実験 –レーザー光で地球と月の間の距離を測定する
  • 月の満ち欠け –地球から見た月の直射日光部分の形状
  • 隆起海浜、別名マリンテラス–離水海岸の地形–海面の相対的な低下によって海岸線より上に隆起したビーチまたは波食棚
  • 平均高水泉
  • 平均低水泉
  • 月の軌道 –地球の周りの月の回路
  • プリミティブ方程式 –全球大気流を近似する方程式
  • 潮汐島 –干潮時に徒歩でアクセスできる島
  • 自転 と公転–天体の公転周期が自転周期と一致する状況
  • 潮汐プリズム –平均満潮と平均干潮の間の河口または入り江の水の量
  • 潮汐共鳴 –潮が海の一部の共鳴モードを励起し、より高い潮汐範囲を生み出すときに発生する現象
  • 感潮河川 –流れと水位が潮の影響を受ける川
  • 地震の潮汐トリガー –潮汐力が地震を誘発する可能性があるという考え
  • タイドプール –干潮時に海から隔てられ、海水で満たされた海岸の岩だらけのプール
  • タイドライン –海流が収束する表面境界。流木、浮遊海藻、泡、その他の浮遊破片が蓄積する可能性があります
  • 限界海 の潮汐–限界海の浅瀬における高潮変形のダイナミクス

ノート

  1. ^ 沿岸の方向と形状は、両生類のシステム、沿岸のケルビン波、および湾の共鳴副振動の位相、方向、および振幅に影響を与え河口では、季節的な河川の流出が潮の流れに影響を与えます。
  2. ^ 潮汐表には通常、平均低水位(mllw、平均低水位の19年平均)、平均高低水位(mhlw)、平均低水位(mlhw)、平均高水位(mhhw)、およびペリジアンタイドこれらは、平均データから導出されるという意味での平均値です。[5]
  3. ^ 「月もまた、地球に最も近い天体として、ありふれたものに最も豊富に彼女の流出を与えます。それらのほとんどは、生物または無生物であり、彼女に同情し、彼女と一緒に変化します。川は増加し、減少します。彼女の光で流れ、海は彼女の上昇と沈下で彼ら自身の潮流を変えます、… " [18]
  4. ^ "Orbisvirtutistractoriæ、quæestinLuna、porrigitur utque ad Terras、およびprolectat aquas sub Zonam Torridam、…Celeriter vero Luna verticem transvolante、cumaquætamceleritersequi non possint、fluxus quidem fit Oceani sub Torrida月の中心にある揚力の球体は、地球まで伸びて、熱帯の海を引き付けます…しかし、月は天頂を素早く横切って飛んでいきます。なぜなら、水はそれほど速く追うことができないからです。 、猛烈な[ゾーン]の下の海の潮は確かに西に作られています、…」 [26]
  5. ^ たとえば、「Principia」(本1)(1729訳)の「命題66の結果19および20」の251〜254ページを参照してください。234ページ以降を参照してください。ブック3の提案24、36、37では、255ページから始まります
  6. ^ NASAによると、月の潮汐力は太陽の2.21倍です。
  7. ^ 潮汐力–数学的処理とそこに引用されている情報源を参照してください
  8. ^ 「海は、膨らみの垂直方向の力に直接応答して潮汐を生成しません。潮汐力は、地球の重力のために重力の約1000万分の1のサイズです。これは潮汐力の水平成分です。これにより、潮汐楕円が生成され、月下および反対側のポイントで流体が収束(および膨らみ)し、極から離れて、そこで収縮が発生します。」(...)「水平方向への潮汐力の投射は牽引力と呼ばれます(Knauss、図10.11を参照)。この力は、月下および対脚点に向かって水の加速を引き起こし、圧力まで水を蓄積します膨らんだ海面からの勾配力は、牽引力場と正確に釣り合っています。」[49]
  9. ^ 「太陽と月のエンベロープは実際の海水を表すと考えられていますが、別の非常に重要な要素を認識する必要があります。水面に沿って接線方向に作用する潮汐力の成分が最も重要であることがわかります。水の入ったバケツを持ち上げるよりも床を横切ってスライドさせる方が簡単です。水平方向の牽引コンポーネントは、垂直方向のコンポーネントが持ち上げるよりもはるかに効果的に、太陽または月の真下および離れたポイントに向かって水を移動します。これらの牽引コンポーネント力は、海を対称的な卵形の膨張(潮汐ポテンシャル、平衡潮汐)に形成しようとすることに最も責任があります。それらは、太陽または月の真下および離れた点から45°のリングで最大に達します。」[50]
  10. ^ "...潮汐を引き起こす重力効果は弱すぎて、海を地球から垂直に12インチ持ち上げることができません。ただし、地球の重力場内で海を水平に動かすことは可能です。これにより、海は水の収束量によって水の高さが高くなる2つのポイント。」[51]
  11. ^ 現在、1日は1世紀あたり約0.002秒の割合で長くなっています。[55]
  12. ^ このTidesホームページを示すために、 .mp3サウンドファイルに変換された潮の高さのパターンが提供されており、豊かなサウンドは純音とはまったく異なります。

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参考文献

外部リンク

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