Pływy

Zjawiska przypływów i odpływów, nazywane ogólnie pływami, na Bałtyku są praktycznie niedostrzegalne, lecz poziom wód oceanów zmienia się 2 razy na dobę nawet o kilkanaście metrów (rekord na wybrzeżach Nowej Szkocji w Kanadzie gdzie różnica między wysoką a niską wodą przekracza 15m).

Przyczyną pływów jest grawitacyjne przyciąganie głównie Księżyca, w mniejszym stopniu Słońca. Z prawa powszechnego ciążenia wiemy, że dwa ciała przyciągają się siłą wprost proporcjonalną do iloczynu ich mas, a odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich odległości.

Wyobraźmy sobie, że Ziemia na całej powierzchni pokryta jest równomiernie oceanem. Możemy od razu stwierdzić, że wody znajdujące się bliżej Księżyca są najsilniej przyciągane. Tam właśnie powstaje fala przypływu (tzw. wysoka woda). W miarę dobowego obrotu Ziemi fala bedzie się przemieszczała. Gdyby to było pełne wytłumaczenie, to przypływ zdarzałaby się w danym miejscu raz na dobę. Jednak obserwuje się dwie takie fale, dwa przypływy, powtarzające się cykliczne co 12 godzin 25 minut. Skąd ten drugi przypływ?

Wyobraźmy sobie trzy punkty na Ziemi: A, B i C (rys. 27), gdzie B leży w środku Ziemi, A na oceanie najbliżej Księżyca, a C na oceanie najdalej od Księżyca. Ponieważ przyciąganie grawitacyjne maleje z odleglością, najsilniejsze jest w A, mniejsze w B, a najsłabsze w C. Na rysunku 27 przedstawiono to długością strzałek. Gdyby Księżyc i Ziemia nie krążyły wokół siebie dawno doszłoby do ich zderzenia. Tak więc w punkcie A powstaje fala przypływu, która jest efektem ucieczki wody od Ziemi, a w punkcie C powstaje druga 'wysoka woda', która jest efektem ucieczki Ziemi od tej wody. Dobowe wirowanie Ziemi sprawia, że fale przypływu (A i C) powtarzają sie w rytmie półdobowym. Zdarzałoby się to dokładnie co 12 godzin, gdyby nie fakt, że podczas gdy Ziemia dokonuje jednego pełnego obrotu dookoła własnej osi, to Księżyc, obiegając Ziemię, przesuwa się nieco na swojej orbicie i Ziemia potrzebuje dodatkowo 50 minut aby ten sam punkt znalazł się 'pod' Księżycem. Dlatego przypływy powtarzają się co 12 godzin i 25 minut.

Słońce, bardziej oddalone od Ziemi niż Księżyc, ma mniejszy udział w powstawaniu pływów. Jest on silniej zauważalny jedynie podczas nowiu i pełni Księżyca, kiedy pływy słoneczne i księżycowe dodają się, lub gdy Księżyc jest w I albo III kwadrze - wtedy się odejmują.

Efekty pływowe przejawiają się nie tylko w przypływach i odpływach, ale powoduja też niewielkie zmiany gęstości astmosfery ziemskiej, oraz odkształcenia w skorupie Ziemi (rzędu kilku cm). Fale pływowe powodują również globalne zmiany w układzie Ziemia - Księżyc, oto ich efekty:

• rotacja synchroniczna Księżyca z rezonansem 1:1 - okresy obrotu i obiegu Księżyca wokół Ziemi są sobie równe,
• spowalnianie rotacji Ziemi (obecne tempo spowalniania 0.002 sek. na 100 lat) - podobnie jak Ziemia spowolniała ruch obrotowy Księżyca, aż do zsynchronizowania jego okresu, tak i Księżyc stopniowo spowalnia Ziemię tyle, że z gorszym skutkiem, bo jest dużo mniejszy. Cały układ Ziemia - Księżyc dąży do tego, aby trzy okresy: rotacji Ziemi, rotacji Księżyca i jego obiegu wokół Ziemi wyrównały się.
• oddalanie się Księżyca - utrata energii na oddziaływania pływowe sprawia, że Księżyc oddala się od Ziemi w tempie ok. 3 cm na rok.
• najnowsze badania wykazują, że oddalanie się Księżyca od Ziemi będzie miało duży wpływ na nachylenie osi obrotu Ziemi do osi ekliptyki. Okazuje się, ˙ze Księżyc jest dużym 'stabilizatorem' nachylenia osi Ziemskiej. Gdy w związku z jego oddalaniem się zacznie słabnąć siła, jaką oddziaływuje on na Ziemię, nachylenie ziemskiej osi obrotu, które wynosi obecie 23°26' zacznie rosnąć, a gdy przekroczy 60°, dalszy jego wzrost odbywać będzie się chaotycznie. Zmiana nachylenia ziemskiej osi obrotu wywoła na Ziemi głębokie zmiany klimatyczne.

Pośrednim skutkiem tych oddziaływań jest to, że jądro Księżyca jest przesunięte w stronę Ziemi - grubość skorupy Księżycowej po stronie zwróconej ku Ziemi wynosi 60 km, na odwróconej 100 km.