Фізика припливів і відпливів. Обертаюча припливна течія, амфідромічна точка

Такі відмінності у висоті припливів отримали назву напівмісячних нерівностей. Розрізняють також паралактичні і добові нерівності. Паралактичні нерівності виникають тому, що планети, як відомо, рухаються не за круговими, а за еліптичними орбітами, внаслідок чого відстань планет до Сонця змінюється. Місяць також рухається навколо Землі по еліпсу. Найближче до Сонця Земля знаходиться в перигелію, а найдалі – в афелію (перигей і апогей). Місячний перигейний приплив вищий від апогейного на 40%, а величина сонячного перигейного припливу на 10% більша від апогейного сонячного припливу. Найбільш можлива величина припливу буде тоді, коли Сонце і Місяць перебуватимуть у сизигії та одночасно в перигею. В статичній теорії припливів І. Ньютона виводиться, що ця величина дорівнює 0,9 м. Найменша величина припливу (теоретично 0,2 м) буде тоді, коли світила перебуватимуть у квадратурах, причому одночасно Місяць стоятиме в апогею, а Сонце – в перигею.
Добові нерівності виникають унаслідок того, що схилення Сонця і Місяця безперервно змінюються. Відповідно, змінюються припливоутворюючі сили і їхнє співвідношення. До того ж і час видимого обертання Сонця і Місяця навколо Землі неоднаковий.
Фізику припливів вивчають з часів І. Ньютона, який на основі своєї теорії тяжіння розробив так звану статичну теорію припливів. Згідно з цією теорією, зокрема, максимальна теоретична величина припливу повинна становити 0,8 м. Дійсно, на багатьох океанічних островах висота припливу близька до цієї величини. Проте в інших районах узбережжя вона значно вища і досягає максимуму в затоці Фанді на північному сході Північної Америки (18 м).
Лаплас, розробляючи теорію припливів, увів поняття про припливи як великі хвилі з дуже великим періодом (0,5-1 доба). Оскільки ці сили діють на водну поверхню періодично, вони повинні спричинити в океані періодичні коливальні рухи. Розвиток вчення про припливи забезпечує можливість обчислення припливів, створення таблиць і атласів припливів.
Швидкість поширення припливних хвиль визначається глибиною місця проходження хвилі. Окрім того, на рух припливних хвиль значний вплив мають контури берегової лінії. Різниця рівнів і часу настання повної води спричиняє до розвитку системи припливних течій. На напрям поширення припливних течій великий вплив має обертання Землі. У північній півкулі вони відхиляються вправо, у південній – вліво від динамічної осі потоку. Внаслідок цього під час припливу відхилення припливної течії у протоці Ла-Манш вправо спричиняє до того, що рівень повної води біля французького узбережжя є вищим, ніж біля англійського.
У глибоких акваторіях при віддаленні від берега припливні течії змінюються поступово тільки за напрямом, зберігаючи більш-менш постійну швидкість. Тут відбувається безперервна зміна напряму течії впродовж усього припливно-відпливного циклу. В морях, де внаслідок достатньої їхньої ширини можуть формуватися поперечні течії, сила Коріоліса зумовлює обертальні рухи припливних хвиль, а рухи води, що при цьому виникають, називають обертаючою припливною течією. Внаслідок такого обертання утворюються області, де впродовж припливного циклу рівень не змінюється. Область припливного моря, де висота рівня ніколи не змінюється, називають амфідромічною точкою. Три такі точки є в Північному морі.
Швидкості припливних течій – значною мірою визначаються геоморфологічними умовами. Швидкість у відкритому морі припливно-відпливних течій становить 1,1-1,4 км/год. Зазначимо, що припливи у внутрішніх морях і затоках нерідко набувають характеру стоячих коливань. їхні параметри визначаються довжиною і глибиною басейну. У випадку, коли припливна хвиля набуває форми стоячих коливань, максимальні швидкості течій спостерігаються за середнього рівня, а не в фазу гребеня чи улоговини, як це відбувається за поширення прогресивної хвилі. Швидкість припливних течій у протоках визначають за даними про висоту припливу, його період, площу поперечного перерізу протоки та об’єму води, що тече в бухту через протоку. Часто такі швидкості можуть сягати декількох кілометрів за годину. Наприклад, швидкість течій у Ла-Манші становить 3,5-11 км/год. В затоці Сан-Мало на глибині 30 м зареєстрована швидкість 9,5 км/год. У гирлі Гудзону (біля Нью-Йорка) швидкість припливної течії становить 6-8 км/год, а в Бристольській затоці – 9-18 км/год.
Звичайні припливні течії, коли за припливу маса води спрямована до берега, а за відпливу – від берега в море, називають реверсивними. Важливою особливістю щодо цього є чітко виражена асиметрія часу, а також асиметрія швидкостей припливу та відпливу. Приплив менш протяжний у часі, ніж відплив, і припливні течії мають більшу швидкість, ніж відпливні. Отож енергія відпливних течій менша. Відповідно, значна кількість принесеного матеріалу залишатиметься в береговій зоні.
Найяскравіше виражена така асиметрія на мілководді. На малих глибинах різка трансформація припливної хвилі спричинює до асиметрії фаз підняття і падіння рівнів, коли на фоні постійних припливів і відпливів з’являються ще й побічні – з малою і великою водою.
У звужених до вершини затоках, у вузьких протоках і гирлах рік за проходження припливної хвилі часто спостерігається різке зростання її висоти. У вузьких місцях загальна протяжність фронту хвилі скорочується, відбувається перерозподіл енергії, що зумовлює зростання висоти припливної хвилі. Дуже важливим чинником, що впливає на перебіг припливу в звужених довгих затоках або в гирлах рік, має зміна глибини від гирла до вершини затоки або від гирла вверх за течією річки.