TEORIJA PLIMNIH OSCILACIJA

Plimotvorna sila je uzrokovana gravitacijskim privlačenjem vodenih masa od strane Sunca i Mjeseca, te centrifugalnom silom koja se javlja uslijed okretanja Zemlje i Mjeseca odnosno Zemlje i Sunca oko zajedničkog centra masa. Njezino djelovanje ima periodički karakter, s najjače izraženim poludnevnim i dnevnim komponentama. Djelovanjem plimotvorne sile morska razina i struje periodički osciliraju što nazivamo morske mijene, a epizode rasta odnosno pada razine mora definiramo kao morske dobi. Plima se definira kao rast razine mora, dok oseka predstavlja opadanje razine mora.

Plimotvorna sila predstavlja udruženu gravitacijsku i centrifugalnu silu koja djeluje na vodene mase na Zemlji. Naime, na gibanje vodenih masa djeluje gravitacijsko privlačenje Sunca i Mjeseca, koje je promjenjivo i ovisi o njihovim položajima u odnosu na Zemlju, te centrifugalna sila koja nastaje zbog revolucije Zemlje. Prema tome, plimotvorna sila je promjenjivog karaktera u prostoru i vremenu, te dominantno djeluje na horizontalno gibanje vodenih masa na taj način uzrokujući kolebanje razine mora i morskih struja.

Shematski prikaz djelovanja gravitacijske, centrifugalne i plimotvorne sile.

Gravitacijsko međudjelovanje dvaju tijela dano je relacijom

gdje su M₁ i M₂ njihove mase, R je udaljenost između njihovih centara masa te G predstavlja univerzalnu gravitacijsku konstantu (G = 6.672·10^-11 Nm²kg^-2). Sunce je oko 390 puta udaljenije od Zemlje nego Mjesec, no ima mnogo veću masu. Ipak u konačnici, djelovanje Sunca na zemaljske vodene mase predstavlja 46% djelovanja Mjeseca, te su stoga Mjesečeve plimne komponente u plimnom signalu izraženije nego Sunčeve komponente.

Zavisno o položaju Sunca i Mjeseca naspram Zemlje javljaju se žive ili nežive morske mijene. Kada su Sunce, Mjesec i Zemlja približno u istoj ravnini, odnosno kada je Mjesec u konjukciji (mladi Mjesec) ili opoziciji (puni Mjesec), tada se zbrajaju gravitacijska djelovanja Sunca i Mjeseca na vodene mase, te su morske mijene izraženije – stoga i naziv žive morske mijene. Ovo razdoblje još nazivamo i sizigij. Suprotno tome je razdoblje kvadrature, kada je Mjesec okomit na pravac ležanja Sunca i Zemlje (prva i zadnja četvrt). Tada je plimotvorna sila najslabija, te su stoga i morske mijene najmanje izražene.

Shematski prikaz utjecaja Sunca i Mjeseca na intenzitet morskih mijena.

Kruženje Mjeseca oko Zemlje ima pomaknute periode u odnosu na zemaljski dan. Tako period glavne Mjesečeve komponente M₂ iznosi 12.42 sata, odnosno pola Mjesečeva dana koji iznosi 24.84 sata, dok period glavne Sunčeve komponente S₂ iznosi pola zemaljskog dana odnosno 12 sati. Zbog odstupanja nebeskog tijela od ravnina ekvatora javljaju se i dnevne komponente plimnih oscilacija, od kojih je najznačajnija Mjesečeva dnevna komponenta O₁ s periodom od 25.82 sata, te Sunčeva dnevna komponenta P₁ perioda 24.07 sati. Osim Sunčevih i Mjesečevih plimnih komponenata postoje i miješane komponente koje su rezultat zajedničkog djelovanja Sunca i Mjeseca. U ovoj skupini najznačajnija je dnevna Mjesečevo-Sunčeva komponenta K₁ s periodom od 23.93 sata.

Neke osnovne plimne komponente i njihova relativna amplituda:

Plimne komponente su, osim zbog različitog gravitacijskog privlačenja, prostorno varijabilne i zbog topografskih karakteristika (obalna linija, dubina) svjetskih i okrajnjih mora. Naime, brzina širenja dugih valova je ovisna o dubini mora, dok Coriolisova sila uzrokuje gibanje plimnog signala uz obalu, u formi Kelvinovog vala. U slučaju poluzatvorenog bazena kombinacija ulaznog i izlaznog vala imaju za posljedicu pojavu amfidromijske točke u kojoj je amplituda jednaka nuli, odnosno oko koje se javlja kruženje plimne oscilacije.

Animacija kruženja plimnog signala u pravokutnom bazenu.

Svaka plimna komponenta u nekoj točki karakterizirana je svojom amplitudom i fazom. Amplituda i faza pojedine komponente mogu se odrediti iz mjerenja razine mora u pojedinoj točki pomoću harmonijske analize. Jednom određene, amplituda i faza (zbirno nazivane harmonijske konstante) mogu poslužiti za prognozu morskih mijena za bilo koje razdoblje u budućnosti. Ovaj postupak se naziva harmonijskom sintezom, a predstavlja zbrajanje svih plimnih komponenata, na taj način sintetizirajući vremenski niz oscilacija razine mora uzrokovanih plimotvornom silom.

Primjer sintetičkih nizova razine mora za neke postaje u svijetu.

  Više o plimnim oscilacijama u svjetskim morima

  Više o plimnim oscilacijama u Jadranu

Vezane stranice projekta

• plimne oscilacije u oceanima
• plimne oscilacije u Jadranu
• uspori - općenito
• uspori u Jadranu
• seši - općenito
• seši u Jadranu
• sezonske i višegodišnje promjene razine mora
• sezonske i višegodišnje promjene razine Jadrana
• komponente bilance vode na površini mora
• bilanca vode na površini Jadrana
• mjerenja razine mora