Thiên cầu hay mặt cầu bầu trời
? Trục vũ trụ
? Thiên cực bắc và thiên cực nam
? Thiên đỉnh và thiên đế
? Mặt phẳng chân trời
? Đ-ờng chân trời, xớch d?o tr?i.
? Thiên cầu bắc và thiên cầu nam.
? Kinh tuyến trời.
? Điểm bắc và điểm nam, điểm đông và điểm tây.
26 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 1656 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chapter 4 Tide and tidal currents, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chapter 4
Tide and tidal currents
Nội dung
1. Thuật ngữ thiên văn và thuỷ văn
2. Lực tạo triều
3. Phân tích thuỷ triều
4. Dự báo triều
5. Thuỷ triều Biển đông
6. Cửa sông và thuỷ triều vùng cửa sông
7. Bài tập
Thuật ngữ thiên văn
Thiên cầu hay mặt cầu bầu trời
Trục vũ trụ
Thiên cực bắc và thiên cực nam
Thiên đỉnh và thiên đế
Mặt phẳng chân trời
Đ-ờng chân trời, xớch đạo trời.
Thiên cầu bắc và thiên cầu nam.
Kinh tuyến trời.
Điểm bắc và điểm nam, điểm đông và điểm tây.
Vòng giờ, vòng nhật động. Vòng hoàng đạo, bạch đạo.
Xuân phân (21/III),thu phân (23/IX),hạ chí (22/VI), đông chí (22/XII).
Ngày sóc th-ợng huyền , ngày vọng hạ huyền .
Thuật ngữ thuỷ văn
- Đỉnh triều
- Chân triều
- Chu kỳ triều
- Độ lớn thuỷ triều
- Biên độ triều
- Tr, Td
- Kỳ n-ớc c-ờng, kỳ n-ớc kém
- “0 lục địa” , “0 độ sâu”
Tidal Characteristics
single waves - stretch across entire
ocean basins.
shallow-water waves
–wavelengths greatly exceed the depth of
the ocean.
complex interactions of moon and
sun
Why Care About Tides?
Aquaculture
The Tides of the
Bay of Fundy
Origin of the Tides
Unlike wind-driven surface waves
and unlike tsunamis, tides are
caused by two principal factors:
–Gravitational attraction
–Centrifugal force
Gravitational Attraction
All masses are drawn to each other.
The moon because of its closeness
to the Earth exerts a greater
gravitational effect on the Earth than
the Sun, despite the fact that the Sun
is much more massive than the
Moon.
x = ?
Gravitational Effect of Moon
Centrifugal Forces: Center of Rotation
2 Bulges from Gravitational Attraction
& Centrifugal Force
Gravitational forces
2sin
K2
gM3
F
3s)sin()sin( ams FFF
Tractive force
Distribution of tractive forces over the Earth
surface.
Ratio of the tractive forces od the Moon and the Sun.
Symbol Moon Sun Dimension
M 0.0123 333,000 (-)
K 60.3 23,500 (-)
3gM/(2K3) 0.82*10-6 0.38*10-6 (m/s2)
The equilibrium theory
assumed that the Earth is fully covered with water
The
plane
of the
moon
is in
the
plane
of the
equator
why not exactly 24 hours or 12 hours?
Moon moves forward in it’s orbit each day.
– Takes 50 additional minutes for a spot on the
Earth’s surface to regain it’s position relative to
the Moon.
h84.24
/h49.14
3602
T2
o
o
mE
T = 12.42 h = 12 h 25’
E = 15.041
o/h m = 0.549
o/h
The
plane of
the
moon
makes
an angle
with the
plane of
the
equator
Joint effect of moon and sun on the tides
Spring tides occur when the Earth, Sun, and Moon are
aligned.
– New Moon and Full Moon phases
– Constructive interference
Neap tides occur when the Sun and Moon are aligned
at right angles to one another.
– Quarter Moon phases
– Destructive interference
Spring tide: phase when tidal range is maximal.
Neap tide: phase when tidal range is minimal.
There are 2 spring and 2 neap tides each month
sm
2
h708
/h508.0
360
T2
o
o
T = 354 h = 14.8 days
Moving position of the perigeum
Elliptical orbit of the Earth
Relative motions of moon and sun in relation to the celestrial sphere
n
i
iiios tAA
K
gM
K
gM
F
1
33
)cos(
2
3
2sin
2
3
Ao = constant
Ai = amplitude of component i
i = angular speed of component i
= jE + k m +l s + m p
in which E m s p are the angular speeds of the
Earth, the Moon, the Sun, perigeum of the moon
i = phase of component i at t = 0.
Periods and angular speeds
Origin Angular speed in o/hour Period
Rotation Earth Rotation Earth 15.041069 0.997 days
Moon around Earth 0.549016 27.32 days
Earth around Sun 0.041069 365.24 days
Perigeum Moon 0.004642 8.85 years
Nodes lunar orbit 0.002206 18.60 years
The variation due to the revolution of the nodes is taken into account
by multiplying the amplitude with a factor fi and adding a phase shift
ui to the harmonic terms
The number of harmonic terms is large:
- The orbits are not in the plane of the equator, which
cause declination tides (mainly diurnal);
- The distance between the Earth and the moon and sun
are not constant, as their orbits are ellipses. The distances
vary and also the angular speed. That causes the elliptical
tides (both diurnal and semi-diurnal).
Main astronomic constituents of the tide
Gro
up
Sym
bol
Frequency Period
(hours)
Angular
speed
(o/hour)
Astronomi
c
coefficients
Type of constituent
I M2
S2
K1
O1
2we-2wm
2we-2ws
we
we-2wm
12.42
12.00
23.94
25.80
28.9841
30.0000
15.0411
13.9430
0.908
0.423
0.531
0.377
semi-diurnal principle lunar tide
semi-diurnal principle solar tide
diurnal lunar-solar declination tide
diurnal lunar declination tide
II P1
N2
K2
we-2ws
2we-wm+wp
2we
24.07
12.66
11.97
14.9589
28.4397
30.0821
0.176
0.174
0.115
diurnal solar declination tide
semi-diurnal lunar elliptic tide
semi-diurnal lunar-solar
declination tide
III Q1
L2
e-3m+p
2e-m-p
26.87
12.19
13.3987
29.5285
0.072
0.026
diurnal lunar elliptic tide
semi diurnal lunar elliptic tide
IV Mf
Mm
Ssa
2m
m-p
2s
328
661
4383
1.0980
0.5444
0.0821
0.156
0.083
0.026
long periodic lunar tide
long periodic lunar tide
long periodic solar tide
V Sa
Msm
Msf
Mtm
M1
1
1
J1
001
2N2
m2
n2
l2
T2
s
m-2s+p
2m-2s
3m-p
e-m+p
e-3s
e+2s
e+m-p
e+2m
2e-4m+2p
2e-4m+2s
2e-3m+2s-
p
2e-m-
2s+p
2e-3s
8759
764
354
219
24.83
24.13
23.80
23.10
22.31
12.91
12.87
12.63
12.22
12.02
0.0411
0.4715
1.0159
1.6424
14.4967
14.9179
15.1232
15.5854
16.1391
27.8954
27.9682
28.5126
29.4556
29.9590
0.012
0.012
0.008
0.030
0.030
0.010
0.008
0.030
0.016
0.024
0.022
0.034
0.007
0.025
long periodic solar tide
constituents of the tide (conts)
Shallow water tidal
- Bottom friction;
- Variable propagation speed of the tidal wave.
- Variable propagation speed of the tidal wave.
Symbol Origin Frequency Period
(hrs)
Angular
speed
(deg./h)
Remarks
MNS2
2MS2
2SM2
M2+N2-S2
2M2-S2
2S2-M2
2e-5m+2s+p
2e-4m+2s
2e+2m-4s
13.13
12.87
11.61
27.4238
27.9682
31.0159
semi-diurnal
MK3
2MK3
SK3
SO3
M2+K1
2M2-K1
S2+K1
S2+O1
3e-2m
3e-4m
3e-2s
3e-2m-2s
8.18
8.39
7.99
8.19
44.0252
42.9271
45.0411
43.9430
terdiurnal
M4
MS4
MN4
MK4
S4
2M2
M2+S2
M2+N2
M2+K2
2S2
4e-4m
4e-2m-2s
4e-5m+p
4e-2m
4e-4s
6.21
6.10
6.27
6.09
6.00
57.9682
58.9841
57.4238
59.0662
60.0000
quarter diurnal
Shallow water tides
Symbol Origin Frequency Period
(hrs)
Angular
speed
(deg./h)
Remarks
M6
2MS6
2MN6
2SM6
MSN6
S6
3M2
2M2+S2
2M2+N2
2S2+M2
M2+S2+N2
3S2
6e-6m
6e-4m-2s
6e-7m+p
6e-2m-4s
6e-5m-2s+p
6e-6s
4.14
4.09
4.17
4.05
4.12
4.00
86.9523
87.9682
86.4079
88.9841
87.4238
90.0000
sixth diurnal
M8
3MS8
2(MS)8
2MSN8
S8
4M2
3M2+S2
2M2+2S2
2M2+S2+N2
4S2
8e-8m
8e-6m-2s
8e-4m-4s
8e-7m-2s+p
8e-8s
3.11
3.08
3.05
3.07
3.00
115.9364
116.9523
117.9682
117.4079
120.0000
eighth diurnal
Shallow water tides
Kiểu triều
Bán nhật
triều
đều
Triều hỗn hợp
Nhật triềuBN triều
không đều
Nhật triều
không đều
0.0 4.0
0.25 1.5 1.5 3.
H
h h
h
K O
M
1 1
2
H + H
H + H
= F
S2M2
01K1
Phõn loại thủy triều
3