Почему в морях и океанах есть приливы и отливы, а в реках и озёрах нет?

Вы наверняка знакомы с таким природным явлением, как приливы и отливы. Помните мультфильм про приключения капитана Врунгеля?..




Между прочим, высота прилива в некоторых местах планеты достигает весьма впечатляющих величин – скажем, в Канаде, в заливе Фанди, разница уровня моря между приливом и отливом составляет от 16 до18 метров! Так что байка о приключении яхты «Беда» вполне могла иметь место и на самом деле.




Многие слышали и про то, что приливы связаны с Луной. Как часто объясняют «на пальцах», «Луна своим притяжением притягивает воду – вот уровень моря и поднимается». Объяснение это не сказать чтобы совсем неправильное, но очень неточное. Те, кто посмекалистее и посообразительнее, сразу же возражают: «А почему тогда приливов и отливов не бывает в речках и прудах? Там Луна воду не притягивает, что ли?». В общем, настоящий ответ звучит несколько сложнее.

Дело в том, что в нашем мире существует сила, которая так и называется: приливная сила. Она связывает между собой не только морские приливы и Луну, она «работает» по всей Вселенной – она воздействует и на звёзды, и на планеты, и на спутники, и даже на нас с вами.

Чтобы понять, как возникает приливная сила, проведём простой физический опыт. Возьмём две одинаковые (равной массы) игрушечные машинки и соединим их пружинкой. Подберём расстояние между машинками так, чтобы пружинка находилась в состоянии упругого равновесия, то есть не сжималась и не растягивалась. Что будет с пружинкой, если оба наши автомобильчика вдруг поедут в одном и том же направлении с одинаковой скоростью? Подумайте. Правильно – ничего с пружинкой не произойдёт. Она как была в состоянии равновесия, так в этом состоянии и останется.




Теперь изменим условия опыта. Пускай у той машинки, которая «позади», сила тяги (то есть скорость) будет чуть-чуть выше. Тогда она начнёт медленно «догонять» машинку, расположенную впереди, а пружинка при этом начнёт... Правильно, сжиматься!




Ещё раз изменим условия опыта. Теперь пусть «прибавит газу» машинка впереди, а машинка сзади, напротив, «притормозит». Тогда – просто представьте себе эту ситуацию мысленно! – расстояние между машинками начнёт медленно увеличиваться, а пружинка при этом... Совершенно верно, растянется!




Пока всё просто и понятно, правда? А вот теперь возьмём и отправим наши машинки (вместе с пружинкой) в космос! На околоземную орбиту. И вспомним закон всемирного тяготения Ньютона. Закон этот можно грубо сформулировать так: «Все тела притягиваются между собой. Сила притяжения тем больше, чем больше массы тел, и тем меньше, чем больше расстояние между ними». В данном случае для нас самая важная именно вторая половина закона.

Звучит немножко запутанно? Ничего, разберёмся. Посмотрите на рисунок: красная машинка находится ближе к Земле, чем синяя:




А значит, сила притяжения между Землёй и красной машинкой будет больше, чем между Землёй и синей машинкой. И тогда – в точности, как в нашем предыдущем опыте! – пружинка между машинками начнёт растягиваться. Вот именно эту силу, растягивающую пружинку под действием гравитации, и называют приливной. Приливная сила – это, если хотите, «производная» от гравитации, её «тень», её «дочка». Везде, где есть гравитационное взаимодействие двух тел определённого (точнее математически: «не бесконечно малого») размера, всегда будет присутствовать приливная сила, которая стремится тело «растянуть», «разорвать» вдоль силовых линий (линий напряжённости) гравитационного поля.

В это сперва трудно поверить, однако приливная сила действует даже на вас – просто когда вы стоите у доски и отвечаете урок! Или на остановке троллейбуса. Раз на вас действует земное притяжение (гравитация) – значит, действует и стремящаяся «вытянуть в высоту» приливная сила. «Почему же я её не замечаю?» – спросите вы. Да потому что ваш вес и рост (по меркам космоса) настолько ничтожны, что и величина приливной силы ничтожно мала. Исчезающе мала. Настолько мала, что её можно не учитывать при любых, даже самых-самых точных расчётах. Скажем, если мы возьмём два волейбольных мяча и поднесём их друг к другу – мы не сможем обнаружить их приливную силу даже на самом-самом суперчувствительном научном оборудовании.




Однако совершенно другое дело – космос! Планеты, спутники и звёзды обладают уже вполне себе достойными массами, их гравитация в квадриллионы раз сильнее – и вот тут уже приливные силы обнаруживают себя во всей красе! Скажем, если в двойной системе где-нибудь далеко в космосе звёзды располагаются далеко друг от друга, они будут правильными круглыми «мячиками», как мы и привыкли представлять себе звёзды.




Однако если звёзды располагаются близко друг от друга, то (в отличие от волейбольных мячей) мощные приливные силы запросто растянут каждую звезду в «яйцо», «дыню» или даже «кабачок»!




И астрономы открыли уже тысячи таких тесных двойных систем, в которых звёзды под действием приливных сил сильно деформированы, «измяты». А, скажем, астероид, комета или спутник планеты, которые неосторожно подлетят слишком близко к массивной планете, могут быть приливными силами и вовсе разрушены. Скажем, как комета Шумейкеров-Леви 9 в 1994 году – когда она приблизилась к Юпитеру, за что и «поплатилась».




Итак, в космосе приливные силы становятся по-настоящему заметными, «могучими». Что произойдёт, скажем, если человек вдруг попадёт в область действия таких громадных приливных сил – скажем, окажется вблизи нейтронной звезды или даже чёрной дыры? Ничего хорошего! Его мгновенно растянет вдоль линий гравитационного поля, как будто он сделан из пластилина, и разорвёт на куски. Впрочем, это не единственный вред, который человеку может нанести очень сильная гравитация – например, наши мышцы не смогут справиться с возросшим многократно весом тела, мы не сможем дышать, как будто нас схватил удав. А ещё наше сердце не сможет гнать кровь по сосудам – слишком она станет тяжёлой. В общем, дорогие дети, помните: гулять и играть вблизи сверхмощных гравитационных полей опасно для здоровья! И если друзья зовут вас побегать в окрестностях нейтронной звезды, лучше благоразумно откажитесь.

Вот теперь можно вернуться из космоса обратно на Землю. На нашу с вами планету действуют приливные силы, вызванные притяжением Луны – как, впрочем, и наоборот, на Луну тоже действуют приливные силы, вызванные Землёй. Однако вытянуть Землю в «дыньку» (как мы это видели в случае с расположенными близко звёздами) у Луны не получится – и гравитация слабовата, и расстояние большое, и – что главное! – Земля твёрдая, прочная. Но... Но у Земли есть ещё и «мягкая» жидкая оболочка – водяная «шуба», гидросфера, мировой океан! И вот эта-то жидкая оболочка под действием приливных сил принимает ту самую слегка вытянутую форму, за счёт чего и формируется огромная (на пол-планеты, 20 000 километров длиной!) приливная волна, которая «следует» за Луной.




В результате вода на океанском побережье то прибывает, то отступает – мировой океан как будто бы «дышит». А вот реки, озёра и внутренние моря (типа Чёрного или Балтийского) с мировым океаном связаны через узкие проливы или не связаны вообще, громадной приливной волне туда просто «не влезть». Потому и приливов с отливами там кот наплакал...

«Однако последний вопрос!» – скажет самый-самый дотошный читатель. «Всё это понятно, однако в опыте-то у нас всё-таки были две машинки, соединённые пружинкой! А мировой океан – он один, из воды, цельный, и никаких пружинок в нём не плавает! Как же тогда на него действует приливная сила?». Ну, тут совсем просто, можно было бы и самостоятельно догадаться. Ведь вода в мировом океане на самом деле состоит из крохотных «машинок», простите, то есть молекул («молекула» по-латыни и означает «массочка», «маленькая масса»), связанных между собой силами молекулярного сцепления (как теми самыми пружинками). Теперь понятно?