Pływy morskie

Zatoka Fundy podczas odpływu

… i podczas przypływu

Pływy morskie (przypływy i odpływy) – regularnie powtarzające się podnoszenie i opadanie poziomu wody w oceanie. Wywołuje je zjawisko pływowe, którego przyczyną są siły grawitacyjne Księżyca i Słońca. Pływy powodowane są również przez siłę odśrodkową wywołaną obrotem Ziemi wokół środka ciężkości układu Ziemia – ciało niebieskie działające na naszą planetę.

Zmiana wysokości wody w danym miejscu jest spowodowana zmienną pozycją Słońca i Księżyca w stosunku do Ziemi, co jest połączone z rotacją Ziemi oraz batymetrią oceanów, mórz i estuariów. Efekt pływów może wystąpić także poza oceanami, wszędzie tam gdzie występuje pole grawitacyjne zmienne w czasie i przestrzeni. Najsilniejsze pływy (syzygijne) występują, gdy wpływy Słońca i Księżyca dodają się do siebie (tj. gdy Księżyc, Ziemia i Słońce znajdują się w linii prostej – w trakcie pełni oraz nowiu Księżyca). Natomiast gdy wpływ Słońca i Księżyca nie sumuje się (Księżyc, Ziemia i Słońce tworzą kąt prosty), pływy są najsłabsze (pływ kwadraturowy). Na podstawie długoletnich obserwacji oraz obliczeń astronomicznych wyznaczono czas i wielkość pływów dla wielu punktów na Ziemi (głównie niektórych portów). Wielkości te są podane w odpowiednich publikacjach, tzw. tablicach pływów, (ang.) Tide Tables. Z danych takich korzystają też specjalne programy komputerowe używane w żegludze.

Skutkiem pływów są oscylacyjne prądy nazywane prądami pływowymi, które są ważne przy nawigacji przybrzeżnej. Pas nabrzeża, który jest zatapiany przez przypływ i odsłaniany przez odpływy, zwany wattem, jest ważnym ekologicznie skutkiem przypływów.

Przeciętny czas między kolejnymi przypływami wynosi 12 godzin i 27 minut i zależy od ukształtowania akwenu, a także pory roku oraz pory dnia, dlatego też nie da się wyznaczyć stałych godzin przypływu i odpływu w danym miejscu.

Zjawisko pływów zostało po raz pierwszy matematycznie opisane w 1687 r. przez Isaaca Newtona. Ponad pół wieku wcześniej – nie korzystając z wyrażeń matematycznych – pływy opisał Galileusz.

Pływy na Bałtyku

Pływy w obszarze mórz śródlądowych np. Bałtyku są prawie niewidoczne. Jest to spowodowane brakiem szerokiego połączenia z oceanem światowym i mniejszą masą wody w znacznie płytszych od oceanów basenach. W obszarze południowego Bałtyku, gdzie głębokość nie przekracza 100 metrów, poziom wody podczas przypływu podnosi się zaledwie o centymetr. Wielkość amplitudy pływów jest natomiast znacznie większa w obszarze cieśnin duńskich, gdzie może sięgać nawet 14 cm. Nieznaczne zwiększenie amplitudy pływów, do ponad 6 cm, stwierdzono także w części Zatoki Fińskiej, na szerokości której morze jest co najmniej dwukrotnie głębsze, ale i znacznie węższe. W wydawnictwach, które ukazały się dawniej można natomiast znaleźć informację, że wielkość tej amplitudy miałaby sięgać tam nawet pół metra.

Charakterystyka

Pływy morskie są powtarzającą się cyklicznie zmianą poziomu morza w następujących fazach:

• Przez kilka godzin poziom wody wzrasta i zalewa plażę;
• Woda osiąga swój najwyższy poziom;
• Poziom wody się obniża w ciągu kilku godzin podczas odpływu;
• Poziom wody przestaje się obniżać, gdy osiąga swój najniższy poziom.

W momencie, w którym poziom wody przestaje się obniżać, woda jest najspokojniejsza. Wówczas pływ zmienia kierunek i “zawraca”. Zazwyczaj moment, w którym woda jest spokojna, występuje w okresie najwyższego bądź najniższego poziomu, ale istnieją także miejsca, w których zjawisko to występuje w innych momentach.

Różnica pomiędzy maksymalną wysokością wody podczas przypływu, a minimalną wysokością wody podczas odpływu to skok pływu (aktualny). Można określić także skok maksymalny – czyli różnice pomiędzy maksymalną wysokością wody wysokiej (pływ syzygijny), a minimalną wysokością wody niskiej.

Pływy morskie w przeszłości Ziemi

Około 3-4 mld lat temu, tj. w czasie “młodości” Księżyca, znajdował się on dużo bliżej Ziemi, w odległości ok. 150 000 km (obecnie ok. 400 000 km). W związku z tym jego wpływ na naszą planetę był silniejszy niż obecnie. Powodowało to powstawanie znacznie wyższych niż obecnie pływów na powierzchni rodzących się na Ziemi pierwotnych oceanów. Wdzierająca się w ląd woda wydzierała luźny materiał mineralny, jak wielu uważa, tworząc środowisko umożliwiające powstanie tzw. “bulionu pierwotnego“. Dlatego, wg założeń biologii ewolucyjnej, pływy przyczyniły się do powstania i rozwoju życia na Ziemi. Ponadto fala pływowa systematycznie spowalnia obrót Ziemi, wydłużając dobę. Szacuje się, że pierwotnie okres obrotu Ziemi mógł wynosić zaledwie 6 godzin. Zmiana wartości momentu pędu ruchu wirowego Ziemi idzie w parze ze stopniowym oddalaniem się Księżyca (wydłużaniem półosi jego orbity) tak, by całkowity moment pędu układu Ziemia-Księżyc pozostawał w pierwszym przybliżeniu stały. Należy pamiętać, że dokładna analiza tego procesu obejmuje także oddziaływanie pływowe na oceany Ziemi oraz układ Ziemia-Księżyc ze strony Słońca oraz innych planet.

Miejsca występowania pływów o najwyższych skokach

Miejsce	Akwen	Państwo	Wysokość pływu (m)
			średnio	pływ syzygijny (średnio)	największa zarejestrowana
Zatoka Fundy	Ocean Atlantycki	Kanada	11,4	15,4	19,6
Rio Gallegos	Ocean Atlantycki	Argentyna	10,4	14,0	18,0
Zatoka Frobisher	Cieśnina Davisa	Kanada	10,1	13,6	17,4
Rzeka Severn	Kanał Bristolski	Anglia	9,7	13,1	16,8
Port Granville	Kanał La Manche	Francja	9,3	12,6	16,1
Rzeka Koksoak	Zatoka Ungava	Kanada	8,7	11,7	15,0
Zatoka Penżyńska	Morze Ochockie	Rosja	8,5	11,5	14,7
Zatoka Collier	Ocean Indyjski	Australia	8,1	11,0	14,0
Port Bhaunagar	Morze Arabskie	Indie	7,2	9,7	12,4
Rzeka Kolorado	Zatoka Kalifornijska	Meksyk	7,1	9,6	12,3
Wyspa Maracá	Ocean Atlantycki	Brazylia	6,7	9,1	11,7

Geodezyjne efekty zjawisk pływowych

• pływowa zmiana wysokości elipsoidalnej (spowodowana jest ona elastycznymi odkształceniami radialnymi skorupy ziemskiej),
• pływowa zmiana przyspieszenia siły ciężkości,
• pływowa zmiana wysokości ortometrycznej,
• pływowa zmiana wysokości normalnej,
• pływowa zmiana długości (są one rzędu s × 10^-8, a więc nie ma potrzeby ich uwzględniania w codziennych pomiarach geodezyjnych),
• pływowa zmiana kątów poziomych (poprawki pływowe kątów poziomych osiągają wartości o kilka rzędów mniejsze od błędów pomiarowych),
• pływowa zmiana odchyleń pionu,
• pływowa zmiana różnic wysokości.

Pływy w rzekach

Pływy sięgają nawet do kilkuset kilometrów od ujścia rzek, a w Amazonce nawet 1400 km.

Zobacz też

• sejsza
• nawigacja

Linki zewnętrzne

• Marek Piotrowski: Nawigacja morska – Sposoby obliczania wartości pływów (pol.). Navipedia. [dostęp 16 kwietnia 2010].
• Admiratly Easy Tide prognozy czasu i wysokości pływów dla portów brytyjskich (ang.) strona the United Kingdom Hydrographers Office