Bài 16. Sóng. Thủy triều. Dòng biển

THỦY TRIỀU
Thủy triều trên sông Phú Đông
Thủy triều trên sông Tiền Đường
Clip Sóng và thủy triều
A: Nguyên nhân hình thành
thủy triều

1. Khái niệm

Thủy triều là hiện tượng mực nước biển và đại dương thay đổi độ cao hàng ngày quan sát được ở vùng bờ biển.
Khi thủy triều lên, nước biển dâng cao, lấn sâu vào bãi cát ven bờ, còn khi thủy triều xuống, nước biển hạ thấp, rút ra xa bờ, làm cho diện tích vùng biển rộng thêm.
Đặc điểm này mang tính chất của một dao động sóng, nên cũng có thể nói: “thủy triều là một sóng dài và phức tạp”.
2. Nguyên nhân và các thuyết về thủy triều.

2.1 Nguyên nhân

Nguyên nhân của thủy triều là do thủy quyển có hình cầu dẹt nhưng bị kéo cao lên ở hai miền đối diện nhau tạo thành hình Elipsoid Một đỉnh của Ellipsoid nằm trực diện với mặt trăng - là miền nước lớn thứ nhất, do lực hấp dẫn của mặt trăng gây ra. Còn miền nước lớn thứ hai nằm đối diện với miền nước lớn thứ nhất qua tâm trái đất, do lực li tâm tạo ra. Giữa hai nước lớn liên tiếp là nước ròng. Một khi vận tốc góc (tốc độ quay) của quả đất không đổi thì lực li tâm lớn nhất nằm ở nơi có bán kính quay lớn nhất khí đó là miền xích đạo của trái đất.
Tuy nhiên bán kính quay chưa hẳn là bán kính quả đất tại xích đạo, là vì: quả đất không hoàn toàn quay quanh trục của nó, cũng như là mặt trăng không hoàn toàn quay quanh trái đất, mà là: hệ quả đất-mặt trăng quay xung quanh điểm trọng tâm của hệ này. Do khối lượng của trái đất lớn hơn của mặt trăng rất nhiều nên trọng tâm của hệ trái đất-mặt trăng nằm trong lòng trái đất, trên đường nối tâm của chúng. Tóm lại: trái đất vừa quay, vừa lắc.
Clip nguyên nhân hình thành thủy triều
2.2 Các thuyết về thủy triều.
2.2.1 Thuyết tĩnh học.

Được Newton đề xuất vào năm 1687 và được hoàn thiện bởi các tác giả Bernouilly…

a. Cơ sở của thuyết: sự cân bằng tĩnh giữa lực hấp dẫn và lực ly tâm của các thiên thể, nhất là mặt trăng và mặt trời.
b. Nội dung cơ bản

- Lực tạo triều

Lực tạo triều của mặt trăng: mặt trăng và trái đất tạo thành 1 hệ riêng: mặt trăng – trái đất. Trong quá trình chuyển động, mặt trăng đã phát ra 1 lực hấp dẫn để kéo các chất điểm nước về phía mình. Đồng thời từ trục chung của hệ phát ra 1 lực ly tâm
Lực tạo triều của mặt trời: hệ mặt trời – trái đất.Trong quá trình chuyển động, mặt trời cũng phát ra 1 lực hấp dẫn với các chất điểm nước trên trái đất. Đồng thời từ trục chung của hệ phát ra 1 lực ly tâm.
=> Như vậy các thiên thể mặt trăng và mặt trời đều phát ra lực tạo triều riêng, nhưng lực tạo triều của mặt trăng >mặt trời.

Lực tạo triều chung: lực tạo triều của mặt trăng và mặt trời tác động thường xuyên và đồng thời nên lực tạo triều chung đối với các chất diểm nước ỏ xích đạo có độ lớn trung bình là 0,4m và ở 2 cực là 0,2m.
- Sự chênh lệch của thủy triều

Chênh lệch thủy triều trong ngày.
Chênh lệch thủy tuần trăng.
Chênh lệch triều thủy sai.
2.2.2 Thuyết động học.

* 1775 Laplace đề ra thuyết động học về thủy triều.

* Cơ sở của lý thuyết : thủy động lực học, tức coi thủy triều là một dao động sóng phức tạp.
* Nội dung cơ bản

Khi thiên thể đến kinh tuyến địa phương sẽ gây ra một lực hấp dẫn và tạo ra một sóng cưỡng bức, khi thiên thể đi qua rồi, sóng đó vẫn còn dao động dưới dạng sóng tự do.

Thủy triều hay dao động mực nước ở một nơi nào đó chính là tổng hợp của các sóng thành phần đơn giản hình sin.
Đồng thời, cũng do chu kì của sóng triều lớn nên trong quá trình dao động sóng, sóng triều lại chịu ảnh hưởng của lực Coriolis và hình thành các điểm vô triều hay tâm triều sóng, đặc biệt có khi là dải vô triều, mà từ đó các sóng truyền ra xung quanh.
B. Tại sao biển và đại dương có thủy triều?
* Thủy triều là do lực hút của mặt trăng đối với đại dương. Thực tế, mặt trăng hút được mọi thứ, kể cả đất và núi cho dù đó là những vật cứng rắn và cố định, nhưng bề ngoài nó không tạo ra hiện tượng gì đặc biệt.
Đối với đại dương lại khác. Chiếm hơn 70% bề mặt trái đất, nước dễ dàng bị lực hút của mặt trăng dồn lại một nơi và chồng lên một nơi khác mà người ta thường gọi là hiện tượng thủy triều. Tuy nhiên, điều này không thể diễn ra tại một nơi nhỏ bé như ở trên hồ, vì tại đây tổng bề mặt và lưu lượng nước quá nhỏ để tạo ra bất kỳ một sự thay đổi nào có thể nhận thấy.
* Những điều kiện địa lý ảnh hưởng quyết định đến thủy triều.

- Hình dạng đường bờ biển.
- Kích thước hình học của bờ
- Phân bố độ sâu
- Sự tồn tại các đảo và các vịnh trong biển.
C. Sự thay đổi của thủy triều
1. Theo ngày

Nước biển được giữ lại trên Trái đất là nhờ lực hấp dẫn, Mặt trăng và Mặt trời cũng có lực hấp dẫn đối với trái đất. Đặc biệt, Mặt trăng hút một khối lượng nước trên bề mặt đại dương.


Hàng ngày, có 2 lần thủy triều lên và 2 lần thủy triều xuống. Mỗi ngày thủy triều lại xuất hiện muộn hơn khoảng 1 giờ so với ngày hôm trước. Bởi mỗi ngày, Mặt trăng phải thực hiện một phần vòng quay luân chuyển xung quanh Trái đất nên Mặt trăng bị chênh 1 giờ mới trở lại đúng cùng một điểm cũ.
Biên độ của thủy triều (độ chênh lệch mực nước biển khi thủy triều lên và xuống) rất khác nhau. Ở các đại dương, biên độ này là 1m, ở các biển kín và nhỏ thì ít hơn: khoảng 30cm, nhưng cở các cửa sông và eo biển có thể lên tới 17m
2. Theo vĩ độ

Thủy triều tăng dần từ xích đạo về vĩ tuyến 45o và giảm dần từ vĩ tuyến 45 tới hai cực. Và tại cực không có thủy triều do lực hướng tâm ở đây mất tác dụng.
Clip thủy triều ở sông Tiền Đường.
Triều lên và triều xuống tại vịnh Fundy
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN