Если вода по существу несжимаема, то почему существуют приливы?

несжимаемый : не может быть сжат.

сжимаемость : в термодинамике и механике жидкости сжимаемость является мерой относительного изменения объема жидкости или твердого тела в ответ на изменение давления (или среднего напряжения).

Поэтому вода не меняет своего объема. Один и тот же объем воды может принимать разные формы.

Когда никакая другая гравитационная сила, кроме земной$1/r$потенциал действует на океаны, эквипотенциальная поверхность определяется одним потенциалом, и океаны оседают в форме эквипотенциала . Поскольку земля на самом деле не сфера , эти эквипотенциальные поверхности различаются, но идея одна и та же.

Когда противник$1/r$потенциал, как и потенциал Луны, достаточно силен во времени$t$добавить$-1/r'$($r$от центра земли,$r'$от центра Луны) потенциал, то эквипотенциальная форма, в которую оседает вода, нарушается в момент наибольшего сближения.

Вот что дает решение задачи:

Рисунок 2: Дифференциальное гравитационное поле Луны на поверхности Земли известно (наряду с другим, более слабым дифференциальным эффектом Солнца) как Сила Генерации Приливов. Это основной механизм, определяющий приливное действие, объясняющий две приливные эквипотенциальные выпуклости и объясняющий два прилива в день. На этом рисунке Земля изображена в центре синего круга, а Луна далеко справа. Направление стрелок справа и слева наружу указывает на то, что там, где Луна находится над головой (или в надире), ее возмущающая сила противодействует силе между землей и океаном.

Таким образом, способность воды изменять форму создает выпуклости, а движение Луны, изменяющееся во времени, перемещает эти выпуклости относительно Земли.

Обратите внимание, что существуют также земные приливы , т.е. земля также выпячивается настолько, насколько это позволяет упругость твердых тел, из которых она состоит. Также обратите внимание, что водные приливы могут проявляться по-разному в разных местах из-за геологии дна океана и границ суши, а также просто потому, что вода является жидкостью и подчиняется уравнениям потока жидкости.

Я думаю, что вы начали с картины приливов, заставляющих воду двигаться вверх и вниз , что вполне естественно, но это неправильно: они этого не делают. Если бы эта картина была верна, вы должны были бы измерять приливы, просто выкопав глубокий колодец.

Происходит то, что влияние Луны (и Солнца) изменяет форму того, что подразумевается под «уровнем» — технически, эквипотенциальной поверхности , поверхности, на которой гравитационная потенциальная энергия одинакова по всей планете. Здесь стоит посмотреть на фотографию Анны В.

Локально это изменение глобальной формы приводит к наклону. Кусок моря или озера, который несколько часов назад был ровным, теперь чувствует, что он больше не ровный, потому что эквипотенциальная поверхность сдвинулась (вслед за луной). Так что его вода делает то, что делает любая вода в таких обстоятельствах, то есть течет вбок от «высокого» к «низкому», пока не станет ровной в соответствии с новым определением. И вода не должна быть сжимаемой, чтобы течь вбок.

Хорошей моделью этого является взять большой плоский неглубокий поднос и наполовину заполнить его водой. Затем наклоните его из стороны в сторону. Поверхность воды окажется горизонтальной (поскольку это эквипотенциальная поверхность в вашем эксперименте), но она сделает это не за счет растяжения вверх и вниз, а за счет перетекания с одной стороны на другую. (Разница здесь в том, что лоток движется относительно эквипотенциальной поверхности, а не эквипотенциальная поверхность движется относительно Земли, но эффект тот же).

Выплескивание воды в лотке при движении также важно для приливов. Разница в высоте между приливом и отливом в идеально безынерционном океане без трения составляет всего 18 дюймов или около того. Тот факт, что в реальной жизни мы получаем гораздо более сильные приливы, объясняется выплескиванием настоящей воды на морское дно и округлыми береговыми линиями интересной формы.

Приливы являются результатом притяжения земли (главный эффект), луны (второстепенный) и солнца. Влиянием других планет можно пренебречь. Положение Луны (и Солнца) вызывает небольшое изменение эквипотенциальных поверхностей на Земле, и вода как жидкость естественным образом стремится следовать за эквипотенциальной поверхностью. Конечно, эти вариации сами по себе далеки от перемещения эквипотенциальной поверхности на метры! Но тут возникает явление резонанса: вода тянется то на запад, то на восток, и она ведет себя как шарик в чаше: если приложить к шарику небольшие силы, но в соответствующем направлении, когда он движется, вы увидите, как он движется. все выше и выше на каждом шагу, пока трение не уравновесит все.

Это именно то, что происходит с океаническими приливами, и именно поэтому вы можете наблюдать это только в больших океанах, а не в замкнутых малых морях.

Многие из этих ответов предполагают, что вы много знаете о том, как работает гравитация. Из них мне удалось прийти к ответу, и в этом посте я попытаюсь опустить его до своего уровня.

Для начала я хочу, чтобы вы представили себе поднос или пустую форму из-под печенья — что-то с плоским дном и бортиками. Теперь представьте, что вы наливаете воду в этот лоток (можете налить воду в пустую форму из-под печенья, если хотите — просто помните, никто не любит сырое печенье).

Теперь, если вы поставите этот лоток на ровную поверхность, например на стол, вода останется неподвижной. Что там держит воду? Итак, вы знаете, что это гравитация. Очень просто, гравитация притягивает все к центру Земли.

Вы когда-нибудь видели аналогию с гравитацией, когда вы растягиваете лист и кладете в середину большой шар? Идея в том, что вы можете увидеть, как спутники вращаются вокруг Земли, катая шарики для пинг-понга по листу. Это не идеально — вы должны представить, что все в 2D, как будто вы смотрите на это сверху.

Давайте представим, что наш лист сделан из пластика, и вместе с шариком мы наливаем туда немного воды. Вода скапливается посередине, притягивается к нашему шарику — и остается отстаиваться. Точно так же, как наш поднос, полный воды, вода пытается двигаться к средней точке нашего шара и останавливается, когда достигает поверхности, через которую она не может проникнуть.

Теперь, когда мы катаем шарики для пинг-понга, форма пластика меняется, и, поскольку шарики для пинг-понга оставляют в пластике крошечные вмятины, вода уже не так притягивается к шарику. Он по-прежнему держится близко к большому шару, но по мере того, как маленькие шарики приближаются, часть воды немного смещается.

Обратите внимание, что здесь не происходит: объем воды не меняется ни в какой точке. Вода просто перемещается из одной части листа в другую. Точно так же, как если я слегка наклоню свой поднос, вода с одной стороны подноса будет гуще, а вода с другой стороны будет тоньше. Тонкая сторона не более плотная; мой поднос просто не ровный.

Ранее я спросил, что удерживает воду на дне поддона. Давайте попробуем задать чуть менее очевидный вопрос: как узнать, что ваш стол ровный?

Как определить «уровень»? Видите ли, мы идем по жизни, путая причины и следствия. Например, мы думаем, что объекты «имеют цвет», хотя на самом деле они просто поглощают свет других цветов. Мы наблюдаем, что объект «двигается быстро», тогда как на самом деле Земля вращается в быстро расширяющейся Вселенной, любая скорость, которую мы приписываем объекту, ничтожна по сравнению с ней.

Когда мы говорим: «Этот стол ровный», мы говорим, что поверхность перпендикулярна силе тяжести, т. е. если сила тяжести тянет вниз, то стол растягивается под прямым углом к ​​силе тяжести. Тем не менее, это предполагает, что сила тяжести точно одинакова в каждой точке на столе. Если бы у нас был какой-то гравитационный источник над одним концом длинного стола, то стол уже не был бы «ровным» — по крайней мере, не в соответствии с нашим ватерпасом.

Итак, я полагаю, что ответ на ваш вопрос заключается в фундаментальном заблуждении: если поверхность неподвижного бассейна с водой «ровная», то это потому, что разница в силе тяжести от одного конца до другого недостаточна. Волны вызваны тем, что луна меняет само определение ровной поверхности , а вода просто пытается их догнать.