Читать интересную книгу Природа земли и жизни - Вадим Голубев

Схема приливного влияния Луны несложна. Сила ее притяжения действует на земное ядро в направлении подлунной стороны Земли, и в этой точке, а также в точке на противоположной стороне образуются приливные выступы. В промежуточных точках земной поверхности, касательных к вектору лунного притяжения, образуются отливные впадины. Выступы и впадины перемещаются по мере поворота Земли и колеблются по амплитуде по мере приближения и удаления Луны при орбитальном движении, которое притом подвержено множеству периодических возмущений. Начиная с солнечного притяжения, что сказывается в суммарных лунно-солнечных приливах, максимальных при циклическом сочетании однонаправленных лунных и солнечных воздействий.

Океанские приливы описываются системами стоячих волн, содержащими свыше 500 гармоник, сгруппированных около главных лунных и солнечных приливов. Из-за трения вод прилив запаздывает относительно вектора воздействия примерно на 6 часов, смещаясь от него по широте на четверть окружности Земли. Амплитуда полусуточного прилива в океане составляет 0,1–0,9 м, но на шельфе возрастает до 1–5 и даже 13–18 м за счет резонанса, возникающего при соразмерности ширины мелководья с периодом приливной волны. Особенности рельефа дна сказываются в местном времени прилива.

Эффект резонансного усиления приливных волн иллюстрируется волнами прибоя, которые даже при безветрии и водной глади спонтанно возникают и всплескиваются, но также скоро спадают и пропадают. Физический резонанс присущ всем природным процессам и его эффект качественно возрастает вместе с числом сходящихся по времени и месту ритмов. Переменная высота океанского прилива олицетворяет многокомпонентное движение Луны, выражаемое в двух десятках гармоник прилива.

Первый ритмический компонент прилива представлен лунными сутками, периодом обращения Луны, восходящей через (24,84 ± 0,65) часа. Ежесуточное запаздывание ее восхода и захода от 12 минут до 1,5 часа обусловлено движением Луны по небесной сфере с запада на восток со звездным периодом 27,32 суток, то есть за сутки поворот Земли отстает от положения Луны на сфере в среднем на 13°. Лунные сутки, поступательно сдвигающиеся относительно солнечных суток, представлены двойным главным 12,42-часовым приливом и лунно-суточными вариациями геомагнитного поля. Вариации продолжительности суток вследствие неравномерного движения и изменения склонения Луны выражены 12,66- и 25,82-часовой гармониками суточного прилива.

Максимумы (экстремумы) приливов перемещаются по Земле в 24-часовом ритме солнечных суток, среднего периода ее обращения вокруг Солнца. Суткам соответствуют двойной 12-часовой, а также 24,07-часовой приливы и солнечно-суточный период вариаций геомагнитного поля. На 4 минуты короче солнечных суток и попятно сдвигаются от них звездные сутки продолжительностью 23,93 часа. Они означают период обращения Земли относительно пояса зодиакальных созвездий, расположенных вдоль эклиптики, видимого кругового пути движения Солнца в течение года. Звездные сутки опознаются в суточной нутации оси вращения Земли и 23,93-часовом приливе.

Основные периоды приливов характеризуют спектр околосуточных георитмов, которые сдвигаются по солнечным суткам или поступательно, или попятно. Значимее лунные сутки, о чем свидетельствуют землетрясения магнитудой 7,9 и выше в первой половине XX века, происходившие, по данным Г. П. Тамразяна, при крайних положениях Луны на небосводе. При нахождении Луны у горизонта землетрясения чаще случались в континентальном полушарии, а при нахождении у зенита или надира тяготели к океаническому полушарию. Это объяснялось доминированием горизонтальной или вертикальной составляющей приливных сил в зависимости от высоты стояния Луны.

Суточные георитмы модулируют по амплитуде (выразительности) короткие георитмы, известные под названием собственных колебаний Земли. Собственные колебания присущи всякой колебательной системе, испытавшей первичный толчок, а в данном случае означают крутильные и сфероидальные колебания земного ядра. Сейсмографы регистрируют тысячу тонов и обертонов колебаний в диапазоне от нескольких минут до часа, причем количество колебаний в течение года соизмеримо с количеством самых слабых землетрясений, которые могут регистрироваться, в среднем около 100 тысяч.

Типовой диапазон собственных колебаний Земли расширяется за счет колебаний с периодами 62, 73, 83, 98 и 123 минуты, причем во время землетрясений также проступают периоды 111, 134, 149, 165, 196 и 228 минут. Самый выразительный период 123 минуты (полупериод 62 минуты) соответствует среднему времени прохождения Луной одного из двенадцати секторов зодиакального круга, чем подразумевается поочередное схождение на прямой линии центров масс Земли, Луны и созвездий.

Колебания Земли имеют лунно-солнечный контекст, а их спектр более широк, на что указывают микроколебания скорости вращения Земли (продолжительности суток) с периодами 144, 160, 179, 205, 287 и 718 минут, выделенными Г. П. Пильником. Самый выразительный период 159,56 минут соразмерен с периодом пульсаций Солнца и с 1/9 частью звездных суток, но и другие периоды кратны звездным суткам в ряду отношений от 1/9 до 1/1. Всё это говорит о существовании 90–110-минутного георитма, сочетающего полупериод пульсаций Солнца (80 минут) и лунный период колебания земного ядра (123 минуты). Короткий георитм содержит в виде гармоник все колебания ядра и пульсирует под влиянием в первую очередь полусуточного и суточного лунных приливов.

Короткие георитмы модулируют ультракороткие георитмы, которые характеризуют динамическое возбуждение ядра Земли. Георитмы проявляются автоколебательными микросейсмами с периодами от 1,5 до 520 секунд и сейсмоэмиссионными колебаниями частотой от единиц до сотен герц, которые присущи пластическим деформациям земной коры и штормовым возмущениям океана. Сходный спектр у вариаций геомагнитного поля, подразделяемых на регулярные (Pc1–5) и нерегулярные (Pi1–3) с периодом от 0,2 до 600 секунд. С ними соразмерны резонансы Шумана, стоячие электромагнитные волны между поверхностью Земли и ионосферой с частотой 8, 14, 20, 26, 32 Гц.

Трудно не заметить системную связь ультракоротких георитмов с тонкими пульсациями Солнца и межпланетного магнитного поля. Мало того, подобный спектр частот (от сотых долей до сотен секунд) также свойственен излучению радиопульсаров, быстро вращающихся нейтронных звезд радиусом порядка 10 км, но по массе превосходящих Солнце. Пульс Земли и Вселенной в первооснове един и неразрывен.

Месячный лунно-солнечный георитм

Ультракороткие и короткие георитмы модулируются как суточными, так и месячными георитмами. Последние связаны с синодическим, аномалистическим, сидерическим и драконическим периодами движения Луны и при этом пульсируют с многомесячной и многолетней цикличностью. Эти компоненты движения влияют на высоту прилива и на положение ядра Земли, на скорость ее вращения и напряженность геомагнитного поля.

Аномалистический месяц в 27,55 суток означает период прохождения Луной перигея весьма вытянутой орбиты (эксцентриситет 0,055). В ходе движения от перигея к апогею Луна удаляется от Земли с (363,18 ± 6,78) до (405,46 ± 1,28) тыс. км с уменьшением скорости движения от 1,08 до 0,97 км/с. Аномалистический месяц выражен изменением видимого размера Луны и главным месячным приливом. Месяц длиннее сидерического месяца из-за медленного разворота орбиты и перемещения перигея по ходу движения Луны в среднем на 40° в год, что сказывается в ее циклическом сближении с Землей.

Сидерический месяц в 27,32 суток означает период однонаправленного вращения и обращения Луны, в итоге обращенной к Земле одной стороной. За месяц Луна проходит зодиакальный круг (пересекая созвездие за 2–3 суток), причем из-за прецессии земной оси сидерический месяц на 7 секунд длительнее тропического месяца. Тропический период выражен изменением склонения Луны в кульминациях и двумя главными полумесячными (13,6 суток) приливами. Неравномерность движения и склонения Луны сказывается в пульсациях продолжительности лунных суток и суточного прилива.

Синодический месяц в (29,53 ± 0,29) суток означает круг движения Луны относительно Земли и Солнца при обращении Земли и Луны вокруг общего барицентра. Месяц делится на четыре фазы: новолуния, первой четверти, полнолуния, последней четверти и с новолуния отсчитывается возраст Луны, видимой через 3 суток (неомения).

Месяц выражается двумя полумесячными (лунными вариационными) приливами с периодом в 14,76 суток. При сизигиях (новолуние и полнолуние) приливы обычно усиливаются, а в квадратурах (первая и последняя четверть) ослабевают, но приливные экстремумы перемещаются, и каждый раз приходятся на другие регионы. Усиление приливов отмечает схождение масс Луны, Солнца и Земли в одной плоскости, причем пересечение полной Луной шлейфа магнитосферы Земли усиливает ее возмущение.