Pływy morskie

Obrót Ziemi i wywołana tym zmiana położenia Księżyca i Słońca względem danego miejsca na powierzchni Ziemi wywołuje różnice w przyspieszeniu grawitacyjnym (ziemskim) w tym miejscu określanym jako siła pływowa. Siła ta jest główną przyczyną zmian poziomu oceanu określanych jako pływy. Wielkość pływów zależy od wielu czynników takich jak kształt wybrzeża (duże pływy w zatokach), głębokość morza, zmienna pozycja Słońca i Księżyca w stosunku do Ziemi, co jest połączone z rotacją Ziemi. 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). Przeciętny czas między kolejnymi przypływami wynosi 12 godzin i 27 minut. Na podstawie długoletnich obserwacji oraz obliczeń astronomicznych oblicza się czas i wielkość pływów dla poszczególnych punktów, 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.

Pływy po raz pierwszy zostały opisane przez Seleukosa z Seleucji około 150 r. p.n.e. Badania zjawiska wznowił Simon Stevin^[2]. Kontynuował je Izaak Newton, a samo zjawisko opisał w swoim dziele „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”^[3]. Ponad pół wieku wcześniej – nie korzystając z wyrażeń matematycznych – pływy opisał Galileusz.

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

• poziom wody wzrasta w ciągu kilku godzin (przypływ);
• woda osiąga najwyższy poziom;
• poziom wody obniża się w ciągu kilku godzin (odpływ);
• woda osiąga najniższy stan.

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^[4].

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.

Możliwe jest wykorzystanie zmian poziomu wody wskutek pływów do produkcji energii elektrycznej^[5]. Obecnie^[kiedy?] elektrownie pływowe na świecie mają w sumie moc ok. 500 MW. Jednak przedzielenie ujścia rzeki Severn w Wielkiej Brytanii pozwoliłoby uzyskać elektrownię o mocy 8000 MW. Zaletą takich elektrowni jest regularność pływów, której nie mają elektrownie wiatrowe.

Pływy na większości Bałtyku są małe, rzędu kilku centymetrów^[6]. Jest to spowodowane brakiem szerokiego połączenia z oceanem, małą masą wody w morzu znacznie płytszym i mniejszym niż ocean^[7]. Amplituda pływów jest znacznie większa w obszarze Cieśnin Duńskich i Zatoki Fińskiej, gdzie osiąga 23–24 cm. W Zatoce Fińskiej dominuje cykl dobowy, na co wpływ ma bliskość tego okresu do podstawowego okresu własnego falowania wody w Bałtyku, wynoszącego około 27 godzin, oraz wpływ dobowych zmian bryzy. W Cieśninach Duńskich dominuje pływ półdobowy, pochodzący od pływów Morza Północnego^[6].

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. 380 000 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 ułatwiające powstanie tzw. „bulionu pierwotnego”. Dlatego, według założeń biologii ewolucyjnej, pływy przyczyniły się do powstania i rozwoju życia na Ziemi. Oddziaływanie pływowe systematycznie spowalnia obrót Ziemi i powoduje oddalanie się Księżyca, czyli energia ruchu obrotowego Ziemi jest zamieniana na ruch wody i na ruch Księżyca. Moc pływów powodowanych przez Księżyc wynosi ok. 3×10¹² W, z czego ok. 4% uzyskuje Księżyc. Energia ta powoduje oddalanie się Księżyca od Ziemi^[8]. Szacuje się, że pierwotnie okres obrotu Ziemi mógł wynosić 6 godzin.

• Pływy w zatoce Fundy
• 
  Odpływ
• 
  Przypływ

• 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.

• strefa pływów
• fale wiatrowe
• sejsza
• nawigacja

• Lesław Furmaga, Józef Wójcicki: Mały słownik morski. Gdynia: Mitel International Ltd, 1993. ISBN 83-85413-73-1.brak strony w książce

• Marek Piotrowski: Nawigacja morska – Sposoby obliczania wartości pływów. Navipedia. [dostęp 2010-04-16]. (pol.).
• Włodzimierz Juśkiewicz, Rytmika występowania i rodzaje pływów morskich, Zintegrowana Platforma Edukacyjna, zpe.gov.pl [dostęp 2024-01-24].