Из за чего образуются приливы

Краткий ответ

Приливы образуются из-за притяжения Луны (и, слабее, Солнца): вода в океане притягивается к Луне сильнее, чем твёрдое тело Земли в целом, поэтому океан «вытягивается» двумя горбами — с той стороны, что обращена к Луне, и с противоположной. Вращение Земли делает эти горбы «проходящими» мимо берегов — отсюда чередование приливов и отливов.

Ключевые шаги

1. Работает не притяжение, а его разность. Луна притягивает всё: и воду, и камни. Но ближняя к Луне точка Земли ближе к ней, значит притягивается сильнее, а дальняя — слабее. Разница этих сил и есть приливная сила. Она «растягивает» Землю вдоль линии Луна–Земля.

2. Поэтому горбов два, а не один. Ближний горб — вода «убегает» к Луне. Дальний горб — вода «отстаёт» от Земли, которую Луна тянет к себе сильнее (в системе отсчёта Земли это описывают через центробежную силу при обращении вокруг общего центра масс). Итог — эллипсоид с двумя выступами.

3. Приливная сила быстро падает с расстоянием: $$F_{прил} \sim \frac{m}{R^3}$$ — обратно пропорциональна кубу расстояния. Поэтому Луна, хоть и маленькая, даёт прилив примерно в 2,2 раза сильнее солнечного: Солнце массивнее в 27 млн раз, но и дальше в 390 раз, а $390^3 \approx 6\cdot10^7$.

4. Вращение Земли задаёт ритм. Земля поворачивается под двумя горбами, поэтому в каждой точке — два прилива и два отлива примерно за лунные сутки (24 ч 50 мин). Между приливами ≈ 12 ч 25 мин, и каждый день прилив приходит на ~50 минут позже.

5. Солнце добавляет «модуляцию».

• Новолуние и полнолуние — Луна и Солнце тянут вдоль одной линии: горбы складываются → сизигийные (самые высокие) приливы.
• Первая и последняя четверть — силы действуют под углом 90° → квадратурные (слабые) приливы.

6. Почему в разных местах по-разному. Высота прилива зависит ещё от формы берега, глубины, ширины залива и резонанса. В открытом океане это ~0,5 м, а в заливе Фанди (Канада) — до 16 м.

Проверка

• Приливы есть и в твёрдой Земле (до ~30 см), и в атмосфере — значит, причина действительно гравитационная, а не «ветер» или «течения».
• Если бы Луна была вдвое ближе, приливная сила выросла бы в $2^3 = 8$ раз — согласуется с формулой.
• Периодичность 12 ч 25 мин, а не 12 ч 00 мин — подтверждает, что «часами» служит Луна, а не Солнце.

Коротко для ответа на урок: приливы — это следствие приливной силы Луны и Солнца (разности их притяжения на разных сторонах Земли) и вращения Земли вокруг оси.