Landvande

Den terrestriske tidevand er udtryk for tidevandskraften på den faste jord  (i modsætning til det oceaniske tidevand, der finder sted på en del af hydrosfæren ). Det er på grund som for de ocean tidevand , kræfter tyngdekraften af Månen og Sun . Jordens tidevands amplitude målt ved hjælp af satellit kan overstige en meter.

Den terrestriske tidevand er defineret som en solid tidevand , en egenskab, der også kan relateres til enhver anden planetarisk krop .

Effekter

Gravimetrisk tidevand og tyngdekraft

Astronomiske tidevandskræfter ændrer tyngdekraftsvektoren direkte til norm og retning. Gravimetriske tidevandskræfter er i størrelsesordenen 0,25 × 10 −6  g . Optegnelserne er nu lavet af tyngdekraftsmåler til superledningsevne . Under påvirkning af gravimetrisk tidevand ser en masse på fire tons, at dens vægt varierer med et gram.

Spin-kredsløb resonans af planeterne

Solide tidevand i planeter og deres satellitter såvel som binære stjerner og binære asteroider spiller en nøglerolle i planetsystemers langsigtede dynamik. For eksempel er det på grund af solide tidevand i Månen, at det fanges i 1: 1 spin-kredsløbsresonans og altid viser os den ene side . På grund af det solide tidevand, der virker på det, er kviksølv fanget i 3: 2-spin-kredsløbsresonansen med solen. Af samme grund antages det, at mange exoplaneter fanges i højere spin-kredsløbsresonanser med deres værtsstjerner.

En konsekvens af denne effekt er forlængelsen af ​​planetenes rotationstid, når deres satellit bevæger sig væk.

Vulkanologi

Vulkanologer bruger de regelmæssige og forudsigelige bevægelser af jordens tidevand til at teste og kalibrere instrumenter til overvågning af deformation af vulkanske bygninger. Disse tidevand mistænkes også for at kunne udløse vulkanske begivenheder. Seismologer har bestemt, at mikroseismiske hændelser er korreleret med tidevandsvariationer i Centralasien (nord for Himalaya) .

Underjordisk hydraulik

Cirkulationen af frit vand i akviferer afhænger hovedsageligt af store fænomener som klimacyklusser og pumpning . Mere diskrete variationer induceres også af variationer i atmosfærisk tryk  ; til akviferer i kontakt med havet, ved tidevand og land tidevand.

Instrumentpræcision

Den semi-døgnamplitude af jordbaserede tides kan nå omkring 55  cm (eller ca. 22 inches, eller 22  inches i Canada) ved ækvator, hvilket er vigtigt i Global Positioning System , meget lang basen interferometri og den foranstaltninger laser spænder satellit . For at foretage præcise astronomiske vinkelmålinger er det desuden nødvendigt at kende jordens rotationshastighed ( daglængde - udsving i daglængde  (in) ) - præcession og nutation  (in) ), som er påvirket af land tidevand ( kaldet polar tidevand).

Landvande skal også tages i betragtning i tilfælde af visse partikelfysikeksperimenter , såsom de meget store partikelacceleratorer ved CERN og Stanford Linear Accelerator Center . Blandt virkningerne tages der højde for deformationen af ​​omkredsen af ​​den cirkulære accelerator og energien af ​​partikelstrålen: Jordvandet har betydelige målbare effekter på energien af partikelstrålen fra Large Electron-Positron Collider fra CERN gør det nødvendigt at tage hensyn til månens faser for dens kalibrering over 27  km omkredsen af ​​LEP ændrer deformationen induceret af Månens faser omkredsen af ​​LEP med 1  mm . De relative variationer i afstanden mellem to nærliggende punkter i jordskorpen under påvirkning af tyngdekraftvande er kun i størrelsesordenen 0,05 ppm (dele pr. Million eller 5,10 × 10 −8 ) af længden eller 1 µm i 20  m .

Indflydelse på vegetation

I betragtning af den ekstreme svaghed ved de ændringer, der udøves af de jordiske tidevand, har gravimetri en usandsynlig rolle på et fysisk eller biologisk niveau. Imidlertid har nogle undersøgelser vist en interaktivitet af planter med terrestrisk tidevand, kvalificeret som korrelativ og omstændig .

Tidevandsstyrke

Jorden tidevand (på engelsk jord tidevand , fast jord tidevand , crustal tidevand , krop tidevand , kropslig tidevand eller jord tidevand ) er forskydningen af overfladen af den faste jord  (i) forårsaget af tyngdekraften af Månen og Sun . Dens hovedkomponent har en amplitude i størrelsesordenen en meter over perioder på ca. 12 timer og mere. De vigtigste bestanddele af landvandet er halvdags , men der er også betydelige daglige, halvårlige og halvårsbidrag.

Selvom tyngdekraften, der forårsager tidevand og oceaniske tidevand, er den samme, er svarene helt forskellige.

Den største af de periodiske tyngdekræfter kommer fra Månen, men Solens er også vigtig. Billederne her viser månens tidevandsstyrke, når månen vises direkte over 30 ° N (eller 30 ° S). Dette mønster forbliver fast med det røde område rettet mod (eller direkte væk fra) Månen. Rød indikerer opadgående træk, blå nedad. Hvis f.eks. Månen er direkte over 90 ° W (eller 90 ° Ø), er de røde områder centreret på den nordvestlige halvkugle øverst til højre. Rød høj, blå lav. Hvis for eksempel månen er direkte over 90 ° W (90 ° E), er midten af ​​den røde zone 30 ° N, 90 ° W og 30 ° S, 90 ° Ø, og midten af ​​det blålig bånd følger den store cirkel lige langt fra disse punkter. Ved 30 ° breddegrad opstår der en stærk top en gang pr. Månedag, hvilket giver betydelig døgnkraft på denne breddegrad. Langs ækvator transmitterer to lige store toppe (og fordybninger) en halvdagskraft.

Fast tidevand

Jordens tidevand omfatter hele jordens krop og hindres ikke af jordens tynde skorpe og overflademarked, ved skalaer, der gør klippestivhed irrelevant. Tidevand fra havet er resultatet af resonans af de samme drivkræfter, med perioderne med vandbevægelse i havbassiner , akkumuleret over flere dage, så deres amplitude og timing er helt forskellige og varierer over korte afstande på kun få hundrede kilometer. Perioderne for svingning af jorden som helhed er ikke tæt på de astronomiske perioder, så dens bøjning skyldes øjeblikkets kræfter.

Tidevandskomponenterne har en periode tæt på tolv timer med en månens amplitude (jordbult / depressionafstande), der er lidt mere end dobbelt så høj som solamplituderne, som vist i nedenstående tabel. Ved en nymåne og fuldmåne er Solen og Månen justeret, og månens og solvandsens maksima og minima (buler og fordybninger) tilføjes for at opnå den største tidevandsamplitude ved bestemte breddegrader ( skarpt-vand ). I faserne af den første og tredje kvartal af månen, månens og sol tidevand er vinkelrette og amplituden af tidevandet er på et minimum ( NEAP tidevand ). Halvdaglige tidevand gennemgår en fuld cyklus (højvande og lavvande) ca. en gang hver 12. time og en fuld cyklus af maksimal højde (en fjeder og lavvande) ca. en gang hver 14. dag.

Den halvdaglige tidevand (maksimalt hver 12. time eller deromkring) er hovedsagelig månefarvet (kun S 2 er rent sol) og giver anledning til sektordeformationer, der stiger og falder på samme tid i samme længdegrad. Sektorielle variationer i lodrette og øst-vest skift er størst ved ækvator og forsvinder ved polerne. Der er to cyklusser langs hver breddegrad, de modsatte buler og de lige modsatte fordybninger. Den daglige tidevand er lunisolar og giver anledning til tesserale deformationer . Lodret og øst-vest bevægelse er maksimal ved 45 ° breddegrad og nul ved ækvator og ved polerne. Den tesserale variation har en cyklus pr. Breddegrad, en bule og en depression; udbulingerne er modsatte (antipodale), det vil sige den vestlige del af den nordlige halvkugle og den østlige del af den sydlige halvkugle, for eksempel, og ligeledes er depressionerne modsat, den østlige del af den nordlige halvkugle og den vestlige del af sydlige halvkugle, i dette tilfælde. Endelig har to-månedlige og halvårlige tidevand zoneformationer (konstant langs en breddecirkel), fordi gravitationen af ​​månen eller den af ​​solen er skiftevis rettet væk fra de nordlige og sydlige halvkugler på grund af hældningen. Der er ingen lodret forskydning ved 35 ° 16 'bredde.

Fordi disse skift påvirker den lodrette retning , er øst-vest og nord-syd variationer ofte anført i millisekunder til astronomisk brug . Lodret forskydning er ofte opstillet i μGal, fordi tyngdekraftsgradienten er placeringsafhængig, så afstandskonverteringen kun er ca. 3  μGal / cm .

Andre bidragydere til tidevandet

I kystområder, da havvandet er helt ude af trit med landvandet, er der ved højvande et overskud (eller ved lavvande et underskud) af vand over, hvad tyngdevægtens niveau ville være, og den tilstødende jord ned (eller stiger) som reaktion på de resulterende vægtforskelle. Forskydningerne forårsaget af havets tidevandsbelastning kan overstige landlegemets forskydninger på grund af tidevandet. Følsomme instrumenter langt inde i landet skal ofte foretage lignende korrektioner. Atmosfæriske belastninger og storme kan også måles, selvom de bevægelige masser er mindre tunge.

Tidevandskomponenter

Hovedbestanddele af tidevand  ( fr ) . Amplituderne kan afvige fra nogle få procent.

Halvdags

Tidevandsbestanddel Periode Lodret amplitude (mm) Vandret amplitude (mm)
M 2 12.421 timer 384,83 53,84
S 2 (halvdags sol) 12.000 timer 179.05 25.05
Nr. 2 12.658 timer 73,69 10.31
K 2 11.967 timer 48,72 6,82

Dagligt

Tidevandsbestanddel Periode Lodret amplitude (mm) Vandret amplitude (mm)
K 1 23.934 timer 191.78 32.01
O 1 25.819 timer 158.11 22.05
P 1 24.066 timer 70,88 10.36
φ 1 23.804 timer 3.44 0,43
ψ 1 23.869 timer 2,72 0,21
S 1 (dagesol) 24.000 timer 1,65 0,25

Langsigtet

Tidevandsbestanddel Periode Lodret amplitude (mm) Vandret amplitude (mm)
M f 13.661 dage 40,36 5.59
M m (månedlig måne) 27.555 dage 21.33 2,96
S sa (halvårlig sol) 0,5 år 18,79 2,60
Måneknude 18.613 år 16,92 2.34
S a (årlig sol) 1,0 år 2,97 0,41

Noter og referencer

  1. GAIA-projekt - år 3 Udnyttelse af gasinjektions- og tilbagetrækningscyklusser ved Lussagnet- og Izaute-lokaliteterne til bestemmelse af hydrodynamiske parametre for Sables infra-molassiques aquifer. Statusrapport BRGM / RP-67369-FR juli 2018. Læs online
  2. "  terrestrisk tidevand  " , på gdt.oqlf.gouv.qc.ca (adgang 20. maj 2020 )
  3. "  solid tidevand  " , på gdt.oqlf.gouv.qc.ca (adgang 20. maj 2020 )
  4. “  History of the International Center for Terrestrial Tides (ICET)  ” , på www.astro.oma.be (adgang 21. maj 2020 ) .
  5. Noyelles, B., Frouard, J., Makarov, VV og Efroimsky, M., “  Spin-orbit evolution of Mercury revisited.  », Icarus , vol.  241,2014, s.  26–44 ( DOI  10.1016 / j.icarus.2014.05.045 , Bibcode  2014Icar..241 ... 26N , arXiv  1307.0136 ).
  6. (i) Makarov, VV, Berghea, C og Efroimsky, M., "  Dynamisk Evolution og spin-orbit resonanser af Potentielt Beboelige exoplaneter: The Case of GJ 581d.  ” , The Astrophysical Journal , bind.  761, nr .  22012, s.  83 ( DOI  10.1088 / 0004-637X / 761/2/83 , Bibcode  2012ApJ ... 761 ... 83M , arXiv  1208.0814 ).
  7. Sottili G., Martino S., Palladino DM, Paciello A., Bozzano F. (2007), Effekter af tidevandsbelastninger på vulkansk aktivitet ved Etna, Italien, Geophys. Res. Lett., 34, L01311, DOI : 10.1029 / 2006GL028190 , 2007.
  8. IERS Konventioner (2010). Gérard Petit og Brian Luzum (red.). (IERS teknisk note; 36) Frankfurt am Main: Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie, 2010. 179 s., ( ISBN  9783898889896 ) , sek. 7.1.1, "Effekter af faste jordvande"
  9. Brugervejledning til Bernese GNSS Software, version 5.2 (november 2015), Astronomical Institute ved University of Bern. Afsnit 10.1.2. "Tidevand fra solide jord, faste tidevand og havpolevand og faste tidevand"
  10. Accelerator på farten, men forskere kompenserer for tidevandseffekter , Stanford online .
  11. "  Hvordan månen plagede fysikerne ved CERN  ", Present Reason , bind.  106, nr .  1,1993, s.  128–129 ( læst online , adgang 20. maj 2020 ).
  12. T. Vesala , S. Sevanto , P. Paatero og E. Nikinmaa , ”  Krymper træstængler og svulmer op med tidevandet?  », Tree Physiology , vol.  20, nr .  9,1 st maj 2000, s.  633-635 ( ISSN  0829-318X og 1758-4469 , DOI  10.1093 / treephys / 20.9.633 , læst online , adgang 21. maj 2020 )
  13. Peter W. Barlow og Joachim Fisahn , "  Lunisolar tidevandsstyrke og væksten af ​​planterødder og nogle andre af dens virkninger på plantebevægelser  ", Annals of Botany , vol.  110, n o  2Juli 2012, s.  301–318 ( ISSN  0305-7364 , PMID  22437666 , PMCID  3394636 , DOI  10.1093 / aob / mcs038 , læst online , adgang 21. maj 2020 )
  14. (in) Kurt Holzknecht og Ernst Zürcher , "  Træstængler og tidevand - En ny tilgang og refleksionselementer (gennemgået papir)  " , Schweizerische Zeitschrift fur Forstwesen , vol.  157, nr .  6,juni 2006, s.  185–190 ( ISSN  0036-7818 , DOI  10.3188 / szf.2006.0185 , læst online , adgang 21. maj 2020 )
  15. "  Månens rytmer og tyngdekraft tidevand i skovbrugstraditioner og forskning.  » , På www.fao.org (adgang 21. maj 2020 )
  16. Paul Melchior, "Earth Tides", Surveys in Geophysics , 1 , pp. 275–303, marts 1974.
  17. Michael R. House, "Orbital forcing timescales: an Introduction", Geological Society, London, Special Publications; 1995; v. 85; s. 1-18. http://sp.lyellcollection.org/cgi/content/abstract/85/1/1

Bibliografi