Tìm hiểu lực hấp dẫn giữa các khối lượng giải thích hiện tượng thủy triều trên trái đất và ảnh hưởng của nó đến đời sống của chúng ta
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.81 MB, 29 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
----- -----
NHĨM 2
TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU LỰC HẤP DẪN GIỮA CÁC KHỐI LƯỢNG.
GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG THỦY TRIỀU TRÊN TRÁI ĐẤT VÀ
ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN ĐỜI SỐNG CỦA CHÚNG TA
BÀI TẬP NHĨM CUỐI KỲ MƠN: VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
GVGD: Trang Huỳnh Đăng Khoa
TKB Lớp: Thứ 3, tiết 4,6
CÁC THÀNH VIÊN:
1. Hồ Hữu Trung - 2032210446
2. Trang Thanh Sang - 2032217541
3. Vũ
Nguyễn
Minh
Tuấn
2032217605
4. Huỳnh Tấn Thông - 2032217572
5. Nguyễn Ngọc Trí - 2032217586
TP. HCM, NĂM 2021
–
DANH MỤC CÁC KÝ HIÊmU DnNG TRONG BÀI TẬP NHÓM
Ký hiệu
Đơn vị
Nghĩa
G
6,67.10-11 Nm2/kg2
Hằng số hấp dẫn
M
6,67.10-11 m3/kg.s2
Hằng số hấp dẫn
3
R
6400.10 m
Bán kính trái đất
r
m
Khoảng cách giữa chúng
h
m
Độ cao của vật so với mặt đất
ii
DANH MỤC CÁC HÌNH Vs VÀ Đt THI
Hình
Nội dung
2.1
Thủy triều lên cao
2.2
Đường biểu diễn mực nước triều tại trạm Cẩm Nhượng tháng 8/2021
2.3
Quá trình thủy triều phổ biến nhất
2.4
Hình ảnh thủy triều khi xuống thấp
3.1
Hiện tượng triều cường lên ở một số nơi
3.2
Tuần trăng và thủy triều: New moon=trăng mới, full moon=trăng rằm,
first quarter moon=trăng thượng tuần, third quarter moon=trăng hạ tuần.
Spring tide=nước lớn, neap tide=nước ròng
3.3
Triều cường mạnh nhất vào mùa đông thấp nhấp mùa hè
3.4
Triều cường: Mặt Trời và Mặt Trăng cùng một phía (0°).
3.5
Triều cường: Mặt Trời và Mặt Trăng ở hai phía đối nhau (180°).
3.6
Triều cường: Mặt Trời và Mặt Trăng cùng một phía (chu kỳ bắt đầu trở
lại)
iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng biểu
1.1
Nội dung
Sự khác biệt giữa lực hấp dẫn của Trái Đất và Mặt Trăng?
iv
MỤC LỤC
BẢNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CÔNG VIỆC NHÓM...................i
DANH MỤC CÁC KÝ HIÊmU DnNG TRONG BÀI TẬP NHÓM.......................ii
DANH MỤC CÁC HÌNH Vs VÀ Đt THI..........................................................iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU....................................................................................iv
MỞ ĐẦU..................................................................................................................1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................1
2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU...............................................................................1
3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.............................................................................1
3.1. Mục tiêu tổng quát.....................................................................................1
3.2. Mục tiêu tiêu cụ thể....................................................................................1
NỘI DUNG...............................................................................................................2
Chủ đề 1. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ LỰC HẤP DẪN GIỮA TRÁI ĐẤT
VÀ MẶT TRĂNG.................................................................................................... 2
1. CUỘC ĐỜI CỦA ISSAC NEWTON..............................................................2
2. ĐINH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN................................................................2
2.1. Khái niệm về lực hấp dẫn..........................................................................2
2.2. Định luật vạn vật hấp dẫn giữa các vật có khối lượng............................3
2.3. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn.......................................3
3. LỰC HẤP DẪN GIỮA TRÁI ĐẤT VÀ MẶT TRĂNG.................................5
3.1. Trường hấp dẫn của Trái Đất?..................................................................5
3.2. Trường hấp dẫn của mặt trăng?...............................................................5
3.3. Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng?..............................................6
3.4. Sự khác biệt giữa lực hấp dẫn của Trái Đất và Mặt Trăng?...................6
Chủ đề 2. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG THỦY TRIỀU VÀ
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỜI SỐNG..................................................7
1. HIỆN TƯỢNG THỦY TRIỀU TRÊN TRÁI ĐẤT ?.....................................7
1.1. Khái niệm thủy triều?................................................................................7
1.2. Nguyên nhân xảy ra thủy triều?...............................................................8
1.3. Hiện tượng thủy triều?..............................................................................8
1.4. Những đặc diểm có thể quan sát bằng mắt thường của thủy triều?....10
2. HIỆN TƯỢNG THỦY TRIỀU ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI.........11
2.1. Lịch sử phát triển.....................................................................................11
2.2. Ứng dụng của thủy triều trong đời sống................................................12
2.3. Tiềm năng của thủy triều........................................................................13
2.4. Điện năng từ thủy triều...........................................................................13
Chủ đề 3. LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG TRIỀU CƯỜNG..........................14
1. HIỆN TƯỢNG TRIỀU CƯỜNG LÀ GÌ?....................................................14
1.1. Khái niệm.................................................................................................14
1.2. Nguyên nhân gây ra triều cường............................................................15
1.3. Ưu nhược điểm của triều cường ............................................................18
1.4. Phạm vi biến đổi triều cường..................................................................18
KẾT LUẬN............................................................................................................21
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................22
MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Thủy triều có tác động lớn đến hoạt động kinh tế xã hội vùng cửa sông ven
biển. Hiện tượng thủy triều ảnh hưởng đến quá trình thốt lũ, xâm nhập mặn vùng
cửa sơng, tác động đến các cơng trình cửa sơng ven biển. Nắm bắt được diễn biến
thủy triều giúp nhân dân chủ động trong sản xuất muỗi, ni trồng thủy hải sản,
giao thơng. Ngồi ra dữ liệu thủy triều còn là cơ sở để nghiên cứu, tính tốn các đặc
trưng về sóng, nước dâng, bồi lắng vùng cửa sông ve biển phục vụ phát triển kinh tế
xã hội ở các địa phương.
2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi tiềm hiểu một số đặc điểm cơ bản về thủy
triều. sau đó tìm hiểu cụ thể những nơi chịu ảnh hưởng của thủy triều. đồng thời tìm
hiểu những tiềm lực phát triển kinh tế, hiện trạng vấn đề cũng như định hướng lâu
dài cho việc phòng tránh những thiệt hại do thủy triều gây ra.
3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
3.1. Mục tiêu tổng quát
Trên cơ sơ lí thuyết phân tích làm rõ hiện tượng triều cường, hiện tượng thủy
triều trên trái đất có ảnh hưởng gì tới đời sống của chúng ta và tìm hiểu về lực hấp
dẫn giữa các vật có khối lượng.
3.2. Mục tiêu tiêu cụ thể
Mục tiêu 1: Hệ thống cơ sở lí luận và thực tiễn liên quan đến lực hấp dẫn và
hiện tượng thủy triều.
Mục tiêu 2: Xác định và phân tích các yếu tố tác động đến lực hấp dẫn và
hiện tượng thủy triều.
1
NỘI DUNG
Chủ đề 1.
LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ LỰC HẤP DẪN GIỮA TRÁI
ĐẤT VÀ MẶT TRĂNG
4. CUỘC ĐỜI CỦA ISSAC NEWTON
Sir Isaac Newton (25/12/1642 – 20/3/1726) (theo lịch cũ) là một nhà toán
học, nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà thần học, và tác giả người Anh, người được
công nhận rộng rãi là một trong những nhà toán học vĩ đại nhất và nhà khoa học ảnh
hưởng nhất mọi thời đại và là một hình ảnh điển hình trong cách mạng khoa học.
Luận thuyết của ơng Philosophiỉ Naturalis Principia Mathematica , xuất bản lần
đầu năm 1687, đã đặt ra nền tảng cho cơ học cổ điển. Trong Principia, Newton thiết
lập các định luật về chuyển động và định luật vạn vật hấp dẫn đã thống trị các quan
điểm vật lý học và khoa học trong hơn hai trăm năm trước khi bị thay thế bởi thuyết
tương đối. Newton đã sử dụng cơng cụ tốn học của ơng để miêu tả lực hấp dẫn và
suy luận ra các định luật Kepler về chuyển động thiên thể, giải thích hiện tượng
thủy triều.
Ông chứng minh rằng chuyển động của các vật thể trên Trái Đất và các thiên
thể được miêu tả bởi cùng các nguyên lý. Lập luận của Newton về Trái Đất là một
hình phỏng cầu sau đó đã được xác nhận bằng các đo đạc trắc địa bởi Maupertuis,
La Condamine, và những người khác, thuyết phục hầu hết các nhà khoa học châu
Âu về tính ưu việt của cơ học Newton so với các hệ thống trước đó.
5. ĐINH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN
5.1. Khái niệm về lực hấp dẫn
Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn .Lực hấp
dẫn là lực tác dụng từ xa qua khoảng không gian giữa các vật. Trong vật lý học, luật
hấp dẫn là lực hút giữa mọi vật chất có độ lớn tỷ lệ với khối lượng của chúng.
Lực hấp dẫn của trái đất tác động lên các vật thể có khối lượng và đó là
nguyên nhân tại sao chúng ta có thể đứng trên bề mặt trái đất mà không bị hất văng
khi trái đất vẫn đang quay.
2
Lực hấp dẫn cũng là lực giữ trái đất và các hành tinh khác trên quỹ đạo của
chúng xung quanh mặt trời, mặt trăng theo quỹ đạo quanh trái đất, sự hình thành
thủy triều và nhiều tư tưởng khác thiên nhiên mà chúng ta cùng quan sát được.
5.2. Định luật vạn vật hấp dẫn giữa các vật có khối lượng
● Khái niệm
Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của
chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
● Hệ thức:
Trong đó:
Fhd là độ lớn lực hấp dẫn (đơn vị N)
m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm
r là khoảng cách giữa chúng
G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 gọi là hằng số hấp dẫn.
● Điều kiện để áp dụng định luật
Khoảng cách giữa 2 vật rất lớn so với kích thước của chúng, khi đó 2 vật
được coi là 2 chất điểm.
Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Khi ấy r là khoảng cách giữa hai tâm
và lực hấp dẫn nằm trên đường nối tâm.
5.3. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn.
Trọng lực đặt vào một điểm đặc biệt của vật, gọi đó là trọng tâm của vật.
Trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và
vật đó.
3
Độ lớn của trọng lực tính như sau:
Trong đó:
m là khối lượng của vật (kg)
M= 6,67.10-11 m3/kg.s2 là hằng số hấp dẫn
R= 6400.103 m là bán kính trái đất
h là độ cao của vật so với mặt đất (m)
- Ta cũng có P = mg nên gia tốc rơi tự do:
Nếu vật ở gần mặt đất (h<
vào đô ƒ cao và đô ƒ sâu so với mătƒ đất.
Tổng kết.
4
6. LỰC HẤP DẪN GIỮA TRÁI ĐẤT VÀ MẶT TRĂNG
6.1. Trường hấp dẫn của Trái Đất?
Trường hấp dẫn của trái đất có thể dễ dàng tính được, nếu chúng ta giả định
trái đất là một hình cầu hồn hảo. Nếu đúng như vậy, chỉ cần thay khối lượng trái
đất và bán kính trái đất vào phương trình:
Chúng ta có thể nhận được một giá trị cho ‘g’ trên bề mặt trái đất. Nhưng,
trường hấp dẫn của trái đất không đồng nhất. Do đó, cần phải có những kỹ thuật
chính xác và tiên tiến hơn như lập bản đồ vệ tinh để đo chính xác trường hấp dẫn
của trái đất. Cường độ trường hấp dẫn trung bình hoặc bình thường trên bề mặt trái
đất là 9,8066 m/s2. Điều này thay đổi theo độ cao và vĩ độ của địa điểm.
6.2. Trường hấp dẫn của mặt trăng?
Trường hấp dẫn của mặt trăng khơng thể được đo trực tiếp bằng các thí
nghiệm khoa học thực hiện trên mặt trăng. Cần sử dụng các kỹ thuật từ xa như lập
bản đồ vệ tinh. Vấn đề duy nhất của việc sử dụng bản đồ vệ tinh để lập bản đồ
trường hấp dẫn của mặt trăng là sự quay và cách mạng đồng bộ của mặt trăng. Vì lý
do này, chỉ có mặt gần của mặt trăng được lập bản đồ chính xác. Mặt xa của mặt
trăng khơng được lập bản đồ chính xác. Mặt trăng cũng có các dị thường hấp dẫn.
Vì khối lượng của mặt trăng xấp xỉ 1/80 trái đất và bán kính xấp xỉ 1/3,7 trái đất,
một phép tính đơn giản cho thấy rằng trường hấp dẫn trên bề mặt trái đất bằng 1,63
m/s2. Đây là 16,7% cường độ trường hấp dẫn của trái đất. Điều đó có nghĩa là một
khối lượng 100 kg sẽ cho trọng lượng 980 N sẽ cho một trọng lượng chỉ 163 N trên
trái đất. Đây là khoảng 1/6 trọng lượng trên trái đất.
6.3. Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng?
Lực hấp dẫn là lực hút 2 vật về phía nhau, lực làm cho các hành tinh quay
xung quanh mặt trời, lực làm cho quả táo rơi xuống đất. Một vật thể có khối lượng
càng lớn thì lực hấp dẫn của nó càng mạnh.
5
Lực hấp dẫn là một khái niệm liên quan đến vật chất. Một trường hấp dẫn
được định nghĩa cho các khối lượng, có một trường hấp dẫn xung quanh mọi khối
lượng tỷ lệ với khối lượng và tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ bình phương khối
lượng. Lực hấp dẫn trên trái đất và mặt trăng là cực kỳ quan trọng đối với các thí
nghiệm khoa học như phóng vệ tinh, tính quỹ đạo vệ tinh, sứ mệnh khơng gian có
người lái, tính tốn đường đi của tiểu hành tinh, v.v… Có một số phương pháp để
lập bản đồ trường hấp dẫn của trái đất và mặt trăng. Một số phương pháp rất chính
xác và một số phương pháp có sai số đáng kể. Trong bài tiểu luận nhóm này , chúng
ta sẽ thảo luận về các phương pháp đo trường hấp dẫn của trái đất và mặt trăng, sự
bất thường của trường hấp dẫn của hai vật thể này, tầm quan trọng của việc lập bản
đồ chính xác về lực hấp dẫn của trái đất và mặt trăng, độ lớn của hai trường này và
sự khác biệt của chúng.
6.4. Sự khác biệt giữa lực hấp dẫn của Trái Đất và Mặt Trăng?
Trái Đất
Mặt Trăng
Trong lực hoặc cường độ hấp dẫn trên
bề mặt Trái Đất bằng 9,8 m / s2
Trong khi cường độ trường hấp dẫn của
mặt trăng trên bề mặt Mặt trăng chỉ là
1,63 m / s2
Trường hấp dẫn của Trái Đất được lập
bản đồ rất chính xác.
Trong khi trường hấp dẫn của mặt
trăng được lập bản đồ kém.
Lực hấp dẫn của đủ mạnh để giữ một
bầu khí quyển.
Lực hấp dẫn của mặt trăng không đủ
mạnh.
6
Chủ đề 2. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG THỦY TRIỀU VÀ
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỜI SỐNG
1. HIỆN TƯỢNG THỦY TRIỀU TRÊN TRÁI ĐẤT?
1.1. Khái niệm thủy triều?
Thủy triều chính là hiện tượng nước biển, nước sơng… lên xuống trong một
chu kỳ thời gian nhất định phụ thuộc vào sự biến chuyển thiên văn.
Thủy triều là dao động tuần hoàn gây ra do lực tạo triều. Lực tạo triều xuất
hiện do tác động của các lực vũ trụ - các lực hấp dẫn giữa Trái Đất, Mặt Trăng và
mặt trời. Những nét cơ bản của hiện tượng thủy triều được quyết định chủ yếu bởi
vị trí tương hỗ của Mặt Trăng và Trái Đất. Thành phần thủy triều là tính tốn được.
Hình 2.1 Thủy triều lên cao
1.2. Nguyên nhân xảy ra thủy triều?
Nguyên nhân của thủy triều là do lực hấp dẫn của mặt trăng và lực li
tâm gây ra. Cụ thể, thủy quyển có hình cầu dẹt nhưng bị kéo cao lên ở hai miền
tạo thành hình ellip.
7
Một đỉnh của ellipsoid nằm trực diện với mặt trăng được gọi là miền
nước lớn thứ nhất (lực hấp dẫn tạo ra). Còn miền nước lớn thứ hai nằm đối diện
với miền nước lớn thứ nhất qua tâm Trái Đất (lực li tâm tạo ra).
Giữa hai nước lớn liên tiếp sẽ là nước ròng. Một khi tốc độ quay của
Quả Đất ổn định thì lực li tâm lớn nhất nằm ở miền xích đạo của Trái Đất, nơi có
bán kính quay lớn nhất.
1.3. Hiện tượng thủy triều?
1.3.1. Mực nước triều:
Là quá trình mực nước giao động theo thời gian so với mốc cao độ quy ước.
Mực nước triều được do bằng đơn vị độ dài mét (m) hoặc centimet (cm).
Hình 2.2 Đường biểu diễn mực nước triều tại trạm Cẩm Nhượng tháng 8/2021
1.3.2. Quá trình mực nước triều:
Mực nước triều dự tính quy trịn tới đề xi mét (0,1m). Độ cao thủy triều được
tính từ mực chuẩn “0” hải đồ. Mực chuẩn này được lấy trùng với mực nước cực tiểu
triều thiên văn (cần lưu ý, số “0” hải đồ của mỗi vùng khác nhau). Mỗi trị số mực
nước triều ứng với một thời điểm xuất hiện gọi là giờ xuất hiện (GXH) tính bằng
giờ và phút. Đường cong biểu thị diễn biến mực nước triều theo thời gian gọi là
đường quá trình mực nước triều.
8
Hình 2.3 Quá trình thủy triều phổ biến nhất
1.3.3. Chu kỳ triều:
Là khoảng thời gian giữa hai lần nước lớn, hoặc hai lần nước ròng liên
tiếp nhau.
Chu kỳ triều phụ thuộc cơ chế tổ hợp các sóng triều thành phần.
Thông thường , khoảng thời gian giữa hai lần chân triều trong ngày gọi là chu kỳ
triều.
1.3.4. Mực nước đỉnh triều và chân triều:
Mực nước đỉnh triều: là mực nước cực đại ( hay đạt đến giá trị max )
trong một chu kỳ dao động thủy triều.
Mực nước chân triều: Là mực nước cực tiểu ( đạt giá trị min ) trong
một chu kỳ dao động thủy triều.
Thời gian triều dâng và rút:
Thời gian triều dâng: là một khoảng thời gian từ lúc chân triều đến
đỉnh triều kế tiếp.
Thời gian triều rút: là một khoảng thời gian lúc đỉnh triều đến chân
triều.
9
Vào chu kỳ khi nước triều dâng lên hoặc xuống, ngày mực nước lên cao nhất
là nước phát tức là nước lớn tuần trăng mới. Ngày mực nước không dâng mấy
(khoảng 15 ngày sau nước phát) là nước sánh, tức là nước lớn tuần trăng rằm.
1.4. Những đặc diểm có thể quan sát bằng mắt thường của thủy triều?
Khi mực nước biển dâng lên nhanh trong vài giờ, làm ngập vùng gian
triều thì gọi là ngập triều hoặc triều lưu, hay một số nơi gọi là con nước lớn.
Ngược lại, khi mực nước biển hạ thấp trong vài giờ, làm lộ ra vùng
gian triều thì sẽ được gọi là triều rút hay có tên khác là con nước ròng.
Thời điểm nước dâng lên đến một điểm cao nhất của nó, gọi là triều
cao hay cịn có tên gọi khác là triều cường.
Khi nước hạ đến mức thấp nhất của nó thì gọi là triều thấp.
Hình 2.4 Hình ảnh khi thủy triều xuống thấp
Thủy triều có thể lên xuống hai lần một ngày:
10
Các dịng chảy có tính dao động được sinh ra do thủy triều gọi là dòng chảy
triều. Khi dòng triều dừng chuyển động thì được gọi là nước chùng (nước đứng).
Hiện tượng nước đứng thường xuất hiện gần lúc con nướ cao hoặc con nước thấp.
Thủy triều sau khi đổi hướng thì lại có sự biến đổi ngược lại. Thủy triều phổ
biến nhất ở 2 dạng là bán nhật triều và nhật triều. Bán nhật triều là hiện tượng nước
dâng cao hai lần trong ngày, có đỉnh khơng bằng nhau, bao gồm mực nước lớn cao
và mực nước lớn thấp. Tương tự đối với nhật triều là 2 lần nước ròng gồm nước
ròng cao và nước ròng thấp.
2. HIỆN TƯỢNG THỦY TRIỀU ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI
2.1. Lịch sử phát triển.
Từ thời cổ đại, quan sát và thảo luận về thủy triều đã ngày càng tinh tế, ban
đầu đánh dấu sự lặp lại hàng ngày, sau đó là mối quan hệ của thủy triều với Mặt
Trời và Mặt Trăng. Pytheas đã du hành đến quần đảo Anh vào khoảng năm 325
TCN và dường như là người đầu tiên gắn triều cường với pha mặt trăng.
Vào thế kỷ II TCN nhà thiên văn học Babylon là seleukos xứ seleucia đã mơ
tả chính xác hiện tượng thủy triều nhằm hỗ trợ cho thuyết nhập tâm của ơng. Ơng
đưa ra giả thuyết chính xác rằng thủy triều là do Mặt trăng gây ra, mặc dù ông tin
rằng sự tương tác được trung gian bởi pneuma. Ông lưu ý rằng thủy triều thay đổi
theo thời gian và cường độ ở các khu vực khác nhau trên thế giới. Theo Strabo,
Seleukos là người đầu tiên liên kết thủy triều với hấp dẫn của mặt trăng và chiều
cao của thủy triều phụ thuộc vào vị trí của Mặt Trăng so với Mặt Trời.
Naturalis Historia của Pliny già đối chiếu nhiều quan sát thủy triều, ví dụ
triều cường là một vài ngày sau (hoặc trước) trăng tròn và trăng mới và là cao nhất
quanh các điểm phân (xuân phân, thu phân), mặc dù Pliny Già lưu ý nhiều mối quan
hệ mà hiện nay được coi là huyền ảo. Trong Geographia (Địa lý), Strabo đã mô tả
các thủy triều trong vịnh Ba Tư có phạm vi lớn nhất của chúng khi mặt trăng ở xa
nhất với mặt phẳng xích đạo. Tất cả điều này mặc cho biên độ tương đối nhỏ của
các thủy triều bồn địa Địa Trung Hải.
11
Philostratus đã thảo luận về thủy triều trong Quyển 5 sách Cuộc đời
của Apollonius xứ Tyana, Philostratus đề cập đến mặt trăng, nhưng gán các thủy
triều cho các "linh hồn". Ở châu Âu vào khoảng năm 730, Bede đã mô tả cách thủy
triều dâng trên một bờ biển của quần đảo Anh trùng với sự rút xuống ở nơi khác và
mô tả sự tiến triển thời gian của nước lớn dọc theo vùng bờ biển Northumbria.
Bảng thủy triều đầu tiên ở Trung Quốc được ghi nhận vào năm 1056 chủ yếu
dành cho du khách muốn xem Nước triều lớn nổi tiếng ở sông Tiền Đường. Bảng
thủy triều đầu tiên được biết đến ở Anh được cho là của John Wallingford, người đã
chết khi làm tu viện trưởng tu viện St. Albans khoảng năm 1213-1214, dựa trên
nước lớn xảy ra 48 phút muộn hơn mỗi ngày và 3 giờ sớm hơn tại cửa sông
Thames ở London.
Willian Thomson, Nam tước Kelvin thứ nhất, đã chỉ đạo phân tích Sóng
hài hệ thống đầu tiên bắt đầu vào năm 1867. Kết quả chính là việc xây dựng máy dự
bào thủy triều sử dụng một hệ thống ròng rọc để cộng sáu hàm thời gian hài hịa với
nhau. Nó được "lập trình" bằng cách đặt lại các bánh răng và xích để điều chỉnh pha
và biên độ. Các cỗ máy tương tự đã được sử dụng cho đến thập niên 1960.
2.2. Ứng dụng của thủy triều trong đời sống
Nhờ vào hiện tượng thủy triều, nên con người sống ở thời đó đã biết cách bắt
hải sản như tơm, cua, cá…
Đóng góp một phần lớn là làm nên các chiến thắng trên sông bạch đằng và
của nhà nước trước quân nguyên mông.
Sử dụng thủy triều để phục vụ cho công nghiệp (như thủy điện), ngư nghiệp
(như trong đánh bắt hải sản), và khoa học (như nghiên cứu thủy văn).
2.3. Tiềm năng của thủy triều
Năng lượng thủy triều hay điện thủy triều là một dạng của thủy năng có thể
chuyển đỗi năng lượng thu được từ thủy triều thành các dạng năng lượng hữu ích
khác, chủ yếu là điện.
12
Mặc dù chưa được sử dụng rộng rãi, năng lượng thuỷ triều có tiềm năng cho
việc sản xuất điện năng trong tương lai. Thuỷ triều dễ dự đốn hơn gió và mặt trời.
Trong số các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng thuỷ có mức chi phí thực hiện
tương đối cao và chỉ thực hiện được ở những nơi có thuỷ triều đủ cao hoặc có vận
tốc dịng chảy lớn. Tuy nhiên, với nhiều sự cải tiến và phát triển về công nghệ hiện
nay, phát triển về mặt thiết kế (ví dụ như năng lượng thủy triều động, đầm phá thủy
triều) và công nghệ tua bin (như tua bin hướng trục, tua bin tạo dịng chảy chéo),
cho thấy tổng cơng suất của năng lượng thủy triều có thể cao hơn nhiều so với giả
định trước đây, nhờ đó chi phí kinh tế và mơi trường có thể được đưa xuống mức
cạnh tranh.
2.4. Điện năng từ thủy triều
2.4.1. Đập thủy triều
Việc xây dựng đập thủy triều có thể thay đổi bờ biển trong vịnh hoặc cửa
sông, ảnh hưởng đến một hệ sinh thái lớn phụ thuộc vào các bãi triều; gây ức chế
dịng chảy của nước trong và ngồi vịnh, cũng có thể có ứ đọng tại vịnh hoặc cửa
sơng, gây đục cục bộ (chất rắn lơ lửng) và giảm nước mặn lưu thơng vào, có thể dẫn
đến cái chết của cá- nguồn thực phẩm quan trọng cho chim và động vật có vú. Việc
di cư cá cũng có thể làm giảm khả năng sinh sản của đàn. Các mối quan tâm đến âm
thanh cũng tương tự áp dụng cho các rào chắn thủy triều. Việc xây dựng các đập
thủy triều cịn làm cản trở giao thơng qua các khu vực này. Đó có thể trở thành một
vấn đề đối với kinh tế-xã hội, mặc dù các âu tàu đã được xây dựng bổ sung nhằm
cho phép giao thông qua lại nhưng vẫn còn một vài hạn chế. Tuy nhiên,việc xây
dựng đập có thể cải thiện nền kinh tế địa phương. Vùng nước ấm hơn cũng có thể
cho phép tái tạo vịnh hoặc cửa sông. Vào tháng 8 năm 2004, một con cá voi lưng gù
bơi qua cánh cửa mở của Trạm phát điện Hồng gia Annapolis lúc triều cường,nó đã
bị kẹt trong vài ngày trước khi tìm đường ra khỏi lưu vực Annapolis.
2.4.2. Hàng rào thủy triều
Yếu tố xây dựng nên hành rào biển:
13
Gồm tường thành bê tông vững chắc chặn ngang eo biển hoặc cửa sơng, có những
khoảng rỗng lớn để gắn tuabin (sử dụng tuabin trục đứng).
Địa điểm xây dựng: eo biển giữa đất liền và đảo hoặc giữa các đảo nhỏ.
Ngun lí: dịng chiều chuyển động lên – xuống quay tua bin điện.
Ưu điểm: tạo ra con đường băng qua sơng và ít tác động đến mơi trường hơn
so với đập thủy triều.
Nhược điểm: ảnh hưởng tới sự di chuyển của các sinh vật biển lớn.
Chủ đề 3. LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG TRIỀU CƯỜNG
1. HIỆN TƯỢNG TRIỀU CƯỜNG LÀ GÌ?
1.1. Khái niệm
Triều cường là 1 trong 4 giai đoạn biến đổi của hiện tượng thủy triều (nước
lớn – triều cường – nước ròng – triều thấp). Triều cường chính là thời điểm mà
nước dâng lên đến điểm cao nhất của nó khi mà sự thay đổi lực hấp dẫn từ mặt
trăng là chủ yếu và mặt trời ở một thời điểm nhất định khi mà Trái Đất đang quay.
Khi Mặt trăng – Mặt trời và Trái Đất nằm thẳng hàng với nhau thì dao động triểu
cường xảy ra (tức là vào ngày 30-1 và 15-16 âm lịch hàng tháng).
Hình 3.1 Hiện tượng triều cường lên ở một số nơi
1.2. Nguyên nhân gây ra triều cường.
14
Ng 3.2 Tuần trăng và thủy triều: New moon=trăng mới, full
ường đó là do
Hình
moon=trăng
rằm,
first
quarter
moon=trăng
thượng
tuần,
third
lực h
rái đất.
quarter moon=trăng hạ tuần. Spring tide=nước lớn,
neap tide=nước rịng
uy nhiên
nó lại được cân bằng bởi lực quay ly tâm của trái đất. Do đó khơng xảy ra triều
trường. Cịn xét ở một vị trí cụ thể nào đó trên bề mặt trái đất, khi hai lực thay đổi
chiều thành ngược nhau, thì tác dụng lực khơng cân bằng và đó là nguồn gốc của
triều cường.
Đối với mặt trời cũng tương tự như vậy. Ở thời điểm mặt trăng, mặt trời và
trái đất thẳng hàng thì lực tác động sẽ là lớn nhất. Có hai trường hợp xảy ra đó là:
trái đất ở giữa hai hành tinh còn lại hoặc mặt trăng ở giữa mặt trời và trái đất. Lúc
này là triều cường diễn ra mạnh nhất.
Triều cường thay đổi khơng chỉ ở các vị trí khác nhau mà còn theo những
mùa nhất định. Trong một năm, triều cường mạnh nhất là vào mùa đơng, cịn yếu
nhất là vào mùa hè.
Vào mùa hè: Khi Mặt Trời đến thời điểm Hạ chí (tức là vào tháng 5 âm lịch)
khi đó bán cầu Bắc Trái Đất sẽ gần bán cầu Bắc Mặt Trời hơn nên tạo ra hình thái.
Nửa cầu Bắc: Cực âm của Mặt Trời, cực dương của Trái đất sẽ nằm gần nhau
hơn.
Nửa cầu Nam: Cực dương của Mặt Trời, cực âm của Trái đất cũng sẽ gần
nhau. Lúc này, triều cường lên cao do hiện tượng của tự nhiên. Mặt trăng
cũng sẽ vận hành theo Trái Đất nên sẽ chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hiện
tượng ấy.
Mặt Trăng và Mặt Trời có điện cực cùng chiều: Ở phương Bắc thì cả hai sẽ
cùng cực âm về mùa hè gần nhau hơn, cực nam cùng dương nên sẽ xa hơn
bình thường.
15
Theo chun mơn Vật lý thì nếu cùng cực thì đẩy nhau, khác cực thì hút
nhau. Nhưng thực tế ở lực đẩy ở 2 cực cũng sẽ khác nhau hồn tồn, lực đẩy
ở 2 đầu dương sẽ ln mạnh hơn ở 2 đầu âm
Mặt Trăng và Mặt Trời có điện cực cùng chiều: Ở phương Bắc thì cả hai sẽ
cùng cực âm về mùa hè gần nhau hơn, cực nam cùng dương nên sẽ xa hơn
bình thường.
Do bước vào thời điểm mùa hè nên hai đầu cùng âm của Mặt Trời và Mặt
trăng sẽ tiến đến gần nhau, lực đẩy lúc này yếu hơn bình thường. Chính vì
vậy mà các ngày 30, 1 và 15, 16 âm lịch Mặt Trăng ít gần Trái Đất hơn các
mùa khác nên vào mùa hè thì thủy triều các ngày ấy yếu hơn cùng ngày này
so với các mùa khác.
Vào mùa đơng: Khi Mặt Trời đến thời điểm Đơng chí (tức là vào tháng 10 và
11 âm lịch). Lúc này, nửa cầu nam của Mặt Trời sẽ là cực dương, Trái Đất âm gần
nhau hơn nửa cầu Bắc (thường là ngược lại với mùa hè). Lúc này triều cường sẽ
dâng cao hơn. Mặt Trăng cũng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hiện tượng này.
Điện cực cùng dương của Mặt Trăng và Mặt Trời gần nhau nên lực đẩy
mạnh hơn. Do đó, các ngày 30, 1 và 15, 16 âm lịch thì Mặt trăng sẽ gần
Trái Đất nhất tạo nên triều cường lớn nhất so cùng ngày các mùa khác.
Nhưng ngược lại, rơi vào các ngày 8, 9 và 23, 24 (nhất là tháng 11 âm
lịch) thì Mặt Trăng sẽ bị đẩy ra xa Trái Đất nhất, do đó thủy triều nhược
nhất, nước ương.
Vào mùa xuân, thu: thời điểm này Mặt Trời đến 2 điểm xuân phân và thu
phân: Trái đất, Mặt Trời, Mặt trăng vận hành tương đối thăng bằng, thủy triều trung
bình so với hai mùa đơng và hè.
16
Nhưng thường thì vào mùa xn trời ít mưa, nước biển thấp và đầu nguồn
các con sơng khơng có nước đổ mạnh. Cịn bước vào mùa thu thì mưa
nhiều, nước biển đầy và đầu nguồn các con sông nước đổ mạnh, nên mùa
thu triều cường sẽ cao hơn mùa xuân.
1.3. Ưu nhược điểm của triều cường .
Ưu điểm.
1. Bồi đắp phù sa màu mỡ cho các
vùng đồng bằng
2. Có giá trị về thủy điện và thủy lợi
3. Cung cấp nước cho sản xuất và
sinh hoạt.
4. Tạo điều kiện thuận lợi cho việc
nuôi trồng đánh bắt thủy hải sản.
5. Cải tạo lại mơi trường đất và nước
nhanh chóng.
6. Điều hịa khí hậu.
7. Giữ vững cân bằng sinh học trong
cả đại dương và lục địa.
8. Tạo ra điều kiện thuận lợi cho việc
vận chuyển hàng bằng đường thủy.
Nhược điểm.
Hình 3.3 Triều cường mạnh nhất vào mùa đông, thấp nhất
vào mùa hè
17
1. Triều cường gây nên tình trạng
ngập úng trên diện rộng.
2. Làm ách tắt giao thông và dẫn
đến tai nạn ở trên đường bộ.
3. Ngập úng kéo dài làm cho các
hộ kinh doanh phải đóng cửa.
4. Triều cường lên cao và thường
xuyên làm cho đất canh tác nông
nghiệp lúa nước bị ảnh hưởng
nặng vì nhiễm mặn nhiễm phèn.
5. Các hệ thống sử lí và thốt nước
ở các khu vực có triều cường sử
lí khơng kịp thời.
18
Hình 3.4 Triều cường: Mặt Trời và Mặt Trăng cùng một
phía (0°).
1.4. Phạm vi biến đổi triều cường
Phạm vi bán nhật (chênh lệch độ cao giữa nước lớn và nước ròng trong
khoảng nửa ngày) thay đổi theo chu kỳ hai tuần. Khoảng hai lần mỗi tháng, vào
khoảng trăng mới và trăng tròn khi Mặt Trời, Mặt Trăng và Trái Đất tạo thành
một đường thẳng (một cấu hình được gọi là sóc vọng thì lực thủy triều mặt trời
tăng cường cho lực thủy triều mặt trăng. Phạm vi của thủy triều là tối đa; nó được
gọi là triều cường.
Triều cường dẫn tới các lớn nước cao hơn mức nước lớn trung bình và các
nước rịng thấp hơn mức nước rịng trung bình, thời gian nước đứng ngắn hơn mức
trung bình và dịng triều mạnh hơn mức trung bình.
19
