Příliv a odliv
Obsah boxu
Příliv a odliv (souhrnně slapové jevy nebo dmutí) jsou periodické změny výšky mořské hladiny způsobené především gravitačním působením Měsíce a v menší míře i Slunce na Zemi. Tento jev je nejzřetelnější na pobřežích oceánů a moří, kde se projevuje stoupáním hladiny (příliv nebo přílivová vlna) a jejím následným klesáním (odliv). Rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší úrovní hladiny se nazývá přílivové rozpětí.
Slapové jevy neovlivňují pouze vodní plochy, ale v mnohem menší míře deformují i zemskou kůru (tzv. slapy zemské kůry) a atmosféru (atmosférické slapy). Jsou základním a všudypřítomným projevem gravitační interakce mezi nebeskými tělesy v celém vesmíru.
📜 Historie zkoumání
Lidé žijící na pobřeží si pravidelného střídání přílivu a odlivu všímali od nepaměti. Již staří Řekové a Římané si všimli souvislosti mezi fázemi Měsíce a intenzitou dmutí. Plinius starší ve svém díle Naturalis historia správně spojil příliv a odliv s Měsícem. Systematické vědecké vysvětlení však přišlo až mnohem později.
Zásadní průlom přinesl Isaac Newton v roce 1687 ve svém díle Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Pomocí svého zákona všeobecné gravitace jako první matematicky popsal, jak gravitační síly Měsíce a Slunce způsobují vznik dvou přílivových vln na opačných stranách Země. Newtonova teorie byla tzv. statickou teorií, která předpokládala Zemi pokrytou oceánem stejné hloubky a nebrala v úvahu dynamické efekty.
Další zpřesnění přinesl v 18. století Pierre-Simon Laplace, který formuloval dynamickou teorii slapových jevů. Laplaceova teorie zohlednila faktory jako rotace Země, tření a hloubku oceánů. Ukázala, že slapové jevy jsou ve skutečnosti velmi komplexní a jejich chování je silně ovlivněno lokální geografií, jako je tvar pobřeží a mořského dna.
⚙️ Mechanismus vzniku
Vznik přílivu a odlivu je výsledkem kombinace gravitačních a setrvačných sil v soustavě Země-Měsíc a Země-Slunce.
🌕 Vliv Měsíce
Měsíc, ačkoliv je mnohem menší než Slunce, má na slapové jevy přibližně 2,2krát větší vliv kvůli své mnohem menší vzdálenosti od Země. Gravitační síla klesá s druhou mocninou vzdálenosti, ale slapová síla klesá až s třetí mocninou, což zvýhodňuje bližší tělesa.
Mechanismus lze zjednodušeně popsat takto:
- Přílivová vlna na přivrácené straně: Voda v oceánech na straně přivrácené k Měsíci je přitahována jeho gravitací silněji než pevné těleso Země. Voda se "vyboulí" směrem k Měsíci a vzniká zde příliv (tzv. přímý slap).
- Přílivová vlna na odvrácené straně: Na straně odvrácené od Měsíce je gravitační síla Měsíce nejslabší. Pevné těleso Země je přitahováno k Měsíci silněji než voda na odvrácené straně. Voda zde jakoby "zaostává" za pohybem Země, což vytváří druhou přílivovou vlnu (tzv. nepřímý slap).
Výsledkem jsou dvě přílivové vlny na protilehlých stranách planety. Mezi nimi se nacházejí oblasti s nízkou hladinou vody – odliv. Protože se Země otočí kolem své osy jednou za přibližně 24 hodin, každé místo na pobřeží projde těmito dvěma "vlnami", což vede ke dvěma přílivům a dvěma odlivům denně.
Jelikož Měsíc také obíhá kolem Země (ve stejném směru, jako Země rotuje), posouvá se každý den o kousek dál. Zemi trvá přibližně 50 minut, než se "dotočí" do stejné pozice vůči Měsíci. Proto se cyklus přílivu a odlivu opakuje každých 24 hodin a 50 minut, a jeden polodenní cyklus (od jednoho přílivu k dalšímu) trvá přibližně 12 hodin a 25 minut.
☀️ Vliv Slunce
Slunce působí na Zemi stejným mechanismem, ale jeho slapová síla je kvůli obrovské vzdálenosti jen asi 46 % síly Měsíce. Sluneční slapy se kombinují s měsíčními a ovlivňují celkové přílivové rozpětí.
🌊 Skočný a hluchý příliv
Kombinace vlivů Měsíce a Slunce vede ke dvěma hlavním typům dmutí:
- Skočný příliv (anglicky spring tide): Nastává, když jsou Slunce, Země a Měsíc v jedné přímce (při novoluní a úplňku). Gravitační síly Slunce a Měsíce se sčítají a způsobují maximální přílivové rozpětí – velmi vysoké přílivy a velmi nízké odlivy.
- Hluchý příliv (anglicky neap tide): Nastává, když Slunce a Měsíc svírají se Zemí pravý úhel (při první a poslední čtvrti Měsíce). Jejich gravitační síly působí proti sobě, což vede k minimálnímu přílivovému rozpětí – přílivy jsou nižší a odlivy vyšší než obvykle.
📊 Typy přílivu a odlivu
V závislosti na geografické poloze a tvaru oceánských pánví se rozlišují tři základní typy přílivových cyklů:
- Polodenní příliv (Semidiurnal): Nejběžnější typ. Vyznačuje se dvěma přibližně stejně vysokými přílivy a dvěma odlivy během jednoho lunárního dne (24 hodin a 50 minut). Typický je pro pobřeží Atlantského oceánu.
- Denní příliv (Diurnal): Vyskytuje se pouze jeden příliv a jeden odliv za lunární den. Tento typ je méně častý a lze ho nalézt například v Mexickém zálivu nebo u pobřeží Vietnamu.
- Smíšený příliv (Mixed): Během jednoho lunárního dne nastanou dva přílivy a dva odlivy, ale jejich výška se výrazně liší. Jeden příliv je mnohem vyšší než druhý. Tento typ je charakteristický pro pobřeží Tichého oceánu.
🌍 Geografické faktory a lokální rozdíly
Teoretický model dvou přílivových vln je v reálném světě výrazně modifikován řadou faktorů:
- Tvar pobřeží a zálivů: Úzké, trychtýřovitě se zužující zálivy mohou přílivovou vlnu dramaticky zesílit. Nejznámějším příkladem je
zátoka Fundy, kde přílivové rozpětí dosahuje rekordních hodnot přes 16 metrů. - Hloubka oceánu (Batymetrie): Přílivová vlna se chová jako velmi dlouhá vlna. Její rychlost a výška závisí na hloubce vody. V mělkých pobřežních vodách se vlna zpomaluje a její výška roste.
- Coriolisova síla: Vlivem rotace Země je pohybující se voda stáčena na severní polokouli doprava a na jižní doleva. To vede ke vzniku komplexních rotačních systémů v oceánských pánvích, známých jako amfidromické body. V těchto bodech je přílivové rozpětí nulové a přílivová vlna kolem nich rotuje.
💡 Význam a využití
Příliv a odliv mají zásadní význam pro přírodu i lidskou činnost.
⚡ Přílivové elektrárny
Energie proudící vody při přílivu a odlivu je předvídatelným a čistým zdrojem obnovitelné energie. Přílivové elektrárny využívají přehrady postavené přes ústí řek nebo zálivy. Při přílivu voda proudí přes turbíny do nádrže a při odlivu se vypouští zpět do moře. Nejstarší velká přílivová elektrárna je La Rance ve 
Francii.
🚢 Námořní doprava a rybolov
Znalost přílivových cyklů je klíčová pro námořní dopravu. Přístavy s velkým přílivovým rozpětím mohou být pro velké lodě přístupné pouze během přílivu. Přílivové proudy mohou být velmi silné a nebezpečné pro plavbu. Rybáři využívají přílivové cykly, protože pohyb vody ovlivňuje chování ryb.
🏖️ Vliv na ekosystémy
Pobřežní zóna, která je střídavě zaplavována a odhalována, se nazývá litorál (intertidal zone). Vytváří unikátní ekosystém pro specializované organismy, které musí odolávat jak pobytu na souši, tak pod vodou (např. mlži, korýši, mořské sasanky a různé druhy řas).
👽 Přílivové jevy mimo Zemi
Slapové síly jsou univerzálním jevem a hrají klíčovou roli v dynamice mnoha vesmírných těles:
- Vázaná rotace: Dlouhodobé působení slapových sil způsobilo, že Měsíc je k Zemi otočen stále stejnou stranou. Tento jev se nazývá přílivové uzamčení a je běžný u měsíců v Sluneční soustavě.
- Slapový ohřev: U měsíců obíhajících po eliptických drahách kolem velkých planet (např. Jupiterův měsíc Io nebo Saturnův měsíc Enceladus) neustálé slapové "hnětení" generuje obrovské množství tepla v jejich nitru. Tento proces je zodpovědný za extrémní vulkanickou aktivitu na Io a za existenci podpovrchového oceánu na Enceladu a Europě.
- Roztrhání těles: Pokud se menší těleso (např. kometa nebo asteroid) přiblíží k masivnímu tělesu pod tzv. Rocheova mez, slapové síly ho mohou roztrhat. To se stalo například kometě Shoemaker-Levy 9 před její srážkou s Jupiterem.
🤔 Pro laiky
Představte si Zemi jako pružný míč pokrytý vrstvou vody.
- **Proč jsou dva přílivy?** Měsíc svou gravitací přitahuje všechno, ale ne stejně silně. Vodu na bližší straně přitahuje víc než střed Země, a tak se voda "vyboulí" směrem k němu. Střed Země zase přitahuje víc než vodu na odvrácené straně. Ta proto "zaostane" a vytvoří druhou bouli na opačné straně. Jak se Země otáčí, vaše místo na pobřeží projde během dne oběma těmito "boulemi".
- **Co je skočný a hluchý příliv?** Představte si, že Měsíc a Slunce jsou dva lidé, kteří tahají za provaz přivázaný k Zemi.
* Když jsou Měsíc a Slunce v jedné řadě (při novu a úplňku), táhnou za provaz společně jedním směrem. Jejich síly se sčítají a vzniká velký "skočný" příliv. * Když jsou vůči Zemi v pravém úhlu (Měsíc v první nebo poslední čtvrti), táhnou každý jinam. Jejich síly se navzájem částečně ruší, a proto je příliv malý, "hluchý".