Thủy triều

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
(đổi hướng từ Thuỷ triều)
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Triều lên (nước lớn) và triều xuống (nước ròng) tại vịnh Fundy.

Thủy triều là hiện tượng nước biển, nước sông... lên xuống trong một chu kỳ thời gian phụ thuộc biến chuyển thiên văn. Trong âm Hán-Việt, thủy có nghĩa là nước, còn triều là cường độ nước dâng lên và rút xuống. Sự thay đổi lực hấp dẫn từ Mặt Trăng (phần chủ yếu) và từ các thiên thể khác như Mặt Trời (phần nhỏ) tại một điểm bất kỳ trên bề mặt Trái Đất trong khi Trái Đất quay đã tạo nên hiện tượng nước lên (triều lên) và nước rút (triều xuống) vào những khoảng thời gian nhất định trong một ngày.

Đặc điểm[sửa | sửa mã nguồn]

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 = triều cường. Neap tide= triều kém.

Những biến đổi thủy triều trải qua các giai đoạn sau:

  • Mực nước biển dâng lên trong vài giờ, làm ngập vùng gian triều. Gọi là triều ngập, triều dâng, triều lên (flood tide).
  • Nước dâng lên đến điểm cao nhất của nó. Gọi là triều cao (high tide). Mực nước cao nhất gọi là nước lớn (high water).
  • Mực nước biển hạ thấp trong vài giờ làm lộ ra vùng gian triều. Gọi là triều rút, triều xuống (ebb tide).
  • Nước hạ thấp đến điểm thấp nhất của nó. Gọi là triều thấp (low tide). Mực nước thấp nhất gọi là nước ròng (low water).

Thủy triều tạo ra các dòng chảy có tính dao động gọi là dòng triều hay triều lưu. Thời điểm mà dòng triều dừng chuyển động được gọi là nước chùng hoặc nước đứng (slack water). Thủy triều sau đó đổi hướng thì ta có sự biến đổi ngược lại. Nước đứng thường xuất hiện gần lúc mực nước triều cao hoặc triều thấp. Nhưng có những nơi thì thời gian nước đứng là khác biệt đáng kể so với thời gian triều cao hoặc triều thấp.[1]

Thủy triều phổ biến nhất là bán nhật triều hoặc nhật triều. Trong bán nhật triều thì hai lần nước lớn trong ngày nói chung có đỉnh không bằng nhau; chúng bao gồm mực nước lớn caomực nước lớn thấp trên đồ thị triều. Tương tự đối với hai lần nước ròng gồm nước ròng caonước ròng thấp.[2]

Nguyên nhân[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên nhân của thủy triều là do thủy quyển có hình cầu dẹt nhưng bị kéo cao lên ở hai miền đối diện nhau tạo thành hình ellipsoid. Một đỉnh của ellipsoid nằm trực diện với Mặt Trăng - là miền nước lớn thứ nhất, do lực hấp dẫn của Mặt Trăng gây ra. Còn miền nước lớn thứ hai nằm đối diện với miền nước lớn thứ nhất qua tâm Trái Đất, do lực li tâm tạo ra. Giữa hai nước lớn liên tiếp là nước ròng. Một khi vận tốc góc (tốc độ quay) của Trái Đất không đổi thì lực li tâm lớn nhất nằm ở nơi có bán kính quay lớn nhất khi đó là miền xích đạo của Trái Đất. Tuy nhiên bán kính quay chưa hẳn là bán kính Trái Đất tại Xích đạo, là vì: Trái Đất không hoàn toàn quay quanh trục của nó, cũng như là Mặt Trăng không hoàn toàn quay quanh Trái Đất, mà là: Hệ Trái Đất-Mặt Trăng quay xung quanh điểm trọng tâm của hệ này. Do khối lượng của Trái Đất lớn hơn của Mặt Trăng rất nhiều nên trọng tâm của hệ Trái Đất-Mặt Trăng nằm trong lòng Trái Đất, trên đường nối tâm của chúng. Tóm lại: Trái Đất vừa quay, vừa lắc.

Thủy triều đạt cực đại khi mà cả Mặt Trăng và Mặt Trời cùng nằm về một phía so với Trái Đất, và mức triều phía đối diện lúc đó sẽ xuống điểm cực tiểu.

Khái niệm thủy triều được mở rộng trong vật lý học dành cho chênh lệch lực tác động lên các vật thể nằm trong trường hấp dẫn không đều.

Giải thích

Luật hấp dẫn vũ trụ: Mọi vật đều hấp dẫn lẫn nhau. Chẳng hạn như chuyện trái mít rơi. Trái mít bị Trái Đất hút về nó, nhưng trái mít cũng hút Trái Đất về phía nó, nhưng vì khối lượng trái mít quá nhỏ so với khối lượng Trái Đất nên Trái Đất hầu như không dịch chuyển mà ta chỉ thấy trái mít rơi.

Ta có công thức:

Với:

  • F: Lực hấp dẫn (N)
  • G: Hằng số hấp dẫn = 6,67×10−11
  • r: Khoảng cách (mét)

Khối lượng Trái Đất 5,9723×1024 kg, khối lượng của Mặt Trăng: 0,07342 × 1024 kg

Khối lượng Mặt Trời: 1,9885×1030 kg, bằng 332.950 lần khối lượng Trái Đất.

Khoảng cách Trái Đất - Mặt Trời: d2 = 149,6 triệu km, khoảng cách Trái Đất - Mặt Trăng: d1 = 0,384 triệu km.

Fđất-trăng = K × mđất × mtrăng/d1² (1)

Fđất-trời = K × mđất × mtrời/d2² (2)

Fđất-trăng / Fđất-trời = 2,5

Tuy khối lượng Mặt Trời lớn hơn Mặt Trăng nhiều lần nhưng vì khoảng cách giữa Trái Đất - Mặt Trăng nhỏ hơn giữa Trái Đất - Mặt Trời 389 lần nên lực hấp dẫn của Mặt Trăng lớn hơn lực hấp dẫn của mặt Trời gấp 2,5 lần.

Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]

Một số nơi trên thế giới, cư dân vùng ven biển nhận biết có hai loại thủy triều: nhật triềubán nhật triều. Nhật triều là trong một chu kỳ triều hay một ngày (khoảng 24 giờ 50 phút) có một lần triều lên và một lần triều xuống. Bán nhật triều là trong một chu kỳ triều có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống, những vùng chịu ảnh hưởng của loại triều này thường nằm ở vĩ tuyến gần xích đạo. Đôi khi, người ta còn phân biệt chế độ bán nhật triều đều và bán nhật triều không đều.

Nhật triều[sửa | sửa mã nguồn]

Nhật triều là một ngày có một lần nước lên và một lần nước xuống (với chu kỳ là 24h52'), ví dụ ngày 12/03/2010 tại địa điểm A thủy triều lên lúc 5h chiều thì ngày 13/03/2010 tại địa điểm A thủy triều sẽ lên lúc 5h52' (Do Trái Đất tự quay quanh trục và Mặt Trăng lại quay quanh Trái Đất nên để đạt được vị trí như lúc ban đầu phải cần thêm 52 phút nữa nên thời gian chênh lệch của thủy triều của ngày hôm trước và ngày hôm sau là 52 phút).

Bán nhật triều[sửa | sửa mã nguồn]

Cặp Trái Đất-Mặt Trăng quay và chịu một lực ly tâm. Khoảng cách Trái Đất-Mặt Trăng lớn nhất ở phía đối bên kia nơi không có Mặt Trăng, sẽ bằng 61 r thay vì 59 r (r là bán kính Trái Đất)

Theo công thức tính lực hấp dẫn, lực yếu khi khoảng cách tăng. Nghĩa là phía gần Mặt Trăng (zénith), lực hấp dẫn sẽ lớn hơn phía đối xứng bên kia (Nadir). Do đó nơi gần Mặt Trăng, lực hấp dẫn sẽ lớn hơn lực ly tâm.

Trong trung tâm Trái Đất hai lực triệt tiêu lẫn nhau (ly tâm = - hấp dẫn). Bên kia Trái Đất, vì lực hấp dẫn yếu hơn nên lực ly tâm thắng thế. Do đó mà cùng một thời điểm, ta có hai lực FM hướng từ tâm ra ngoài, gây sự biến dạng mặt nước, do đó có 2 lần thủy triều lên trong một ngày.

Lực FM sinh ra thủy triều.

Mặt Trời cũng có ảnh hưởng đến lực sinh ra thủy triều, tuy rằng lực hấp dẫn của Mặt Trời nhỏ hơn của Mặt Trăng, nhưng khi cả ba thiên thể thẳng hàng (vào ngày sóc vọng) thì lực tạo thủy triều sẽ lớn, dẫn tới triều cường (Spring tide), vì nó là tổng của hai lực hấp dẫn Mặt Trời và Mặt Trăng thay vì chỉ có một lực hấp dẫn của Trăng như thông thường. Nếu Mặt Trời thẳng hàng với Mặt Trăng ngay trên vùng xích đạo, thì phạm vi dao động mực nước của thủy triều là tối đa. Khi Mặt Trăng ở kỳ thượng huyền (1/4 kỳ trăng) hay hạ huyền (3/4 kỳ trăng), lúc mà Mặt Trời và Mặt Trăng cách nhau khoảng 90° khi nhìn từ Trái Đất thì lực thủy triều mặt trời triệt tiêu một phần lực thủy triều mặt trăng. Tại các điểm này của chu kỳ trăng thì phạm vi dao động mực nước của thủy triều là tối thiểu và nó được gọi là triều nhược hay triều kém (Neap tide).

Định nghĩa[sửa | sửa mã nguồn]

Từ mực nước cao nhất đến thấp nhất:

  • Thủy triều thiên văn cao nhất (HAT, Highest astronomical tide) – Thủy triều cao nhất có thể dự đoán là xảy ra. Lưu ý rằng các điều kiện khí tượng có thể làm gia tăng chiều cao đối với HAT.
  • Trung bình nước lớn triều cường (MHWS, Mean high water springs) – Trung bình của 2 triều cao trong những ngày triều cường.
  • Trung bình nước lớn triều nhược (MHWN, Mean high water neaps) – Trung bình của 2 triều cao trong những ngày triều nhược.
  • Mực nước biển trung bình (MSL, Mean sea level) – Đây là trung bình của mực nước biển. MSL là hằng số đối với bất kỳ điểm nào trong một khoảng thời gian dài.
  • Trung bình nước ròng triều nhược (MLWN, Mean low water neaps) – Trung bình của 2 triều thấp trong những ngày triều nhược.
  • Trung bình nước ròng triều cường (MLWS, Mean low water springs) – Trung bình của 2 triều thấp trong những ngày triều cường.
  • Thủy triều thiên văn thấp nhất (LAT, Lowest astronomical tide) và Chuẩn hải đồ (CD, Chart Datum) – Thủy triều thấp nhất có thể dự đoán là xảy ra. Các hải đồ hiện đại sử dụng nó như là chuẩn hải đồ. Lưu ý rằng trong những điều kiện khí tượng nhất định thì nước có thể rút xuống thấp hơn cả LAT, nghĩa là có ít nước hơn là những gì chỉ ra trên các hải đồ.[3]
Minh họa thủy triều trên hải đồ trong tiến trình nửa tháng.

Con người dựa vào thủy triều[sửa | sửa mã nguồn]

Người xưa, sống bao đời gần sông và biển. chủ yếu là họ tính theo con nước, theo chu kì của nó (nước triều lên và nước triều xuống) và vì thế chính là nhờ vào hiện tượng thủy triều, nên con người sống ở thời đó đã biết cách bắt hải sản như tôm, cua, cá...

Thủy triều còn đóng góp một phần lớn là làm nên các chiến thắng trên sông Bạch Đằng vào năm 938 của Ngô Quyền trước quân Nam Hán và năm 1288 của nhà Trần trước quân Nguyên-Mông. Cho đến ngày nay thì con người đã biết sử dụng thủy triều để phục vụ cho công nghiệp (như sản xuất điện), ngư nghiệp, như trong đánh bắt hải sản, và khoa học, như nghiên cứu thủy văn.

Thủy triều và danh từ trong tiếng Việt[sửa | sửa mã nguồn]

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 sính, tức là nước lớn tuần trăng rằm.[4]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  • Phương tiện liên quan tới Tides tại Wikimedia Commons
  • Cửu Long Giang, Toan Ánh. Miền Bắc khai nguyên. Sài Gòn: Đại Nam, 1969.
  1. ^ Mellor, George L. (1996). Introduction to physical oceanography. Springer. tr. 169. ISBN 1-56396-210-1. 
  2. ^ Biểu đồ triều thường liệt kê nước ròng thấp trung bình (NRT) là giá trị nước ròng thấp trung bình thống kê trong 19 năm), nước ròng cao trung bình (NRC), nước lớn thấp trung bình (NLT), nước lớn cao trung bình (NLC), cũng như triều điểm cận địa. Các giá trị trung bình này là giá trị trung bình thống kê trong nhiều năm.“Glossary of Coastal Terminology: H–M”. Washington Department of Ecology, State of Washington. Truy cập ngày 5 tháng 4 năm 2007. 
  3. ^ “Definitions of tidal terms”. Land Information New Zealand. Truy cập ngày 20 tháng 2 năm 2017. 
  4. ^ Cửu Long Giang, Toan Ánh. tr 44