Feladat: 2896. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bérczi Gergely ,  Méder Áron ,  Pálfalvi Tamás ,  Sarlós Ferenc 
Füzet: 1996/március, 178. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Árapály, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/május: 2896. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A tengerek szintjének a partokon megfigyelhető szabályos változását, az apályt és a dagályt a Hold és a Nap gravitációs erőhatásai okozzák. A Hold ugyan sokkal kisebb tömegű, mint a Nap, de közelebb van a Földhöz, emiatt az árapálykeltő hatása kb. kétszer erősebb, mint a Napé. Foglalkozzunk emiatt először a Hold‐Föld rendszerrel, s a Napról első közelítésben feledkezzünk el!
Ha a Föld | a valóságtól eltérően | éppen annyi idő alatt fordulna körbe a tengelye körül, mint amennyi idő alatt a Hold megkerüli (vagyis 1 nap 1 hónapig tartana), akkor a Föld‐Hold rendszer közös S tömegközéppontja körül keringő Földnek a Hold felé eső és az azzal ellentétes oldalán kicsit megemelkedne a vízszint (lásd az erősen torzított méretarányú 1. ábrát)*.
A valóságban a Föld sokkal gyorsabban forog, mint ahogy a Hold kering körülötte (pontosabban az S tömegközéppont korül), emiatt a ,,dagálypúpok'' nem esnek mindig ugyanarra a földrajzi helyre, hanem kb. 24 óra alatt ,,körbejárják'' a Földet, naponta kétszer dagályt, kétszer pedig apályt okozva. A súrlódás miatt az árapály kicsit lemarad, késik, emiatt a dagálypúpok helyzete kicsit elfordul a Föld‐Hold pillanatnyi egyeneséhez képest (2. ábra).
A súrlódási erők (ilyennek tekinthetők a víz mozgását akadályozó, s eközben elektromos energiát ,,termelő'' árapály-erőművek is) fékezik a Föld forgását, illetve | a perdületmegmaradás értelmében | megváltoztatják a Hold keringési sebességét, a Földtől mért távolságát, s ezekkel együtt az energiáját is. (Be lehet látni, hogy a Föld forgási energiájának megváltozásához képest a Hold energia-változása elhanyagolhatóan kicsi.)
Az árapályerőművek tehát a Föld forgási energiájának rovására termelnek energiát.

 Pálfalvi Tamás (Győr, Révai M. Gimn., I. o.t.) dolgozata alapján

 
Megjegyzés. Az árapály nemcsak a Föld, de a Hold tengelyforgására is hatással volt. Jelenleg a Hold mindig ugyanazt az oldalát mutatja a Föld felé, tehát a tengelyforgási és a keringési ideje megegyezik. Feltételezhető, hogy ez a ,,kötött mozgás'' éppen az árapálykeltő erők eredményeképpen alakult ki a Hold fejlődésének korábbi szakaszában, amikor az anyaga még | részben | cseppfolyós volt.
A Nap árapály hatása miatt a Földnek a Nap körüli keringési sebessége is megváltozik, ez a hatás azonban még a Hold csekély fékezésénél is sokkal kisebb.

 

 

*Az árapály részletesebb magyarázatát lásd pl. Budó: Kísérleti fizika I. 56. §.