Bài giảng Địa văn: Chơng Địa văn hàng hảI Chơng 1: Những khái niệm 1.1 Kích thớc hình dạng trái đất 1.1.1 Hình dạng trái đất Trái đất vật thể có hình dạng không đặn gọi Geoid Đó hình mà mặt phẳng tiếp xúc với điểm vuông góc với đờng dây dọi Trong số ngành kỹ thuật mà độ xác đòi hỏi không cao ngời ta coi trái đất hình cầu Còn ngành kỹ thuật đòi hỏi độ xác cao (nh phép chiếu hải đồ) ngời ta coi trái đất có dạng Elipxoid tròn xoay (là hình tròn xoay bẹt cực) có độ dẹt nhỏ gọi Spheroid Sự khác bề mặt Geoid Spheroid không 150m Nếu coi trái đất hình cầu bán kính R= 6.371.093m 1.1.2 Kích thớc trái đất: Nếu cắt trái đất mặt phẳng chứa trục trái đất ta đợc Elip kinh tuyến với bán trục lớn a bán trục nhỏ b y Vĩ tuyến PN Ngời ta gọi = (a-b)/a=1-b/a độ dẹt trái đất x Độ lệch tâm đợc tính nh sau: Xích đạo Kinh tuyến gốc a2 b2 b2 b b = = (1 )(1 + ) 2 a a a a b = (1 ) = (2 ) = a PS e2 = Kinh tuyến Hình 1.1 = Vì VCB nên e = =0.0066934216, lg e =7.8256481824 Các nớc khác thừa nhận giá trị khác Elipxoid Do số liệu tính toán phép chiếu hải đồ quốc gia khác có sai khác nên mạng lới kinh vĩ độ khác Năm 1800, theo Dalambe: a=6375653m, b=6356564m, =1/334 Theo Haiford Mỹ: a=6378388m, b=6356912m, =1/297 VHP - NPH Bài giảng Địa văn: Chơng Năm 1940, =0.003352329869 theo Krasopski (Nga): a=6378245m, b=6356863m, 1.2 Toạ độ điểm bề mặt trái đất 1.2.1 Những đờng điểm trái đất a) Địa trục: Trái đất quay không ngừng xung quanh trục nhỏ gọi địa trục trái đất b) Địa cực: Địa trục cắt trái đất điểm gọi địa cực, cực Bắc cực Nam.(PN PS) c) Đờng xích đạo: Giao mặt phẳng vuông góc với địa trục qua tâm trái đất với bề mặt trái đất đờng tròn gọi đờng xích đạo Mặt phẳng gọi mặt phẳng xích đạo, chia trái đất thành nửa: bán cầu Bắc bán cầu Nam d) Vòng vĩ tuyến: Giao mặt phẳng song song với mặt phẳng xích đạo bề mặt trái đất gọi vòng vĩ tuyến e) Vòng kinh tuyến: Giao tuyến mặt phẳng chứa trục trái đất với bề mặt trái đất gọi vòng kinh tuyến Một nửa vòng kinh tuyến tính từ PN tới PS gọi đờng kinh tuyến hay kinh tuyến địa d f) Kinh tuyến gốc: Năm 1884 hội nghị quốc tế họp Newyork công nhận kinh tuyến qua đài thiên văn Greenwich ngoại ô London kinh tuyến gốc (hay kinh tuyến số 0) 1.2.2 Các loại toạ độ điểm bề mặt trái đất PN K C Q u a O 90+ y x ' KQ=dy CQ=dx C' H E 90- OH=x CH=y PS Hình 1.2 a)Toạ độ địa d: Một điểm bề mặt trái đất đợc xác định đại lợng, vĩ độ địa d () kinh độ địa d () Kinh độ địa d điểm bề mặt trái đất góc nhị diện hợp mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua điểm Kinh độ địa d đo góc cầu cực hay cung xích đạo giới hạn mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua điểm xét Kinh độ địa d biến thiên từ đến 180, mang tên E W Vĩ độ địa d điểm bề mặt trái đất góc hợp pháp tuyến với bề mặt trái đất điểm với mặt phẳng xích đạo Nó đợc tính theo kinh tuyến từ xích đạo đến cực, có độ lớn từ đến 90, mang tên N S VHP - NPH Bài giảng Địa văn: Chơng b)Toạ độ địa tâm: Kinh độ địa tâm: Giống kinh độ địa d Vĩ độ địa tâm (): điểm bề mặt trái đất góc hợp đờng nối tâm trái đất với điểm xét mặt phẳng xích đạo c)Toạ độ quy tụ: Lấy O làm tâm quay vòng tròn bán kính OE=a, từ C hạ đờng vuông góc với OE cắt vòng tròn C Nối COE=u vĩ độ quy tụ điểm C Kinh độ quy tụ: Giống kinh độ địa d Nếu trái đất hình cầu pháp tuyến C cắt Ox O, CC, ==u Hiệu gọi góc thâu liêm , =- max =45, max=115 =0 xích đạo cực d)Mối liên hệ hệ toạ độ: tg = x2 y2 y2 x2 y với x=a.cosu, y=b.sinu,(vì + = = cos u = sin u x a b b a y = b sin u hay y=b.sinu) tg = b sin u b a = tgu hay tgu = tg a cos u a b Theo lý thuyết đạo hàm ta có dy=b.cosu.du, dx=-a.sinu.du: Xét tam giác vuông KCQ Q ta đợc: dy = tg (90 ) = cot g , tgKC Q = dx cot g = dy b = cot gu , hay: dx a b a tgu tgu = tg a b 2 a b2 b b b2 e2 = = = e2 = e2 2 a a a a tg = Do vậy: tgu = tg e , mà ta lại có: VHP - NPH Bài giảng Địa văn: Chơng b tgu = e tg e a tg = tg (1 e ) tg = 1.3 Các bán kính cong trái đất Trái đất có hình Elipxoid nên độ cong thay đổi liên tục từ xích đạo đến cực Để nghiên cứu độ cong điểm mặt địa cầu ngời ta tìm bán kính cong điểm theo hai hớng vĩ tuyến kinh tuyến 1.3.1 Bán kính cong vĩ tuyến Bán kính cong vĩ tuyến qua điểm C hoành độ điểm C, x=r, ta có x=r=a.cosu(Hình 1.2) + tg u = cos u = 1 cos u = + tg u cos u y K dS cos = 2 + tg (1 e ) cos + sin (1 e ) C L Q cos cos cos u = cos u = 2 e sin e sin O A Vậy: x = r = a cos (1 e sin ) CK=dS CQ=dx KQ=dy CL=x=r x d Hình 1.3 1.3.2 Bán kính cong kinh tuyến Bán kính cong kinh tuyến điểm C đoạn M cung kinh tuyến từ C đến K biểu diễn đoạn dS, ta có: M = dS dS = lim C K d d dS thành phần cung kinh tuyến CK ứng với số gia d với AC, AK pháp tuyến dS = CK = Vậy ta có: M = dr (dấu - tăng r giảm) sin dr , ta tính dr theo số gia d sin d r= a cos (1 e sin ) VHP - NPH Bài giảng Địa văn: Chơng 1 2 2 (a cos )(1 e sin ) a cos (1 e sin ) = (1 e sin ) 1 2 2 2 a sin (1 e sin ) a cos (1 e sin ) (2e sin cos ) = (1 e sin ) dr d dr d a sin + ae sin + ae sin cos2 dr = 2 d (1 e sin ) a sin + ae sin dr a sin (1 e ) = = 3 d (1 e sin ) (1 e sin ) dr a(1 e ) M = M = d sin (1 e sin ) Xét =90: sin=1M90= a e2 a = (1 Xét =0: sin=0M0= a(1 e ) = a (1 b2 ) a2 = a2 = M max b b2 b2 ) = = M a2 a Vậy Elip kinh tuyến có độ cong giảm từ xích đạo đến cực 1.4 Các đơn vị đo chiều dài biển 1.4.1 Chiều dài phút cung kinh tuyến Chiều dài phút cung kinh tuyến dS đợc tính theo công thức: dS = M arc1 = a (1 e ) (1 e sin ) 2 sin y Để tính dS theo công thức trên, ta khai triển hàm (1 e sin ) thành chuỗi luỹ thừa: K(x-dx,y+dy) dS dy C(x,y) Q dx M Đặt e sin =X, -3/2= ta đợc: x O VHP - NPH Hình 1.4 Bài giảng Địa văn: Chơng 1 (1 e sin ) 2 = (1 e sin ) = (1 + X ) Khai triển Macloranh ta có: f (0) = (1 + 0) = f (0) = (1 + X ) X =0 = f (0) = ( 1)(1 + X ) X =0 = ( 1) f (0) = ( 1)( 2)(1 + X ) X =0 = ( 1)( 2) f ( n ) (0) = ( 1)( 2) [( (n 1)] = ( 1)( 2) ( n + 1) áp dụng công thức Taylor: f ( x) = f ( x0 ) + f ( x )( x x ) + f ( x )( x x0 ) f + + 2! (n) ( x0 )( x x ) n + n! x =0 ta có: f ( x) = f (0) + f (0) x + f (0) x f ( n ) ( 0) x n + + + 2! n! Thay vào ta đợc: f ( X ) = + X + ( 1) X 2! + ( 1)( 2) X 3! [ ( 1)( 2) ( n + 1)]X n + n! Trong đó: thay số cụ thể =-3/2 ta tính đợc: 15 35 315 8 e sin + e sin + e sin + 16 128 15 35 315 8 = + (e sin ) + e sin + e sin + e sin + 16 128 f ( X ) = + (3 / 2)(e sin ) + (1 e sin ) Thay vào biểu thức tính dS ta có: phút cung kinh tuyến = 15 = a sin 1(1 e )(1 + e sin + e sin + ) 15 15 = a sin 1(1 + e sin + e sin + (e ) e sin + e sin + 8 Bỏ qua thành phần e ta có: VHP - NPH Bài giảng Địa văn: Chơng 3 phút cung kinh tuyến = a sin 1(1 + e sin e ) = a sin 1(1 e + e (1 cos ) e2 3 = a sin 1(1 e + e cos ) = a sin 11 (1 + cos ) 4 Thay giá trị a,e vào ta có: phút cung kinh tuyến = (1852,28-9,355.cos2) metres Vậy chiều dài phút cung kinh tuyến phụ thuộc vào vĩ độ Giá trị đạt xích đạo (1843m) max cực (1861,6m) Năm 1928, hội nghị quốc tế thống lấy phút cung kinh tuyến 1Nautical Mile = 1852m (tại =29) 1.4.2 Các đơn vị đo chiều dài đo tốc độ biển a) Liên (Cable): cable=1/10NM b) Sải (fathom): fathom=6ft=1.8288m c) Mã (yard): yard=3ft=0.9144m d) Foot: foot=0.3048m e) Inch: inch=0.0254m f) Knot: knot=1NM/h 1.5 Chiều dài cung kinh tuyến Chiều dài cung kinh tuyến vĩ độ đợc tính theo công thức sau: 2 1 S = Md = a (1 e ) = a (1 e ) (1 + 1 (1 e sin ) 2 d = 15 35 e sin + e sin + e sin + ) d 16 Ta có tích phân tổng tổng tích phân: sin (1 cos )d = +C 2 sin sin 4 sin d = + 32 + C 15 sin = sin + sin sin + C d 16 64 64 192 sin d = VHP - NPH Bài giảng Địa văn: Chơng 15 1 35 + e ( sin ) + e ( sin + sin ) + e ( 2 8 32 16 16 S = a(1 e ) 15 sin + sin sin ) + 64 64 192 S = a[ A0 ( ) A2 (sin 2 sin 21 ) + A4 (sin sin 41 ) A6 (sin sin 61 ) + ] 15 15 6 (1 e 64 e 256 e ) (e + e + 128 e ) sin + 256 (e + e ) sin S = a 35 e sin + 3072 Trong đó: A0 = e e e 64 256 A2= (e + e + 15 e ) 128 A4= 15 (e + e ) 256 A6= 35 e 3072 Đây công thức để tính độ dài cung kinh tuyến từ vĩ độ đến vĩ độ Bỏ qua VCB bậc cao ( e ) ta có công thức: 3 15 S = a e e sin e e sin + e sin 64 32 256 tính radian Công thức đợc tính toán với trái đất hình Spheroid tính mét, NM hay đơn vị khác tuỳ thuộc vào đơn vị sử dụng cho a 1.6 Hiệu kinh độ, hiệu vĩ độ Trong hàng hải, hành trình biển tàu thay đổi vị trí nên ta phải xem xét xem toạ độ tàu chạy từ điểm xuất phát tới điểm đích thay đổi nh Giả sử tàu chạy từ điểm A(1,1) đến điểm B(2,2) nh hình vẽ, ta có: 10 VHP - NPH Bài giảng Địa văn: Chơng Hiệu vĩ độ điểm bề mặt trái đất số đo cung kinh tuyến giới hạn vĩ tuyến qua điểm PN B H==2-1 H W E A H PS Hình 1.5 H biến thiên từ đến 180 mang tên N hay S tuỳ thuộc vào tàu chạy phía N hay S bán cầu Nếu tàu chạy phía N H mang tên N mang dấu (+), ngợc lại tàu chạy phía S H mang tên S mang dấu (-) Hiệu kinh độ điểm bề mặt trái đất số đo cung nhỏ xích đạo giới hạn kinh tuyến qua điểm đó: H=2-1 H biến thiên từ đến 180 mang tên E hay W tuỳ thuộc vào tàu chạy phía E hay W bán cầu Nếu tàu chạy phía E H mang tên E mang dấu (+), ngợc lại tàu chạy phía W H mang tên W mang dấu (-) 1.7 Chân trời tầm nhìn xa chân trời 1.7.1 Mặt phẳng chân trời thật Mặt phẳng chân trời thật mặt phẳng qua mắt ngời quan sát vuông góc với phơng dây dọi, hình vẽ mặt phẳng HH Giả sử ngời quan sát đứng A, mắt vị trí A1 có độ cao mắt so với mặt đất A1A=e, gọi độ cao mắt ngời quan sát Trong điều kiện lý tởng, ngời quan sát nhìn thấy bề mặt trái đất theo phơng A1x tiếp tuyến với trái đất điểm F Do trái đất đợc bao quanh bầu khí có mật độ không khí giảm dần theo độ cao nên tia sáng từ mắt ngời quan sát bị khúc xạ làm cho bị cong Vậy tia sáng từ B đến mắt ngời quan sát bị cong theo cung A1B nh hình vẽ Nếu ngời quan sát quay vòng điểm B vạch nên cung tròn BB gọi chân trời nhìn thấy Nh vậy, ngời quan sát nhìn thấy điểm B theo phơng tiếp tuyến với đờng cong A1B Trong phạm vi không lớn ta coi cung A1B cung tròn tâm O bán kính R1 Đây tợng khúc xạ mặt đất, thông thờng làm tăng khoảng cách chân trời nhìn thấy (B xa F) Gọi k hệ số khúc xạ mặt đất ta có: k=R/R1 H A1 e r H d A B d R1 B c R O 2r O Hình 1.6 Hệ số khúc xạ mặt đất thay đổi phụ thuộc vào vùng chạy tàu, khí áp, nhiệt độ độ cao mắt ngời quan sát Ngời ta lấy giá trị trung bình k=0.16 Khoảng cách A1B gọi tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy Tuy nhiên độ dài cung AB A1B gần nên ta coi tầm nhìn xa chân trời nhìn thấy D=AB VHP - NPH 11 Bài giảng Địa văn: Chơng c c sin( r ) sin(90 + ) sin A1 BA sin A1 AB 2 Xét tam giác AA1B ta có: = = AA1 A1 B e D c sin(90 + ) = Vì c/2 c/2-r góc nhỏ nên ta coi: sin( c r ) = c r 2 c r 2e = D= c 2r e D Ta lại có: c=D/R, 2r=D/R1, thay vào ta có: D= 2e D D R R1 = 2e.R.R1 = D( R1 R ) 2eR 2eR = R D(1 k ) D(1 ) R1 D2 = 2eR D = 2eR (1 k ) k Xét hàm (1 k ) , đặt -k=x, -1/2= khai triển thành chuỗi ta có: ( 1) x ( 1) ( n + 1) x n + + + (1 + x) = + x + n! 2! (1 k ) 1 ( k ) = + ( )( k ) + ( )( ) + 2 2! Bỏ qua VCB bậc cao k2 ta đợc: D= 1,08 2e.6371093 = 2,08163 e 1852 Trong e tính mét D tính Hải lý(NM) Nếu e tính feet ta có: D = 1,145 e 1.7.2.Độ nghiêng chân trời: Độ nghiêng chân trời d góc hợp chân trời thật phơng nhìn thấy chân trời nhìn thấy Vì tia sáng từ chân trời nhìn thấy đến điểm A1 (mắt ngời quan sát) cong lên (do áp suất khí giảm theo độ cao) nên độ nghiêng chân trời d mang dấu (-) Từ tam giác A1OO ta có: c=d+2r hay d=c-2r = R R k D D = D( ) = D R R1 R RR1 1.8.Tầm nhìn xa mục tiêu 5m D1 D2 DHĐ D e D Hình 1.7 12 VHP - NPH H Bài giảng Địa văn: Chơng Trong D khoảng cách tâm trái đất với tâm mặt trăng Biểu thị hai lực gây thuỷ triều nh hình 9.8 Đem FP FE phân thành phân lực theo chiềchiều thẳng đứng (EP) nằm ngang ta đợc: Phân lực thẳng đứng FP : FPđ = GM Cos R2 Phân lực thẳng đứng FE : FEđ = GM Cos D2 Lực dẫn triều theo hớng thẳng đứng điểm P là: Fđ = FPđ - FEđ = GM Cos R2 GM Cos D2 ( 3) Qua biến đổi ta đợc : Fđ = GM r (3 cos2 1) D (9 4) Trong r bán kính đất Lực dẫn triều theo hớng nằm ngang : Fn = GM r sin2 D ( 5) Cách tìm lực dẫn triều mặt trời hoàn toàn tơng tự nh cho công thức có dạng tơng tự nh (9 4) (9 5) , có điều M khối lợng mặt trời D khoảng cách từ đất đến mặt trời Lực dẫn triều theo hớng nằm ngang có tác dụng làm cho sóng triều di chuyển theo phơng nằm ngang Lực dẫn triều theo hớng thẳng đứng có tác dụng làm cho mực nớc biển lên xuống theo chiều thẳng đứng mà gọi thuỷ triều Qua công thức (9 3) ta biết : FPđ FEđ hai lực hấp dẫn triều ngợc chiều nên : FPđ > FEđ - mực nớc biển dâng cao mực nớc trung bình (hay lúc triều lên ) FPđ < FEđ - mực nớc biển thấp mực nớc trung bình (hay lúc triều xuống ) Căn vào định luật bảo toàn lợng ta tìm công thức tính độ cao mực nớc triêù dâng hay hạ nh sau : Theo định luật bảo toàn lợng điểm P dới tác dụng lực F tơng đơng với công sinh đơn vị chất lợng điểm dới tác dụng lực F, chuyển động theo chiều ngợc với hớng lực F Ta biết tâm đất lực dẫn triều Fđ = (vì FPđ = FEđ chúng ngợc chiều ) Vt điểm p mặt biển tính công sinh đem đơn vị chất lợng điểm P di động theo triều PE đến tâm đất Vt = - GM ( r R r2 ) ( cos 1) dr = GM (cos2 1) 3 D D 204(*) Originated from Reference 18 (9 6) Bài giảng Địa văn: Chơng Công thức cho phép ta tính đợc lực dẫn triều gây diểm P mặt biển Mặt khác, giả sử dới tác dụng lực dẫn triều , mực nớc biển từ điểm P dâng cao đoạn H, đơn vị chất lợng nớc biển phải sinh công gH để khắc phục trọng lực g Cũng theo định luật bảo toàn lợng công phải điểm P mà lực dẫn triều gây ra, nên ta có : gH = Vt hay : H= V1 GMr = (cos2 ) g D ( 7) Đó công thức tính độ cao thuỷ triều mặt trăng sinh , công thức tính mặt trời sinh có dạng tơng tự Qua cho ta thấy trị số H phụ thuộc vào góc Giả thử vòng tròn to hình biểu thị vĩ độ đó, điểm P vĩ độ có ngời đứng quan sát mực nớc triều, góc biểu thị vị trí tơng đối mặt trăng với triều thẳng đứng xuyên qua ngời quan sát Sau đất tự quay vòng (tức ngày ) góc q thay đổi từ 00 đến 3600 , = 00 1800 lúc mặt trăng phía đỉnh đầu phía dới chân ngời quan sát, hai trờng hợp H có số lớn tức đỉnh triều : Hmax = GMr gD (9 8) (Vì cos 00 cos 1800 1, thay vào công thức (9 7) ta đợc công thức (9 8) Khi = 2700 lúc ngời quan sát thấy hai mặt trăng hai chân trời, có trị số nhỏ tức chân triều : Hmin GMr =- gD ( 9) Nếu tính với trị số q khác từ đến 3600 ứng với vòng quay đất (một ngày ) thay đổi mực nớc điểm P biểu thị nh hình ( 9.9) Trong hình bầu dục gạch đứt đoạn biểu thị mặt nớc biển bình quân, hình bầu dục liền biểu thị mực nớc triều thực Mực nớc biển bình quân Qua ta giải thích lại có tợng bán nhật triều Nếu ta xét mặt trời , mặt trăng đồng thời tác dụng đến thuỷ triều giả thiết quỹ đạo chúng nằm mặt phẳng xích đạo, ngày trăng non đầu tháng (ngày sóc) Mặt đất trăng tròn tháng (ngày vọng ) mặt trăng, mặt trời qua đỉnh đầu ngời quan sát Mực nớc triều lúc vào khoảng 12 giờ, kết hai ngày đỉnh triều đặc biệt lớn đỉnh triều Hình 9.9: Mô tả mực nớc triều thay đổi ngày khác tháng gọi triều cờng quỹ đạo mặt trăng trùng với xích đạo Vào ngày thợng huyền hạ huyền, mặt trời , đất, mặt trăng nằm hai trục vuông góc với nhau, mặt trời mặt trăng qua đỉnh đầu ngời quan sát cách giờ, kết mặt trăng làm xuất đỉnh triều mặt trời làm xuất chân triều, hai thứ hợp lại làm cho thuỷ triều yếu (chênh lệch triều đặc biệt nhỏ ) gọi triều (*) Originated from Reference 18 205 Bài giảng Địa văn: Chơng Trong ngày khác có tình hình trung gian thay đổi từ triều cờng đến triều kém, giải thích tháng có hai thời kỳ triều cờng hai thời kỳ triều Trên đây, ta thảo luận trơng hợp quỹ đạo thiên thể nằm mặt phẳng xích đạo, thực tế quỹ đạo chúng có thời kỳ lệch phía nam bán cầu có thời kỳ lệch phía bắc bán cầu theo chu kỳ định, nên phát sinh tợng khác thuỷ triều nh : nhật triều không đều, thời gian xuất triều mạnh tháng (triều cờng ) không vào ngày sóc, vọng mà lệch sau ngày Kết tính theo thuyết tĩnh lực, biên độ triều lớn không vợt 1m nhng thực tế lớn số Thuyết động lực học thuỷ triều Kết nghiên cứu tợng thuỷ triều cho thấy rằng, luận điểm thuyết tĩnh học cân cuả mặt đại dơng thời điểm không phù hợp với biến đổi nhanh tợng triều Các khối nớc có quán tính lớn tiến tới cân lực tác động biến đổi Vì vậy, dới tác động lực tạo triều tuần hoàn biến đổi liên tục, phần tử nớc luôn có xu hớng đạt tới vị trí cân vợt chúng (do quán tính khối nớc) sau thực dao động gần vị trí cân Nếu nh lực tạo triều ngừng tác động dao động phần tử nớc mặt đại dơng tắt dần (do tác dụng lực ma sát) Nhng lực tạo triều tác động liên tục, với chu kỳ xác định nên dao động mặt đại dơng không tắt dần mà mang tính chất tuần hoàn Khi xác định dao động cho : a) Chu kỳ dao động mực nớc biển, tác động lực tạo triều tuần hoàn gây nên, chu kỳ lực b) Nếu có số lực tuần hoàn tác động đồng thời, dao động lực gây nên đợc xét riêng lẻ, kết tác động tổng hợp tất lực nhận đợc tổng dao động thành phần Xuất phát từ hai nguyên tắc này, Laplace lần nhận đợc phơng trình chuyển động thuỷ triều đại dơng độ sâu không đổi có tính đến lực thuỷ triều nh ngoại lực Những phơng trình cho phép giải thích số đặc điểm thuỷ triều, có nguồn gốc triều sai pha triều sai chí tuyến Một kết luận quan trọng mà Laplace nhận đợc ý nghĩa định đặc điểm địa hình đáy thuỷ triều 9.2 Dự đoán thuỷ triều 9.2.1 Các thuật ngữ dùng dự đoán thuỷ triều + Số hải đồ (Chart Datum): độ sâu ghi hải đồ đợc tính từ đáy biển đến số độ sâu ( số không hải đồ) Số hải đồ đợc quy định tuỳ theo quốc gia khác Thông thờng, đợc tính từ đáy biển đến mức nớc thấp quan sát nhiều năm VD: Pháp, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Việt Nam, số không hải đồ mức nớc thấp thời kỳ trực - Mỹ, Canada, nớc bên bờ thái bình dơng lấy số hải đố lần thấp thuỷ triều - Anh, Nauy, Bỉ lấy số hải đồ mức nớc trung bình lần trực + Mức nớc cho bảng thuỷ triều đợc tính từ số hải đồ tới mặt nớc biển + Mức nớc trung bình: mức nớc khoảng thời gian 18.6 năm Với khoảng thời gian đó, tất bất đẳng thuỷ triều đợc lặp lại 206(*) Originated from Reference 18 Bài giảng Địa văn: Chơng + Mức nớc thực tế: htt = ht.tr + hhđồ ht.tr: mức nớc thuỷ triều triều bảng thuỷ triều hhđồ: mức nớc tra hải đồ + Mức nớc lớn: mNL (Hight Water Height): mức nớc cao đợc tính từ số hải đồ đến nớc không dâng lên đợc nớc + Mức nớc ròng: mNR (Low Water Height): mức nớc thấp đợc tính từ số hải đồ đến nớc không xuống đợc nớc + Giờ (thời gian) nớc lớn: gNL (Hight Water Time) thời điểm ứng với thuỷ triều có mNL + Giờ (thời gian) nớc ròng: gNR (Low Water Time) thời điểm ứng với thuỷ triều có mNR + Độ cao thuỷ triều (biên độ triều Range): khoảng cách thẳng đứng đợc tính từ mức nớc ròng đến mNL B = mNL - mNR B mNL httế + Thời gian thuỷ triều: TgTT (Duration): Là khoảng thời gian từ mực nớc lớn đến mực nớc ròng gNL httr TgTT = gNL - gNR mNR + Giờ thuỷ triều: gTT = 1/6 TgTT gNR hhải đồ Số hải đồ Hình 9.10 + Chu kỳ thuỷ triều: khoảng thời gian lần nớc lớn lần nớc ròng + Chân hoa tiêu (Under Keel Clearance UKC): khoảng cách tối thiểu đợc tính từ ky tàu đến đáy biển để đảm bảo an toàn cho tàu hàng hải trờng hợp vào cảng, đặc biệt có sóng, gió 9.2.2 Sử dụng lịch thuỷ triều Việt Nam Giới thiệu: Lịch thủy triều Việt Nam đợc lập thành bảng: Bảng 1: Các cảng phía Bắc từ Cửa Ông tới Cửa Tùng Bảng 2: Các cảng phía nam từ Đà nẵng đến Thuận Hải Bảng 3: Giới thiệu thuỷ triều cảng số nớc Đông Nam nh Campuchia, Thái Lan Cấu tạo bảng cho biết mức thuỷ triều cảng - Đối với cảng phụ: để tìm độ cao thuỷ triều ta tra bảng phụ 2, bảng phụ cho cuối lịch thuỷ triều - Các toán mẫu thuỷ triều đợc giải cuối lịch thuỷ triều Dự đoán thuỷ triều theo quy tắc 1/12: - Thời gian thuỷ triều tính Giờ 1: biến thiên 1/12 B (*) Originated from Reference 18 207 Bài giảng Địa văn: Chơng Giờ 2: biến thiên 2/12 B Giờ 3: biến thiên 3/12 B Giờ 4: biến thiên 3/12 B Giờ 5: biến thiên 2/12 B Giờ 6: biến thiên 1/12 B 9.2.3 Sử dụng lịch thuỷ triều Anh Lịch thủy triều Anh (British Admiralty Tide Table) đợc xuất quan khí tợng thuỷ văn Hải quân Anh, tài liệu đợc xuất hàng năm thành tập + Tập 1: thuỷ triều cảng Vơng quốc Anh + Tập 2: gồm thuỷ triều vùng biển Châu âu, bờ Địa Trung Hải Đại Tây Dơng + Tập 3: gồm ấn Độ Dơng biển Nam Trung Hoa (biển Đông) + Tập 4: gồm vùng Thái Bình Dơng biển phụ cận Hình 9.11: Sơ đồ các khu vực tập lịch thủy triều Anh Mỗi tập đợc cấu tạo thành phần: + Phần 1: Cho dự báo thuỷ triều thời gian độ cao cảng (danh sách cảng đựơc cho theo thứ tự A, B, C mặt sau bìa trớc) + Phần 1A: Dự báo dòng thuỷ triều cảng địa phơng + Phần 2: Cho dự báo cảng phụ, hiệu chỉnh thời gian độ cao cảng phụ theo cảng + Phần 3: Hằng số điều hoà để dự báo thuỷ triều theo phơng pháp NP 159 + Phần 3A: Hằng số điều hoà dòng thuỷ triều theo phơng pháp NP 159 a) Hớng dẫn sử dụng chung Sau ta nghiên cứu toán điển hình dự đoán thủy triều theo lịch thủy triều Anh, đợc chia thành toán sau: Bài 1: Bài toán tìm thời gian độ cao NL, NR cảng Thời gian độ cao nớc lớn, nớc ròng cảng đợc lập thành bảng cho ngày năm Giờ múi sử dụng cho thời gian ghi lịch thờng chuẩn khu vực đợc cho đầu trang Cần thận trọng chắn 208(*) Originated from Reference 18 Bài giảng Địa văn: Chơng địa phơng thời điểm ta dự đoán thuỷ triều phù hợp với múi cho lịch nói trên, phải hiệu chỉnh thời gian có chênh lệch Phải lu ý cảng mà chuẩn thờng có thay đổi năm Các giá trị độ cao thủy triều đợc cho mét tính đến số không hải đồ cảng xét Bài 2: Bài toán tìm thời gian độ cao NL, NR cảng phụ theo cảng + Standard Port: tên cảng tìm theo số thứ tự bảng thuỷ triều (cuối lịch) + Đối số tra bảng của cảng ngày, tháng, cho biết múi, vĩ độ, kinh độ, gNL, gNR, mNL, mNR + Secondary Port: tên cảng phụ, tìm cuối lịch thuỷ triều (phần 2), cho biết cảng phụ thuộc cảng nào, vĩ độ, kinh độ, lợng chênh lệch thời gian, độ cao cảng phụ theo cảng MHHW (Mean High Height Water): độ cao nớc lớn thời kỳ sóc vọng MLHW (Mean Low Hight Water): độ cao nớc lớn thời kỳ trực MHLW (Mean Hight Low Water): độ cao nớc ròng thời kỳ sóc vọng MLLW (Mean Low Low Water): độ cao nớc ròng thời kỳ trực Thời gian NL, NR cảng phụ thu đợc cách hiệu chỉnh thời gian NL, NR cảng phù hợp cho phần (Part II) với lợng hiệu chỉnh thời gian đợc cho tơng ứng Tên cảng đợc chọn đợc in đậm đầu nhóm cảng phụ cảng phần Giờ múi khu vực đợc cho đầu cột hiệu chỉnh thời gian Độ cao (mức) NL, NR cảng phụ thu đợc cách hiệu chỉnh độ cao NL, NR tơng ứng cảng Tại nơi có chế độ bán nhật triều, lợng hiệu chỉnh độ cao NL, NR cảng phụ theo cảng (diffrences) đợc cho theo mức nớc trung bình thời kỳ sóc vọng (Mean Spring, Mean Neap) cảng Tại nơi có chế độ nhật triều, lợng hiệu chỉnh đợc cho theo Mean Higher and Mean Lower, High and Low Water Trong trờng hợp, thay đổi lợng hiệu chỉnh độ cao NL, NR cảng phụ theo cảng đợc coi phụ thuộc tuyến tính vào độ cao thuỷ triều cảng chính, trừ có ghi cụ thể phần Cần ý lợng hiệu chỉnh độ cao thuỷ triều theo mùa (seasonal changes) phải đợc tính đến, khác cảng cảng phụ Lu ý đến dấu đại lợng Khi giá trị đợc in có nghĩa lợng hiệu chỉnh độ cao thuỷ triều theo mùa nhỏ 0,1m đợc bỏ qua Sự chênh lệch số không hải đồ cảng cảng phụ có đợc hiệu chỉnh số hải đồ cảng phụ đợc cho phần 2, cột bên phải Tại cảng độ chênh lệch thời gian NL, NR đợc thay chữ p có nghĩa cảng tơng ứng với dự đoán thuỷ triều cho cảng nh thực theo phơng pháp số điều hoà (NP 159) Bài 3: Bài toán tìm độ cao thủy triều thời điểm thời gian NL, thời gian NR; tìm thời gian mà thủy triều đạt độ cao cho trớc Đờng cong chuẩn cho lịch thủy triều trang xvii thể yếu tố biên độ thủy triều khoảng thời gian ứng với nớc lớn, ta vẽ đờng cong ứng với thời gian thủy triều từ đến cách nội suy Bài toán dựa nguyên lý thay đổi thủy triều xấp xỉ đờng cong cosin (*) Originated from Reference 18 209 Bài giảng Địa văn: Chơng Những đờng cong cho kết tơng đối xác, với điều kiện phải tuân thủ điều sau: (a) Thời gian thuỷ triều triều dâng hay triều rút phải nằm phạm vi đến (b) Không có lợng hiệu chỉnh nớc nông (f4, F4, f6 F6) cho phần Nếu hai điều kiện không thoả mãn, độ cao thuỷ triều thời điểm trung gian phải đợc tính phơng pháp số điều hoà NP 159 Trên trang xviii hớng dẫn cách tính máy tính bỏ túi phơng pháp số điều hoà NP 159 Các ví dụ cụ thể đợc trình bày theo theo mẫu dự đoán thuỷ triều nêu phần đầu lịch thủy triều Anh, phần cuối lịch bảng (form) in sẵn phục vụ cho việc dự đoán thuỷ triều theo tập mẫu 210(*) Originated from Reference 18 Bài giảng Địa văn: Chơng 10 Chơng 10 Dẫn tàu theo đờng có lợi 10.1 Đờng có lợi Đờng có lợi đờng đảm bảo hai yếu tố an toàn tốn thời gian nhất, gọi đờng tối u Xét hai khái niệm đờng ngắn nhất: - Nếu ảnh hởng yếu tố bên đờng ngắn đờng nhanh - Nếu có ảnh hởng điều kiện bên đờng ngắn cha đờng nhanh Khi đòi hỏi ngời cán hàng hải phải phân tích, nghiên cứu để khắc phục, lợi dụng yếu tố bên để tìm đờng nhanh Trong khai thác hàng hải, tính toán kinh tế cho chuyến ta phải tính toán khả rút ngắn thời gian tàu chạy biển để nâng cao hiệu kinh tế Gọi B tổng chi phí cho chuyến Qc: chi phí cho ngày đêm tàu chạy Qđ: chi phí cho ngày đêm tàu đỗ t1, t2: thời gian tàu chạy, đỗ Qc Qd t1 + t2 24 24 B= Giả sử thời gian chuyến không đổi, rút ngắn thời gian chạy T chi phí cho chuyến B Qc (t1 t ) + Qd (t2 + t ) 24 24 B' = Do Qc >> Qđ nên B [...]... tuyến địa lý và kinh tuyến địa từ VHP-NPH 15 Bài giảng địa văn: Chơng2 Nếu kinh tuyến địa từ lệch về phía: -NE kinh tuyến địa lý thì d>0 -NW kinh tuyến địa lý thì d ... lệch địa từ d góc lệch kinh tuyến địa lý kinh tuyến địa từ VHP-NPH 15 Bài giảng địa văn: Chơng2 Nếu kinh tuyến địa từ lệch phía: -NE kinh tuyến địa lý d>0 -NW kinh tuyến địa lý d