Gregory's Server
Чтобы назначить день высадки союзников в Нормандии, нужно было знать расписание приливов и отливов на побережье.
Казалось бы — каждый школьник знает, что приливы вызываются Луной и Солнцем, про них всё понятно, посмотри на лунный календарь и назначь день.
Но есть нюанс.
Мало где реальность настолько далека от картинок из учебников, как на морском побережье. Настолько, что рыбак, которому надо знать, где и когда привязывать лодку, в ответ на эти картинки, пожалуй, уебал бы вас веслом.
Это какая-то бесконечная гирлянда «но на самом деле…»
В качестве самого простого объяснения обычно в лоб говорят «Луна притягивает воду». Это не объясняет, в сущности, почти ничего, но даёт почву для экстраполяций в духе «…а также жидкости в вашем организме, волосы на вашей голове, семена растений в почве и финансовые потоки». (Иногда пытаются уточнять детали. Становится сильно хуже).
Впрочем, настолько упрощенные одногорбые рисунки найти прямо-таки непросто, обычно рисующий всё же в курсе, что приливных горбов два. Не всегда, правда, он понимает, откуда берётся второй. Пытаясь как-то разрешить это неосознаваемое внутреннее противоречие, он рисует двуединую Луну. Она одна, но её две.
На следующем шаге доходят до более-менее корректного объяснения появления второго горба — через силу инерции или центробежную силу, в зависимости от системы отсчета. Упоминают, что на самом деле™ движению воды мешают континенты, приливной горб не успевает за вращением Земли, смещается из-под Луны — и именно поэтому, мол, вращение Земли понемногу тормозится, а Луна от неё удаляется…
…вроде всё хорошо. Давайте теперь посмотрим, как на самом деле выглядит карта амплитуд колебаний уровня воды. Белые линии соответствуют одинаковым фазам прилива, стрелки указывают направление его движения.
Well, fuck. В десятке точек, прямо посреди океанов, прилива НЕТ ВООБЩЕ.
Возникает резонный вопрос, как этот хаос и кишение связан с одной-единственной Луной. И как тут что-то предсказывать […]
Казалось бы — каждый школьник знает, что приливы вызываются Луной и Солнцем, про них всё понятно, посмотри на лунный календарь и назначь день.
Но есть нюанс.
Мало где реальность настолько далека от картинок из учебников, как на морском побережье. Настолько, что рыбак, которому надо знать, где и когда привязывать лодку, в ответ на эти картинки, пожалуй, уебал бы вас веслом.
Это какая-то бесконечная гирлянда «но на самом деле…»
В качестве самого простого объяснения обычно в лоб говорят «Луна притягивает воду». Это не объясняет, в сущности, почти ничего, но даёт почву для экстраполяций в духе «…а также жидкости в вашем организме, волосы на вашей голове, семена растений в почве и финансовые потоки». (Иногда пытаются уточнять детали. Становится сильно хуже).
Впрочем, настолько упрощенные одногорбые рисунки найти прямо-таки непросто, обычно рисующий всё же в курсе, что приливных горбов два. Не всегда, правда, он понимает, откуда берётся второй. Пытаясь как-то разрешить это неосознаваемое внутреннее противоречие, он рисует двуединую Луну. Она одна, но её две.
На следующем шаге доходят до более-менее корректного объяснения появления второго горба — через силу инерции или центробежную силу, в зависимости от системы отсчета. Упоминают, что на самом деле™ движению воды мешают континенты, приливной горб не успевает за вращением Земли, смещается из-под Луны — и именно поэтому, мол, вращение Земли понемногу тормозится, а Луна от неё удаляется…
…вроде всё хорошо. Давайте теперь посмотрим, как на самом деле выглядит карта амплитуд колебаний уровня воды. Белые линии соответствуют одинаковым фазам прилива, стрелки указывают направление его движения.
Well, fuck. В десятке точек, прямо посреди океанов, прилива НЕТ ВООБЩЕ.
Возникает резонный вопрос, как этот хаос и кишение связан с одной-единственной Луной. И как тут что-то предсказывать […]
Единственный район, где формируется что-то хоть отдаленно похожее на горбы из учебника — «Южный океан», область около 65°. Там, с одной стороны, довольно глубоко, с другой — поближе к оси вращения Земли и нужна меньше скорость, чтобы за ней успевать.
Приливы в Атлантике определяются не столько Луной, сколько тем, как под её влиянием колышется вода в его южной оконечности. Волна прилива бежит с юга на север со скоростью небыстрого самолёта, достигая Европы в течение суток (https://www.youtube.com/watch?v=ZEhm_ONTQKc )
В мелких морях волна замедляется до автомобильных скоростей, картина её распространения становится запутанной, она ходит по ним кругами, отражаясь от берегов. В пределах одной Дании разность времен максимального прилива может достигать шести часов. «Посмотри на Луну», they said.
Но у любых вынужденных колебаний есть одна особенность, которая делает затею предсказания приливов небезнадежной — они всегда происходят с частотой вынуждающей силы, какой бы сложной система ни была. В любом заливе вода всё равно колеблется в такт вращению Земли. И луны. И… мгм…
Есть период вращения Земли вокруг оси и вокруг Солнца. Есть период вращения Луны вокруг Земли. Есть наклон земной оси. Есть наклон орбиты Луны.
В общем, посреди океана прилив удаётся хорошо описать комбинацией ОДИННАДЦАТИ периодических колебаний с разными амплитудами и частотами.
В мелких морях всё гораздо хуже, так как в дело вступают всякие нелинейности (любая волна может накатываться резко, «стеной», а вот отступать «стеной» вода не может).
Вот, скажем, таблица коэффициентов трех десятков ОСНОВНЫХ компонент прилива для нескольких точек в Нидерландах.
Красота идеи состоит в том, что для предсказания прилива не нужно детально моделировать колебания океана — надо достаточно точно измерять уровень воды пару лет, накопить данные, и как-то подобрать коэффициенты, хорошо их описывающие. А потом просто экстраполировать в будущее.
Сейчас это уже начинает казаться невероятным, как строительство пирамид, но всё вышеизложенное было в общих чертах разработано Лапласом к концу восемнадцатого века. Перейти к практическому применению идеи без компьютеров, однако, было сложновато.
В 1872 году компьютеров всё еще не было, но при участии Кельвина (того самого) был создан настраиваемый механический сумматор десяти гармонических приливных компонентов. А теперь внимание: даты высадки в Нормандии семьдесят два года спустя просчитывали именно на нём.
[…]