李冰 2595 字 5個月前

漲潮

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"": "到過海邊的人都知道,海水有漲潮和落潮現象。漲潮時,海水上漲,波浪滾滾,景色十分壯觀;退潮時,海水悄然退去,露出一片海灘。漲潮和落潮一般一天有兩次。海水的漲落發生在白天叫潮,發生在夜間叫汐,所以也叫潮汐。我國古書上說“大海之水,朝生為潮,夕生為汐”。在漲潮和落潮之間有一段時間水位處於不漲不落的狀態,叫做平潮。

再說潮汐。潮汐是海水周期性漲落現象。因白天為朝,夜晚為夕,所以把白天出現的海水漲落稱為“潮”,夜晚出現的海水漲落稱為“汐”。這種現象曾使古人很納悶,不知究竟是什麼原因造成的。後來細心的人們發現,潮汐每天都要推遲一會兒,而這一時間和月亮每天遲到的時間是一樣的,因此想到潮汐和月球有著必然的聯係。我國古代地理著作《山海經》中已提到潮汐與月球的關係,東漢時期王充在他所著的《論衡》一書中則明確指出:“濤之起也,隨月升衰”。但是直到牛頓發現了萬有引力定律,拉普拉斯才從數學上證明潮汐現象確實是由太陽和月亮、主要是月亮的引力造成的。

漲潮的形成條件

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萬有引力定律表明引力的大小和兩個物體質量的乘積成正比,和它們之間的距離立方成反比。太陽對地球的引力比月球對地球的引力要強大得多,但太陽的引潮力卻不到月球的1\/2。這是怎麼回事呢?原來引起海水漲落的引潮力(或稱起潮力)雖然起因是太陽和月球的引力,但卻又不是太陽和月球的絕對引力,而是被吸引物體所受到的引力和地心所受到的引力之差。引潮力和引潮天體的質量成正比,和該天體到地球的距離的立方成反比。因為太陽的質量是月球質量的2710X104倍,而日地間的平均距離是月地間平均距離的389倍,所以月球的引潮力是太陽的引潮力的2.17倍,因而從力學上證明潮汐確實主要由月球引起。打個比喻,如果某地潮水最高時有10米高,差不多7米是月球造成的,太陽的貢獻隻有3米,其他行星不足0.6毫米。

太陽的引潮力雖然不算太大,但能影響潮汐的大小。有時它和月球形成合力,相得益彰,有時是斥力,相互牽製抵消。在新月或滿月時,太陽和月球在同一方向或正相反方向施加引力,產生高潮;但在上弦或下弦時,月球的引力作用對抗太陽的引力作用,產主低潮。其周期約半月。從一年看來,也同樣有高低潮兩次。春分和秋分時,如果地球、月球和太陽幾乎在同一平麵上,這時引潮力比其他各月都大,造成一年中春、秋兩次高潮。此外,潮汐與月球和太陽離地球的遠近也有關係。月球的公轉軌道是個橢圓,大約每27.55天靠近地球和遠離地球一次,近地潮要比遠地潮大39%,當近地潮與高潮重合時,潮差特別大,若遠地潮與低潮重合時,潮差就特別小。地球圍繞太陽的公轉軌道也是橢圓,在近日點太陽引力大,潮汐強,遠日點,引力小,潮汐弱。

從一天看來,因地球自轉和月球公轉,潮汐波由東向西,沿周日運動的方向傳播,一次潮汐漲落經曆的時間是半個太陰日,即12小時25分,也就是所謂的半日潮,生活在海邊上的人,每天都可以看到海水有規律地升落兩次。白居易“旱潮才落晚潮來,一月周流六十回”的佳句便打此而來。

實際的潮汐還會受地理環境、海岸位置、洋流運動等諸多因素的製約。以錢塘江潮為例,我們知道,錢塘江口的杭州灣呈喇叭口狀,越往裡越窄,加之漲潮時帶進的泥沙淤積在江底形成沙坎,從而造成潮勢洶湧澎湃。

月球的引潮力不僅會在地球上產生海潮,還會引起大氣潮。但是大氣潮遠沒有海潮這樣驚天動地,氣勢磅礴。又因為我們身在其中所以是很難察覺的。除此之外,引潮力還會使地球的本體,包括地表(大陸和洋底以下各部分)產生潮汐,這種潮汐稱為固體潮,固體潮引起地表的起伏很小,隻有用精密的儀器才能測出來,這可能對地球的引力場有細微影響。地球內部有一部分是液態的,因此那裡也會產生潮汐,有人認為地球內部的潮汐是誘發地震的原因之一。

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