地球上的海水受到月球、太陽的作用會發(fā)生有規(guī)律的升降運(yùn)動。這種海水一天內(nèi)的周期性漲落運(yùn)動稱為潮汐。
與潮汐現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生的還有海水周期性的水平流動,叫做潮流。尤其在靠近沿岸的島嶼、海峽和江河入??诟浇?,流向流速變化更為明顯。游艇基本在活動在島礁區(qū)和淺水區(qū),與潮汐有著十分密切的關(guān)系。為了準(zhǔn)確掌握時(shí)機(jī)通過淺水區(qū)、進(jìn)出港灣、登退陸和利用潮流航行、靠離碼頭等,航海人員必須熟悉潮汐、潮流的變比規(guī)律及計(jì)算方法。
第一節(jié) 潮汐形成的原因
潮汐現(xiàn)象主要是由于地球上的海水受到月球、太陽的共同作用而產(chǎn)生的。其中由于月球距地球最近,作用也就最大。
我國勞動人民在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中早就發(fā)現(xiàn)潮汐現(xiàn)象和月球運(yùn)行的密切關(guān)系,所謂“潮之興也,與月盛衰”,“潮之漲落,皆系于月”的說法,就是對這種關(guān)系的認(rèn)識。下面著重討論月球引潮力的作用。特提出兩點(diǎn)假設(shè):
1、整個(gè)地球被等深的深水所復(fù)蓋,所有自然地理因素對潮汐沒有影響;
2、海水沒有摩擦力和慣性力,外力使海水在任何時(shí)刻都處于平衡狀態(tài)。
一、月球繞地球運(yùn)動
月球繞地球運(yùn)動,月球和地球都繞著月球和地球的公有重心旋轉(zhuǎn)。由于地球質(zhì)量遠(yuǎn)比月球質(zhì)量大,經(jīng)計(jì)算,該位置距地心0.73R(R為地球半徑)。
二、引潮力
根據(jù)牛頓萬有引力定律及旋轉(zhuǎn)物體產(chǎn)生的慣性離心力分析,從月球與地球各自繞公有重心旋轉(zhuǎn)的情況可以看出,地球表面的海水既受到月球引力的作用,又受到地球繞公有重心旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的慣性離心力的作用。
(一)月球的吸引力
萬有引力定律指出:宇宙間任何兩個(gè)物體之間都存在著相互吸引力,吸引力的大小和這兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比,和它們之間的距離的平方成反比。由于萬有引力的存在,所以月球?qū)Φ厍虮砻娓鼽c(diǎn)的海水都有吸引力,且引力的大小因距離的不同而不同。距離近的地方比距離遠(yuǎn)的地方要大,但引力的方向都是指向月球球心的。
(二)月球繞月、地共有重心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的慣性離心力
月球在一個(gè)太陰月(29.5天)內(nèi)繞地球公轉(zhuǎn)一周。這一運(yùn)動實(shí)際上是月球球心與地球球心都繞月,地共有重心旋轉(zhuǎn),月球轉(zhuǎn)大圈,地球轉(zhuǎn)小圈。地共有重心位于距地心7/10地球半徑處。
當(dāng)?shù)匦睦@共有重心g點(diǎn)運(yùn)動時(shí),地心與地球上任意一點(diǎn)的連線,都在作平行的移動。也就是說,除地心外,地球上其它各點(diǎn),都不是繞g點(diǎn)運(yùn)動,而是繞著各自的圓心以相同的半徑運(yùn)動。地球表面各點(diǎn)的海水在繞各自的圓心旋轉(zhuǎn)時(shí)受到一種離心力的作用,這種離心力的大小各處相等,方向都平行地背向月球。
(三)潮汐的形成
月球的吸引力和地心繞月、地共有重心旋轉(zhuǎn)的離心力的合力稱為月球引潮力,地球各點(diǎn)引潮力的大小、方向是不同的。在向月球的一面,引潮力向著月球;背月球的一面,引潮力背向月球。
假設(shè)地球表面被一層等深的海水所包圍,在月球引潮力的作用下,海水就會朝著向月和背月的方向流去,使向月和背月的地方水位升高形成高潮,照耀圈處水位降低形成低潮,其余地方水位有升有降,并在地球自轉(zhuǎn)的影響下形成周期性的漲落運(yùn)動,即潮汐現(xiàn)象。
潮汐現(xiàn)象是太陽、月球和其他天體共同作用的結(jié)果,太陽引潮力約為月球引潮力的0.46倍,其他天體的作用則十分微小。
三、潮汐的變化規(guī)律
潮汐的形成主要是月球的作用,潮汐的變化也與月球的運(yùn)動密切相關(guān)。下面討論潮汐在一個(gè)太陰日(24h50m)和一個(gè)太陰月(29.5天)內(nèi)的變化規(guī)律。
(一)潮汐的日變化
月球兩次通過某一子午線的時(shí)間間隔為一個(gè)太陰日。在一個(gè)太陰日內(nèi),月球東升西落繞地球一周,使地球上某點(diǎn)的海水出現(xiàn)兩次高潮、兩次低潮。但由于月球赤緯變化、地球表面地形的影響和海水粘滯性等因素的影響,使地球上有些地方出現(xiàn)日潮不等現(xiàn)象,一般可分為三種類型:
1.半日潮:指每天兩漲兩落的潮汐現(xiàn)象。兩相鄰的高潮(低潮)高度相差不大,時(shí)間間隔也幾乎相等(12n25m)。我國大部分港口屬半日潮港。
2.全日潮:指每天只一漲一落的潮汐現(xiàn)象。如果在半個(gè)月里,多數(shù)天為全日潮的港口叫目潮港,例如北海、八所等。
3.混合潮:指有些天為兩漲兩落,但其兩次漲落時(shí)間和高度相差較大,而有些天則呈現(xiàn)一漲一落的潮汐現(xiàn)象。例如我國的秦皇島港就屬混合潮港。
(二)潮汐的月變化
潮汐現(xiàn)象主要是地球上的海水受月球和太陽引潮力共同作用而產(chǎn)生的。由于月球在一個(gè)太陰月內(nèi)繞地球公轉(zhuǎn)一周,所以月球、太陽與地球的相對位置在一個(gè)太陰月內(nèi)會發(fā)生一次周期性的變化,產(chǎn)生潮汐的一月不等現(xiàn)象,即潮汐的月變化。
每逢農(nóng)歷初一(朔)、十五(望),太陽、月球和地球三個(gè)天體基本成一直線。這時(shí)太陽引潮力最大程度地加強(qiáng)了月球引潮力,使海水漲得最高、落得最低,潮差最大,稱為“大潮”。
每逢農(nóng)歷初八(上弦)、廿三(下弦),太陽、月球和地球三個(gè)天體的位置近似成直角分布。這時(shí)太陽引潮力最大程度地削弱了月球的引潮力,使海水漲得不高,落得不低,潮差最小,稱為“小潮”。
潮汐除受日、月的影響外,還受地形和海水粘滯性等多種因素的影響。因此,大潮并不正好出現(xiàn)在朔望日,小潮也并不正好出現(xiàn)在上、下弦日。從朔望日至其后發(fā)生大潮的天數(shù)稱為潮齡。我國沿海大潮的發(fā)生往往比朔望日推遲l—3天,即發(fā)生在初三、十八前后,而小潮多發(fā)生在初九和廿四左右。
(四)潮汐的逐日推遲現(xiàn)象
對于同一地點(diǎn)來說,潮汐一般逐日推遲約50分 鐘。例如某一天高潮在0200,第二天與它相對應(yīng)的一次高潮則在0250左右。其原因是:月球繞地球公轉(zhuǎn)一周需29.5天,即每天轉(zhuǎn)過12.2度,而地球24小時(shí)自轉(zhuǎn)360度,轉(zhuǎn)1度要4分鐘。地球上的某點(diǎn)A,從某次月球上中天發(fā)生高潮起自轉(zhuǎn)一周(24小時(shí))后,由于月亮已經(jīng)轉(zhuǎn)過去12.2,所以必須再自轉(zhuǎn)4×12.2(分鐘),即大約50分鐘后才會再次處于上中天,發(fā)生相對應(yīng)的一次高潮。因此,產(chǎn)生了潮汐逐日推遲50分鐘的現(xiàn)象。
第二節(jié) 潮汐名詞解釋
高潮、低潮和平潮:海面升到最高時(shí)稱高潮;稱平潮。
高潮時(shí)和低潮時(shí):高潮發(fā)生的時(shí)刻稱高潮時(shí);潮高(米)
海面落到最低時(shí)稱低潮;海面暫停升降時(shí)低潮發(fā)生的時(shí)刻稱低潮時(shí)。
漲潮和落潮:從低潮到高潮海面逐漸升高稱漲潮;從高潮到低潮海面逐漸降低稱落潮。
漲潮時(shí)間和落潮時(shí)間:從低潮時(shí)到高潮時(shí)的時(shí)間間隔稱漲潮時(shí)間;從高潮時(shí)到低潮時(shí)的時(shí)間間隔稱落潮時(shí)間。
潮高基準(zhǔn)面:計(jì)算潮高的起算面,通常采用海圖深度基準(zhǔn)面,即理論深度基準(zhǔn)面。
高潮高和低潮高:高潮時(shí)海面在潮高基準(zhǔn)面上的高度稱高潮高;低潮時(shí)海面在潮高基準(zhǔn)面上的高度稱低潮高。
潮差和潮差比:相鄰的高潮高和低潮高之差稱潮差;副港潮差與主港潮差的比值稱潮差比。
平均海面和平均海面季節(jié)改正數(shù):經(jīng)過長期連續(xù)觀測計(jì)算得出的海面平均高度叫平均海面;《潮汐推算手冊》中列出的平均海面因季節(jié)不同而發(fā)生的變化值叫平均海面季節(jié)改正數(shù)。
1、大潮并非都是發(fā)生在月球經(jīng)過近地點(diǎn)的時(shí)候;2、大潮并非僅僅跟月球相關(guān)。 潮汐是一天兩次的,正對月球和背對月球的地方都會產(chǎn)生,但是,太陽也會令地球產(chǎn)生潮汐,太陽潮會跟月潮發(fā)生周期性的重疊,當(dāng)兩個(gè)潮波峰跟波峰重疊的時(shí)候,就是大潮。大潮會發(fā)生在農(nóng)歷初三以及十七左右。
潮汐的成因就是地球上的海水收到月球或太陽的引力作用而涌起或退下。舉個(gè)例子比方說月球轉(zhuǎn)到面向西太平洋的位置,那西太平洋就會漲潮,相反在另一側(cè)大西洋就會退潮。
所以當(dāng)月球轉(zhuǎn)到地球與太陽中間的時(shí)候,海水收到月球與太陽的共同引力就會引發(fā)大潮。
潮汐是由于月球產(chǎn)生的,因?yàn)榘凑张nD力學(xué),兩個(gè)有質(zhì)量的物體,他們之間是會互相吸引的。而且在兩者質(zhì)量不變的情況下,距離越近,兩者之間的引力就越大。所以當(dāng)月球在近地點(diǎn)時(shí),地球上的水受到月球的引力就比平時(shí)大,所以會產(chǎn)生潮汐。而當(dāng)月球處于太陽和地球之間時(shí),由于地球上的水受到月球和太陽的疊加的引力,所以就會形成大潮
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