海洋為什么有潮汐?

【專(zhuān)家解說(shuō)】：由于日、月引潮力的作用，使地球的巖石圈、水圈和大氣圈中分別產(chǎn)生的周期性的運(yùn)動(dòng)和變化的總稱(chēng)。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性-塑性形變，稱(chēng)固體潮汐，簡(jiǎn)稱(chēng)固體潮或地潮;海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、漲落與進(jìn)退，稱(chēng)海洋潮汐，簡(jiǎn)稱(chēng)海潮;大氣各要素(如氣壓場(chǎng)、大氣風(fēng)場(chǎng)、地球磁場(chǎng)等)受引潮力的作用而產(chǎn)生的周期性變化(如8、12、24小時(shí))稱(chēng)大氣潮汐，簡(jiǎn)稱(chēng)氣潮。其中由太陽(yáng)引起的大氣潮汐稱(chēng)太陽(yáng)潮，由月球引起的稱(chēng)太陰潮。因月球距地球比太陽(yáng)近，月球與太陽(yáng)引潮力之比為11:5，對(duì)海洋而言，太陰潮比太陽(yáng)潮顯著。地潮、海潮和氣潮的原動(dòng)力都是日、月對(duì)地球各處引力不同而引起的，三者之間互有影響。大洋底部地殼的彈性-塑性潮汐形變，會(huì)引起相應(yīng)的海潮，即對(duì)海潮來(lái)說(shuō)，存在著地潮效應(yīng)的影響;而海潮引起的海水質(zhì)量的遷移，改變著地殼所承受的負(fù)載，使地殼發(fā)生可復(fù)的變曲。氣潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振動(dòng)，使海潮的變化更趨復(fù)雜。作為完整的潮汐科學(xué)，其研究對(duì)象應(yīng)將地潮、海潮和氣潮作為一個(gè)統(tǒng)一的整體，但由于海潮現(xiàn)象十分明顯，且與人們的生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、交通運(yùn)輸?shù)汝P(guān)系密切，因而習(xí)慣上將潮汐(tide)一詞狹義理解為海洋潮汐。 潮汐能是以位能形態(tài)出現(xiàn)的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢(shì)能。海水漲落的潮汐現(xiàn)象是由地球和天體運(yùn)動(dòng)以及它們之間的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋轉(zhuǎn)，這種水位的上升以周期為12小時(shí)25分和振幅小于1m的深海波浪形式由東向西傳播。太陽(yáng)引力的作用與此相似，但是作用力小些，其周期為12小時(shí)。當(dāng)太陽(yáng)、月球和地球在一條直線(xiàn)上時(shí)，就產(chǎn)生大潮(spring tides);當(dāng)它們成直角時(shí)，就產(chǎn)生小潮(neap tides)。除了半日周期潮和月周期潮的變化外，地球和月球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還產(chǎn)生許多其他的周期性循環(huán)，其周期可以從幾天到數(shù)年。同時(shí)地表的海水又受到地球運(yùn)動(dòng)離心力的作用，月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。除月球、太陽(yáng)外，其他天體對(duì)地球同樣會(huì)產(chǎn)生引潮力。雖然太陽(yáng)的質(zhì)量比月球大得多，但太陽(yáng)離地球的距離也比月球與地球之間的距離大得多，所以其引潮力還不到月球引潮力的一半。其他天體或因遠(yuǎn)離地球，或因質(zhì)量太小所產(chǎn)生的引潮力微不足道。 潮汐是沿海地區(qū)的一種自然現(xiàn)象，古代稱(chēng)白天的潮汐為“潮”，晚上的稱(chēng)為“汐”，合稱(chēng)為“潮汐”，它的發(fā)生和太陽(yáng)，月球都有關(guān)系，也和我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)歷對(duì)應(yīng)。在農(nóng)歷每月的初一即朔點(diǎn)時(shí)刻處太陽(yáng)和月球在地球的一側(cè)，所以就有了最大的引潮力，所以會(huì)引起“大潮”，在農(nóng)歷每月的十五或十六附近，太陽(yáng)和月亮在地球的兩側(cè)，太陽(yáng)和月球的引潮力你推我拉也會(huì)引起“大潮”;在月相為上弦和下弦時(shí)，即農(nóng)歷的初八和二十三時(shí)，太陽(yáng)引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分所以就發(fā)生了“小潮”，故農(nóng)諺中有“初一十五漲大潮，初八二十三到處見(jiàn)海灘”之說(shuō)。另外在第天也有漲潮發(fā)生，由于月球每天在天球上東移13度多，合計(jì)為50分鐘左右，即每天月亮上中天時(shí)刻(為1太陰日=24時(shí)50分)約推遲50分鐘左右，(下中天也會(huì)發(fā)生潮水每天一般都有兩次潮水)故每天漲潮的時(shí)刻也推遲50分鐘左右。但由于，月球和太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，大潮可能有時(shí)推遲一天或幾天，一太陰日間的高潮也往往落后于月球上中天或下中天時(shí)刻一小時(shí)或幾小時(shí)，有的地方一太陰日就發(fā)生一次潮汐。 太陽(yáng)和月球引力對(duì)地球上的水(液體)起作用如此大，對(duì)地殼的固體大陸也起作用會(huì)發(fā)生“陸潮”，“陸潮”可能會(huì)促使引發(fā)地震，所以在作地震預(yù)報(bào)時(shí)應(yīng)慮月相。 太陽(yáng)和月球引力對(duì)地球上的大氣(氣體)也會(huì)發(fā)生很大的作用，發(fā)生“大氣潮”，引起大氣對(duì)流和大氣運(yùn)動(dòng)上的變化，會(huì)引起氣候上的變化。(這和認(rèn)為氣候的變化與月亮無(wú)關(guān)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)是抵觸的。)故氣象專(zhuān)家建議在作天氣預(yù)報(bào)時(shí)應(yīng)考慮月相。 潮汐是因地而異的，不同的地區(qū)常有不同的潮汐系統(tǒng)，它們都是從深海潮波獲取能量，但具有各自獨(dú)特的特征。盡管潮汐很復(fù)雜，但對(duì)任何地方的潮汐都可以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。海洋潮汐從地球的旋轉(zhuǎn)中獲得能量，并在吸收能量過(guò)程中使地球旋轉(zhuǎn)減慢。但是這種地球旋轉(zhuǎn)的減慢在人的一生中是幾乎覺(jué)察不出來(lái)的，而且也并不會(huì)由于潮汐能的開(kāi)發(fā)利用而加快。這種能量通過(guò)淺海區(qū)和海岸區(qū)的磨擦，以1.7TW的速率消散。只有出現(xiàn)大潮，能量集中時(shí)，并且在地理?xiàng)l件適于建造潮汐電站的地方，從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場(chǎng)所并不是到處都有，但世界各國(guó)已選定了相當(dāng)數(shù)量的適宜開(kāi)發(fā)潮汐能的站址。據(jù)最新的估算，有開(kāi)發(fā)潛力的潮汐能量每年約200TW·h。