為什么月球引力會引起地球海洋潮汐產(chǎn)生？

【專家解說】：潮汐 　　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)生的周期性的運動和變化的總稱。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性—塑性形變，稱固體潮汐，簡稱固體潮或地潮；海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、漲落與進退，稱海洋潮汐，簡稱海潮；大氣各要素（如氣壓場、大氣風(fēng)場、地球磁場等）受引潮力的作用而產(chǎn)生的周期性變化（如8、12、24小時）稱大氣潮汐，簡稱氣潮。其中由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮，由月球引起的稱太陰潮。因月球距地球比太陽近，月球與太陽引潮力之比為11：5，對海洋而言，太陰潮比太陽潮顯著。地潮、海潮和氣潮的原動力都是日、月對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，會引起相應(yīng)的海潮，即對海潮來說，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，使海潮的變化更趨復(fù)雜。作為完整的潮汐科學(xué)，其研究對象應(yīng)將地潮、海潮和氣潮作為一個統(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)濟活動、交通運輸?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能。海水漲落的潮汐現(xiàn)象是由地球和天體運動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25分和振幅小于1m的深海波浪形式由東向西傳播。太陽引力的作用與此相似，但是作用力小些，其周期為12小時。當太陽、月球和地球在一條直線上時，就產(chǎn)生大潮(spring tides)；當它們成直角時，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)運動還產(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。同時地表的海水又受到地球運動離心力的作用，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、太陽外，其他天體對地球同樣會產(chǎn)生引潮力。雖然太陽的質(zhì)量比月球大得多，但太陽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。其他天體或因遠離地球，或因質(zhì)量太小所產(chǎn)生的引潮力微不足道。根據(jù)平衡潮理論，如果地球完全由等深海水覆蓋，用萬有引力計算，月球所產(chǎn)生的最大引潮力可使海水面升高0．563m，太陽引潮力的作用為O．246m，夏威夷等大洋處觀測的潮差約1m，與平衡潮理論比較接近，近海實際的潮差卻比上述計算值大得多。如我國杭州灣的最大潮差達8．93m，北美加拿大芬地灣最大潮差更達19.6m。這種實際與計算的差別目前尚無確切的解釋。一般認為當海洋潮汐波沖擊大陸架和海岸線時，通過上升、收聚和共振等運動，使潮差增大。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比?；蛘哒f，與潮差的平方和水庫的面積成正比。和水力發(fā)電相比，潮汐能的能量密度很低，相當于微水頭發(fā)電的水平。世界上潮差的較大值約為13～15m，但一般說來，平均潮差在3m以上就有實際應(yīng)用價值。 　　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，但具有各自獨特的特征。盡管潮汐很復(fù)雜，但對任何地方的潮汐都可以進行準確預(yù)報。海洋潮汐從地球的旋轉(zhuǎn)中獲得能量，并在吸收能量過程中使地球旋轉(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察不出來的，而且也并不會由于潮汐能的開發(fā)利用而加快。這種能量通過淺海區(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，并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方，從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所并不是到處都有，但世界各國已選定了相當數(shù)量的適宜開發(fā)潮汐能的站址。據(jù)最新的估算，有開發(fā)潛力的潮汐能量每年約200TW·h。 　　全世界潮汐能的理論蘊藏量約為3 ×109kw。我國海岸線曲折，全長約1.8×104km，沿海還有6000多個大小島嶼，組成1.4×104km的海岸線，漫長的海岸蘊藏著十分豐富的潮汐能資源。我國潮汐能的理論蘊藏量達1.1×108kw，其中浙江、福建兩省蘊藏量最大，約占全國的80.9％，但這都是理論估算值，實際可利用的遠小于上述數(shù)字。 潮汐是沿海地區(qū)的一種自然現(xiàn)象，古代稱白天的潮汐為“潮”，晚上的稱為“汐”，合稱為“潮汐”，它的發(fā)生和太陽，月球都有關(guān)系，也和我國傳統(tǒng)農(nóng)歷對應(yīng)。在農(nóng)歷每月的初一即朔點時刻處太陽和月球在地球的一側(cè)，所以就有了最大的引潮力，所以會引起“大潮”，在農(nóng)歷每月的十五或十六附近，太陽和月亮在地球的兩側(cè)，太陽和月球的引潮力你推我拉也會引起“大潮”；在月相為上弦和下弦時，即農(nóng)歷的初八和二十三時，太陽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，初八二十三到處見海灘”之說。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，合計為50分鐘左右，即每天月亮上中天時刻（為1太陰日=24時50分）約推遲50分鐘左右，（下中天也會發(fā)生潮水每天一般都有兩次潮水）故每天漲潮的時刻也推遲50分鐘左右。 但由于，月球和太陽的運動的復(fù)雜性，大潮可能有時推遲一天或幾天，一太陰日間的高潮也往往落后于月球上中天或下中天時刻一小時或幾小時，有的地方一太陰日就發(fā)生一次潮汐。 太陽和月球引力對地球上的水（液體）起作用如此大，對地殼的固體大陸也起作用會發(fā)生“陸潮”，“陸潮”可能會促使引發(fā)地震，所以在作地震預(yù)報時應(yīng)慮月相； 太陽和月球引力對地球上的大氣（氣體）也會發(fā)生很大的作用，發(fā)生“大氣潮”，引起大氣對流和大氣運動上的變化，會引起氣候上的變化。（這和認為氣候的變化與月亮無關(guān)的傳統(tǒng)觀點是抵觸的。）故氣象專家建議在作天氣預(yù)報時應(yīng)考慮月相。 據(jù)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)太陽和月球引力還可能對人體或生物體中的液體等會發(fā)生作用，形成神秘的“生物潮”和“人體潮”，有日本科學(xué)家正對此問題在作研究。我國古代有一句諺語“逃過初一，也逃不過十五”也是對這種神秘的生物潮和人體潮可能會引發(fā)人或其它生物的病情加重，或精神上的變化的生動寫照。 我國勞動人民在千百年來總結(jié)經(jīng)驗出來許多的算潮方法（推潮汐時刻）如八分算潮法就是其中的一例：簡明公式為： 高潮時=0.8h×[農(nóng)歷日期-1(或16)]+高潮間隙 上式可算得一天中的一個高潮時，對于正規(guī)半日潮海區(qū)，將其數(shù)值加或減12時25分(或為了計算的方便可加或減12時24分)即可得出另一個高潮時。若將其數(shù)值加或減6時12分即可得低潮出現(xiàn)的時刻——低潮時。