潮汐與什么有關(guān)？

【專家解說(shuō)】：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。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(jiǎn)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(jìn)退，稱海洋潮汐，簡(jiǎn)稱海潮；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)）稱大氣潮汐，簡(jiǎn)稱氣潮。其中由太陽(yáng)引起的大氣潮汐稱太陽(yáng)潮，由月球引起的稱太陰潮。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上時(shí)，就產(chǎn)生大潮；當(dāng)它們成直角時(shí)，就產(chǎn)生小潮。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。如果用萬(wàn)有引力計(jì)算，月球所產(chǎn)生的最大引潮力可使海水面升高0．563m，太陽(yáng)引潮力的作用為O．246m，但實(shí)際的潮差卻比上述計(jì)算值大得多。如我國(guó)杭州灣的最大潮差達(dá)8．93m，北美加拿大芬地灣最大潮差更達(dá)19.6m。這種實(shí)際與計(jì)算的差別目前尚無(wú)確切的解釋。一般認(rèn)為當(dāng)海洋潮汐波沖擊大陸架和海岸線時(shí)，通過(guò)上升、收聚和共振等運(yùn)動(dòng)，使潮差增大。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比。或者說(shuō)，與潮差的平方和水庫(kù)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(dāng)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(shuō)來(lái)，平均潮差在3m以上就有實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(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。 全世界潮汐能的理論蘊(yùn)藏量約為3 ×109kw。我國(guó)海岸線曲折，全長(zhǎng)約1.8×104km，沿海還有6000多個(gè)大小島嶼，組成1.4×104km的海岸線，漫長(zhǎng)的海岸蘊(yùn)藏著十分豐富的潮汐能資源。我國(guó)潮汐能的理論蘊(yùn)藏量達(dá)1.1×108kw，其中浙江、福建兩省蘊(yùn)藏量最大，約占全國(guó)的80.9％，但這都是理論估算值，實(shí)際可利用的遠(yuǎn)小于上述數(shù)字。 凡是到過(guò)海邊的人們，都會(huì)看到海水有一種周期性的漲落現(xiàn)象：到了一定時(shí)間，海水推波逐瀾，迅猛上漲，達(dá)到高潮；過(guò)后一些時(shí)間，上漲的海水又自行退去，留下一片沙灘，出現(xiàn)低潮。如此循環(huán)重復(fù)，永不停息。海水的這種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象就是潮汐?！俺薄敝赴滋旌Ｋ蠞q，“汐”指晚上海水上漲，不過(guò)通常我們往往將潮和汐都叫做“潮”。 潮汐現(xiàn)象非常復(fù)雜。僅以海水漲落的高低來(lái)說(shuō)，各地就很不一樣。有的地方潮水幾乎察覺(jué)不出，有的地方卻高達(dá)幾米。在我國(guó)臺(tái)灣省基隆，漲潮時(shí)和落潮時(shí)的海面只差0.5米，而杭州灣的潮差竟達(dá)8.93米。在一個(gè)潮汐周期（約24小時(shí)50分鐘，天文學(xué)上稱一個(gè)太陰日，即月球連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)上中天所需的時(shí)間）里，各地潮水漲落的次數(shù)、時(shí)刻、持續(xù)時(shí)間也均不相同。潮汐現(xiàn)象盡管很復(fù)雜，但大致說(shuō)來(lái)不外三種基本類型。 半日潮型：一個(gè)太陰日內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，前一次高潮和低潮的潮差與后一次高潮和低潮的潮差大致相同，漲潮過(guò)程和落潮過(guò)程的時(shí)間也幾乎相等（6小時(shí)12.5分）。我國(guó)渤海、東海、黃海的多數(shù)地點(diǎn)為半日潮型，如大沽、青島、廈門(mén)等。 全日潮型：一個(gè)太陰日內(nèi)只有一次高潮和一次低潮。如南海汕頭、渤海秦皇島等。南海的北部灣是世界上典型的全日潮海區(qū)。 混合潮型：一月內(nèi)有些日子出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮和低潮的潮差相差較大，漲潮過(guò)程和落潮過(guò)程的時(shí)間也不等；而另一些日子則出現(xiàn)一次高潮和一次低潮。我國(guó)南海多數(shù)地點(diǎn)屬混合潮型。如榆林港，十五天出現(xiàn)全日潮，其余日子為不規(guī)則的半日潮，潮差較大。 不論那種潮汐類型，在農(nóng)歷每月初一、十五以后兩三天內(nèi)，各要發(fā)生一次潮差最大的大潮，那時(shí)潮水漲得最高，落得最低。在農(nóng)歷每月初八、二十三以后兩三天內(nèi)，各有一次潮差最小的小潮，屆時(shí)潮水漲得不太高，落得也不太低。 到過(guò)海邊的人都知道，海水有漲潮和落潮現(xiàn)象。漲潮時(shí)，海水上漲，波浪滾滾，景色十分壯觀；退潮時(shí)，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(fā)生在白天叫潮，發(fā)生在夜間叫汐，所以也叫潮汐。我國(guó)古書(shū)上說(shuō)“大海之水，朝生為潮，夕生為汐”。在漲潮和落潮之間有一段時(shí)間水位處于不漲不落的狀態(tài)，叫做平潮。 事出有因，是什么原因使大量的海水產(chǎn)生如此頻繁的運(yùn)動(dòng)呢？ 許多學(xué)者都探討過(guò)這一問(wèn)題，提出過(guò)一些假想。古希臘哲學(xué)家柏拉圖認(rèn)為地球和人一樣，也要呼吸，潮汐就是地球的呼吸。他猜想這是由于地下巖穴中的振動(dòng)造成的，就像人的心臟跳動(dòng)一樣。我國(guó)晉朝有人則認(rèn)為，海水的定期漲落是因?yàn)橛幸粭l無(wú)比巨大的海生動(dòng)物定期出入海宮而造成的。 隨著人們對(duì)潮汐現(xiàn)象的不斷觀察，對(duì)潮汐現(xiàn)象的真正原因逐漸有了認(rèn)識(shí)。我國(guó)古代余道安在他著的《海潮圖序》一書(shū)中說(shuō)：“潮之漲落，海非增減，蓋月之所臨，則之往從之”。哲學(xué)家王充在《論衡》中寫(xiě)道：“濤之起也，隨月盛衰?！敝赋隽顺毕铝劣嘘P(guān)系。到了17世紀(jì)80年代，英國(guó)科學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律之后，提出了潮汐是由于月亮和太陽(yáng)對(duì)海水的吸引力引起的假設(shè)，科學(xué)地解釋了產(chǎn)生潮汐的原因。 原來(lái)，海水隨著地球自轉(zhuǎn)也在旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)的物體都受到一種力的作用，使它們有離開(kāi)旋轉(zhuǎn)中心的傾向，這就好像旋轉(zhuǎn)張開(kāi)的雨傘，雨傘上水珠將要被甩出去一樣。同時(shí)海水還要受到月球、太陽(yáng)及其他天體的吸引力，因?yàn)樵虑螂x地球最近，所以月球的吸引力較大。這樣海水在這兩個(gè)力的共同作用下形成了引潮力。由于地球、月球在不斷運(yùn)動(dòng)，地球、月球與太陽(yáng)的相對(duì)位置在發(fā)生周期性變化，因此引潮力也在周期性變化，這就使潮汐現(xiàn)象周期性地發(fā)生。一日之內(nèi)，地球上除南北兩極及個(gè)別地區(qū)外，各處的潮汐均有兩次漲落，每次周期12小時(shí)25分，一日兩次，共24小時(shí)50分，所以潮汐漲落的時(shí)間每天都要推后50分鐘。生活在海邊有經(jīng)驗(yàn)的人，大都能推算出潮汐發(fā)生的時(shí)間。