什么是潮汐力

【專家解說】：潮汐是由月球的吸引力造成的。 潮汐是海水周期性漲落現(xiàn)象。因白天為朝，夜晚為夕，所以把白天出現(xiàn)的海水漲落稱為“潮”，夜晚出現(xiàn)的海水漲落稱為“汐”。這種現(xiàn)象曾使古人很納悶，不知究竟是什么原因造成的。后來細心的人們發(fā)現(xiàn)，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(lián)系。我國古代地理著作《山海經(jīng)》中已提到潮汐與月球的關(guān)系，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(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，拉普拉斯才從數(shù)學上證明潮汐現(xiàn)象確實是由太陽和月亮、主要是月亮的引力造成的。 萬有引力定律表明引力的大小和兩個物體質(zhì)量的乘積成正比，和它們之間的距離平方成反比。太陽對地球的引力比月球?qū)Φ厍虻囊σ獜姶蟮枚?，但太陽的引潮力卻不到月球的1/2。這是怎么回事呢?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(zhì)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(zhì)量是月球質(zhì)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，太陽的貢獻只有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，相互牽制抵消。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(chǎn)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(chǎn)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面上，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(guān)系。月球的公轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)，潮汐波由東向西，沿周日運動的方向傳播，一次潮汐漲落經(jīng)歷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(guī)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(huán)境、海岸位置、洋流運動等諸多因素的制約。以錢塘江潮為例，我們知道，錢塘江口的杭州灣呈喇叭口狀，越往里越窄，加之漲潮時帶進的泥沙淤積在江底形成沙坎，從而造成潮勢洶涌澎湃。 月球的引潮力不僅會在地球上產(chǎn)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(chǎn)生潮汐，這種潮汐稱為固體潮，固體潮引起地表的起伏很小，只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(nèi)部有一部分是液態(tài)的，因此那里也會產(chǎn)生潮汐，有人認為地球內(nèi)部的潮汐是誘發(fā)地震的原因之一。 作用總是相對的，有作用力便有反作用力。月球?qū)Φ厍蛴幸绷?，反過來，地球?qū)υ虑蛲瑯右灿幸绷?。按理說，地球的質(zhì)量比月球大80多倍，地球?qū)υ虑虻囊绷窃虑驅(qū)Φ厍蛞绷Φ?0多倍，然而，由于月球上沒有水，所以地球的引潮力無法在月面上“興風作浪”，但對月球的自轉(zhuǎn)起了制動作用，使月球變成一顆同步自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，所以月球總以一面對著我們。而月球也通過與此相同的潮汐摩擦使地球自轉(zhuǎn)變慢，使每日時間變長，同時地月之間的距離變大。 潮汐這一大自然奇觀不僅是重要的旅游資源，而且對航海、漁業(yè)、鹽業(yè)等都有重要的影響，同時潮汐還可以用來發(fā)電。 潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似.即把潮水漲落產(chǎn)生的水位差的勢能轉(zhuǎn)化為機械能，再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。有人計算過，世界海洋潮汐能蘊藏量大約為 27億千瓦，如全部轉(zhuǎn)化成電能，每年發(fā)電量大約為1.2萬億度。潮汐能不僅無污染，而且和海浪能、風能、太陽能這些再生能源相比還有其優(yōu)勢，潮汐能可以不間斷地發(fā)電，而海浪能、風能、太陽能在較大程度上受氣候的影響。因此，如何開發(fā)和利用潮汐的巨大能量已成為當前許多國家研究的課題。有媒體報道，2003 年第一座商用水下潮汐能發(fā)電站在挪威并網(wǎng)發(fā)電，預計5年內(nèi)將有10萬人用上這種新能源。