潮汐與什么有關？

【專家解說】：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，會引起相應的海潮，即對海潮來說，存在著地潮效應的影響；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雜。作為完整的潮汐科學，其研究對象應將地潮、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系密切，因而習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；當它們成直角時，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。如果用萬有引力計算，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，但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。盡管潮汐很復雜，但對任何地方的潮汐都可以進行準確預報。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。 凡是到過海邊的人們，都會看到海水有一種周期性的漲落現(xiàn)象：到了一定時間，海水推波逐瀾，迅猛上漲，達到高潮；過后一些時間，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，永不停息。海水的這種運動現(xiàn)象就是潮汐。“潮”指白天海水上漲，“汐”指晚上海水上漲，不過通常我們往往將潮和汐都叫做“潮”。 潮汐現(xiàn)象非常復雜。僅以海水漲落的高低來說，各地就很不一樣。有的地方潮水幾乎察覺不出，有的地方卻高達幾米。在我國臺灣省基隆，漲潮時和落潮時的海面只差0.5米，而杭州灣的潮差竟達8.93米。在一個潮汐周期（約24小時50分鐘，天文學上稱一個太陰日，即月球連續(xù)兩次經(jīng)過上中天所需的時間）里，各地潮水漲落的次數(shù)、時刻、持續(xù)時間也均不相同。潮汐現(xiàn)象盡管很復雜，但大致說來不外三種基本類型。 半日潮型：一個太陰日內(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，漲潮過程和落潮過程的時間也幾乎相等（6小時12.5分）。我國渤海、東海、黃海的多數(shù)地點為半日潮型，如大沽、青島、廈門等。 全日潮型：一個太陰日內(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，漲潮過程和落潮過程的時間也不等；而另一些日子則出現(xiàn)一次高潮和一次低潮。我國南海多數(shù)地點屬混合潮型。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，屆時潮水漲得不太高，落得也不太低。 到過海邊的人都知道，海水有漲潮和落潮現(xiàn)象。漲潮時，海水上漲，波浪滾滾，景色十分壯觀；退潮時，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。我國古書上說“大海之水，朝生為潮，夕生為汐”。在漲潮和落潮之間有一段時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)生如此頻繁的運動呢？ 許多學者都探討過這一問題，提出過一些假想。古希臘哲學家柏拉圖認為地球和人一樣，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造成的，就像人的心臟跳動一樣。我國晉朝有人則認為，海水的定期漲落是因為有一條無比巨大的海生動物定期出入海宮而造成的。 隨著人們對潮汐現(xiàn)象的不斷觀察，對潮汐現(xiàn)象的真正原因逐漸有了認識。我國古代余道安在他著的《海潮圖序》一書中說：“潮之漲落，海非增減，蓋月之所臨，則之往從之”。哲學家王充在《論衡》中寫道：“濤之起也，隨月盛衰。”指出了潮汐跟月亮有關系。到了17世紀80年代，英國科學家牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律之后，提出了潮汐是由于月亮和太陽對海水的吸引力引起的假設，科學地解釋了產(chǎn)生潮汐的原因。 原來，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，使它們有離開旋轉(zhuǎn)中心的傾向，這就好像旋轉(zhuǎn)張開的雨傘，雨傘上水珠將要被甩出去一樣。同時海水還要受到月球、太陽及其他天體的吸引力，因為月球離地球最近，所以月球的吸引力較大。這樣海水在這兩個力的共同作用下形成了引潮力。由于地球、月球在不斷運動，地球、月球與太陽的相對位置在發(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別地區(qū)外，各處的潮汐均有兩次漲落，每次周期12小時25分，一日兩次，共24小時50分，所以潮汐漲落的時間每天都要推后50分鐘。生活在海邊有經(jīng)驗的人，大都能推算出潮汐發(fā)生的時間。