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自然现象
潮汐

潮汐(tides),是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动。是日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。

潮汐是在月球和太阳引力作用下形成的海水周期性涨落现象。在白天的称潮,夜间的称汐,总称“潮汐”。潮汐是由于日月引潮力的作用,使地球上的海水产生周期性的涨落现象。它不仅可发电、捕鱼、产盐及发展航运、海洋生物养殖,而且对于很多军事行动有重要影响。

1980年5月4日,中国第一座双向发电的潮汐能电站——温岭江厦潮汐实验电站一号机组500千瓦正式发电。

目录

    1 基本信息 2 形成原因 3 类型特点 4 主要影响 5 研究利用

      基本信息

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      中文名:潮汐

      拼音:cháo xī

      产生现象:海水周期性涨落现象

      开发利用:能源开发、军事应用

      外文名:tides

      发生地区:沿海地区

      形成原因:月球、太阳等天体引力作用下产生的

      分类:地潮、海潮等

      形成原因

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      潮汐潮汐

      潮汐是在月球和太阳引力作用下形成的海水周期性涨落现象。在白天的称潮,夜间的称汐,总称“潮汐”。一般每日涨落两次,也有涨落一次的。外海潮波沿江河上溯,又使得江河下游发生潮汐。由于夏历是以月相变化为依据,其有一大作用是可以反映潮汐,潮汐现象是月亮起主导作用,以月相变化为依据的夏历是古时指导海事活动指南。月球对地球海水有吸引力,地球表面各点离月球的远近不同,正对月球的地方受引力大,海水向外膨胀;而背对月球的地方海水受引力小,离心力变大,海水在离心力作用下,向背对月球的地方膨胀,也会出现涨潮。

      形容具有与潮汐现象相似特性的事物:潮汐车道、潮汐客流等。

      北齐颜之推《颜氏家训·归心》:“潮汐去还,谁所节度?”宋苏辙《和子瞻雪浪斋》:“门前石岸立精铁,潮汐洗尽莓苔昏。”明刘基《江行杂诗》之七:“坤灵不放厚地裂,应有潮汐通扶桑。”叶圣陶《穷愁》:“赌窟既破,全市喧传,群来聚视博徒何如人,市嚣乃如潮汐。”

      中国古代地理著作《山海经》中已提到潮汐与月球的关系,东汉时期王充在他所著的《论衡》一书中则明确指出:“涛之起也,随月升衰”,第一次把潮汐成因与月球运动联系起来,为我国古代的潮汐理论与有关的生产实践活动(如航海)作出了杰出的贡献。但是直到牛顿发现了万有引力定律,拉普拉斯才从数学上证明潮汐现象确实是由太阳和月亮、主要是月亮的引力造成的。

      潮汐潮汐

      形成条件

      万有引力定律表明引力的大小和两个物体质量的乘积成正比,和它们之间距离的平方成反比。太阳对地球的引力比月球对地球的引力要强大得多,但太阳的引潮力却不到月球的1/2。这是怎么回事呢?原来引起海水涨落的引潮力(或称起潮力)虽然起因是太阳和月球的引力,但却又不是太阳和月球的绝对引力,而是被吸引物体所受到的引力和地心所受到的引力之差。引潮力和引潮天体的质量成正比,和该天体到地球的距离的平方成反比。因为太阳的质量是月球质量的27023369倍,而日地间的平均距离是月地间平均距离的389倍,所以月球的引潮力是太阳的引潮力的2.17倍,因而从力学上证明潮汐确实主要由月球引起。打个比喻,如果某地潮水最高时有10米高,差不多7米是月球造成的,太阳的贡献只有3米,其他行星不足0.6毫米。

      太阳的引潮力虽然不算太大,但能影响潮汐的大小。有时它和月球形成合力,相得益彰,有时是斥力,相互牵制抵消。在新月或满月时,太阳和月球在同一方向或正相反方向施加引力,产生高潮;但在上弦或下弦时,月球的引力作用对抗太阳的引力作用,产主低潮。其周期约半月。从一年看来,也同样有高低潮两次。春分和秋分时,如果地球、月球和太阳几乎在同一平面上,这时引潮力比其他各月都大,造成一年中春、秋两次高潮。此外,潮汐与月球和太阳离地球的远近也有关系。月球的公转轨道是个椭圆,大约每27.55天靠近地球和远离地球一次,近地潮要比远地潮大39%,当近地潮与高潮重合时,潮差特别大,若远地潮与低潮重合时,潮差就特别小。地球围绕太阳的公转轨道也是椭圆,在近日点太阳引力大,潮汐强,远日点,引力小,潮汐弱。

      从一天看来,因地球自转和月球公转,潮汐波由东向西,沿周日运动的方向传播,一次潮汐涨落经历的时间是半个太阴日,即12小时25分,也就是所谓的半日潮,生活在海边上的人,每天都可以看到海水有规律地升落两次。白居易“旱潮才落晚潮来,一月周流六十回”的佳句便打此而来。

      实际的潮汐还会受地理环境、海岸位置、洋流运动等诸多因素的制约。以钱塘江潮为例,我们知道,钱塘江口的杭州湾呈喇叭口状,越往里越窄,加之涨潮时带进的泥沙淤积在江底形成沙坎,从而造成潮势汹涌澎湃。

      月球的引潮力不仅会在地球上产生海潮,还会引起大气潮。但是大气潮远没有海潮这样惊天动地,气势磅礴。又因为我们身在其中所以是很难察觉的。除此之外,引潮力还会使地球的本体,包括地表(大陆和洋底以下各部分)产生潮汐,这种潮汐称为固体潮,固体潮引起地表的起伏很小,只有用精密的仪器才能测出来,这可能对地球的引力场有细微影响。地球内部有一部分是液态的,因此那里也会产生潮汐,有人认为地球内部的潮汐是诱发地震的原因之一。

      作用总是相对的,有作用力便有反作用力。月球对地球有引潮力,反过来,地球对月球同样也有引潮力。所以它们互相作用的力是相等的,然而,由于月球上没有水,所以地球的引潮力无法在月面上“兴风作浪”,但对月球的自转起了制动作用,使月球变成一颗同步自转的卫星,所以月球总以一面对着我们。而月球也通过与此相同的潮汐摩擦使地球自转变慢,使每日时间变长,同时地月之间的距离变大。

      类型特点

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      潮汐潮汐

      由于日、月引潮力的作用,地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化,总称潮汐。作为完整的潮汐科学,其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体,但由于海潮现象十分明显,且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切,因而习惯上将潮汐(tide)一词狭义理解为海洋潮汐。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变,称固体潮汐,简称固体潮或地潮

      潮汐因地而异的,不同的地区常有不同的潮汐系统,它们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征。

      海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退,称海洋潮汐,简称海潮

      大气各要素(如气压场、大气风场、地球磁场等)受引潮力的作用而产生的周期性变化(如8、12、24小时)称大气潮汐,简称气潮

      其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮,由月球引起的称月球潮汐(太阴潮)。

      咸潮,主要是由旱情引起的,一般发生在上一年冬至到次年立春清明期间,由于上游江水水量少,雨量少,使江河水位下降,由此导致沿海地区海水通过河流或其他渠道倒流到内陆区域。咸潮的影响主要表现在氯化物的含量上,按照国家有关标准,如果水的含氯度超过250毫克/升就不宜饮用。这种水质还会危害到当地的植物生存。

      咸潮上溯属于沿海地区一种特有的季候性自然现象,多发于枯水季节、干旱时期。咸水上溯意味着位于江河下游的抽水口在咸潮上溯期间抽上来的不是能饮用、灌溉的淡水,而是陆地生命无法赖以生存的海水。我国的咸潮多发生在珠江口。

      根据潮汐周期又可分为以下三类

      半日潮型:一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮,前一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同,涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等(6小时12.5分)。我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型,如大沽、青岛、厦门等。

      全日潮型:一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。如南海汕头、渤海秦皇岛等。南海的北部湾是世界上典型的全日潮海区。

      混合潮型:一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮,但两次高潮和低潮的潮差相差较大,涨潮过程和落潮过程的时间也不等;而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。我国南海多数地点属混合潮型。如榆林港,十五天出现全日潮,其余日子为不规则的半日潮,潮差较大。

      不论那种潮汐类型,在农历每月初一、十五以后两三天内,各要发生一次潮差最大的大潮,那时潮水涨得最高,落得最低。在农历每月初八、二十三以后两三天内,各有一次潮差最小的小潮,届时潮水涨得不太高,落得也不太低。

      涨退时间

      规则半日潮涨退时间为每12个小时潮水涨退一个周期。

      简易的潮水时间计算方式为:最高潮时间=农历×0.8,最低潮时间=最高潮时间+/-6。

      掌握了规律,记住计算公式应该不是难事,下面就拿几个实际的例子来说明一下此公式:

      假设:今天为农历15,最高潮时间=15×0.8=12,即中午12点和午夜零点;最低潮时间为早上6点和晚上6点。近距离观察的时间为早上的4点—8点以及下午4点到8点

      另外例如:

      1)2000/12/31:农历日期是初六,因此涨潮时间是6*0.8=4.8,也就是说涨潮时间是早上和晚上4点48分,

      2)2001/10/28:农历日期是十二,因此涨潮时间是12*0.8=9.6,也就是说涨潮时间是早上和晚上9点36分,

      3) 2002/1/1,农历是十八,涨潮时间是(18-15)*0.8=2.4,也就是说涨潮时间是早上和下午2点24分,

      还有另外一种算法,就是农历十五和农历三十都是12:00的水时,其他时候就都是40分钟的倍数(以初八为例:三十是12:00,初八就是8*40=320分钟,就是12:00加上320分钟,也就是5小时20分钟,就是5:20和17:20)算法比较烦琐,不过还是挺准的!夏天水时都会推后一些。

      时间表
      时间涨潮落潮涨潮落潮
      (初一、十六)0:487:0013:1219:24
      (初二、十七)1:367:4814:0020:12
      (初三、十八)2:248:3614:4821:00
      (初四、十九)3:129:2415:3621:48
      (初五、二十)4:0010:1216:2422:36
      (初六、二十一)4:4811:0017:1223:24
      (初七、二十二)5:3611:4818:000:12
      (初八、二十三)6:2412:3618:481:00
      (初九、二十四)7:1213:2419:361:48
      (初十、二十五)8:0014:1220:242:36
      (十一、二十六)8:4815:0021:123:24
      (十二、二十七)9:3615:4822:004:12
      (十三、二十八)10:2416:3622:485;00
      (十四、二十九)11:1217:2423:365:48
      (十五、三十)12:0018:120:246:36

      每个农历月的十五、三十的早上六点和下午18:00潮位降到最低,中午12:00和凌晨0:00涨到最高。然后每天涨潮落潮时间往后拖延48分钟

      不规则现象

      凡是一天之中两个潮的潮差不等,涨潮时和落潮时也不等,这种不规则现象称为潮汐的日不等现象。高潮中比较高的一个叫高高潮,比较低的叫低高潮;低潮中比较低的叫低低潮,比较高的叫高低潮。

      主要影响

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      潮汐与地球自转变慢由于各层海水作相对运动时会发生粘滞力以及海水与陆地和海床的摩擦作用,潮汐对地球自转有一种制动作用,使地球自转逐渐变慢.研究表明,地球自转周期每个世纪变长1-2毫秒,如果把这一减慢效应应用到长的时间跨度上,则距今37000万年以前(泥盆纪)的一年天数约有400天左右,这与泥盆纪珊瑚化石的生长环数目相符(珊瑚环一天长一环)。

      月球总是以同一面对着我们人们发现月球总是以同一面对着我们,它的另一面我们在地球上是看不到的.这是由于月球自转周期恰好和月球绕地球转动的周期相等造成的,而这两个周期相同则是潮汐长期作用的结果。由计算可得地球对月球的起潮力为月球对地球起潮力的22.17倍。如此强大的起潮力,加上月球的转动惯量又比地球小得多,因此,潮汐所造成的自转速度减慢对于月球尤为显著.可以设想,早期的月球有较大的自转速度,在潮汐的作用下,使月球自转逐渐减慢,最后,月球自转周期和月球绕地球转动的周期相等,此时,月球潮汐消失,月球的自转周期不再发生变化,所以今天的月球总是以相同的一面对着地球。

      潮汐与月一地距离的增大潮汐使得地球自转变慢,导致地球自转角动量减少.由于地一月系统的总角动量应保持不变,且月球绕地球旋转的方向与地球自转方向基本相同,故地球自转角动量减少,势必使得月球对地一月系统质心的角动量增大,以保持地一月系统的总角动量守恒.这一效应的实际效果是使得月球与地球的距离缓慢增加.据近年观测,月球正以每年3.81厘米的速度远离地球.月球缓慢地远离地球,也可以用地球潮汐凸起部分形成的月球加速度来解释。由于潮汐的凸起部分被地球的自转带向东面,凸起部分A比B离月球更近,因而这两部分对月球的引力不同,使得地球引力中心发生漂移,偏在地球和月球质量中心连线的东面.于是月球在它的轨道运动方向产生了一个很小的加速度,使月球的速度加快缓慢地向外盘旋.

      研究利用

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      潮汐钱塘江大潮

      钱塘江大潮是世界三大涌潮之一,是天体引力和地球自转的离心作用,加上杭州湾喇叭口的特殊地形所造成的特大涌潮。钱塘江口外宽内窄,呈明显的喇叭状。出江口的江面有一百千米宽,越往里江面越窄到海宁盐官镇一带时江面骤然降到只有3千米宽。

      钱塘江暴涨潮和深入内陆六百多公里的长江潮。主要是由于潮流沿着入海河流的河道溯流而上形成的。潮水涌入三角形海湾中,潮位堆高,潮差增大。当潮流涌来时,潮端陡立,水花四溅,象一道高速推进的直立水墙,前面的还没有疏通,后面的浪又赶上来,一浪高过一浪,十分壮观,形成"滔天浊浪排空来,翻江倒海山为摧"的壮观景象。

      余亚飞诗云:“钱塘一望浪波连,顷刻狂澜横眼前;看似平常江水里,蕴藏能量可惊天”。潮头初临时,江面闪现出一条白线,伴之以隆隆的声响,潮头由远而近,飞驰而来,潮头推拥,鸣声如雷,顷刻间,潮峰耸起一面三四米高的水墙直立于江面,喷珠溅玉,势如万马奔腾。观潮始于汉魏,盛于唐宋,历经2000余年,已成为当地的习俗。

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