加载中…潮汐与波浪（一）
(2011-07-21 10:45:19)
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潮汐和波浪
潮汐
潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象，古代称白天的河海涌水为“潮”，晚上的称为“汐”，合称为“潮汐”。
凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波助澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动现象就是潮汐。
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形成原因
人们站在陆地上观看海面，似乎水面升高了，直至最高潮，然后又开始回落，直至最低潮。这样的起伏每天要反复两次。月亮在其轨道上运行时，伴随着地球的自转，地球上的各部位都有两次涨潮，间隔约12.5小时。
对于这一事实，人类从远古时代就把海水的涨落——潮汐现象和月亮联系起来了，只是实际情况比他们想象的要复杂得多。太阳对地球也会产生潮汐作用，只是比月亮造成的潮汐高度小。当太阳、地球和月亮处于同一条直线上，即满月和新月时，产生的潮汐比往常的潮汐剧烈得多，海水涨得也高，回落得也低；但当太阳和月亮间的位置关系是以地球为顶点的直角关系，即逢“半月”时，潮汐的强度就低于平时。不过，对某地来说，潮汐是否出现，以及出现的时间和强度，还与地理位置、海岸线形状有关。
海水的涨落发生在白天叫潮，发生在夜间叫汐，所以也叫潮汐。国际大地测量学协会潮汐委员会的主席詹希称，产生潮汐的原理现在已经非常清楚，当月球直接处于地球上方位置的时候，就会出现潮汐的最大值。月球围绕地球的旋转关系可以设想为一个转动的哑铃，一头是地球，另一头是月球，当月球的离心力超过地球的引力时就形成涨潮，低于地球的引力时就形成落潮，潮汐作用存在于地球引力和离心力之间的差别。
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潮汐的分类
潮汐根据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）。
全日潮型：一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。
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。
潮汐发生时间
潮差对比
除月球、太阳外，其他天体对地球同样会产生引潮力。虽然太阳的质量比月球大得多，但太阳离地球的距离也比月球与地球之间的距离大得多，所以其引潮力还不到月球引潮力的一半。其他天体或因远离地球，或因质量太小所产生的引潮力微不足道。根据平衡潮理论，如果地球完全由等深海水覆盖，用万有引力计算，月球所产生的最大引潮力可使海水面升高0.563m，太阳引潮力的作用为0.246m，夏威夷等大洋处观测的潮差约1m，与平衡潮理论比较接近，近海实际的潮差却比上述计算值大得多。如我国杭州湾的最大潮差达8.93m，北美加拿大芬地湾最大潮差更达19.6m。这种实际与计算的差别目前尚无确切的解释。一般认为当海洋潮汐波冲击大陆架和海岸线时，通过上升、收聚和共振等运动，使潮差增大。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13～15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。
潮汐系统
潮汐是因地而异的，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。尽管潮汐很复杂，但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量，并在吸收能量过程中使地球旋转减慢。但是这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不出来的，而且也并不会由于潮汐能的开发利用而加快。这种能量通过浅海区和海岸区的摩擦，以1.7TW的速率消散。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算，有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。
强天文潮汐
由于日、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。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；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。
神秘的“生物潮”和“人体潮”
现代科学发现太阳和月球引力还可能对人体或生物体中的液体等会发生作用，形成神秘的“生物潮”和“人体潮”，有日本科学家正对此问题在作研究。中国古代有一句谚语“逃过初一，也逃不过十五”也是对这种神秘的生物潮和人体潮可能会引发人或其它生物的病情加重，或精神上的变化的生动写照。
中国劳动人民在千百年来总结经验出来许多的算潮方法（推潮汐时刻）如八分算潮法就是其中的一例：简明公式为：
高潮时=0.8h×[农历日期-1(或16)]+高潮间隙
上式可算得一天中的一个高潮时，对于正规半日潮海区，将其数值加或减12时25分（或为了计算的方便可加或减12时24分）即可得出另一个高潮时。若将其数值加或减6时12分即可得低潮出现的时刻——低潮时。
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