海洋学导论-(潮汐)第七章

潮位退到最低后，水位短时间内不涨也不退，这种现象称为 停潮。
高潮时与低潮时 ---平潮的中间时就是高潮时。停
潮的中间时就是低潮时。
涨潮(flood tide)时与落潮(ebb tide)时—
从低潮时到高潮时的时间间隔为涨潮时；反之为落潮时。
图7-1 潮汐要素示意图
潮差—高潮高与低潮高之差叫潮差。 平均海面(mean sea surface) --海面周期性升
等势面。 图7-7为不考虑引潮力情况下的重 力位势面， 是一个圆球面。 考虑引潮力后的等势面就变成象图 7-8 所示的椭球形，这个椭球的长轴指 向月球。
二、潮汐静力理论（P216） 由于考虑引潮力后的等势面为一椭球面，根据这一分布特点，可以导出一个 研究海水在引潮力作用下产生潮汐过程的理论，即潮汐静力理论（或称平衡潮理 论）。这一理论假定： 1.假定 （1）地球为一个圆球，其表面完全被等深的海水所覆盖；
次中天， 即天体的时圈在一昼夜内有两次与天子午圈重叠。天体靠近天顶时
叫上中天，靠近天底时称下中天。
二、 天赤道、黄道与白道 １. 天赤道 将地球的赤道面无限
延伸后和天球相交的大圆圈，叫做天赤道， 或天球赤道。 ２. 黄道 太阳的周年视运动轨道
叫做黄道。如图7-4所示， 地球每年绕着太 阳在椭圆形轨道上公转一周（即 a→b→c→d→e→a），但在地球上的人看来
降，沿某一个平面作上下振动，这个面就叫平均海平面。
7.1.2 潮汐不等与潮汐类型 (P209)
一、 潮汐的类型 [依潮汐涨落的周期和超差情况，可划分以下几个类型]
1.正规半日潮(regular semidiurnal tide)： （杭州湾） 一个太阴（月球）日（24时50分）内，有两次高潮两次低潮，潮差相 等。见图7-2a。实际观测潮流为25小时。
１.赤纬——从天赤道沿着天体的时圈至天体所张的角度称为该天体的赤
纬，常用δ 表示。以天赤道为赤纬０°，向北为正，向南为负，分别从０°到 90°。
２.时角——观测者所在的天子午圈与天体时圈在天赤道上所张的角度称
为时角。时角是沿着天赤道由观测者的天子午圈向西量至天体时圈，可从 0° 到360°。 当天体上中天时，时角为0°；当天体下中天时，时角为180°。
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2.正规日潮(diurnal tide)： （北部湾） 一个太阴日（24时50分）内，有一次高潮一次低潮见图7-2c 。
3.混合潮 （mixed tide)
一个朔望月(lunar month)内，既有半日潮，又有全日潮。包括: (1)不正规半日潮(irregular semidiurnal tide)：见图7-2b 一个塑望月内的大多数日子是半日潮，少数日子是全日潮---（浙江镇海 和亚丁湾）。 (2)不正规日潮(irregular diurnal tide)：见图7-2d 一个塑望月内的大多数日子是日潮，少数日子是半日潮--（南海蘧罗湾）。 二、潮汐不等现象 潮汐日不等现象： 高高潮(higher high water)、低高潮(lower high water)； 高低潮(higher low tide)、低低潮(lower low tide)； 塑望大潮(spring tide)、两弦小潮(neap tide)。 (P210)
潮汐是海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，与人类的关系密切。海
港工程，航运交通，军事活动，渔、盐、水产业，近海环境研究与污染治理， 都与潮汐现象相关。
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 §7.6
潮汐现象 与潮汐有关的天文学知识 引 平 潮 衡 力 潮
潮汐动力理论 （自学了解） 风暴潮
好象是太阳在天空众星之间绕着地球旋转，
那么，太阳在天球上的投影每年也绕着地球 作一周的视运动（ 相应为 A→B→C→D→E→A）， 此视运动轨道即为 黄道。黄道面与天赤道面的交角为23°27′。
图7-4 太阳的周年视运动轨道
三、春分点、秋分点、升交点及降交点 太阳从南向北穿过天赤道的点称为春分点（一般用γ 表示），从北向南穿 过天赤道的点称为秋分点。同样，月球由南向北和黄道相交的点称为升交点 （一般用Ω 表示）， 由北向南和黄道相交的点称为降交点。 四、赤纬、时角和天顶距
§7.1
7.1.1 潮 汐要 素
潮 汐 现 象 （P208）
图7-1表示潮位（即海面相对于某一基准面的铅直高度）涨落的过程曲线. 高潮与低潮( high water& low water) –
是指上涨到最高的位置，下落到最底的位置。
平潮(slack tide)与停潮—潮位到达一定高度后， 水位短时间内不涨也不退，这种现象称为平潮。平潮过后， 见图7-2c
部 被 太 阳 照 射 着 叫 望 （ 或 满 月 ） 。
向 （ 左 边 ） 叫 下 弦 ； 朝 向 地 球 的 半 个 月 面 全
个 半 上 边 亮 的 半 圆 型 （ 右 边 ） 叫 上 弦 ， 相 反
朔 是 月 球 全 暗 的 ， 称 朔 （ 新 月 ） ； 一
图7-2 各类型潮汐的月 过程曲线
（2）海水没有粘性，也没有惯性，海面能随时与等势面重叠；
（3） 海水不受地转偏向力和摩擦力的作用。 2. 形成潮汐椭球： （P216）
在重力、引潮力作用下海面变成椭球形，长轴恒指向月球。地球自转， 地球表面相对椭球形海面运动，使固定点发生周期性的涨落。 根据平衡潮理论，当月赤纬为0时，潮汐椭球如图7-9所示，由于地球的自转， 地球上各点的海面高度在一个太阴日内将两次升到最高和两次降到最低。
谓的“日”和“时” 。
二、平太阴日和平太阴时
假想的、等速在天赤道运行的平太阴连续两次上中天的时间间隔，叫做一
平太阴日，而1/24平太阴日取为１平太阴时。平太阴日便比平太阳日长，可以 算出： １平太阴日＝24.8412平太阳时≈24 h 50 min 三、朔望月（盈亏月） 月球从新月（或满月）位置出发再回到新月（或满月）位置的时间间隔， 叫朔望月或盈亏月。朔望月是月相变化的周期，它的长度等于29.5306平太阳 日。 当月球运行到太阳和地球之间时，通宵达旦都看不到月亮，这天的月相 叫新月或朔
３.天顶——距在天体方位圈上，天体与天顶之间所张的角度称为天顶距。
它由天顶起算，由0°量到180°。
7.2.2 时间单位 （P212）
一、平太阳日和平太阳时 天文学上假定一个平太阳在天赤道上（而不是在黄道上）作等速运行，
其速度等于运行在黄道上真太阳的平均速度，这个假想的太阳连续两次上中天
的时间间隔，叫做一平太阳日，并且把1/24平太阳日取为１平太阳时，通常所
是它们沿视线方向在天球内表面 的投影。 图7-3 天球图
天轴----指地轴的无限延长线。天轴与天球的交点叫天极。天极和地球上
北极所对应的那一点叫北天极(天球北极),和地球南极所对应的那一点叫南天
极(天球南极)。 将观测点的铅垂直线无限延伸后也可与天球交于两点，向上与天球的交点 称为天顶，而向下与天球的交点，称为天底。 在天球上，以地心为圆心，通过天极和天顶所作的大圆圈叫做天子午圈； 通过天极和天体所作的大圆圈叫做天体时圈；通过天顶、天底和天体的大圆圈 称为天体方位圈。 天体通过天子午圈叫中天。由于地球作周日旋转，每个天体一昼夜内有两
F = f pm + f cm
如果把F投影到水平方向和铅直方向，称之为水平引潮力和铅直引潮力，则由图7-6 可推得月球引潮力的两个分量分别为：
图7--6 铅直分量 水平分量
任一点的引潮力分量
F = g ( Mγ 3 ) /( ED 3 )(3 cos 2θ1) Fh = 3 / 2 g ( Mγ 3 ) /( ED 3 ) cos 2θ
的引潮力公式可得：引潮力的量值与 天体的质量成正比，而和天体到地球中心
距离的三次方成反比。 （P215）
垂直引潮力与重力相比：只是重力(gravity)的千万分之0.56-1.12。
太阴引潮力与太阳引潮力相比： 约2.17倍(E=81.5M, S=333400E, D=60.3r, D’=389D）
3. 结论：
1) 赤道(equator)永远出现正 规半日潮(semidiurnal tide)； 2) 月赤纬不为0时，高纬地区 出现正规日潮(diurnal tide)；其 他纬度出现日不等现象。 3) 同时考虑月球和太阳对潮汐 的效应，在朔望(syzygy)之时，长 轴方向靠近，两潮叠加形成大潮 (spring tide)；上、下弦之时，两
海洋科学导论
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 绪论 地球系统与海底科学 海水的物理特性和世界大洋的层化结构 海水的化学组成和特性 海洋环流 海洋中的波动现象 潮汐 大气与海洋 海洋生物 海洋中的声、光传播及其应用 卫星海洋遥感 中国近海的区域海洋学
§7.3
7.3.1 引潮力的定义 (P213)
一、 公转惯性离心力
引
潮
力
在地月这个系统中，地球除了自
转运动外，还绕地月公共质心公转， 这种公转为公转平动。 公转惯性离心力的方向相同，且 与从月球中心至地球中心联线的方向 相同（即方向都背离月球，见图7-5中 彼此平行的实矢量），大小为
KM fc = D2
数，D为月地中心距离
（7-1）
图7-5 公转惯性离心力、月球引力及引潮力矢量
式中M为月球的质量，K是万有引力常
二、 月球引力
(P213)
根据万有引力定律，地球上任一地点单位质量的物体所受的月球引力为
fm =
KM X2
（7-2）
方向都指向月球中心，彼此不平行，X为所考虑的质点至月球中心的距离。图7-5 中的虚矢量表示这个力，其相对的大小以矢量长度表示随着质点所在位置的不同 而变化。
§7.2
与潮汐有关的天文学知识
由于潮汐现象与地、月、日的相对运动有着非常密切的关系，因此，本节 简要介绍天体运动、时间单位及一些有关的天文学知识。