潮汐现象及其成因

时间单位
• 时间的计量是天文学中的一个基本问题， 时间的计量是天文学中的一个基本问题，也是讨论潮汐时必须参考的要 以下仅就以后讨论潮汐时用到的几个时间单位，加以简单的说明。 素。以下仅就以后讨论潮汐时用到的几个时间单位，加以简单的说明。
• （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， 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， 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，叫做一个太阳日，并且把1 24个太阳日取为 个太阳时。 个太阳日取为1 的时间间隔，叫做一个太阳日，并且把1／24个太阳日取为1个太阳时。通常 所谓的“ 就是平太阳日和平太阳时的简称。 所谓的“日”和“时”，就是平太阳日和平太阳时的简称。
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（二）天赤道、黄道与白道 天赤道、 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。 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。如图所示， 太阳的周年视运动轨道叫做黄道。如图所示，地球
每年绕着太阳在椭圆形轨道上公转一周( 每年绕着太阳在椭圆形轨道上公转一周(即a →b →c →d →e →a)， →a)，但在地球上的人看来好像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 那么，Fra Baidu bibliotek着地球作一周的视运动
• （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， 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 一个太阴日， 24平太阴日取为 平太阴时。 平太阴日取为1 一个太阴日，而1／24平太阴日取为1平太阴时。 因为月球的公转速度大于太阳在天球上的视运动速度，当地球自转一周， 因为月球的公转速度大于太阳在天球上的视运动速度，当地球自转一周， 平太阴已运行了一个大约12.19 的角度， 平太阴已运行了一个大约12.19o的角度，所以当地球上某一点由第一次正对 月球中心到第二次正对时约需要旋转372.19 这样以来， 月球中心到第二次正对时约需要旋转372.19o，这样以来，平太阴日便比平 太阳日长，可以算出： 太阳日长，可以算出： 1平太阴日=24.8412平太阳时≈24h50min 平太阴日=24.8412平太阳时≈ =24.8412平太阳时
潮 汐
第一节 潮汐现象及其成因 主要内容
• 一、与潮汐有关的天文学知识 • 二、潮汐现象 • 三、引潮力及潮汐成因
一、与潮汐有关的天文学知识
• • （一）天球 如图所示，天球是一个以地球为中心，以无限长为半径， 如图所示，天球是一个以地球为中心，以无限长为半径，内表面分布着 各种各样天体的球面。这是一个假想的圆球。因为天体离地球都很遥远，人 各种各样天体的球面。这是一个假想的圆球。因为天体离地球都很遥远， 的眼睛无法区别它们的远近，只能根据它们的方向来定位，于是， 的眼睛无法区别它们的远近，只能根据它们的方向来定位，于是，所有天体 在天球上的位置就是它们沿视线方向在天球内表面的投影。 在天球上的位置就是它们沿视线方向在天球内表面的投影。 天球上的天轴指的是将地轴无限延长所得到的一根假想的轴。 天球上的天轴指的是将地轴无限延长所得到的一根假想的轴。天轴与天 球的交点叫天极 和地球上北极所对应的那一点叫北天极 或天球北极； 天极， 北天极， 球的交点叫天极，和地球上北极所对应的那一点叫北天极，或天球北极；和 地球上南极对应的那一点叫南天极 或天球南极。 南天极， 地球上南极对应的那一点叫南天极，或天球南极。若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 天顶， 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，而向下延伸与 天球的交点，称为天底 天底。 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； 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； 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、 天体时圈； 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 天体方位圈。 圈称为天体方位圈 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， 中天。 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 两次中天，即天体的时圈在一昼夜内有两次与天子午圈重叠。 两次中天，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 上中天， 下中天。 时叫上中天 靠近天底时称下中天 时叫上中天，靠近天底时称下中天。
→A)，此视运动轨道即为黄道。 (相应为A→B →C →D →E →A)，此视运动轨道即为黄道。黄道面 相应为A→B 与天赤道面的交角为23 27’。 与天赤道面的交角为23o27 。 3．白道 月球绕着地球公转的结果使得月球在天球上也有一
个视运动的轨道，这个轨道称为白道。 个视运动的轨道，这个轨道称为白道。此视运动轨道并非指月球绕 地球公转的真正轨道(椭圆形) 地球公转的真正轨道(椭圆形)，而是指月球公转过程中在天球上的 投影点(从地球上看)连成的圆形轨道。 投影点(从地球上看)连成的圆形轨道。白道面与黄道面的平均交角 09’。 为5o09 。
全日潮 如图中之(a) 在一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮， (a)， 如图中之(a)，在一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮， 南海有许多地点 的潮汐属全日潮类型，其中北部湾是世界上最典型的全日潮海区之一。 的潮汐属全日潮类型，其中北部湾是世界上最典型的全日潮海区之一。 半日潮 如图中之(b) 在一个太阴日内(24小时50 (b)。 (24小时50分 有两个高潮和两个低潮， 如图中之(b)。在一个太阴日内(24小时50分)有两个高潮和两个低潮，前一 个高潮时到下一个高潮时时间间隔， 个高潮时到下一个高潮时时间间隔，以及前一个低潮时到下一个低潮时的时间间 都是十二小时二十五分， 隔，都是十二小时二十五分，同时从高潮到低潮和从低潮到高潮的时间间隔几乎 相等。 相等。 混合潮 混合潮可分为不正规半日湖和不正规全日期两种。图中的(c) (c)为不正规半日 混合潮可分为不正规半日湖和不正规全日期两种。图中的(c)为不正规半日 潮过程线，这种潮汐一般说来在一个月中，大多数日子里有两次高潮两次低潮， 潮过程线，这种潮汐一般说来在一个月中，大多数日子里有两次高潮两次低潮， 但在一日内相邻的两个高潮或低潮的潮高相差很大，涨潮时和落潮对也不等。 但在一日内相邻的两个高潮或低潮的潮高相差很大，涨潮时和落潮对也不等。我 省的不少地方，比如核电站所处的大亚湾,就属于不正规半日潮。 省的不少地方，比如核电站所处的大亚湾,就属于不正规半日潮。 潮汐变化除一日和半日周期外，还有半月的周期变化， 潮汐变化除一日和半日周期外，还有半月的周期变化，在半个月中有一次大 涨潮涨得很高，退潮也退得很低，这是因为日、 潮，涨潮涨得很高，退潮也退得很低，这是因为日、地、月的相对位置具有半月 周期的缘故。经过长期的观测，就还会发现，潮汐还有一年周期及18.6 18.6年的长周 周期的缘故。经过长期的观测，就还会发现，潮汐还有一年周期及18.6年的长周 期变化。 期变化。 潮差每日不同，从潮汐过程线可以看出，在半日潮的地方， ”“望 潮差每日不同，从潮汐过程线可以看出，在半日潮的地方，“朔”“望”后 的两三天潮差最大，这个时候的潮差叫大潮差，反之在上、下弦附近， 的两三天潮差最大，这个时候的潮差叫大潮差，反之在上、下弦附近，就有小潮 差。
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一个平太阴日≈ 一个平太阴日≈24h50min
二、潮汐现象
1、潮汐过程线
高潮、平潮、低潮、停潮、涨潮历时、落潮 平潮、低潮、停潮、涨潮历时、 平潮 历时、潮差、落潮潮差、 历时、潮差、落潮潮差、涨潮潮差
2、潮汐类型
潮汐现象中的一些术语和示意图
海港或海滩地带由于涨潮而使水位不断升高，达到一定高度后， 海港或海滩地带由于涨潮而使水位不断升高， 达到一定高度后， 水位短时 间内不涨也不退，这种现象称为平潮 平潮的中间时，就是高潮时 参见图) 平潮, 高潮时( 间内不涨也不退，这种现象称为平潮, 平潮的中间时，就是高潮时(参见图)。平 潮时间一般很短，从几分钟到几十分钟不等。 潮时间一般很短，从几分钟到几十分钟不等。 平潮时过后水位开始下降，这时，退潮开始了， 平潮时过后水位开始下降，这时， 退潮开始了 ，水位退到最低的时候和平 潮情况相似，也发生水位不退不涨的现象，我们把它叫做停潮 停潮。 潮情况相似，也发生水位不退不涨的现象，我们把它叫做停潮。停潮的中间时就 低潮时，停潮过后，水位又开始上涨了。如此周而复始地运动着。 是低潮时，停潮过后，水位又开始上涨了。如此周而复始地运动着。 从低潮时到高潮时这一段时间间隔叫做涨潮时 涨潮时， 从低潮时到高潮时这一段时间间隔叫做涨潮时 ，从高潮时到低潮时的时间 间隔则称为落潮时 涨潮时和落潮时在许多地方并不一样长。 落潮时， 间隔则称为落潮时，涨潮时和落潮时在许多地方并不一样长。 高潮高。 海面上涨到最高位置时的高度称高潮高 下到最低位置时的高度叫做低潮 海面上涨到最高位置时的高度称高潮高。 下到最低位置时的高度叫做 低潮 相邻的高潮高与低潮高之差叫做潮差 潮差各地不同， 潮差， 高，相邻的高潮高与低潮高之差叫做潮差，潮差各地不同，就是同一地方的潮差 每天也不相同，并有着周期性的变化。总之，潮汐现象不论在潮时、 每天也不相同，并有着周期性的变化。总之，潮汐现象不论在潮时、潮高与潮差 都有周期性的变化。 都有周期性的变化。 海面周期性的升降，是沿着某一面作上下振动，这个面就叫平均海面 平均海面， 海面周期性的升降 ，是沿着某一面作上下振动 ，这个面就叫平均海面 ，它 是由长期观测记录算出来的。海图深度基准面或陆上高度计算， 是由长期观测记录算出来的。海图深度基准面或陆上高度计算，都根据平均海面 来确定。 来确定。 潮高，是从潮高基准面算起的。潮高基准面一般与海图深度基准面相同， 潮高基准面算起的 海图深度基准面相同 潮高 ，是从 潮高基准面 算起的 。潮高基准面一般与海图深度基准面相同， 某时某地潮高加上当地海图水深便得某地某时实际水深，但是， 某时某地潮高加上当地海图水深便得某地某时实际水深，但是，目前有些港口的 海图深度基准面与潮高基准面不尽一致，还有些港口当地习惯基准面( 海图深度基准面与潮高基准面不尽一致，还有些港口当地习惯基准面(如水尺零 与潮高基准面也不尽一致，因此，在计算水深或使用潮汐表时应注意订正。 点)与潮高基准面也不尽一致，因此，在计算水深或使用潮汐表时应注意订正。 潮汐的周期变化大体有三种类型(参见图) 潮汐的周期变化大体有三种类型(参见图)
春分点、秋分点、 （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 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 ）， 秋分点。 升交点（ 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 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。 表示），由北向南和黄道相交的点称为降交点。 ），由北向南和黄道相交的点称为降交点 升交点平均以每小时0.002 沿黄道西退，即每年沿黄道向西移动约19 21’。 升交点平均以每小时0.002o沿黄道西退，即每年沿黄道向西移动约19o21 。 约经过18.61年 升交点可在黄道上移动一周。由于升交点的西退， 约经过18.61年，升交点可在黄道上移动一周。由于升交点的西退，使得白道面 18.61 与天赤道面的交角发生变化。当升交点位于春分点时，此交角达最大（23o27’+ 与天赤道面的交角发生变化。当升交点位于春分点时，此交角达最大（ 27 + 09’=28 36’）；而当升交点位于秋分点时，为最小（ ）；而当升交点位于秋分点时 09’=18 18’） 5o09 =28o36 ）；而当升交点位于秋分点时，为最小（23o 27 ’ －5o09 =18o18 ） （四）赤纬、时角和天顶距 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 赤纬， 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 常用δ表示。以天赤道为赤纬0o，向北为正，向南为负，分别从0o到90o。 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 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0o到 当天体上中天时，时角为0 当天体下中天时，时角为180 360o。当天体上中天时，时角为0o ；当天体下中天时，时角为180o。 在天体方位圈上，天体与天顶之间所张的角度称为天顶距 天顶距。 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， 量到180 由天顶起算，由0o量到180o。