潮汐形成的原因以及规律

潮汐形成的原因以及规律

广东省广州市增城市新塘中学高一A5班作者姓名：阳金霖指导老师：李俊、兰军亮

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。

潮汐概述：

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。

随着人们对潮汐现象的不断观察，对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识。我国古代天文学家余靖（字安道）在他著的《海潮图序》一书中说：“潮之涨落，海非增减，盖月之所临，则之往从之”。哲学家王充在《论衡》中写道：“涛之起也，随月盛衰。”指出了潮汐跟月亮有关系。到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律之后，提出了“潮汐是由于月亮和太阳对海水的吸引力引起”的假设，科学地解释了产生潮汐的原因。

潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，它与人类的关系非常密切。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，都与潮汐现象密切相关。尤其是，永不休止的海面垂直涨落运动蕴藏着极为巨大的能量，这一能量的开发利用也引起人们的兴趣。

定义分类：

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，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。

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。

根据潮汐周期又可分为以下三类：

半日潮型：一个太阳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：一个太阳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。

形成原因

在不考虑其他星球的微弱作用的情况下，月球和太阳对海洋的引潮力的作用是引起海水涨落的原因。引潮力又是怎样的一种力呢？在物理学看来，在非惯性系下，引潮力是月球的万有

引力和与之对应的惯性力，还有太阳的万有引力和与之对应的惯性力等四种力的合力。有的资料提到“离心力”也是引潮力的分力之一，物理学中有离心现象的提法，却没有“离心力”的概念和定义。不过“离心力”的本意正是惯性力。

只用月球的引力作用解释不了，为什么涨潮现象同时发生在地球离月球最近的海面和离月球最远的海面这两个区域，从而使球形的海平面变成纺锤体形，如图。同样太阳的引力也是如此。截止到2012年，物理学界出现了最新颖的重力概念和定义。定义的内容是：“在静力学范围内，以放置物体的支撑物或物体自身为非惯性参照物，重力是物体所受各万有引力与各惯性力的合力。”该定义能成功地解释潮汐成因。这里要注意的是，在把各星球看做质点的情况下，求地面上物体的重力时，只有地球对物体的万有引力和与物体随地球自转的向心力对应的惯性力参加运算，其他各星球的万有引力都和与之对应的惯性力抵消了。详细论述请看重力词条

潮汐的形成原因如下：

先说月球的作用。把地球和月球看做质点，说月球绕地球做圆周运动，实际上是月球和地球都绕二者的共同质心圆做周运动，只是地球的圆周轨道小得多。（双星的两个质量相近的星球的圆周轨道近似相等）以地心为非惯性参照物，地球质点受到月球质点的万有引力正是地球质点绕共同质心做圆周运动的向心力，而此向心力对应的惯性力与此向心力大小相等方向相反。所以地球质点受月球质点的万有引力与这个惯性力相互抵消。

既然地球被看做质点，就可以把地球上物体的运动轨迹和动力学规律看做与地球质点完全一样。这样物体受的月球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消。

实际上地球的体积很大，在离月球最近的地面上的物体，绕地、月共同质心做圆周运动的轨道半径明显小于地球质点的轨道半径，物体所受月球的万有引力就会大于所受对应的惯性力，这两个力不能再抵消，其合力与物体受地球的万有引力方向相反，使物体的重力明显变小。如果所说的“物体”是这里的海水，那么这里就会有涨潮发生。用同样的方法研究离月球最远的地面上的物体，月球对此处物体的万有引力小于与之对应的惯性力，它们的合力又是与地球对此处物体的万有引力方向相反，也是使物体的重力明显变小。所以在离月球最远的那部分海水同时也会有涨潮发生。这就使本应是球形的海平面微微呈现出纺锤体形状。研究太阳对潮汐的作用，与研究月亮作用的方法相同。如果认为地球绕太阳的中心做圆周运动，问题就简单了。这里不做详细论述。

地潮、海潮和气潮的发生都是上述原因引起的，三者之间互有影响。因月球距地球比太阳近，月球与太阳引潮力之比为11：5，对海洋而言，月亮潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性和—塑性导致潮汐形变，会引起相应的海潮，即对海潮来说，存在着地潮效应的影响；而海潮引起的海水质量的迁移，改变着地壳所承受的负载，使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振动，使海潮的变化更趋复杂。

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磨擦，以1.7TW(1.7x10^12W)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。

月球的潮引力：

引起潮汐的原因很复杂，但主要是受到月球和太阳的“潮引力”引起的。

月球潮引力的构成因素：是月球的引力。万有引力定律告诉我们，宇宙中一切物体之间都是互相吸引的。月球和地球是一对天体，因此月球对地球存在着引力。在地球上不同的地方，月球的引力是方向不同、大小不等的。引力的方向指向月球的中心，引力的大小因地球上各地距地球中心的距离而不同。在月球直射点距离月球中心越近，引力越大，反之越小。

规律：潮汐的形成主要与太阳和月亮的引力有关

根据图可见太阳和月亮会形成一个叠加的潮汐，使得引力合力的轴线上的海平面上升，由于一天内太阳和月亮的位置相对确定，所以由于地球的自转所以同一个地点会经过这个轴线两次，因此会经历两次升降。

而新月和满月的时候由于月亮和太阳的引力方向在同一条直线上会叠加加强，所以潮汐会加强

随着月相变化依次出现的潮汐现象是

新月：大潮、上弦：小潮、满月：大潮、下弦：小潮

参考文献：百度百科https://www.360docs.net/doc/0c15685074.html,/view/15838.htm 致谢：感谢老师的认真指导