海洋学导论7(潮汐)
潮汐
1、潮汐的形成 、
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 固体潮汐 ：固体地球在日、月引潮力作用下引起的 弹性—塑性形变 海洋潮汐 ：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 大气潮汐 ：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）。由太阳引起的大气潮汐称 太阳潮，由月球引起的称太阴潮
1、潮汐的形成 、
潮汐是沿海地区的一种自然现象，古代称白天的潮汐为 “潮”，晚上的称为“汐”，合称为“潮汐”，它的发生和 太阳，月球都有关系，也和我国传统农历对应。在农历每月 的初一即朔点时刻处太阳和月球在地球的一侧，所以就有了 最大的引潮力，所以会引起“大潮”，在农历每月的十五或 十六附近，太阳和月亮在地球的两侧，太阳和月球的引潮力 你推我拉也会引起“大潮”；在月相为上弦和下弦时，即农 历的初八和二十三时，太阳引潮力和月球引潮力互相抵消了 一部分所以就发生了“小潮”，故农谚中有“初一十五涨大 潮，初八二十三到处见海滩”之说。另外在第天也有涨潮发 生，由于月球每天在天球上东移13度多，合计为50分钟左右， 即每天月亮上中天时刻（为1太阴日=24时50分）约推迟50 分钟左右，（下中天也会发生潮水每天一般都有两次潮水） 故每天涨潮的时刻也推迟50分钟左右
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5、咸潮 、
一、何谓“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
海洋的奇妙之旅认识海洋学中的潮汐和洋流
海洋的奇妙之旅认识海洋学中的潮汐和洋流海洋的奇妙之旅：认识海洋学中的潮汐和洋流海洋，占地球表面积的70%以上，是地球上最广阔的水域。
它不仅是地球生命的源泉和调节器，还承载了许多奇妙的自然现象。
本文将带您踏上一次海洋的奇妙之旅，深入了解海洋学中的潮汐和洋流。
一、潮汐：大海的呼吸潮汐是指海洋由于地球上太阳和月亮的引力作用而引起的周期性升降。
太阳和月亮对海洋表面的引力使得海水发生起伏，形成潮汐现象。
潮汐的高低变化是按照一定的规律进行的。
我们常见的潮汐变化有涨潮和退潮两个过程。
涨潮是指海水逐渐升高，潮位逐渐上升；退潮则是海水逐渐降低，潮位逐渐下降。
潮汐的形成与地球上太阳和月亮的相对位置有关。
当太阳、月亮和地球处于一条直线上时，引力最强，形成春潮（大潮）；而当太阳、月亮和地球形成直角时，引力最弱，形成小潮（它潮）。
二、洋流：大海的血脉洋流是指在海洋中具有一定规律和长时间延续性的水流运动。
它是由多种因素共同作用所形成的。
1. 风力驱动的洋流风力是洋流形成的主要推动力之一。
在海洋表面，风吹动海水，使得海水形成了巨大的表层洋流。
这种洋流被称为风生洋流。
它的运动受到风的方向和强度的影响。
2. 密度差异造成的洋流海水的密度差异也会导致洋流的形成。
当海水温度、盐度或两者的组合存在不同的梯度时，就会形成密度不同的海水层。
这种密度差异会引发水流运动，形成密度驱动的洋流。
3. 地球自转引起的洋流地球自转产生了科氏力，这是由地球自转所带来的惯性力。
科氏力会使得水体在北半球偏转向右，而在南半球偏转向左。
这种偏转效应会导致洋流的形成，并且洋流会在一定范围内维持着稳定的循环。
三、潮汐和洋流的应用潮汐和洋流有着广泛的应用价值。
利用潮汐和洋流的知识，人们可以进行海上航行规划和导航，提高航行的安全性和效率性。
此外，人们还可以利用洋流的运动特性来进行资源勘探，例如利用洋流带来的海水运动，寻找能源、鱼类等资源。
同时，潮汐和洋流也对海洋生态系统产生重要影响。
海洋学导论-(潮汐)第七章
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）。
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。
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。见图7-2a。实际观测潮流为25小时。
部向个
被 太
（ 左
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----
阳边边
照）亮是
射叫的月着下半球叫弦圆全Fra bibliotek望；型暗
（朝（的
或向右，
满地边称
月球）朔
）的叫（
。半上新
个弦月
月，）
面相；
全反一
图7-2 各类型潮汐的月 过程曲线
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 。
铅直分量
Fν′= g • S / E •(γ / D′)3 (3cos2 θ′-1)
水平分量
Fh′=3 / 2g • S / E •(γ / D′)3 sin θ′
海洋科学导论 第七章：潮汐现象
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。
与潮汐现象有关的天文知识
黄道： 太阳的周年视运动叫做黄道。 地球每年绕着太阳在椭圆形轨
道上公转一周，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着 地球作一周的视运动，此视运 动轨道即为黄道。 黄道面与天赤道面的夹角为 23°27’。
如图2所示，
在点A处，因距月球近，引力最大，引力大于惯性离 心力，两力的合力使海水上涨，潮水方向与月球引力方 向一致 ．故称顺潮.
在B点因距月球最远．引力最小，惯性离心力大于引 力．两力的合力也使海水上涨，但合力方向与月球引力 方向相反．故称对潮；
在C、D两点引力和惯性离心力合成的结果，将产生 落潮．因而形成了潮汐椭圆．使得地球表面的海水成为 一椭球，且椭球的长轴总与地球球心、月球球心的连线 重合．
燕肃(公元961—— 1040年)，字穆之 ，一字仲穆，一署 上谷。
燕肃少孤贫，巧思 过人，真宗大中祥 符年间进士，官至 龙图阁直学士，人 称“燕龙图”。学 识渊博，精通天文 物理，有指南车、 记里鼓、莲花漏等 仪器的创造发明， 工诗善画，以诗入 画，意境高超，为 文人画的先驱者。
随日而应月 著有《海潮论》，绘制《海潮图》以说明潮汐原理。
平衡潮
二、潮汐静力理论 １、假设：圆球，等深海水覆盖；海水无粘性，
无惯性；不受地转偏向力和摩擦力作用 ２、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。
平衡潮
３、结论 ａ、 赤道永远出现正规半日潮； ｂ、 月赤纬不为0时，高纬地区出现正规日潮；其他纬度出现日不等
潮汐静力理论 海洋科学导论
潮波 潮流
等潮时 线
驻波(湾顶反射)
来复流 涨向里 半潮 顶(0) 高潮(0)
口(max) 退向外 半潮 顶(0) 低潮(0)
口(max)
两驻波叠加 湾顶反射
C作用
旋转流（流矢量逆时针旋 转）
各地同时达到高低潮
逆时针方向旋转（北）
0 ⅢⅦ
Ⅴ
前进波
来复流 高潮与波向同 低潮与波向反
高低潮：最大 半潮面：v=0
20
625
0.63m/s
max
Asin
2
x
3 sin 2 (126)
625
2.8（6 m)
Hmax 2 max 5.72m
作业：某正规半日潮窄海湾水深10m，长222km，湾顶潮差为 4m，欲分别在湾的A、B、C三处架桥，问各座桥墩的高度(从海 底起算)，至少多高才不被海水所淹没。（g=10m2/s
厦门湾盐度分布
大潮表层盐度平面分布
七 风暴潮
（一）定义
1. 风暴潮（storm surges) 指由于强烈的大气扰动(strong air disturbance)——如强风(strong
wind)和气压(air pressure)骤变所招致的海面异常升高(sea level‘s abnormal elevation) 现象。
潮期间，潮流向湾外，退至半潮面，流速最大 4）湾口潮差比湾顶潮差小
定量结果
Asin( 2 x) cos(2 t)
T
v 0;u A g cos( 2 x) sin( 2 t)
h
T
注意： x起算点为坐标系原点，若x’表示某地距湾顶的长度，则 x=x’- /4; t=0的时刻为湾顶低潮的时刻
第七讲 潮汐
第七讲潮汐一、潮汐现象1.1潮汐和潮流1.1.1潮汐现象：在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的海水周期性运动现象。
1.1.2潮汐：习惯上指铅直向涨落。
1.1.3潮流：专指与潮汐共生的海水在水平方向的流动。
1.2潮汐要素1.2.1高潮（高）：潮位上涨到最高位置称为高潮；其高度（一般指由基准面起算）为高潮高。
1.2.2低潮（高）：潮位下降到最低位置时的高度。
1.2.3潮差：相邻的高潮与低潮的潮位高度差。
1.2.4平潮：涨潮时潮位不断增高，达到一定的高度以后，潮位短时间内不涨也不退。
1.2.5停潮：当潮位退到最低的时候，与平潮情况类似，也发生潮位不退不涨的现象。
1.2.6高潮时：平潮的中间时刻。
1.2.7低潮时：停潮的中间时刻。
1.2.8涨潮时：从低潮时到高潮时的时间间隔1.2.9落潮时：从高潮时到低潮时的时间间隔1.3潮汐的类型1.3.1正规半日潮：在一个太阴日（约24时50分）内，有两次高潮和两次低潮，从高潮到低潮和从低潮到高潮的潮差几乎相等，这类潮汐就叫做正规半日潮。
1.3.2正规日潮：在一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮，象这样的一种潮汐就叫正规日潮，或称正规全日潮。
1.3.3不正规半日潮：在一个朔望月中的大多数日子里，每个太阴日内一般可有两次高潮和两次低潮；但有少数日子（当月赤纬较大的时候），第二次高潮很小，半日潮特征就不显著，这类潮汐就叫做不正规半日潮。
1.3.4不正规日潮：这类潮汐在一个朔望月中的大多数日子里具有日潮型的特征，但有少数日子（当月赤纬接近零的时候）则具有半日潮的特征。
1.3.5在环境评价和工程中实用的判据是依平均振幅之比(潮型系数,型态比) 来划分。
分界点：0.5,2.0和4.01.4潮汐的不等现象1.4.1日不等现象：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。
1.4.2半月不等：在农历每月的朔和望后二、三天潮差最大，这时的潮差叫大潮潮差（朔望潮）；在上、下弦（方照）时，潮差最小，称为小潮潮差（方照潮）。
海洋科学导论海洋学基础重点知识
海洋科学导论海洋学基础重点知识海洋科学导论重点知识第⼀章1.海洋科学：研究地球上海洋的⾃然现象、性质以及其变化规律，以及和开发与利⽤海洋有关的知识体系。
研究对象：海洋---海⽔、海⽔的组成、海洋⽣物以及海洋的边界（海洋沉积、海底岩⽯圈，河⼝、海岸带，海⾯上的⼤⽓等）。
研究内容：海⽔的运动规律、海洋中的物理、化学、⽣物和地质过程及其相互作⽤的基础理论、海洋资源的开发、利⽤、海洋军事活动应⽤研究等。
2. 海洋科学研究的特点是什么？1)明显地依赖于直接的观测。
2)信息论、控制论、系统论等⽅法在海洋科学研究中越来越显⽰其作⽤。
3)学科分⽀细化与相互交叉、渗透并重，⽽综合与整体化研究的趋势⽇趋明显。
相似问题：海洋科学研究对象的特点？①海洋科学研究对象具有特殊性和复杂性；②海洋中⽔---汽---冰的转化时刻都在进⾏；③海洋作为⼀个⾃然体系，具有多层次耦合的特点。
3. 海洋矿产资源的分布特点是什么？有哪些主要类型？·分布特点：深海锰结核以锰和铁的氧化物及氢氧化物为主要组分，富含锰、铜、镍、钴等多种元素。
主要分布于太平洋，其次是⼤西洋和印度洋⽔深超过3000⽶的深海底部。
以太平洋中部北纬6°30′～20°、西经110°～180°海区最为富集。
世界96%的锆⽯和90%的⾦红⽯产⾃海滨砂矿。
复合型砂矿多分布于澳⼤利亚、印度、斯⾥兰卡、巴西及美国沿岸。
⾦刚⽯砂矿主要产于⾮洲南部纳⽶⽐亚、南⾮和安哥拉沿岸；砂锡矿主要分布于缅甸经泰国、马来西亚⾄印度尼西亚的沿岸海域。
中国近海⽔深⼩于200⽶的⼤陆架⾯积有100多万公⾥，某中含油⽓远景的沉积盆地有7个：渤海、南黄海、东海、台湾、珠江⼝、莺歌海及北部湾盆地，总⾯积约70万公⾥，并相继在渤海、北部湾、莺歌海和珠江⼝等获得⼯业油流。
在辽东半岛、⼭东半岛、⼴东和台湾沿岸有丰富的海滨砂矿，主要有⾦、钛铁矿、磁铁矿、锆⽯、独居⽯和⾦红⽯等。
潮汐
形成原因
• 月球引力和离心力的合力是引起海水涨落 的引潮力。地潮、海潮和气潮的原动力都 是日、月对地球各处引力不同而引起的， 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—塑性潮汐形变，会引起相应 的海潮
形成原因
加拿大安纳波利斯潮汐电站
加拿大安纳波利斯潮汐电站
加拿大安纳波利斯潮汐电站
加拿大安纳波利斯潮汐电站
加拿大安纳波利斯潮汐电站
加拿大安纳波利斯潮汐电站构造及原理
加拿大安纳波利斯潮汐电站构造及原理
加拿大安纳波利斯潮汐电站构造及原理
世界名潮
• 在我国，有闻名中外的钱塘江暴涨潮和 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。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，形成"滔天浊 浪排空来，翻江倒海山为摧"的壮观景象。
钱塘江观潮
钱塘江观潮
钱塘江观潮
钱塘江观潮
开发利用
• 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。历史上就有许多成功利用 潮汐规律而取胜的战例。 发电应用 • 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。1912年，世界上最早的潮汐发电 站在德国的布斯姆建成。1966年，世界上最大容 量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国在1958 年以来陆续在广东省的顺德和东湾、山东省的乳 山、上海市的崇明等地，建立了潮汐能发电站。
钱塘江观潮
钱塘江观潮
钱塘江观潮
物理海洋学 潮汐现象与引潮力
什么是潮汐？
潮汐要素图
潮汐周期
潮汐的类型
正规半日潮：在一个太阴日内，有两次高 潮和两次低潮，从高潮到低潮和从低潮到 高潮的潮差几乎相等，叫正规半日潮，也 简称半日潮。
等现象，越靠近赤道，半日潮的成分越大， 反之，越靠近南、北极．日潮的成分越显 著。
对潮汐静力理论的评价
潮汐静力理论具有正确性： (1)潮汐静力理论是建立在客观存在的引 潮力上； (2)根据潮汐静力理论导出的潮高公式所 揭示出的变化周期与实际基本相符；
缺点： (1) 假定整个地球完全被海水包围，与实 际情况相差较大； (2) 完全没有考虑海水的运动，而且假设 海水没有惯性也与实际相差较大；
什么是潮汐？ 潮汐的形成与引潮力 潮汐静力学理论
潮汐的形成与引潮力
古代人们就知道潮汐与月亮有关，潮汐 “随时而应月”(宋·燕肃)。
月亮与地球的运行：共同绕公共质心作平 动公转。
平动：在运动过程中，刚体上任意两点的 连线保持平行，而且长度不变，那么这种 运动就叫做平动。
潮汐的形成与引潮力
作平动转动的物体，各点 的惯性离心力相等。
地球上（表面或内部）各
点惯性离心力大小相等、
方向相同，都指向背离月
球的方向。
fc
KM 2
M为月球质量，K是万有引 力常数，D为月地中心距离。
潮汐的形成与引潮力
月球引力：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：
KM fg x2
而在高纬度地区则出现正规日潮现象，在 一个太阴日内只有一次高潮、一次低潮。
潮汐PPT课件
惯性离心力
地-月公共质心
M
0.73r
GE
地球各点惯性离心力
➢ 地球的平动运动
➢ 大小：
fc
k
mM 1 D2
➢ 地面各点：相等、平行、背离月球
月球引力
月球对地球的吸引力：f k 地球表面某水质点所受引力mMΒιβλιοθήκη mE R2➢ 大小 ❖ 方向
fm
k
mM 1 x2
1）春分点：太阳从南向北穿过天赤道的点 2）秋分点：太阳从北向南穿过天赤道的点 3）升交点：月球由南向北和黄道相交的点 4）降交点：月球由北向南和黄道相交的点
第二节 与潮汐有关的天文学知识
二、时间单位
1、平太阳日和平太阳时 2、平太阴日和平太阴时
1平太阴日＝24.8412平太阳时（约等于 24h50min）
新月/满月时潮汐现象
月潮椭圆体
太阳潮椭圆体
满月
月引潮力
大潮 P
新月
太阳引潮力
太阳
❖太阳引潮力和月引潮力相互叠加 ❖高潮最高，低潮最低->大潮
上弦/下弦时潮汐现象
❖ 月引潮力与太 阳引潮力部分 抵销
❖ 高潮最低，低 潮最高->小潮
上弦月
小潮
太阳潮椭圆体
太阳引潮力
地球
月引潮力
太阳
月潮椭圆体
下弦月
大潮与小潮
第四节 平衡潮
2、潮汐静力理论 1）理论假定：地球为一个圆球，表面被等深海水 覆盖；海水没有粘质性、没有惯性；海水不受地 转偏向力、摩擦力的作用。 2）基本思想：考虑引潮力后的海面变成了椭球形。 由于地球的自转，地球的表面相对于椭球形的海 面运动，这就造成了地球表面上的固定点发生周 期性的涨落而形成潮汐。 3）结论：潮汐类型与纬度密切相关。赤道－半日 潮，两极－全日潮
海洋学7
第七章——潮
汐
潮汐的动力学理论（拉普拉斯）： 潮汐的动力学理论 潮汐是在水平引潮力周期性变化的作用下，周期与引潮力相同的 一种波浪——潮汐波。当波峰到达时发生高潮，而当波谷到达时， 则发生低潮。 潮汐波的形成除应考虑引潮力之外，还需考虑海洋的形态（深度 和宽度）、地球的自转（地转偏向力）和摩擦力等。 将海水看成在沿纬线的水渠中作潮波运动，它因地形的反射或折 射，可以形成有节点的震荡，或者因反射波与入射波的干涉而生 成新的波型。 地转偏向力使一切运动着的海水质点，在北半球偏向其运动方向 的右方，在南半球偏向其运动方向的左方。 地球自转的效应对潮汐波在平面上的分布有很大的作用。当潮汐 波移动时，受海水的摩擦力和地形的变化，消耗大量的能量，对 潮汐波的形态和流动也有很大的影响。 由于这些错综复杂因素的作用和影响，在一个特定的海湾（或海 滨）就有驻波的节点、节线以及潮汐的无潮点、同潮时线等等特 定形式的潮波。
第七章——潮
汐
中国近海和沿岸的潮汐性质、 中国近海和沿岸的潮汐性质、潮流 潮汐的性质：潮汐受地形的影响，各地潮汐的 潮汐的性质 性质很复杂。一般而言，渤海、黄海和东海 多属于半日潮或不正规的半日潮。南海以不 正规日潮和为主。 潮 流：黄海多为旋转式，流速中央小，近岸 大，东岸比西岸大。东海潮流近岸多为往复 流，外海多为旋转流。南海潮流一般不大。
第七章——潮
汐
同潮时线：把同时发生高潮的地点在海图 同潮时线 上连成一线。同潮时线的分布状况，可 以大致反映潮波的性质。 等振幅线： 等振幅线：在一个周期中，振幅相等的地 点在海图上的连线。振幅的二倍是潮差。 等潮差线： 等潮差线：潮差相同的地点的连线。 旋转潮波系统：等潮差线呈环状分布，同 旋转潮波系统 时潮时线呈放射的形状。
潮汐
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”。
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。
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。
自从人类认识了潮汐, 探索潮汐力的进程就从未停止过. 如今, 取得比较公认的月球引潮观点, 占据着较为重要的地位. 这种观点认为, 地球上所有产生周期性涨落变形的现象,均是由于月球与地心单位质点的引力和月球与目标单位质点的引力差(即所称引潮力) 造成, 如海水潮汐, 大气潮汐, 固体潮汐等. 由于一直没有新的更据理性和说服力的论点问世,长期以来, 由万有引力发展起来的月球等天体对地球物体的引潮力得以流行, 以致于引潮力明显存在的一些缺陷也被人们忽略, 这些缺陷包括: 大气潮汐所具有的规则半日潮, 与月球活动没有影响; 太阳- 地球- 月球处于一线的相同状态有春分和秋分时节, 但两时段的海潮却完全不能相比等潮汐力在地球上的表现1.海水潮汐地球上的潮汐现象最明显地发生在海洋. 全球性的半日海潮连年日复日地涨落, 是海水受太阳潮汐力作用的写照. 受海岸形态、海岛间结构及海岛与海岸组合形态的影响, 海潮可以发生干涉和衍射, 形成潮汐振幅加强或减弱、潮汐频次降低等现象. 如钱塘江大潮的“自既望以至十八为最甚”现象是海潮的干涉作用形成; 而发生在北部湾的规则全日潮, 则是因为巴士海峡与琼州海峡和北部湾组成了较为标准的杨氏实验装置, 使海潮发生衍射作用而形成(限于篇幅, 不作详细展开).2.大气潮汐地球上的潮汐现象幅度最大的是发生在大气.从牛顿1687 年提出大气潮汐到现在, 越来越多的观测资料和认识提供了大气发生周期性涨落的事实.在地球的对流层、平流层、中层和电离层中都有大气潮汐现象, 表现总是在地球的面向或背向太阳的一面出现涨潮或高潮,而中间地带出现落潮或低潮, 大气潮汐的振幅在赤道带最大, 向极区减小. 在大气潮汐现象中, 几乎觉察不到月球的影响, 也没有除半日潮以外的其他衍射现象发生.显然, 大气潮汐比较完美地映射了本文潮汐力的作用.3.地幔潮汐地球上的潮汐现象最隐蔽的是发生在地幔中.与海洋潮汐和大气潮汐不同, 地幔潮汐在周期上存在着非常巨大的差别, 以半个银河年计, 因而表现出地幔受银核作用的特征.板块受地幔潮动的影响是被动的. 由于流体具有不可压缩性, 当地幔物质受力产生潮汐, 形成潮汐波峰和波谷时, 覆盖在其表面的岩石圈不可能因其重量将这种波峰和波谷压平, 当地幔波峰形成的振幅大到一定值, 而岩石圈因超重, 不能匹配地幔潮的位移速度时, 发生地幔物质向岩石圈板块的侵入则不可阻挡, 地幔的波动是成片的, 所以岩浆的侵入表现也是成片的. 由于山根和海沟的存在, 地幔潮汐波也会产生干涉和衍射.4 关于月球引潮中国人是最早发现并研究潮汐的, 仅从“潮汐”二字所表现出的时间、频率性即可说明. 后来, 又发现了潮汐与月相的变化有关, 有了“大潮”和“小潮”及钱江潮的记载等. 当万有引力被发现后, 人类研究潮汐理性认识前进了一大步, 并有了引潮力的概念.谁也不能否认月球对海水潮汐具有一定的影响, 但必须承认它与太阳和银核对地球的潮汐作用完全是两回事, 我们将其区别列于表1.月球对潮汐的影响, 只能改变幅度, 不能改变周期. 当月球与地球和太阳处于一条线上时, 月球的引力作用与太阳对地球海水潮汐力作用的夹角最小,产生的极大值重合, 使潮汐振幅最大.在月球与海水间不存在太阳与海水、银核与海水的运动轨道关系, 所以不可能产生月球对地球海水的潮汐力F 1 + F 2, 相反, 在月球上则存在地球、太阳、银核的潮汐力作用, 这是轨道关系决定的.。
（完整版）海洋科学导论课后习题答案
（完整版）海洋科学导论课后习题答案海洋科学导论复习题第⼀章绪论2.海洋科学的研究对象和特点是什么？海洋科学研究的对象是世界海洋及与之密切相关联的⼤⽓圈、岩⽯圈、⽣物圈。
它们⾄少有如下的明显特点。
⾸先是特殊性与复杂性。
其次，作为⼀个物理系统，海洋中⽔—汽—冰三态的转化⽆时⽆刻不在进⾏，这也是在其它星球上所未发现的。
第三，海洋作为⼀个⾃然系统，具有多层次耦合的特点。
3.海洋科学研究有哪些特点？海洋科学研究也有其显著的特点。
⾸先，它明显地依赖于直接的观测。
其次是信息论、控制论、系统论等⽅法在海洋科学研究中越来越显⽰其作⽤。
第三，学科分⽀细化与相互交叉、渗透并重，⽽综合与整体化研究的趋势⽇趋明显。
5.中国海洋科学发展的前景如何？新中国建⽴后不到1年，1950年8⽉就在青岛设⽴了中国科学院海洋⽣物研究室，1959年扩建为海洋研究所。
1952年厦门⼤学海洋系理化部北迁青岛，与⼭东⼤学海洋研究所合并成⽴了⼭东⼤学海洋系。
1959年在青岛建⽴⼭东海洋学院，1988年更名为青岛海洋⼤学。
1964年建⽴了国家海洋局。
此后，特别是80年代以来，⼜陆续建⽴了⼀⼤批海洋科学研究机构，分别⾪属于中国科学院、教育部、海洋局等，业已形成了强有⼒的科研技术队伍。
⽬前国内主要研究⽅向有海洋科学基础理论和应⽤研究，海洋资源调查、勘探和开发技术研究，海洋仪器设备研制和技术开发研究，海洋⼯程技术研究，海洋环境科学研究与服务，海⽔养殖与渔业研究等等。
在物理海洋学、海洋地质学、海洋⽣物学、海洋化学、海洋⼯程、海洋环境保护及预报、海洋调查、海洋遥感与卫星海洋学等⽅⾯，都取得了巨⼤的进步，不仅缩短了与发达国家的差距，⽽且在某些⽅⾯已跻⾝于世界先进之列。
第⼆章地球系统与海底科学3.说明全球海陆分布特点以及海洋的划分。
地表海陆分布：地球表⾯总⾯积约5.1×108km2，分属于陆地和海洋。
地球上的海洋是相互连通的，构成统⼀的世界⼤洋；⽽陆地是相互分离的，故没有统⼀的世界⼤陆。
《海洋科学导论》第6章潮汐
2020/7/24
与潮汐有关的天文学知识
北天极
秋分点
b Earth 春分点 a
南天极
2020/7/24
赤纬、时角和天顶距
沿天体时圈从天赤道至天体的弧 度称为该天体的赤纬(相当于地理 纬度)，用d表示，范围0~±90°， 向北为正、向南为负；
秋分
j
E
d
r 春分
Z
M
T Z’ M’
2020/7/24
南天极
平衡潮
平衡潮潮高
z1与cosT成比例，表示在24太阴时内变化一 个周期，且月上中天时(T=0)最大，月下中天 时最小，故z1代表日潮；由式可知，日周期部 分随赤纬的增大而增大，赤纬为零时，日周 期部分为零。
z2与cos2T成比例，表示在24太阴时内变化 两个周期，且于月上、下中天时均出现最大
在天球上，通过南、北天极和天顶 (或天底)的大圆称为天子午圈； 通过南、北天极和天体的大圆称为 天体时圈；
通过天顶、天底和天体的大圆称为 天体方位圈。
与潮汐有关的天文学知识
天体视运动
以地球为中心，仰望天空，取任意长为半径的假想球 体称为天球，而太阳、月球....等统称为天体，天体 之真实运动反映在天球上的运动情形便叫做视运动。
潮汐现象
潮汐要素
潮汐要素主要包括： ➢涨潮、高潮、平潮（涨平）、高潮时、高潮高、涨潮时； ➢落潮、低潮、停潮（落停）、低潮高、低潮时、落潮时； ➢潮差、高潮间隙、低潮间隙。
2020/7/24
潮汐现象
潮汐类型
正规半日潮：在一个太阴日(约24时50分)内有两次高潮和两次低潮，且 涨、落潮时及涨、落潮差分别几乎相等。相应港口则为正规半日潮港。
潮汐现象及其成因课件
对观测到的潮汐数据进行整理、分类和归档，确保数据的准确性和完整性。
数据处理
运用数学模型和计算机技术对潮汐数据进行处理和分析，提取潮汐特征参数和 规律。
实例展示与讨论
实例展示
展示不同地区、不同时间段的潮汐观测数据和图表，帮助学生直观地了解潮汐现 象的变化规律。
实例讨论
组织学生讨论潮汐现象的影响因素、变化趋势及其对人类社会和自然环境的影响 ，加深对潮汐现象的理解。
应用领域举例
01
02
03
04
港口工程
预测潮汐变化，为港口设计、 航道疏浚等提供依据。
海洋渔业
掌握潮汐规律，有利于渔业资 源的开发和利用。
海洋能源
潮汐能是一种可再生能源，预 测潮汐现象有助于潮汐能发电
站的选址和建设。
灾害防治
预测潮汐引起的风暴潮、海啸 等灾害，为防灾减灾提供决策
支持。
发展前景展望
提高预测精度
地壳地形
地壳地形的不规则性也会 对潮汐现象产生影响，如 海湾、海峡等地形会增强 或减弱潮汐现象。
03
CATALOGUE
潮汐现象的观测与记录
观测方法与设备
传统观测方法
使用水准仪、经纬仪等设备进行 目视观测和记录。
现代观测技术
采用卫星遥感、雷达、浮标等自 动化观测设备进行实时监测和数 据采集。
数据记录与处理
潮汐成因的疑问
学生对潮汐成因表示疑 惑，希望得到详细解释 。
潮汐现象的影响
学生想了解潮汐现象对 地球和人类活动的影响 。
老师答疑解惑环节
潮汐现象的解释
老师详细解释潮汐现象的定义，包括正潮、负潮等现象。
潮汐成因的分析
老师从地球与月球、太阳的引力作用等方面分析潮汐成因，并解释 春潮、秋潮等现象。
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（二）潮汐不等现象 •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。
第三节：引潮力
天体的引力与惯性离心力的移动单位
中国的风暴潮
• 中国沿岸常有台风或寒潮大风的袭击，是一个风暴潮 危害严重的国家。 • 中国风暴潮一般具有以下特点： • （1）一年四季均有发生。夏季和秋季，台风常袭击沿 海而引起台风潮（Typhoon surge），但其多发区和 严重区集中在东南沿海和华南沿海。冬季，寒潮大风、 春秋季的冷空气与气旋配合的大风及气旋影响，也常 在北部海区，尤其是渤海湾和莱州湾产生强大的风暴 潮。 • （2）发生的次数较多。 • （3）风暴潮位的高度较大。 • （4）风暴潮的规律比较复杂，特别是在潮差大的浅水 区，天文潮与风暴潮具有较明显的非线性耦合效应， 致使风暴潮的规律更为复杂。
新月（朔）
上弦月
满月（望）
下弦月
第二节：潮汐现象
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，习惯上把海面铅直向 涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。
一、潮汐要素
二、潮汐不等于潮汐类型 （一）潮汐的类型
1、正规半日潮
2、不正规半日潮
3、正规日潮
4、不正规日潮
第六节：风暴潮
• 是来自海上的一种巨大的自然界的灾害现象， 指由于强烈的大气扰动—如强风和气压骤变 所招致的海面异常升高的现象。
分类
• 按照诱发风暴潮的大气扰动的特征分类： • 1. 热带风暴（台风、飓风）：夏秋季常 见。 • 三个阶段：先兆波、主振阶段、余振阶 段。 • 2. 温带气旋：主要发生于冬、春季。 • 3. 风潮：中国北方黄渤海地区所特有， 在春、秋过渡季节，由寒潮或冷空气所 激发的风暴潮是显著的
（二）潮汐静力理论（平衡潮理论）
地球为一个圆球形，其表面完全被等深的海水 所覆盖，不考虑陆地的存在； 假 设 海水没有粘滞性，也没有惯性，海面能随时 与等势面重叠；
海水不受地转偏向力和摩擦力的作用。
海面在月球引潮力的作用下离开原来的平衡位置 作相应的上升或下降，直到在重力和引潮力的作用下， 达到新的平衡位置为止，海面产生形变。
F / F' M S D13 D3 2.17
月球与金星（离地球最近）相比：近2万倍
(S1=0.815E，D1=108.92D) F / F1 19454 因此，海洋潮汐现象主要是月球（和太阳）产生的。
第四节：平衡潮
一、潮汐静力理论（平衡潮理论） （一）等势面 从地心移动单位质量物质到某一点，克服重力 和引潮力所做的功，叫做这一点的位势，位势相等 的点连成的面称为等势面
风暴潮预报
• 分两大类：经验统计预报；动力-数值预报。简称“经 验预报”和“数值预报”。 • 经验预报：用回归分析和统计相关建立风和气压与特 定港口的经验预报方程或相关图表。 • 数值预报：“风暴潮数值预报”，系指“数值天气预 报和‘风暴潮数值计算’二者组成的统一整体”。数 值天气预报给出风暴潮数值计算时所需要的海上风场 和气压场——所谓大气强迫力的预报；风暴潮数值计 算是在给定的海上风场和气压场强迫力的作用下、在 适当的边界条件和初始条件下去数值求解风暴潮的基 本方程组，从而给出风暴潮位和风暴潮流的时空分布， 其中包括了特别具有实际预报意义的岸边风暴潮位的 分布和随时间变化的风暴潮位过程曲线。
海洋潮汐实际上指的是海水在月球和太阳水平引 潮力作用下的一种潮波运动，即水平方向的周期运 动和海面起伏的传播。海洋潮波在传播过程中，除 受引潮力作用外，还受海陆分布、海底地形、地砖 偏向力以及摩擦力等因素的影响。
二、长海峡中的潮汐和潮流
波峰传到 高潮 波谷传到 低潮
右岸高于左岸
右岸低于左岸
在北半球的长海峡中，沿潮 汐传播的方向看，右岸潮差 大于左岸，而在南半球相反
三、窄长半封闭海湾中的潮汐和潮流 入射波 驻波
反射波
波腹处始终无潮流 波节处潮流最大 高低潮时，潮流处处为0 半潮面时，潮流速度最大
• • • •
涨潮时，潮流向里，涨至半潮面时，潮流流速最大 高潮时，潮流流速处处为0 落潮时，潮流向外，降至半潮面时，潮流流速最大 低潮时，潮流流度处处为0
四、半封闭宽海中的潮汐和潮流 考虑科氏力的作用
3、当δ不等于0时，在其他纬度上出现日不等现象， 越靠近赤道，半日潮的成份越大，反之越靠近南北极， 日潮的成分越显著。
二、平衡潮潮高公式
h M= 令ha=
h1与cosT成比例，代表的是日潮
h2与cos2T成比例，代表的是半日潮 h0与T无关，与有关
=0时，全日潮为0，而半日潮最大
分点潮
≠0时，全日潮与半日潮叠加，出现潮汐日不等现象 当月赤纬=28°时，日不等现象最显著 回归潮
世界海洋潮汐的主要特点
• 全球海洋多数地点为半日潮的类型，少数地点 为混合潮和全日潮的类型。 • 海洋水域大多为旋转潮波，还有另一些水域为 前进波、驻波。 • 在北半球，入射潮波方向右岸的潮差比左岸为 大。 • 近海潮位、潮流比外海和大洋的大 • 大洋岛屿的潮差一般一米左右，且多为半日潮 类型。
• 潮汐与海洋渔业的关系
质量物体至地表面任一点克服引潮力所做的 功，叫引潮力势
与天体质量成正比，与天体与地球距离的立方成反比。
垂直引潮力，水平引潮力 垂直引潮力与重力相比：只是重力的千万分之
0.56~1.12 （10-7）。 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）
第七章：潮汐
第一节：与潮汐有关的天文学知识
一、天球
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 种各样天体球面
二、时间单位
1、平太阳日和平太阳时
2、平太阴日和平太阴时 3、朔望月（盈亏月）
1平太阴日 = 24.8412平太阳时 ≈24h50min
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
三、推算潮时的简易方法—八分算潮法
月中天时至下一个高潮发生 时刻的时间间隔
例：求1992年11月1日铜沙概略潮时
已知：铜沙平均高潮间隙为1021（10时21分）， 当日为农历初七
第五节：潮汐动力理论
一、潮汐动力理论的基本思想
对于海水运动来说，只有水平引潮力才是最重要 的，而引潮力的铅直分量（铅直引潮力）和重力相 比非常小，因此铅直引潮力所产生的作用只是使重 力加速度产生极微小的变化，故不重要
考虑引潮力后的海面变成了椭球形，称为潮汐椭球， 并且它的长轴恒指向月球。由于地球的自转，地球的 表面相对于椭球形的海面运动，这就造成了地球表面 上的固定点发生周期性的涨落而形成潮汐，这就是平 衡潮理论的基本思想。
根据潮汐静力理论可以得到以下结论：
1、在赤道上永远出现正规半日潮。
2、当月赤纬δ不等于0时，两极高纬度地区（纬度 |φ|﹥90°- |δ|）出现正规日潮。
入射波 驻波
反射波
科氏力作用 海水堆积、流失 驻波
长海峡
潮 前进波 波 来复流 潮 高低潮时流速 流 最大；半潮面 时流速为0 潮 右岸大于左岸 汐 不存在无潮线
窄长半封闭海湾
驻波 来复流 半潮面时流速最 大；湾顶出潮流 始终为0 湾顶大、湾口小 存在无潮线
半封闭宽海
两驻波的叠加 旋转流 无潮点潮流始终最 大；各地潮流始终 不为0 岸边大、中间小 存在无潮点