潮汐1

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。

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。我国古代余道安在他著的《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。

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定义与分类

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，由月球引起的称太阴潮。

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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，太阴潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性—塑性潮汐形变，会引起相应的海潮，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。

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潮汐推算

潮汐的发生和太阳，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。

我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。但由于，月球和太阳的运动的复杂性，大潮可能有时推迟一天或几天，一太阴日间的高潮也往往落后于月球上中天或下中天时刻一小时或几小时，有的地方一太阴日就发生一次潮汐。故每天的涨潮退潮时间都不一样,间隔也不同.

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咸潮

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。

成因

1.降水减少

降雨比多年平均减少。降雨锐减导致江、湖、库水位急剧下降，降雨减少导致江河流量严重减少，上游少雨，源水水量减少，下游则受海水潮汐影响，形成咸潮。

2．沿江无序挖沙

非法采沙船导致河段已基本没有河沙；没有河沙河段正沿着大江大河自下溯江而上；过量滥采河沙造成河床严重下切，引发咸潮上溯。

3．海平面上升加剧咸潮蔓延

海平面上升与咸潮之间的关系引人注目。河口三角洲将遭受更为严重的洪水、风暴潮、涝灾和咸潮的袭击，面临“被淹”的危险。

4．生产和生活用水增加

随着经济急速发展，工业生产规模扩张，常住人口增长，生产和生活用水急剧增加，导致江河水流量减少，这使咸潮入侵日益严重。

危害

海水的氯化物浓度一般高于5000毫克/升，当咸潮发生时，河水中氯化物浓度从每升几毫克上升到超过250毫克。水中的盐度过高，就会对人体造成危害，老年人和患高血压、心脏病、糖尿病等病人不宜饮用。水中的盐度高还会对企业生产造成威胁，生产设备容易氧化，锅炉容易积垢。在咸潮灾害中，生产中用水量较大的化学原料及化学制品制造、金属制品、纺织服装等产业受到的冲击较大，其中一些企业不得不停产。

咸潮还会造成地下水和土壤内的盐度升高，给“鱼米之乡”的珠三角农业生产造成严重影响，危害到当地的植物生存。从广州市番禹区农村看到的情况令人触目惊心。在番禹石楼镇的一些稻田边，尽管水沟里蓄有一些水，然而田地却龟裂着。该镇因为

咸潮，沟里的水咸度已达0.5％，而如果农作物“饮用”咸度超过0.4％的水，半个月后就会停止生长，甚至死掉。

水质性缺水对当地农业的影响是明显的。据统计部门统计数据显示：广州市番禹区2004年全区早稻面积计划完成6.5万亩，同比减少2.1万亩，近1／3的稻田无法下插；甘蔗面积5.2万亩，同比减少0.1万亩；常年蔬菜面积11万亩，同比减少1. 8万亩。

防治

引潮力是指月球和太阳对地球上海水的引力，以及地球绕地月公共质心旋转时所产生的惯性离心力，这两种力组成的合力，是引起潮汐的原动力.

引潮力的实质是什么？它是怎样产生的？要回答这一问题，首先需从天体引力谈起。绕转着的天体，都受到两种力的作用，一种是绕转天体间的引力，一种是由于绕转而产生的离心力。两种力同时作用，才使天体能够维持其按一定规律绕转的运动状态。月和地球绕转、地和日绕转也是这样。

引力和离心力，对于整个天体来说，二者是保持平衡的。但是，对于天体上的每一个质点（位于天体中心的质点除外）来说，二者则是不平衡的。绕转天体之间的引力同绕转运动所产生的惯性离心力的不平衡，是产生引潮力的根本原因。

太阳和月球对地球的引力，地球在绕转中产生的离心力，以及由于这两种力在地球表面所表现出的不平衡，其本质是相同的。由月球作用而产生的潮汐，称太阴潮；由太阳作用而产生的潮汐，称太阳潮。太阳潮和太阴潮并无本质上的差异，其原理是一样的，但在量值上，太阴潮大于太阳潮。

为了便于说明问题，仅以月球对地球的作用为例，对引潮力进行分析。并且，假定地球是完全被均匀的海水所覆盖的球体。这就是说，我们在这里对引潮力和潮汐的分析，是以只考虑月球的作用，而不考虑其它任何因素对潮汐的影响为前提条件的。

地球在绕地月公共质心运动时，处于其不同位置的所有质点，惯性离心力都是相同的，其绝对值大小等于月球对地心质点的引力；其方向都互相平行，与月球对地心质点的引力方向相反。

地球是一个具有平均半径约6371千米的球体，构成这一庞大球体的各个质点，因其在地球体上所处的位置不同，而与月球质心具有不同的距离和相对位置。因此，根据万有引力定律可以知道，与月心距离和相对位置不同的地球上各质点，受月球实际引力的方向和大小，都有一定的差异。如图，C为月球质心，O为地球质心。A位于OC连线上，是距月心最近的地球质点，称为月球在地球上的正垂点。B是月心和地心连线延长线与地表的交点，为地球上距月心最远的一点，叫做月球在地球上的反垂点。在地球上，正垂点A所受月球的实际引力最大，它与地月心连线重迭，并指向月心。反垂点B所受月球的实际引力最小，它与地月心连线的延长线重迭，也指向月心。地球表面其他任何地点所受月球的实际引力，其

量值都小于正垂点、而大于反垂点；其方向虽然也都指向月心，但却都不同地月心连线重迭，而是各有不同大小的夹角。地球质心O所受月球的实际引力，在数值上是整个地球全部质点所受月球实际引力的平均值，并指向月心。

在地球的质心，绕转所产生的惯性离心力与月球对它的实际引力，保持平衡，即二者在同一直线上，作用于同一点，绝对值相等，方向相反，其合力为零。由于地表一切地点的惯性离心力相等、方向平行，而月球对它们的实际引力，与月球对地心的实际引力又都存在着不同程度的差异，因此，在地表任何地点，离心力与月球实际引力都是不平衡的，它们的合力都不等于零。月球在地表的正垂点A所受实际引力与离心力作用于同一直线，方向相反。在这里，实际引力大于离心力绝对值，引力起主导作用，引力与离心力的合力是向上指向月心的；反垂点B所受实际引力也与离心力作用于同一直线，方向相反。在这里，则是离心力的绝对值大于月球实际引力，离心力起主导作用，两种力的合力背向月心方向，但在地球上也是向上的。地表其它任何地点所受月球实际引力，都不和离心力作用于同一直线，力的方向相差都不等于180°，而且力的绝对值也不相等。因此，除正、反两个垂点外，地表一切地点所受月球实际引力，都与离心力构成一个方向不同、大小不等的合力。这些合力，就是引起地球上潮汐现象的直接动力——引潮力。

引潮力在地球上的分布是不均匀的。各地点引潮力大小、方向的差异，必然使被海水所覆盖的地球变形。以正垂点为中心的半球，引潮力的水平分力指向正垂点，另一个分力指向月球（或太阳），海水质点向正垂点方向集中、朝向月球（或太阳）隆起；以反垂点为中心的半球，引潮力的水平分力指向反垂点，另一个分力背向月球（或太阳），海水质点向反垂点方向集中、背向月球（或太阳）隆起；在这两个半球交界的地方，引潮力指向地心，海水质点向下移动。这样，就使完全被海水覆盖的地球，变成一个分别朝向和背向月球（或太阳）隆起的扁球体。正垂点和反垂点的连线，就是这个扁球体的长轴。这种由于引潮力作用而产生的变形，称为潮汐变形。

在地球上看来，在引潮力作用下，以正、反垂点为中心的海水朝向和背向月球（或太阳）隆起，都是海面的向上升高，在正、反垂点周围，各形成一个水位特高的地区，叫做潮汐隆起；在距正、反垂点最远的地方，指向地心的引潮力使那里的海面下降，形成水位特低的地带。

以正垂点为中心的潮汐隆起，称为顺潮，它始终朝向月球（或太阳）；以反垂点为中心的潮汐隆起，称为对潮，它始终背向月球（或太阳）。因此，随着月球（或太阳）自东向西的周日视运动，两个潮汐隆起不断地自东向西移动，一日之内在地球上移动一周。距正、反垂点最远的海面最低地带，也相应在地球上自东向西移动。这样，在地表某个具体地点所看到的情况，就是随着时间的流逝，海面不断上升，达到最高水位后，又不断下降，降到最低水位后，又开始上升……如此不停地循环往复，这就是海面不断涨落的周期性运动