第七章——潮汐及深度基准面

§7.1 潮汐现象
潮汐：海水周期性的涨落运动称为潮汐。
潮汐类型
半日潮：一日之內有明顯的两次高潮与低潮变化。 全日潮：一日之內只有一次高潮和低潮的現象。 混合潮：為半日潮與全日潮間的混合型，每日高、低潮變 化不像半日潮或全日潮那麼單純的變化，相鄰兩次 漲潮的潮差有極為明顯的大小差異。
天体视运动轨道：
太阳在天球上的周年视运动轨道称为黄道；月球在天球 上的月视运动轨道称为白道。太阳从南向北穿越天赤道 时的交点为春分点（3月22-23日）、从北向南穿越天 赤道时的交点则为秋分点（9月22ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）；月球由南向北 穿越黄道的交点为升交点、由北向南穿越黄道的交点为 降交点。黄道与天赤道的夹角为23°27′，而与白道的 平均夹角为5°09′。
7.2.2 引潮力
惯性离心力
在地-月系统中，除了地球自转运动外，地球和月球还 绕它们的公共质心（位于距地心0.74r处，r为地球半径） 作公转。这种公转既是转动又是平动，结果使得地球 任一点处单位质量质点受到一个大小相等、方向相同 的惯性离心力，用表示。显然，地心处单位质量质点 所受的惯性离心力必然与其所受到的月球的引力大小 相等、方向相反，故惯性离心力大小为 KM fc 2 D 其中，K为万有引力常数，D为地月中心距离，M为月 球质量。
Chapter 7
潮汐,平均海面及深度基准面
Tide, MSL and Chart Datum
赵建虎
本 章 内 容

潮汐现象 潮汐产生的原因 潮汐理论 大洋及中国近海潮汐、潮流 潮汐调和分析和预报 平均海面和理论深度基准面 潮汐观测 潮汐改正 潮汐的影响及应用 参考文献 本章重点
cos sin sin cos cos cosT
其中为观测者所在纬度。
时间单位
平太阳日、平太阳时： 平太阳（在黄道上作等速视运动的假想太阳）连续两次 上中天的时间间隔称为一个平太阳日，其1/24称为1平 太阳时。此即通常所谓的日和时。
平太阴日、时：
平太阴（在白道上作等速视运动的假想月球）连续两次 上中天的时间间隔称为一个平太阴日，其1/24称为1平 太阴时。平太阴日与平太阳时关系如下 1平太阴日=24.8412平太阳时=24hr50min
F fm fc
3 r M Fh g sin 2 2 D E
3
r M Fv g (3 cos2 1) D E
3
引潮力分布特征
引潮力的量级是很小的，其垂直分量和水平分量具有相同 的量级。由此可见相对于重力加速度g而言，可以忽略不 计，即潮汐的升降运动不可能由产生；但则能使海水发生 辐合和辐散，从而形成海水的起伏涨落。因此，形成海洋 潮汐的真正原动力是引潮力的水平分量。
月球引力
地球上任一点处单位质量质点所受的月球万有引力简称 为月球引力，用表示，其大小为 ：
fm KM L2
其中K、M同上，L为质点至月球中心的距离。显 然，地球上各点的月球引力大小不等，方向彼此不平 行，均指向月球。
引潮力 地球上任一点处单位质量质点所受的月球引力
和惯性离心力的矢量和称为该处的引潮力，用表示，即
朔望月：
当地球、月球及太阳位于一直线时，若月球在地球和 太阳之间，则称此时的月球为朔（或新月），其日期 为农历初一； 若地球位于月球和太阳之间，则称此时的月球为望 （或满月），其日期为农历十五。 相邻两个朔（望）之间的时间间隔称为一个朔望月。 月球由朔向望转变过程中，当其与地球连线、地球与 太阳连线相互垂直时，称为上弦，其日期为农历初七、 八； 月球由望向朔转变过程中，当其与地球连线、地球与 太阳连线相互垂直时，称为下弦，其日期为农历二十 二。
潮汐的周期性变化
万有引力告诉我们：宇宙中一切物体之间都存在着互 相吸引的力量。月球是距离地球最近的天体，它与海 水运动关系最大。 月球吸引地球，地球拉着月球，它们相互吸引的同时， 又各自绕地月系统的质心做圆周运动，于是又产生排 斥力。
当吸引力大于排斥力，在吸引力作用下，海水便向着 月球方向聚集堆积，渐渐升高，形成高潮； 在与月球相反的另一面，排斥力大于吸引力，在排斥 力的作用下，海水又要向背着月球的方向聚集堆积，也 同样形成高潮。
7.2.1 与潮汐有关的天文学知识 天球：天球是一个假想的以地球为圆心，无限长为半
径的球面，地球之外的天体均分布于其上。与地球的 南、北极和赤道相对应，天球有南、北天极和天赤道。 地球上观测点位置与地心的连线分别向上和向下无限 延伸与天球的交点称为天顶和天底。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。
北美洲加拿大東岸的芬地灣(Bay of fundy)是當今所知 潮汐水位變化最大的地方，漲潮的水位可增加到16公 尺左右。如此劇烈的漲退潮造成每小時25公尺的潮流， 會代來大量的沉積物的移動。大陸長江口的錢塘潮就 是另一個明顯的例子，漲潮時，外海的海面高漲，海 水順著海浪，溯河而上。
§7.2 潮汐产生的原因
至于这相对方向的中间地方，由于海水被两端拉走， 就要慢慢降低，形成低潮。这样，海面就变成与鸡蛋一 样的椭球形状。地球每天自转一周，所以在大约一昼夜 时间里，海水一般有两次涨潮，两次落潮
地形对潮汐的影响
潮差的大小与地形有直接的关系。太陽与月球所引起 的潮汐效應，在開放海域較不突顯，但海岸或河口的 潮差往往可達數公尺，有些地方甚至可達20公尺。海 岸線的型態會影響潮汐升降的高度，一般從開放海域 進入狹窄的海灣或河口，乃至狹長的海峽，潮水的升 降幅度都會增大。
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），用表示，范围090°，向北为正、 向南为负；天体时圈与观测者所在的天子午圈在天赤道 上的夹角称为该天体的时角，用表示，规定自东向西计 量（故又称西行时角），范围0-360°。当时，称该天 体位于上中天；当时，称该天体位于下中天。在天体方 位圈上，天体与天顶之间所张开的弧度称为天顶距，用 表示，规定由天顶起算，范围0-180°。它们之间有如 下三角关系：