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潮汐是海水在月球和太陽引潮力作用下所發生的週期性運動,白天為潮,夜晚為汐。海水隨著地球自轉也在旋轉,而旋轉的物體都受到離心力的作用,使它們有離開旋轉中心的傾向,這就好象旋轉張開的雨傘,雨傘上水珠將要被甩出去一樣。同時海水還受到月球、太陽和其它天體的吸引力,因為月球離地球最近,所以月球的吸引力較大。這樣海水在這兩個力的共同作用下形成了引潮力。由於地球、月球在不斷運動,地球、月球與太陽的相對位置在發生週期性變化,因此引潮力也在週期性變化,這就使潮汐現象週期性地發生。
簡單地說,潮汐是由於月球的吸引造成的!
月亮到哪邊,地球上的水就被吸向哪邊!從而引起潮汐!
潮汐是海水週期性漲落現象。因白天為朝,夜晚為夕,所以把白天出現的海水漲落稱為“潮”,夜晚出現的海水漲落稱為“汐”。這種現象曾使古人很納悶,不知究竟是什麼原因造成的。後來細心的人們發現,潮汐每天都要推遲一會兒,而這一時間和月亮每天遲到的時間是一樣的,因此想到潮汐和月球有著必然的聯絡。中國古代地理著作《山海經》中已提到潮汐與月球的關係,東漢時期王充在他所著的《論衡》一書中則明確指出:“濤之起也,隨月升衰”。但是直到牛頓發現了萬有引力定律,拉普拉斯才從數學上證明潮汐現象確實是由太陽和月亮、主要是月亮的引力造成的。
萬有引力定律表明引力的大小和兩個物體質量的乘積成正比,和它們之間的距離平方成反比。太陽對地球的引力比月球對地球的引力要強大得多,但太陽的引潮力卻不到月球的1/2。這是怎麼回事呢?原來引起海水漲落的引潮力(或稱起潮力)雖然起因是太陽和月球的引力,但卻又不是太陽和月球的絕對引力,而是被吸引物體所受到的引力和地心所受到的引力之差。引潮力和引潮天體的質量成正比,和該天體到地球的距離的立方成反比。因為太陽的質量是月球質量的2710X104倍,而日地間的平均距離是月地間平均距離的389倍,所以月球的引潮力是太陽的引潮力的2.17倍,因而從力學上證明潮汐確實主要由月球引起。打個比喻,如果某地潮水最高時有10米高,差不多7米是月球造成的,太陽的貢獻只有3米,其他行星不足0.6毫米。
太陽的引潮力雖然不算太大,但能影響潮汐的大小。有時它和月球形成合力,相得益彰,有時是斥力,相互牽制抵消。在新月或滿月時,太陽和月球在同一方向或正相反方向施加引力,產生高潮;但在上弦或下弦時,月球的引力作用對抗太陽的引力作用,產主低潮。其週期約半月。從一年看來,也同樣有高低潮兩次。春分和秋分時,如果地球、月球和太陽幾乎在同一平面上,這時引潮力比其他各月都大,造成一年中春、秋兩次高潮。此外,潮汐與月球和太陽離地球的遠近也有關係。月球的公轉軌道是個橢圓,大約每27.55天靠近地球和遠離地球一次,近地潮要比遠地潮大39%,當近地潮與高潮重合時,潮差特別大,若遠地潮與低潮重合時,潮差就特別小。地球圍繞太陽的公轉軌道也是橢圓,在近日點太陽引力大,潮汐強,遠日點,引力小,潮汐弱。
從一天看來,因地球自轉和月球公轉,潮汐波由東向西,沿週日運動的方向傳播,一次潮汐漲落經歷的時間是半個太陰日,即12小時25分,也就是所謂的半日潮,生活在海邊上的人,每天都可以看到海水有規律地升落兩次。白居易“旱潮才落晚潮來,一月周流六十回”的佳句便打此而來。
實際的潮汐還會受地理環境、海岸位置、洋流運動等諸多因素的制約。以錢塘江潮為例,我們知道,錢塘江口的杭州灣呈喇叭口狀,越往裡越窄,加之漲潮時帶進的泥沙淤積在江底形成沙坎,從而造成潮勢洶湧澎湃。
月球的引潮力不僅會在地球上產生海潮,還會引起大氣潮。但是大氣潮遠沒有海潮這樣驚天動地,氣勢磅礴。又因為我們身在其中所以是很難察覺的。除此之外,引潮力還會使地球的本體,包括地表(大陸和洋底以下各部分)產生潮汐,這種潮汐稱為固體潮,固體潮引起地表的起伏很小,只有用精密的儀器才能測出來,這可能對地球的引力場有細微影響。地球內部有一部分是液態的,因此那裡也會產生潮汐,有人認為地球內部的潮汐是誘發地震的原因之一。
作用總是相對的,有作用力便有反作用力。月球對地球有引潮力,反過來,地球對月球同樣也有引潮力。按理說,地球的質量比月球大80多倍,地球對月球的引潮力應是月球對地球引潮力的20多倍,然而,由於月球上沒有水,所以地球的引潮力無法在月面上“興風作浪”,但對月球的自轉起了制動作用,使月球變成一顆同步自轉的衛星,所以月球總以一面對著我們。而月球也透過與此相同的潮汐摩擦使地球自轉變慢,使每日時間變長,同時地月之間的距離變大。
潮汐這一大自然奇觀不僅是重要的旅遊資源,而且對航海、漁業、鹽業等都有重要的影響,同時潮汐還可以用來發電。
潮汐發電與水力發電的原理相似.即把潮水漲落產生的水位差的勢能轉化為機械能,再把機械能轉變為電能。有人計算過,世界海洋潮汐能蘊藏量大約為27億千瓦,如全部轉化成電能,每年發電量大約為1.2萬億度。潮汐能不僅無汙染,而且和海浪能、風能、太陽能這些再生能源相比還有其優勢,潮汐能可以不間斷地發電,而海浪能、風能、太陽能在較大程度上受氣候的影響。因此,如何開發和利用潮汐的巨大能量已成為當前許多國家研究的課題。有媒體報道,2003年第一座商用水下潮汐能發電站在挪威併網發電,預計5年內將有10萬人用上這種新能源。