什麼是潮汐

潮汐，是發生在沿海地區的一種自然現象，是指海水在天體（主要是月球和太陽）引潮力作用下所產生的週期性運動。習慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐，而海水在水平方向的流動稱為潮流。人類們的祖先為了表示生潮的時刻，把發生在早晨的高潮叫潮，發生在晚上的高潮叫汐，這是潮汐的名稱的由來。

潮汐為什麼和月亮有關

潮汐是在月球和太陽引力作用下形成的海水週期性漲落現象。在白天的稱潮，夜間的稱汐，總稱“潮汐”。一般每日漲落兩次，也有漲落一次的。外海潮波沿江河上溯，又使得江河下游發生潮汐。由於夏曆是以月相變化為依據，其有一大作用是可以反映潮汐，潮汐現象是月亮起主導作用，以月相變化為依據的夏曆是古時指導海事活動指南。月球對地球海水有吸引力，地球表面各點離月球的遠近不同，正對月球的地方受引力大，海水向外膨脹；而背對月球的地方海水受引力小，離心力變大，海水在離心力作用下，向背對月球的地方膨脹，也會出現漲潮。

形容具有與潮汐現象相似特性的事物：潮汐車道、潮汐客流等。

北齊顏之推《顏氏家訓·歸心》：“潮汐去還，誰所節度？”

宋蘇轍《和子瞻雪浪齋》：“門前石岸立精鐵，潮汐洗盡莓苔昏。”

明劉基《江行雜詩》之七：“坤靈不放厚地裂，應有潮汐通扶桑。”

葉聖陶《窮愁》：“賭窟既破，全市喧傳，群來聚視博徒何如人，市囂乃如潮汐。”

不同的定義分類

由於日、月引潮力的作用，地球的岩石圈、水圈和大氣圈中分別產生的潮汐週期性的運動和變化，總稱潮汐。作為完整的潮汐科學，其研究物件應將地潮、海潮和氣潮作為一個統一的整體，但由於海潮現象十分明顯，且與人們的生活、經濟活動、交通運輸等關係密切，因而習慣上將潮汐一詞狹義理解為海洋潮汐。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性—塑性形變，稱固體潮汐，簡稱固體潮或地潮。

潮汐因地而異的，不同的地區常有不同的潮汐系統，它們都是從深海潮波獲取能量，但具有各自獨特的特徵。

海水在日、月引潮力作用下引起的海面週期性的升降、漲落與進退，稱海洋潮汐，簡稱海潮。

大氣各要素（如氣壓場、大氣風場、地球磁場等）受引潮力的作用而產生的週期性變化（如8、12、24小時）稱大氣潮汐，簡稱氣潮。

其中由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮，由月球引起的稱月球潮汐（太陰潮）。

鹹潮，主要是由旱情引起的，一般發生在上一年冬至到次年立春清明期間，由於上游江水水量少，雨量少，使江河水位下降，由此導致沿海地區海水通過河流或其他渠道倒流到內陸區域。鹹潮的影響主要表現在氯化物的含量上，按照國家有關標準，如果水的含氯度超過250毫克/升就不宜飲用。這種水質還會危害到當地的植物生存。

鹹潮上溯屬於沿海地區一種特有的季候性自然現象，多發於枯水季節、乾旱時期。鹹水上溯意味著位於江河下游的抽水口在鹹潮上溯期間抽上來的不是能飲用、灌溉的淡水，而是陸地生命無法賴以生存的海水。中國的鹹潮多發生在珠江口。

根據潮汐週期又可分為以下三類：

半日潮型：一個太陰日內出現兩次高潮和兩次低潮，前一次高潮和低潮的潮差與後一次高潮和低潮的潮差大致相同，漲潮過程和落潮過程的時間也幾乎相等（6小時12.5分）。中國渤海、東海、黃海的多數地點為半日潮型，如大沽、青島、廈門等。

全日潮型：一個太陰日內只有一次高潮和一次低潮。如南海汕頭、渤海秦皇島等。南海的北部灣是世界上典型的全日潮海區。

混合潮型：一月內有些日子出現兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮和低潮的潮差相差較大，漲潮過程和落潮過程的時間也不等；而另一些日子則出現一次高潮和一次低潮。中國南海多數地點屬混合潮型。如榆林港，十五天出現全日潮，其餘日子為不規則的半日潮，潮差較大。

不論那種潮汐型別，在農曆每月初一、十五以後兩三天內，各要發生一次潮差最大的大潮，那時潮水漲得最高，落得最低。在農曆每月初八、二十三以後兩三天內，各有一次潮差最小的小潮，屆時潮水漲得不太高，落得也不太低。

潮汐形成的原因

在不考慮其他星球的微弱作用的情況下，月球和太陽對海洋的引潮力的作用是引起海水漲落的原因。引潮力又是怎樣的一種力呢？在物理學看來，在非慣性系下，引潮力是月球的萬有引力和與之對應的慣性，還有太陽的萬有引力和與之對應的慣性力等四種力的合力。有的資料提到“離心力”也是引潮力的分力之一，物理學中有離心現象的提法，卻沒有“離心力”的概念和定義。不過“離心力”的本意正是慣性。

先說月球的作用。把地球和月球看做質點，說月球繞地球做圓周運動，實際上是月球和地球都繞二者的共同質心做圓周運動，只是地球的圓周軌道小得多。（雙星的兩個品質相近的星球的圓周軌道近似相等）以地心為非慣性參照物，地球質點受到月球質點的萬有引力正是地球質點繞共同質心做圓周運動的向心力，而此向心力對應的慣性力與此向心力大小相等方向相反。所以地球質點受月球質點的萬有引力與這個慣性力相互抵消。

既然地球被看做質點，就可以把地球上物體的運動軌跡和動力學規律看做與地球質點完全一樣。這樣物體受的月球的萬有引力和與之對應的慣性力相互抵消。

實際上地球的體積很大，在離月球最近的地面上的物體，繞地、月共同質心做圓周運動的軌道半徑明顯小於地球質點的軌道半徑，物體所受月球的萬有引力就會大於所受對應的慣性力，這兩個力不能再抵消，其合力與物體受地球的萬有引力方向相反，使物體的重力明顯變小。如果所說的“物體”是這裡的海水，那麼這裡就會有漲潮發生。用同樣的方法研究離月球最遠的地面上的物體，月球對此處物體的萬有引力小於與之對應的慣性力，它們的合力又是與地球對此處物體的萬有引力方向相反，也是使物體的重力明顯變小。所以在離月球最遠的那部分海水同時也會有漲潮發生。這就使本應是球形的海平面微微呈現出紡錘體形狀。

研究太陽對潮汐的作用，與研究月亮作用的方法相同。如果認為地球繞太陽的中心做圓周運動，問題就簡單了。

地潮、海潮和氣潮的發生都是上述原因引起的，三者之間互有影響。因月球距地球比太陽近，月球與太陽引潮力之比為11：5，對海洋而言，月亮潮比太陽潮顯著。大洋底部地殼的彈性和—塑性導致潮汐形變，會引起相應的海潮，即對海潮來說，存在著地潮效應的影響；而海潮引起的海水品質的遷移，改變著地殼所承受的負載，使地殼發生可復的變曲。氣潮在海潮之上，它作用於海面上引起其附加的振動，使海潮的變化更趨複雜。

潮汐的開發利用

潮汐能是以位能的形態出現的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。海水漲落的潮汐現象是由地球和天體運動以及它們之間的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由於地球的旋轉，這種水位的上升以週期為12小時25分和振幅小於1m的深海波浪形式由東向西傳播。

太陽引力的作用與此相似，但是作用力小些，其週期為12小時。當太陽、月球和地球在一條直線上時，就產生大潮（springtides）；當它們成直角時，就產生小潮（neaptides）。除了半日週期潮和月週期潮的變化外，地球和月球的旋轉運動還產生許多其他的週期性迴圈，其週期可以從幾天到數年。同時地表的海水又受到地球運動離心力的作用，月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。

發電原理

潮汐發電與普通水力發電原理類似，通過出水庫，在漲潮時將海水儲存的水庫內，以勢能的形勢儲存，然後，在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉，帶動發電機發電。差別在於海水與河水不同，蓄積的海水落差不大，但流量較大，並且呈間歇性，從而潮汐發電的水輪機結構要適合低水頭、大流量的特點。

1966年，世界上最大容量的潮汐發電站在法國的朗斯建成。中國在1958年以來陸續在廣東省的順德和東灣、山東省的乳山、上海市的崇明等地，建立了潮汐能發電站。

加拿大安納波利斯潮汐電站、法國朗斯潮汐電站、基斯拉雅潮汐電站是世界三大著名潮汐電站。

1661年4月21日，鄭成功率領兩萬五千將士從金門島出發，到達澎湖潮汐列島，進入臺灣攻打赤嵌城。鄭成功的大軍捨棄港闊水深、進出方便、但岸上有重兵把守的大港水道，而選擇了鹿耳門水道。鹿耳門水道水淺礁多，航道不僅狹窄且有荷軍鑿沉的破船堵塞，所以荷軍此處設防薄弱。鄭成功率領軍隊乘著漲潮航道變寬且深時，攻其不備，順流迅速通過鹿耳門，在禾寮港登陸，直奔赤嵌城，一舉登陸成功。

1939年，德國佈置水雷，攔襲夜間進出英吉利海峽的英國艦船。德軍根據精確計算潮流變化的大小及方向，確定錨雷的深度、方位，用漂雷戰術取得較大戰果。1950年北韓戰爭初期，北韓人民軍如風捲殘石，長驅直入打到釜山一帶。美國急忙糾集聯合國多國部隊，氣勢洶洶殺到北韓，但在選定登陸地點時犯了難——適合登陸的港口都有北韓人民軍重兵把守，強行登陸必然代價巨大。經過慎重考慮，最終美軍司令麥克阿瑟指揮美軍於仁川成功登陸。原來，仁川港位於北韓的西海岸，離首都漢城西28公里，起著漢城關門的作用。海面是亞洲潮差最大的，最高達9.2米，退潮時近岸淤泥灘長5000餘米，登陸艦船、兩棲車輛和登陸兵極易擱淺；沿岸築有4米高的石質防波堤，構成登陸兵和兩棲車輛的障礙；進入港口的船隻，只有一條飛魚峽水道，倘若有一艘艦船沉沒，就堵塞了航道；岸上炮兵可將近岸的艦船、兩棲車輛和登陸兵全部摧毀。北韓人民軍認為美軍不可能從仁川登陸，加之戰線拉得太長，所以對仁川港疏於防守，兵力薄弱。然而，仁川港地區每年有3次最高的大潮，最高時潮差可達9.2米，其中就有9月15日。經過分析計算，美軍於9月15日利用大潮高漲，穿過了平時原本狹窄、淤泥堆積的飛魚峽水道和礁灘，出人意料地在仁川港登陸。北韓人民軍因此被攔腰截斷，前線後勤完全失去保障，腹背受敵，損失慘重，幾乎陷入絕境。麥克阿瑟指揮的美軍和聯合國軍，僅用1個月，幾乎席捲北韓半島，兵臨鴨綠江邊，取得空前勝利。

但這次成功的登陸範例也有敗筆，美軍算錯了仁川港當天漲潮時刻，真正的漲潮提前到來。因此，儘管前方美軍已經提前登陸成功，炮兵卻按預定時間進行登陸前的轟炸，結果將已登陸的軍隊炸得血肉橫飛，白白損失了一營的官兵。

對天體影響

1.潮汐與地球自轉變慢

由於各層海水作相對運動時會發生粘滯力以及海水與陸地和海床的摩擦作用，潮汐對地球自轉有一種制動作用，使地球自轉逐漸變慢.研究表明，地球自轉週期每個世紀變長1-2毫秒,，如果把這一減慢效應應用到長的時間跨度上，則距今37000萬年以前(泥盆紀)的一年天數約有400天左右，這與泥盆紀珊瑚化石的生長環數目相符(珊瑚環一天長一環)。

2.月球總是以同一面對著我們

人們發現月球總是以同一面對著我們，它的另一面我們在地球上是看不到的。這是由於月球自轉週期恰好和月球繞地球轉動的週期相等造成的，而這兩個週期相同則是潮汐長期作用的結果。由計算可得地球對月球的起潮力為月球對地球起潮力的22.17倍。如此強大的起潮力，加上月球的轉動慣量又比地球小得多，因此，潮汐所造成的自轉速度減慢對於月球尤為顯著。可以設想，早期的月球有較大的自轉速度，在潮汐的作用下，使月球自轉逐漸減慢，最後，月球自轉週期和月球繞地球轉動的週期相等，此時，月球潮汐消失，月球的自轉週期不再發生變化，所以今天的月球總是以相同的一面對著地球。

3.潮汐與月一地距離的增大

潮汐使得地球自轉變慢，導致地球自轉角動量減少。據近年觀測,月球正以每年3.81釐米的速度遠離地球。月球緩慢地遠離地球，也可以用地球潮汐凸起部分形成的月球加速度來解釋。

世界名潮

錢塘江大潮

錢塘江大潮是世界三大湧潮之一，是天體引力和地球自轉的離心作用，加上杭州灣喇叭口的特殊地形所造成的特大湧潮。錢塘江口外寬內窄，呈明顯的喇叭狀。出江口的江面有一百千米寬，越往裡江面越窄到海寧鹽官鎮一帶時江面驟然降到只有3千米寬。

錢塘江暴漲潮和深入內陸六百多公里的長江潮。主要是由於潮流沿著入海河流的河道溯流而上形成的。潮水湧入三角形海灣中，潮位堆高，潮差增大。當潮流湧來時，潮端陡立，水花四濺，象一道高速推進的直立水牆，前面的還沒有疏通，後面的浪又趕上來，一浪高過一浪，十分壯觀，形成"滔天濁浪排空來，翻江倒海山為摧"的壯觀景象。

餘亞飛詩云：“錢塘一望浪波連，頃刻狂瀾橫眼前；看似平常江水裡，蘊藏能量可驚天”。潮頭初臨時，江面閃現出一條白線，伴之以隆隆的聲響，潮頭由遠而近，飛馳而來，潮頭推擁，鳴聲如雷，頃刻間，潮峰聳起一面三四米高的水牆直立於江面，噴珠濺玉，勢如萬馬奔騰。觀潮始於漢魏，盛於唐宋，歷經2000餘年，已成為當地的習俗。