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潮汐——海洋的呼吸

 2000-10-16 19:39:35

  生活在海边的人都知道海水有一种交替往复,永不停息的小涨落运动。海水这种有节奏的周期性的涨落运动就是“潮汐”,法国文学称之为“大海的呼吸”,科学地讲,潮汐是海水在月球和太阳引潮力作用下所发生的周期性运动。我们把海面周期性的涨落叫潮汐,海水周期性的水平流动称为潮流,潮流与海流不同之处就在于潮流具有严格的周期性。
  
  很早以前,人们就注意到海水的潮来潮往很有规律性;初一,十五涨大潮。通常,地球上绝大部分地方的海水每天出现两次高潮和两次低潮,这种潮汐称为“半日潮”,有些地方,两次高潮与两次低潮的潮差很大,涨落时间不等,称为“混合潮”。有的地方一天只有一次高潮和一次低潮,高潮和低潮之大约相隔12小时25分,称为“全日潮”,掌握了潮汐的规律,对海边人民的生活有很大帮助。
  
  潮汐的这种规律性与它的日月起因是分不开的。我国早在《山海经》中就说潮汐与月亮有关,十七世纪后期牛顿发现了万有引力定律,即宇宙中的一切物体都相互吸引。地球、月球、太阳三者当然也不例外。潮汐的产生就是由于月球和太阳对地球的引潮力作用引起的。在这一系统中,由于月球(又称太阴)离地球远较太阳近,故其质量虽小,但它产生的引潮力比太阳大得多,是它的两倍左右。
  
  在地球——月球系统中,地球受到两个力的作用A:一是月球对它的引力,二是地球自转、绕日公转和绕地月系中心转动时产生的惯性离心力,这两个力结合产生合力。这种合力就称为“月球引潮力”,在引潮力的作用下导致海水运动形成潮汐。合力的两个分力就象四边形的两条边,中间有一个夹角,四边形的对角线就是”引潮力“。可以想像,当地月位置变化时,夹角也变化,对角线合力就变化。在向着月球的地方,月球的引力大于离必力,引力起主导作用,此时出现高潮;在背月的地方,离心力大于地球的引力,离心力起主导作用,也形成高潮。因此在高潮带之间的广阔海域,由于海水流向高潮区,水面下降,相对出现低潮。因为地球对着地球自转一周为24小时50分,这段时间内,某一海区就要经过向着月球和背着月球各一次出现两次高潮。
  
  当然,除了月球引潮力以外,太阳对地球也有引潮力。虽然较前者小得多,但其力学过程都是一样的。因为天体运动都有周期性和规律性,所以在月球和太阳的共同作用下,这海洋潮汐就很有规律性,每逢农历初一十五时,太阳,月球和地球三个天体差不多在同一条直线上,月球与太阳的引潮力几乎作用于同一个方向,两者的合力最大,此时海水受到的引潮力最大,因此这会海水涨得最高,落得最低,即大潮。到了初八(上弦),二十三(下弦),太阳、月球、地球三者位置形成直角,此时太阳引潮力和月球引潮力两者合力最小,这时潮涨得不高,落得也不低,出现两次最低的高潮和最高的低潮。
  
  潮汐是海洋中常见的自然现象之一。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。

(网上科学馆)
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