潮长潮落...为什么出现?

【专家解说】：　　潮汐的形成 　　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，海水推波逐澜，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”。 潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮，而不是一次，“昼涨称潮，夜涨称汐”。 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。对潮汐现象的解释，是非惯性系中应用牛顿力学的典型例子。 　　有下面这样一个事实：在任何时刻，围绕地球的海平面有两个突出的部分， 在理想的情况下它们分别出现在地表面离月球最近和最远的地方。 如果说潮汐是月球的引力造成的，在离月球最近的地方海水隆起是可以理解的，但为什么在远离月球的地方海水也隆起？如果说潮汐是万有引力现象，似乎应该与质量成正比，与距离平方成反比。太阳的质量比月球大2.7×105 倍，而太阳到地球距离的平方只比月球到地球距离的平方大1.5×105倍， 两者相除，似乎太阳对海水的引力比月球还应该大180倍，为什么月球对潮汐起主要作用？这些通过分析计算来加以说明。 　　潮汐是海水周期性涨落现象。因白天为朝，夜晚为夕，所以把白天出现的海水涨落称为“潮”，夜晚出现的海水涨落称为“汐”。这种现象曾使古人很纳闷，不知究竟是什么原因造成的。后来细心的人们发现，潮汐每天都要推迟一会儿，而这一时间和月亮每天迟到的时间是一样的，因此想到潮汐和月球有着必然的联系。我国古代地理著作《山海经》中已提到潮汐与月球的关系，东汉时期王充在他所著的《论衡》一书中则明确指出：“涛之起也，随月升衰”。但是直到牛顿发现了万有引力定律，拉普拉斯才从数学上证明潮汐现象确实是由太阳和月亮、主要是月亮的引力造成的。 　　万有引力定律表明引力的大小和两个物体质量的乘积成正比，和它们之间的距离平方成反比。太阳对地球的引力比月球对地球的引力要强大得多，但太阳的引潮力却不到月球的1/2。这是怎么回事呢？原来引起海水涨落的引潮力（或称起潮力）虽然起因是太阳和月球的引力，但却又不是太阳和月球的绝对引力，而是被吸引物体所受到的引力和地心所受到的引力之差。引潮力和引潮天体的质量成正比，和该天体到地球的距离的立方成反比。因为太阳的质量是月球质量的2710X104倍，而日地间的平均距离是月地间平均距离的389倍，所以月球的引潮力是太阳的引潮力的2.17倍，因而从力学上证明潮汐确实主要由月球引起。打个比喻，如果某地潮水最高时有10米高，差不多7米是月球造成的，太阳的贡献只有3米，其他行星不足0.6毫米。 　　太阳的引潮力虽然不算太大，但能影响潮汐的大小。有时它和月球形成合力，相得益彰，有时是斥力，相互牵制抵消。在新月或满月时，太阳和月球在同一方向或正相反方向施加引力，产生高潮；但在上弦或下弦时，月球的引力作用对抗太阳的引力作用，产主低潮。其周期约半月。从一年看来，也同样有高低潮两次。春分和秋分时，如果地球、月球和太阳几乎在同一平面上，这时引潮力比其他各月都大，造成一年中春、秋两次高潮。此外，潮汐与月球和太阳离地球的远近也有关系。月球的公转轨道是个椭圆，大约每27.55天靠近地球和远离地球一次，近地潮要比远地潮大39％，当近地潮与高潮重合时，潮差特别大，若远地潮与低潮重合时，潮差就特别小。地球围绕太阳的公转轨道也是椭圆，在近日点太阳引力大，潮汐强，远日点，引力小，潮汐弱。 　　从一天看来，因地球自转和月球公转，潮汐波由东向西，沿周日运动的方向传播，一次潮汐涨落经历的时间是半个太阴日，即12小时25分，也就是所谓的半日潮，生活在海边上的人，每天都可以看到海水有规律地升落两次。白居易“旱潮才落晚潮来，一月周流六十回”的佳句便打此而来。 　　实际的潮汐还会受地理环境、海岸位置、洋流运动等诸多因素的制约。以钱塘江潮为例，我们知道，钱塘江口的杭州湾呈喇叭口状，越往里越窄，加之涨潮时带进的泥沙淤积在江底形成沙坎，从而造成潮势汹涌澎湃。 　　月球的引潮力不仅会在地球上产生海潮，还会引起大气潮。但是大气潮远没有海潮这样惊天动地，气势磅礴。又因为我们身在其中所以是很难察觉的。除此之外，引潮力还会使地球的本体，包括地表（大陆和洋底以下各部分）产生潮汐，这种潮汐称为固体潮，固体潮引起地表的起伏很小，只有用精密的仪器才能测出来，这可能对地球的引力场有细微影响。地球内部有一部分是液态的，因此那里也会产生潮汐，有人认为地球内部的潮汐是诱发地震的原因之一。 　　作用总是相对的，有作用力便有反作用力。月球对地球有引潮力，反过来，地球对月球同样也有引潮力。按理说，地球的质量比月球大80多倍，地球对月球的引潮力应是月球对地球引潮力的20多倍，然而，由于月球上没有水，所以地球的引潮力无法在月面上“兴风作浪”，但对月球的自转起了制动作用，使月球变成一颗同步自转的卫星，所以月球总以一面对着我们。而月球也通过与此相同的潮汐摩擦使地球自转变慢，使每日时间变长，同时地月之间的距离变大。 　　潮汐这一大自然奇观不仅是重要的旅游资源，而且对航海、渔业、盐业等都有重要的影响，同时潮汐还可以用来发电。 　　如全部转化成电能，每年发电量大约为1.2万亿度。潮汐能不仅无污染，而且和海浪能、风能、太阳能这些再生能源相比还有其优势，潮汐能可以不间断地发电，而海浪能、风能、太阳能在较大程度上受气候的影响。因此，如何开发和利用潮汐的巨大能量已成为当前许多国家研究的课题。有媒体报道，2003年第一座商用水下潮汐能发电站在挪威并网发电，预计5年内将有10万人用上这种新能源。