什么是潮?

潮汐

地球岩石圈、水圈和大气圈的周期性运动和变化是由太阳和月亮的引潮力引起的。太阳和月球的引潮力引起的固体地球的弹塑性变形称为固体潮,简称固体潮或地面潮;太阳和月亮的引潮力引起的海面的周期性升降、波动和进退称为海洋潮汐,简称海潮;大气要素(如气压场、大气风场、地球磁场等)的周期性变化(如812,24小时)。)引起的潮汐称为大气潮汐,简称潮汐。其中,由太阳引起的大气潮称为太阳潮,月球潮称为月球潮。因为月球比太阳离地球近,所以月球和太阳的引潮力之比为11: 5。对于海洋来说,月球潮汐比太阳潮汐更重要。地球潮汐、海潮和大气潮汐的驱动力都是由于太阳和月亮对地球各部分的引力不同而引起的,它们相互影响。海洋底部地壳的弹塑性潮汐变形会引起相应的潮汐,即潮汐存在潮汐效应;而潮汐波引起的海水水质迁移,改变了地壳所承受的载荷,使地壳再次弯曲。空气潮在海潮之上,作用于海面引起附加振动,使海潮的变化更加复杂。作为一门完整的潮汐科学,其研究对象应该是作为统一整体的固体潮、海潮和大气潮。但由于海潮现象非常明显,与人们的生活、经济活动、交通运输等密切相关,习惯上把潮汐一词解释为狭义的海洋潮汐。

潮汐能是以势能形式存在的海洋能,是指海水涨落形成的水的势能。海水波动的潮汐现象是由地球和天体的运动及其相互作用引起的。在海洋中,月球的引力抬高了地球面向月球表面和面向月球表面的水位。由于地球自转,这种水位上升以深海波浪的形式自东向西传播,周期为12小时25分,振幅小于1m。太阳引力的作用类似,但力更小,其周期为12小时。当太阳、月亮和地球在一条直线上时,春潮);发生;当它们成直角时,就会产生小潮。除了半日潮和月周期潮的变化外,地球和月球的自转还产生许多其他的周期循环,这些周期从几天到几年不等。同时,地表的海水受到地球运动离心力的影响,月球引力和离心力的合力就是引起海水波动的引潮力。除了月球和太阳,其他天体也会对地球产生引潮力。虽然太阳的质量比月球大得多,但太阳与地球的距离也比月球与地球的距离大得多,所以它的引潮力还不到月球的一半。其他天体因为远离地球或者质量太小,引潮力可以忽略不计。根据平衡潮汐理论,如果地球完全被等深度的海水覆盖,月球产生的最大引潮力可使海面抬升0.563 m,太阳的引潮力为0.246 m,夏威夷等大洋观测到的潮差约为1m,接近平衡潮汐理论,但实际近海潮差远大于上述计算值。如中国杭州湾最大潮差8.93 m,北美和加拿大芬迪湾最大潮差19.6m..对于这种现实与计算的差异,目前还没有确切的解释。一般认为,当海洋潮汐波冲击大陆架和海岸线时,潮差会通过上升、聚集和振动的运动而增大。潮汐能的能量与潮气量和潮差成正比。换句话说,它与潮差的平方和水库的面积成正比。与水电相比,潮汐能的能量密度很低,相当于微水头发电的水平。世界上较大的潮差约为13 ~ 15m,但一般来说,3m以上的平均潮差具有实际应用价值。

潮汐因地而异,不同地区往往有不同的潮汐系统。它们都是从深海潮汐波中获取能量,但又各有特色。虽然潮汐很复杂,但在任何地方都可以准确预测。海洋潮汐从地球的自转中获得能量,并在吸收能量的过程中使其变慢。但地球自转的这种减速,在人的一生中几乎是察觉不到的,不会因为潮汐能的开发利用而加速。这种能量通过浅海区和沿海区的摩擦以1.7TW的速率耗散。只有在有大潮,能量集中,地理条件适合建设潮汐电站的地方,才有可能从潮汐中提取能量。虽然这样的地方并不是到处都有,但世界各国都选择了相当数量的适合开发潮汐能的地点。据最新估计,具有开发潜力的潮汐能约为每年200兆瓦时。

世界潮汐能理论储量约为3 ×109kw。我国海岸线曲折,全长约1.8×104km,沿海有大小岛屿6000多个,形成了1.4×104km的海岸线。漫长的海岸线蕴藏着丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论储量为1.1×108kw,其中浙江省和福建省的储量最大,约占全国的80.9%,但这些都是理论估算,实际可利用的远远少于上述数字。

潮汐是沿海地区的一种自然现象。古代白天叫“潮”,晚上叫“汐”,都叫“潮”。它的发生与日月有关,也与中国传统农历相对应。农历正月初一太阳和月亮在地球的一边,所以潮汐力最大,会造成“春潮”。临近农历正月十五或十六,太阳和月亮在地球的两侧,太阳和月亮的潮汐力也会引起“春潮”。当月相为上弦月和下弦月,即农历八月和二十三日时,太阳的引潮力和月亮的引潮力相互抵消,于是发生了“小潮”。所以农业谚语中有“农历正月十五春潮起,农历八月二十三沙滩随处可见”的说法。另外,第一天也有高潮。因为月亮每天在天球上向东移动超过13度,总共是50分钟左右,也就是月亮的中天时间(1太阴日=24: 50)每天延迟50分钟左右,(下一个中天也会有潮汐,一般每天两次),所以涨潮的时间每天也延迟50分钟左右。

然而,由于月球和太阳运动的复杂性,春潮有时可能会延迟一天或几天,太阴日期间的高潮往往比月球上的凌日时间晚一小时或几小时。在一些地方,农历一过就要涨潮。

太阳和月亮的引力对地球上的水(液体)起这么大的作用,对地壳的固体大陆也有作用,所以“陆地潮”可能导致地震,所以地震预测要考虑月相;

太阳和月亮的引力也会对地球上的大气(气体)产生很大的作用,发生“大气潮汐”,引起大气对流和大气运动的变化,也会引起气候变化。这与气候变化与月球无关的传统观点相矛盾。因此,气象专家建议,做天气预报时要考虑月相。

根据现代科学,太阳和月亮的引力也可能作用于人体或生物体内的液体,形成神秘的“生物潮”和“人类潮”。一些日本科学家正在研究这个问题。中国古代有句谚语“逃不过初一,逃不过十五”,这也是可能导致人类或其他生物疾病加重或精神变化的神秘生物潮和人体潮的生动写照。

我国劳动人民总结了几千年的经验,提出了许多潮汐计算方法(推潮时间),如八点潮汐计算法,例如:简明公式为:

高潮=0.8h×[农历日期-1(或16)]+高潮间隔。

当上述公式可视为一日涨潮时,对于正常半日潮海域,加减12: 25(或为计算方便加减12: 24)得到另一个涨潮时间。如果加上或减去6: 00和12点,就可以得到低潮出现的时间——低潮。