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海洋潮汐的规律性


§505—1海洋潮汐的周期性
两个潮汐隆起存在于地面上,却要受天上月球的曳引而随之移动。或者说,地球向东自转,而潮汐隆起却始终滞留在月垂点上。从一个特定地点看来,随着月球的周日运行,海洋便周期性地发生潮汐涨落。 潮汐的基本周期有二: ——每太阴日两次高潮和低潮。太阴潮是海洋潮汐的主体,因此,潮汐的周期性,首先是月垂点向西运动的周期性。月球垂点的向西移动,主要是由于地球的向东自转,其次是月球本身的向东公转。前者使月垂点每太阴日向西移动360°;后者使月垂点每太阳日向东移动13°10′(图5—16)。二者联合结果,使月垂点和它周围的潮汐隆起,以太阴日为周期,在地球上的中低纬度带自东向西运行。这两个潮汐隆起向哪里接近,那里就涨潮;从哪里离开,那里就是落潮。同理,它们到哪里,那里就是高潮;它们离开哪里很远,那里便是低潮。这样,在同一地点,一个太阴日内,就有二次涨潮和落潮,二次高潮和低潮。 太阴日长度为24时50分,因此,相应的高潮和低潮到来的时刻,逐日推迟约50分种。 ——每朔望月两次大潮和小潮。太阳潮和太阴潮同时存在,地球上的潮汐现象是二者合成的结果。由于地球的自转和公转,太阳垂点以太阳日为周期,在地球上南北回归线之间的地带向西运行。但太阳潮远不及太阴潮,其作用主要表现在对太阴潮的干扰。由于太阳日和太阴日是两个不等的周期,这种干扰同月球和太阳的会合运动相关,因而以朔望月为周期。 图5—16潮汐的基本周期:每太阴日二次高潮和二次低潮 每逢朔望(旧历初一和月半),月球、太阳和地球成一直线,月球和太阳的垂点很接近,因而太阳潮很大程度地加强了太阴潮,从而形成一月中特大的太阴、太阳合成潮。这时,高潮特别高,低潮特别低,潮差很大,称为大潮(图5—17)。民谚有“初一月半看大潮”。大潮发生在朔望,因此又叫朔望潮。 反之,每逢上下弦(旧历初八、廿三),月球、地球和太阳三者形成直角,月球和太阳的垂点相距很远(90°),以致太阳潮很大程度地牵制和削弱太阴潮,从而形成一月中很低的高潮和很高的低潮,潮差很小,叫做小潮。民谚有“初八、二十三,到处见海滩”。小潮发生在每月的上下弦,故又称方照潮。 太阴(日)和朔望(月),是海洋潮汐的基本周期。据此,可推算和预告高潮的约略时刻和大潮的约略日期,特别是大潮期间的高潮时刻。 图5—17潮汐的基本周期:每朔望月二次大潮和二次小潮 (上)每逢朔望发生大潮;(下)每逢上、下弦发生小潮。 §505—2海洋潮汐的复杂性 每太阴日的二次高潮和低潮,每朔望月的二次大潮和小潮,体现了海洋潮汐的基本规律性。此外,海洋潮汐还有一些次要的规律性。这些次要的规律,是对基本规律的复杂化。因此,我们把它们看成潮汐现象的复杂性。 月球和太阳,不仅有黄经的变化,而且,由于黄赤交角和黄白交角的存在,它们之间还有赤纬的差异。同时,月地距离和日地距离也要发生变化。这些都是海洋潮汐的因素。 ——赤道潮与回归潮。如果月球的赤纬为零,它的两个垂点都落在赤道上,全球各地在一个太阴日内,都有相等的二次高潮和低潮,潮汐的高度则
自赤道向两极递减,南北对称。这样的潮汐称为赤道潮(或称分点潮)。若月球赤纬不等于零,它的两个垂点便分居南北两半球,以致同一纬度(除赤道外)的顺潮与对潮有所不同,造成一日内二次高潮之间的差异,称为日潮不等(图5—18)。月球的赤纬愈大,日潮不等现象愈显著,月球赤纬很大(±28°35′)时所发生的潮汐,称为回归潮。 在一个交点月内,出现二次赤道潮和回归潮。由于这一变化,地球上各地在一个潮汐周期内,涨落的方式便有所不同。在赤道上,或发生赤道潮时,一太阴日内有等高的二次高潮和低潮,间隔均匀,叫做半日潮。其它日期,在纬度?≥90°-δ范围内,纬线全线位于顺潮(或对潮)半球内,以致那里每太阴日只有一次涨潮和落潮,这样的潮汐称为全日潮。如同极昼(夜)的情形一样,其发生范围视月球的赤纬(δ)而定。在其它纬度地带,每太阴日虽有二次涨潮和落潮,但涨落高度有所不同,涨(落)潮历时也有差异,这样的潮汐称为混合潮。 ——二分潮与二至潮。太阳赤纬的变化,同样对潮汐产生影响。所不同的是,太阳潮<太阴潮,不象月球赤纬变化所造成的赤道潮与回归潮那样来得明显。但当太阳赤纬与月球赤纬的效 应结合起来时,就出现潮汐现象的另一种周期变化:春秋二分前后的朔望,太阳和月亮都在二分点附近,太阳潮和太阴潮的潮汐隆起很为接近,潮差特大,日潮不等现象不显著,这时的潮汐称为二分潮。反之,冬夏二至前后的朔望,情形有所不同,称为二至潮。 图5—18日潮不等 月球直射的半球,顺潮>对潮;非直射半球,顺潮<对潮。如月球直射点(正垂点)落在20°N,那么,对宁波(30°N)来说,顺潮时距正垂点只有10°,而在对潮时距反垂点达50°之遥。 ——近地潮与远地潮。潮汐现象的复杂性,除了随月球赤纬而变化以外,还要因月地距离而变化。月球轨道的偏心率较大,月地距离在近地点时为57个地球半径,在远地点时为64个地球半径。按引潮力大小与天体距离的三次方成反比,近地点时的太阴潮比远地点时要大39.l%。 近点月的平均周期为27.5546日,比朔望月约短2日。因此,在每个朔望月里,近地潮同朔望潮出现的相对时间,是不断变动的。当近地潮遇上朔望潮时,潮差就特别大;而当远地潮遇上方照潮时,潮差便特别小。 同样的推论也完全适合于日地系统。近日潮与远日潮的变化周期为近点年(365.2596日)。由于太阳潮不及太阴潮的一半;而且,地球轨道的偏心率较小,所以,太阳潮的这种变化,只是叠加在太阴潮变化的不甚明显的起伏罢了。 ——除天文因素外,海洋潮汐还有其气象和水文因素。前者指气流情况,后者指水流情况,二者都是非周期性因素。潮汐现象大体上存在于一切海域,但是,特别显著的潮汐只发生在沿海,并且与海盆因素(包括海盆形状与海水深度)密切相关。例如,我国的钱塘潮,就同它所处的河口位置有关。钱塘江口与杭州湾的广阔水域毗连,呈喇叭状,阔口向外,吞纳大量海水。杭州湾口宽度为100km,向里逐渐狭窄,至浙江澉浦,水面宽度只有20km。澉浦以西的河段,水底有一条南北相连的像门槛似的沙滩,叫做“沙坎”,水浅,坡度微缓,阻滞潮波前进,使潮浪处于“前无去路,后有追兵”的状态,
水体壅积,激起汹涌澎湃的怒潮,蔚为奇观。 ——此外,海水本身具有一定的粘性,存在着内摩擦;同时,海底对潮流也有一定的摩擦作用。因此,高潮到来的时刻,一般都落后于月亮中天的时刻,其差值称高潮间隔,具体间隔时间则因地而异。同理,大潮发生的日期,一般都落后于朔望日期,其值通常是l—3日。“八月十八潮,壮观天下无!”是北宋文豪苏东坡为举世闻名的钱塘潮写下的千古名句。他指出,观潮的很佳日期不在月望的八月十五日,而挪后至八月十八日。


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