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对潮汐的探究.doc

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对潮汐现象的探究一.潮汐现象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。海水的这种运动现象就是潮汐。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”。简而言之“潮”指白天海水上涨,“汐”指晚上海水上涨,不过通常我们往往将潮和汐都叫做“潮”。 潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动,习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐,而海水在水平方向的流动称为潮流。潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象,它与人类的关系非常密切。海港工程,航运交通,军事活动,渔、盐、水产业,近海环境研究与污染治理,都与潮汐现象密切相关。尤其是,永不休止的海面铅直涨落运动蕴藏着极为巨大的能量,这一能量的开发利用也引起人们的兴趣。二.潮流潮流在一个周期内出现两次最大流速和最小流速。当高潮或低潮时,均出现一段时间潮流流速极缓慢的状态,称为憩流。按照潮流的运动形式可以分为回转流和往复流。回转流指潮流流向在半日或一日内旋转 360°,其发生在外海和开阔海区。往复流指潮流流向主要在两个相反方向上变化,其多发生在海峡和海湾内。在喇叭形海湾或河口中,潮流可以转变成潮高达十几米的怒潮,如我国著名的钱塘江口怒潮。 三.潮汐的形成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?我国古代余道安在他著的《海潮图序》一书中说:“潮之涨落,海非增减,盖月之所临,则之往从之”。哲学家王充在《论衡》中写道:“涛之起也,随月盛衰。”指出了潮汐跟月亮有关系。到了 17 世纪 80 年代,英国科学家牛顿发现了万有引力定律之后,提出了潮汐是由于月亮和太阳对海水的吸引力引起的假设,科学地解释了产生潮汐的原因。原来,海水随着地球自转也在旋转,而旋转的物体都受到日月引潮力,使它们有离开旋转中心的倾向,这就好像旋转张开的雨伞,雨伞上水珠将要被甩出去一样。同时海水还要受到月球、太阳及其他天体的吸引力,因为月球离地球最近,所以月球的吸引力较大。这样海水在这两个力的共同作用下形成了引潮力。由于地球、月球在不断运动,地球、月球与太阳的相对位置在发生周期性变化,因此引潮力也在周期性变化,这就使潮汐现象周期性地发生。四.潮汐的变化规律一日之内,地球上除南北两极及个别地区外,各处的潮汐均有两次涨落,每次周期 12 小时 25 分,一日两次,共 24 小时 50 分,所以潮汐涨落的时间每天都要推后 50 分钟。生活在海边有经验的人,大都能推算出潮汐发生的时间。在农历每月的初一即朔点时刻处太阳和月球在地球的一侧,所以就有了最大的引潮力,所以会引起“大潮”,在农历每月的十五或十六附近,太阳和月亮在地球的两侧,太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起“大潮”;在月相为上弦和下弦时,即农历的初八和二十三时,太阳引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分所以就发生了“小潮” ,故农谚中有“初一十五涨大潮,初八二十三到处见海滩”之说。另外在第天也有涨潮发生,由于月球每天在天球上东移 13 度多,合计为 50 分钟左右,即每天月亮上中天时刻(为 1 太阴日=24 时 50 分)约推迟50 分钟左右,(下中天也会发生潮水每天一般都有两次潮水)故每天涨潮的时刻也推迟 50 分钟左右。但由于,月球和太阳的运动的复杂性,大潮可能有时推迟一天或几天,一太阴日间的高潮也往往落后于月球上中天或下中天时刻一小时或几小时,有的地方一太阴日就发生一次潮汐。农历初一或十五,地球、太阳和月亮成一条直线,且太阳和月球在地球的一侧,此时地球受到的引潮力是月球引潮力和太阳引潮力之和,达到最大值。此时受到的引潮力越大,潮差也越大。
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