潮汐

潮汐
潮汐
  潮汐现象是指海水在天体(主要是月球太阳)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。是沿海地区的一种自然现象,古代称白天的潮汐为“潮”,晚上的称为“汐”,合称为“潮汐”。  中文名称:潮汐  英文名称:tide  定义1:在天体引潮力作用下产生的海面周期性涨落现象。  所属学科:海洋科技(一级学科);海洋科学(二级学科);物理海洋学(三级学科)  定义2:海水受月球和太阳等天体的引力作用而发生的周期性升降现象。  所属学科:水产学(一级学科);水产基础科学(二级学科)  定义3:海水在月球和太阳引潮力等外力作用下产生的周期性运动。  所属学科:水利科技(一级学科);水力学、河流动力学、海岸动力学(二级学科);海岸动力学(水利)(三级学科)

基本解释

  ①由于月亮和太阳的引力而产生的水位定时涨落的现象。  ②特指海潮。

潮汐概述

自转与潮汐
自转与潮汐
  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,海水推波助澜,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。  随着人们对潮汐现象的不断观察,对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识。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。  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,永不休止的海面垂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。

定义分类

潮汐
潮汐
  由于日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化,总称潮汐。作为完整的潮汐科学,其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体,但由于海潮现象十分明显,且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切,因而习惯上将潮汐(tide)一词狭义理解为海洋潮汐。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变,称固体潮汐,简称固体潮或地潮;  海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退,称海洋潮汐,简称海潮;  大气各要素(如气压场、大气风场、地球磁场等)受引潮力的作用而产生的周期性变化(如8、12、24小时)称大气潮汐,简称气潮。  其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮,由月球引起的称太阴潮。

形成原因

  月球引力和离心力的合力是引起海水涨落的引潮力。地潮、海潮和气潮的原动力都是日、月对地球各处引力不同而引起的,
潮汐形成
潮汐形成
三者之间互有影响。因月球距地球比太阳近,月球与太阳引潮力之比为11:5,对海洋而言,月亮潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性—塑性潮汐形变,会引起相应的海潮,即对海潮来说,存在着地潮效应的影响;而海潮引起的海水质量的迁移,改变着地壳所承受的负载,使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上,它作用于海面上引起其附加的振动,使海潮的变化更趋复杂。  潮汐是因地而异的,不同的地区常有不同的潮汐系统,它们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂,但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量,并在吸收能量过程中使地球旋转减慢。但是这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不出来的,而且也并不会由于潮汐能的开发利用而加快。这种能量通过浅海区和海岸区的磨擦,以1.7TW的速率消散。只有出现大潮,能量集中时,并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有,但世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算,有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。

潮汐推算

  潮汐的发生和太阳,月球都有关系,也和我国传统农历对应。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。  我国劳动人民在千百年来总结经验出来许多的算潮方法(推潮汐时刻)如八分算潮法就是其中的一例:简明公式为:  高潮时=0.8h×[农历日期-1(或16)]+高潮间隙  上式可算得一天中的一个高潮时,对于正规半日潮海区,将其数值加或减12时25分(或为了计算的方便可加或减12时24分)即可得出另一个高潮时。若将其数值加或减6时12分即可得低潮出现的时刻——低潮时。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。故每天的涨潮退潮时间都不一样,间隔也不同.

咸潮介绍

  咸潮,主要是由旱情引起的,一般发生在上一年冬至到次年立春清明期间,由于上游江水水量少,雨量少,使江河水位下降,由此导致沿海地区海水通过河流或其他渠道倒流到内陆区域。咸潮的影响主要表现在氯化物的含量上,按照国家有关标准,如果水的含氯度超过250毫克/升就不宜饮用。这种水质还会危害到当地的植物生存。  咸潮上溯属于沿海地区一种特有的季候性自然现象,多发于枯水季节、干旱时期。咸水上溯意味着位于江河下游的抽水口在咸潮上溯期间抽上来的不是能饮用、灌溉的淡水,而是陆地生命无法赖以生存的海水。我国的咸潮多发生在珠江口。

·咸潮成因

  1、降水减少  降雨比多年平均减少。降雨锐减导致江、湖、库水位急剧下降,降雨减少导致江河流量严重减少,上游少雨,源水水量减少,下游则受海水潮汐影响,形成咸潮。  2、沿江无序挖沙  非法采沙船导致河段已基本没有河沙;没有河沙河段正沿着大江大河自下溯江而上;过量滥采河沙造成河床严重下切,引发咸潮上溯。  3、海平面上升加剧咸潮蔓延  海平面上升与咸潮之间的关系引人注目。河口三角洲将遭受更为严重的洪水、风暴潮、涝灾和咸潮的袭击,面临“被淹”的危险。  4、生产和生活用水增加  随着经济急速发展,工业生产规模扩张,常住人口增长,生产和生活用水急剧增加,导致江河水流量减少,这使咸潮入侵日益严重。

·咸潮危害

         潮汐
     潮汐
  海水的氯化物浓度一般高于5000毫克/升,当咸潮发生时,河水中氯化物浓度从每升几毫克上升到超过250毫克。水中的盐度过高,就会对人体造成危害,老年人和患高血压、心脏病、糖尿病等病人不宜饮用。水中的盐度高还会对企业生产造成威胁,生产设备容易氧化,锅炉容易积垢。在咸潮灾害中,生产中用水量较大的化学原料及化学制品制造、金属制品、纺织服装等产业受到的冲击较大,其中一些企业不得不停产。  咸潮还会造成地下水和土壤内的盐度升高,给“鱼米之乡”的珠三角农业生产造成严重影响,危害到当地的植物生存。从广州市番禹区农村看到的情况令人触目惊心。在番禹石楼镇的一些稻田边,尽管水沟里蓄有一些水,然而田地却龟裂着。该镇因为咸潮,沟里的水咸度已达0.5%,而如果农作物“饮用”咸度超过0.4%的水,半个月后就会停止生长,甚至死掉。  水质性缺水对当地农业的影响是明显的。据统计部门统计数据显示:广州市番禹区2004年全区早稻面积计划完成6.5万亩,同比减少2.1万亩,近1/3的稻田无法下插;甘蔗面积5.2万亩,同比减少0.1万亩;常年蔬菜面积11万亩,同比减少1.8万亩。

·咸潮防治

  1、建立预警机制  加强对咸潮形成机理的研究,运用先进的超声波流速剖面仪等设备和技术,对咸潮实施同步的严密监测,并建立预警机制,建立协调机构,在咸潮到来之前做好防范。  2、采取调水以淡压咸  由于咸潮活动主要受潮汐活动和上游来水控制。潮汐活动可调节的余地有限,而上游径流的调节则是大有可为的。进入21世纪,抵御咸潮迫切要求水利枢纽的运作。调水以淡压咸是目前比较有效的应急办法。通过调水以淡压咸可以允分发挥大江流域水资源的综合效益。  3、加强河道采砂管理  鉴于目前三角洲河段过量滥采河砂造成河床严重下切,引发咸潮上溯,有关部门应对严厉打击违法采砂行为。  4、节约用水  用水的严重浪费导致河流水位下降,加重咸潮的危害。所以,应提倡人们节约用水,提高水的利用效率,以减轻威潮的危害。

潮汐能源

·基本介绍

  潮汐能是以位能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中,月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋转,这种水位的上升以周期为12小时25分和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似,但是作用力小些,其周期为12小时。当太阳、月球和地球在一条直线上时,就产生大潮(spring tides);当它们成直角时,就产生小潮(neap tides)。除了半日周期潮和月周期潮的变化外,地球和月球的旋转运动还产生许多其他的周期性循环,其周期可以从几天到数年。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用,月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。

·潮差对比

  除月球、太阳外,其他天体对地球同样会产生引潮力。虽然太阳的质量比月球大得多,但太阳离地球的距离也比月球与地球之间的距离大得多,所以其引潮力还不到月球引潮力的一半。其他天体或因远离地球,或因质量太小所产生的引潮力微不足道。根据平衡潮理论,如果地球完全由等深海水覆盖,用万有引力计算,月球所产生的最大引潮力可使海水面升高0.563m,太阳引潮力的作用为0.246m,夏威夷等大洋处观测的潮差约1m,与平衡潮理论比较接近,近海实际的潮差却比上述计算值大得多。如我国杭州湾的最大潮差达8.93m,北美加拿大芬地湾最大潮差更达19.6m。这种实际与计算的差别目前尚无确切的解释。一般认为当海洋潮汐波冲击大陆架和海岸线时,通过上升、收聚和共振等运动,使潮差增大。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。或者说,与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比,潮汐能的能量密度很低,相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13~15m,但一般说来,平均潮差在3m以上就有实际应用价值。

·潮汐系统

  潮汐是因地而异的,不同的地区常有不同的潮汐系统,它们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂,但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量,并在吸收能量过程中使地球旋转减慢。但是这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不出来的,而且也并不会由于潮汐能的开发利用而加快。这种能量通过浅海区和海岸区的摩擦,以1.7TW的速率消散。只有出现大潮,能量集中时,并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有,但世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算,有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。

·能源储量

  全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3 ×10^9kw。我国海岸线曲折,全长约1.8×10^4km,沿海还有6000多个大小岛屿,组成1.4×10^4km的海岸线,漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达1.1×10^8kw,其中浙江、福建两省蕴藏量最大,约占全国的80.9%,但这都是理论估算值,实际可利用的远小于上述数字。

开发利用

  潮汐是由于日月引潮力的作用,使地球上的海水产生周期性的涨落现象。它不仅可发电、捕鱼、产盐及发展航运、海洋生物养殖,而且对于很多军事行动有重要影响。历史上就有许多成功利用潮汐规律而取胜的战例。

·发电应用

潮汐发电
潮汐发电
  世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算,有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。 1912年,世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成。1966年,世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国在1958年以来陆续在广东省的顺德和东湾、山东省的乳山、上海市的崇明等地,建立了潮汐能发电站。
法国朗斯潮汐电站
法国朗斯潮汐电站
  世界三大著名潮汐电站  1. 加拿大安纳波利斯潮汐电站  2. 法国朗斯潮汐电站  3. 基斯拉雅潮汐电站

·军事应用

  1661年4月21日,郑成功率领两万五千将士从金门岛出发,到达澎湖列岛,进入台湾攻打赤嵌城。郑成功的大军舍弃港阔水深、进出方便、但岸上有重兵把守的大港水道,而选择了鹿耳门水道。鹿耳门水道水浅礁多,航道不仅狭窄且有荷军凿沉的破船堵塞,所以荷军此处设防薄弱。郑成功率领军队乘着涨潮航道变宽且深时,攻其不备,顺流迅速通过鹿耳门,在禾寮港登陆,直奔赤嵌城,一举登陆成功。  1939年,德国布置水雷,拦袭夜间进出英吉利海峡的英国舰船。德军根据精确计算潮流变化的大小及方向,确定锚雷的深度、方位,用漂雷战术取得较大战果。  1950年朝鲜战争初期,朝鲜人民军如风卷残石,长驱直入打到釜山一带。美国急忙纠集联合国多国部队,气势汹汹杀到朝鲜,但在选定登陆地点时犯了难——适合登陆的港口都有朝鲜人民军重兵把守,强行登陆必然代价巨大。经过慎重考虑,最终美军司令麦克阿瑟指挥美军于仁川成功登陆。原来,仁川港位于朝鲜的西海岸,离首都汉城西 28公里,起着汉城关门的作用。海面是亚洲潮差最大的,最高达9.2米,退潮时近岸淤泥滩长5000余米,登陆舰船、两栖车辆和登陆兵极易搁浅;沿岸筑有 4米高的石质防波堤,构成登陆兵和两栖车辆的障碍;进入港口的船只,只有一条飞鱼峡水道,倘若有一艘舰船沉没,就堵塞了航道;岸上炮兵可将近岸的舰船、两栖车辆和登陆兵全部摧毁。朝鲜人民军认为美军不可能从仁川登陆,加之战线拉得太长,所以对仁川港疏于防守,兵力薄弱。然而,仁川港地区每年有3次最高的大潮,最高时潮差可达9.2米,其中就有9月15日。经过分析计算,美军于9月15日利用大潮高涨,穿过了平时原本狭窄、淤泥堆积的飞鱼峡水道和礁滩,出人意料地在仁川港登陆。朝鲜人民军因此被拦腰截断,前线后勤完全失去保障,腹背受敌,损失惨重,几乎陷入绝境。麦克阿瑟指挥的美军和联合国军,仅用1个月,几乎席卷朝鲜半岛,兵临鸭绿江边,取得空前胜利。  但这次成功的登陆范例也有败笔,美军算错了仁川港当天涨潮时刻,真正的涨潮提前到来。因此,尽管前方美军已经提前登陆成功,炮兵却按预定时间进行登陆前的轰炸,结果将已登陆的军队炸得血肉横飞,白白损失了一营的官兵。

世界名潮

钱塘江潮汐
钱塘江潮汐
  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。 

扩展介绍

  据现代科学发现太阳月球引力还可能对人体或生物体中的液体等会发生作用,形成神秘的“生物潮”和“人体潮”,有日本科学家正对此问题在作研究。我国古代有一句谚语“逃过初一,也逃不过十五”也是对这种神秘的生物潮和人体潮可能会引发
人体潮
     人体潮
人或其它生物的病情加重,或精神上的变化的生动写照。  太阳和月球引力对地球上的水(液体)起作用如此大,对地壳的固体大陆也起作用会发生“陆潮”,“陆潮”可能会促使引发地震,所以在作地震预报时应虑月相。  太阳和月球引力对地球上的大气(气体)也会发生很大的作用,发生“大气潮”,引起大气对流和大气运动上的变化,会引起气候上的变化。(这和认为气候的变化与月亮无关的传统观点是抵触的。)故气象专家建议在作天气预报时应考虑月相。  不论什么时刻,地球面向月亮的一侧比其对面一侧更靠近月亮,其差大约是地—月间距离的7%。这就意味着,前者受到月亮的吸引力大于后者受到的吸引力。地球在这个吸引力和离心力的共同作用下,将在地—月连线上的长度加长。因此,我们能在地球的这条线的两端发现隆起的现象。  对于地球上的固态物质而言(如陆地),它在上述位置时的隆起并不明显,然而,对于聚集力低于固态物质的海水而言,隆起的程度就明显地大多了。海水若在上述位置时,两面却有隆起现象发生,其中一面朝向月亮,而另一面背向月亮。当地球自转时,地球表面上的各个点陆续地进入这个位置,而后又离开了它。  人们站在陆地上观看海面,似乎水面升高了,直至最高潮,然后又开始回落,直至最低潮。这样的起伏每天要反复两次。月亮在其轨道上运行时,伴随着地球的自转,地球上的各部位都有两次涨潮,间隔约12.5小时。  对于这一事实,人类从远古时代就把海水的涨落——潮汐现象和月亮联系起来了,只是实际情况比他们想象的要复杂得多。太阳对地球也会产生潮汐作用,只是比月亮造成的潮汐高度小。当太阳、地球和月亮处于同一条直线上,即满月和新月时,产生的潮汐比往常的潮汐剧烈得多,海水涨得也高,回落得也低;但当太阳和月亮间的位置关系是以地球为顶点的直角关系,即逢“半月”时,潮汐的强度就低于平时。不过,对某地来说,潮汐是否出现,以及出现的时间和强度,还与地理位置、海岸线形状有关。  早期的欧洲人大多聚集于地中海地区,这个地区是一个几乎被陆地所包围的港口。涨潮的时候,来自大西洋的海水通过直布罗陀海峡流入港口,但还没等潮汐过程全部结束,退潮就开始了,海水开始从港口涌出。可还没等海水完全退去,下一次涨潮又开始了。最终结果是地中海的水位几乎没有什么变化。  大约在公元前300年时,古希腊探险家费萨斯驾船驶出地中海,他横渡了大西洋、不列颠群岛,然后到达斯堪的纳维亚。航行过程中,他亲眼目睹了一些潮汐现象,对此他做了详细的记录,并进一步提出这种现象的产生与月亮有关。但是他的观点几乎没得到任何重视。当儒略·恺撒率领一支偷袭军队进入不列颠时,他把船队停泊在离岸上稍高一点的地方,后来不期而遇的涨潮来临时,几乎将他的船只全部卷走。作为恺撒大帝,他很快纠正了自己的错误。  如果缺乏对万有引力的理解,是很难接受潮汐现象与月亮有关这一事实的。比如说伽利略,在多数方面,他是一个不折不扣的思想家,居然也对月亮对地球有一定的影响这一事实嗤之以鼻,他认为潮汐现象是因为地球自转时海洋的海水晃动而引起的。直到后来牛顿于1687年发现了宇宙间万有引力的存在,人们才完全弄懂潮汐现象的起因。