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第七章：潮汐一、潮汐现象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，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。（一）潮汐要素（了解）涨潮时，潮位不断增高，达到一定的高度以后，潮位短时间内不涨也不退，称之为平潮。平潮的中间时刻称为高潮时。平潮的持续时间各地有所不同，可以从几分钟到几十分钟不等。平潮过后，潮位开始下降。当潮位退到最低的时候，与平潮情况类似，也发生潮位不退不涨的现象，叫做停潮，其中间时刻为低潮时。停潮过后，潮位又开始上涨，如此周而复始的运动着。从低潮时到高潮时的时间间隔叫做涨潮时，从高潮时到低潮时的时间间隔称为落潮时。一般来说，在许多地方涨潮时和落潮时并不一样长。海面上涨到最高位置时的高度叫做高潮高，下降到最低位置时的高度叫低潮高。相邻的高潮高与低潮高之差叫潮差。（二）潮汐不等与潮汐类型（了解）根据潮汐涨落的周期和潮差的情况，可以把潮汐大体分为如下四种类型：1、 正规半日潮：在一个太阴日（约24h50min）内，有两次高潮和两次低潮，从高潮到低潮和从低潮到高潮的潮差几乎相等，这类潮汐就叫做正规半日潮。2、 不正规半日潮：在一个朔望月中的大多数日子里，每个太阴日内一般可有两次高潮和两次低潮，但有少数日子（当月赤纬较大时），第二次高潮很小，半日潮特征不显著，这类潮汐就叫做不正规半日潮。3、 正规日潮：在一个太阴日内，只有一次高潮和一次低潮，像这样的一种潮汐就叫做正规日潮，或称为正规全日潮。4、 不正规日潮：这类潮汐在一个朔望月中的大多数日子里具有日潮型的特征，但有少数日子（当月赤纬接近0时）则具有半日潮的特征。凡在一天之中两个潮汐的潮差不等，涨潮时和落潮时也不等，这种不规则现象称为潮汐的日不等现象。二、与潮汐有关的天文学知识（一）某些天文学的概念（理解）1、 天球、天轴、天极、天顶、天底（1） 在天球上，以地心为圆心，通过天极和天顶所作的大圆圈叫做天子午圈；通过天极和天体所作的大圆圈叫做天体时圈；通过天顶、天底和天体的大圆圈称为天体方位圈。（2） 天体通过天子午圈叫中天。由于地球做周日旋转，每个天体一昼夜内有两次中天，即天体的时圈在一昼夜内有两次与天子午圈重叠，天体靠近天顶叫上中天，靠近天底时称下中天。2、 赤纬：从天赤道沿着天体时圈至天体所张的角度称为该天体的赤纬，用表示。以天赤道为赤纬0，向北为正，向南为负。3、时角：观测着所在的天子午圈与天体时圈在天赤道上所张的角度称为时角。天体上中天时，时角为0，天体下中天时，时角为180。4、天顶距：在天体方位圈上，天体与天顶之间所张的角度称为天顶距。（二）时间单位1平太阴日=24.8412平太阳时24h50min朔望月（盈亏月）三、引潮力天体的引力与惯性离心力的合力称为引潮力。月球引潮力约为太阳引潮力的2.17倍。海洋的潮汐现象主要是由月球产生的，其次是由太阳产生的，其他天体的引潮作用很小，一般可以忽略不计。四、平衡潮（一）潮汐静力理论（平衡潮理论）最早由牛顿于1687年提出。从地心移动单位质量物质到某一点，克服重力和引潮力所做的功，叫做这一点的位势，位势相等的点连成的面称为等势面。不考虑引潮力情况下，重力位势面是一个圆球面。即使地球自转，也无法使水位有铅直的涨落。考虑引潮力后，等势面为椭球形，其长轴指向月球。平衡潮理论基本思想假设：1、 地球为一个圆球，其表面完全被等深的海水所覆盖，不考虑陆地的存在；2、 海水没有粘滞性，也没有惯性，海面能随时与等势面重叠；3、 海水不受地转偏向力和摩擦力的作用。在这些假设条件下，海面在月球引潮力的作用下离开原来的平衡位置作相应的上升或下降，直到在重力和引潮力的作用下，达到新的平衡位置为止。海面产生形变。即：考虑引潮力后的海面变成了椭球形，称之为潮汐椭球，并且它的长轴恒指向月球。由于地球的自转，地球的表面相对于椭球形的海面运动，这就造成了地球表面上的固定点发生周期性的涨落而形成潮汐。这就是平衡潮理论的基本思想。根据潮汐静力理论可得到以下几个结论：1、 在赤道上永远出现正规半日潮；2、 当月赤纬不等于0时，两极高纬度地区出现正规日潮；3、 当不等于0时，在其他纬度上出现日不等现象，越靠近赤道，半日潮的成分越大；反之越靠近南北级，日潮的成分越显著。若同时考虑月球和太阳对潮汐的效应，在半个朔望月内，将出现一次大潮和一次小潮，即潮汐具有半月的变化周期。海洋潮汐不仅是月球所引起的，太阳也有一定的作用。当太阴、太阳时角相差0获180时，潮差最大，是朔望大潮；当太阴、太阳时角相差90获270时，潮差最小，是方照小潮或两弦小潮。这样一来，潮汐就有半月周期变化，即产生半月不等现象。（二）推算潮时的简易方法八分算潮法适应于正规半日潮海区或港湾。其表达式为：高潮时=0.8h农历日期-1（或16）+高潮间隔所谓高潮间隔是月中天时至下一个高潮发生时刻的时间间隔，因地点而异。上式计算得一天中的一个高潮时，对于正规半日潮，将其数值加或减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，即可得出低潮时。五、潮汐动力理论（一）潮汐动力理论的基本思想1775年由拉普拉斯提出。是从动力学观点出发来研究海水在引潮力作用下产生潮汐的过程。该理论认为：对于海水运动来说，只有水平引潮力才是最重要的，而引潮力的铅直分量（铅直引潮力）和重力相比非常小，因此铅直引潮力所产生的作用只是使重力加速度产生极微小的变化，故不重要。海洋潮汐实际上指的是海水在月球和太阳水平引潮力作用下的一种潮波运动，即水平方向的周期运动和海面起伏的传播。海洋潮波在传播过程中，除受引潮力作用外，还受海陆分布、海底地形（如水深）、地转偏向力（即科氏力）以及摩擦力等因素的影响。（二）长海峡中的潮汐和潮流（结合课本中图分析）设有一潮波潮如长海峡，且此波是沿着海峡轴线方向前进的前进波。根据前进波的性质，波峰处水质点的运动方向与传播方向相同，波谷处水质点的运动方向与传播方向相反，所以：当潮波波峰传到海峡中的人一断面BC时，BC断面皆为高潮，又由于科氏力的作用，是B（右）岸水位高于C岸；当波谷到达断面时，BC断面出现低潮，而流向与潮波传播方向相反，科氏力作用，时C（右）岸水位高于B岸。由此可以引伸出长海峡中潮汐的一个普遍性质：在北半球的长海峡中，沿潮汐传播方向看，右岸的潮差大于左岸，而在南半球则相反。（三）窄长半封闭海湾中的潮汐和潮流（结合课本中图分析）当一个前进潮波自外海传入海湾（称为入射波）时，由于湾顶岸壁的全反射，就产生一个反射波，这两个波叠加而称的驻波构成了窄长半封闭海湾的潮波。（参照驻波性质）波腹处始终无潮流（只有水质点的铅直运动分量） 高低潮时，潮流处处为零；波节处潮流最大（只有水质点的水平速度分量） 半潮面时，潮流速度最大。现实的窄长半封闭海湾，其长度都不大于波长的1/4，其潮汐和潮流随时间变化的规律为：涨潮时，潮流向里，涨至半潮面时，潮流流速最大；高潮时，潮流流速处处为0；落潮时，潮流向外，海面降至半潮面时，潮流流速最大；低潮时，潮流流速处处为0。（四）半封闭宽海中的潮汐和潮流设北半球的半封闭海湾，其长度和宽度都等于潮波波长的一半，有一前进波沿港湾轴线传入该港湾，则由于湾顶的反射必形成一个沿轴线起伏的驻波。由于科氏力的作用，引起海水的堆积与流失而产生另一驻波。（自己看书分析一下就行）六、风暴潮（了解）风暴潮（storm su