基础潮汐理论1.ppt

1、,基 础 海 洋 学,Fundamental Oceanography,潮汐,第一节 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（“潮”指白天海水上涨，“汐”指晚上海水上涨），而海水在水平方向的流动称为潮流。 一、潮汐要素 潮位高度、时间，平潮高潮时、停潮低潮时，涨潮时、落潮时，高潮高、低潮高、潮差。,潮汐要素示意图,第一节 潮汐现象,二、潮汐不等与潮汐类型 1、潮汐的类型 1）正规半日潮 2）不正规半日潮 3）正规日潮 4）不正规日潮 2、潮汐的不等现象 一天之中两个潮的潮差不等，涨潮时和落潮时也不等的现象称为潮汐的日不

2、等现象。 高高潮、低高潮、低低潮、高低潮；大潮潮差、小潮潮差。,第一节 潮汐现象,大潮 潮差,小潮 潮差,第二节 与潮汐有关的天文学知识,一、某些天文学的基本概念 1、天球：是一个以地球为中心，以无限长为半径，内表面分布着各种各样的天体的球面。这是一个假想的圆球。所有天体在天球上的位置就是它们沿视线方向在天球内表面的投影。 天轴：将地轴无限延长的所得到的假想轴 天极：天轴与天球的交点 北天极：天轴与地球上的北极所对应的那一点 南天极：天轴与地球上的南极所对应的那一点,第二节 与潮汐有关的天文学知识,天顶：若将观测点的垂直直线无限延伸后也可与天球交与两点，向上与天球的交点为天顶，向下延伸与天球的

3、交点为天底。 天子午圈：在天球上，以地心为圆心，通过天极和天顶所作的大圆圈 天体时圈：通过天极和天体所作的大圆圈 天体方位圈：通过天顶、天底和天体的大圆圈 中天：天体通过子午圈。由于地球作周日旋转，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。天体靠近天顶时叫上中天，靠近天底时称下中天。,第二节 与潮汐有关的天文学知识,2、天赤道、黄道与白道 1）天赤道：将地球的赤道面无限延伸后和天球相交的大圆圈，叫做天赤道，或天球赤道。 2）黄道：太阳的周年视运动轨道 3）白道：月球绕着地球 公转的结果使得月球在 天球上也有一个视运动 的轨道，这个轨道称为白道。,第二节 与潮汐有关

4、的天文学知识,春分点、秋分点、升交点及降交点 1）春分点：太阳从南向北穿过天赤道的点 2）秋分点：太阳从北向南穿过天赤道的点 3）升交点：月球由南向北和黄道相交的点 4）降交点：月球由北向南和黄道相交的点,第二节 与潮汐有关的天文学知识,4、赤纬、时角和天顶距 1）赤纬：从天赤道沿着天体的时圈至天体所张的角度称为该天体的赤纬。常用表示。 2）时角：观测者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。 3）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。,第二节 与潮汐有关的天文学知识,二、时间单位 1、平太阳日和平太阳时 2、平太阴日和平太阴时 1平太阴日24.8412平太

5、阳时（约等于24h50min） 3、朔望月（盈亏月） 月球从新月（或满月）位置出发再回到新月（或满月）位置的时间间隔。,第三节 引潮力,一、引潮力的定义 1、公转惯性离心力（fc）：绕地月公共质心公转平动的结果,地球各点受力大小相等、方向相同。各质点力的方向背离月球，彼此平行。 2、月球引力（fm）：力随位置不同而变化。各质点力的方向指向月球中心，不平行。,惯性离心力,地-月公共质心 地球各点惯性离心力 地球的平动运动 地心E： 地面各点：相等、平行、背离月球,月球引力,月球对地球的吸引力： 地球表面某水质点所受引力 公式： 特点： 大小 方向,月球引力,第三节 引潮力,月球引力 惯性离心力,

6、第三节 引潮力,月球引力 惯性离心力 月引潮力 地心： 地面：,第三节 引潮力,第三节 引潮力,二、引潮力公式 P点的引潮力F: Ffpm（月球引力）fcm（公转离心力） 其量值与天体的质量成正比，与天体到地球中心距离的3次方成反比。月球的引潮力是太阳的2.17倍。,三、引潮力势,第三节 引潮力,第四节 平衡潮,一、潮汐静力理论 1、等势面：从地心移动单位质量物体到某一点，克服重力和引潮力所作的功，叫做这一点的位势，位势相等的点连成的面称为等势面。不考虑引潮力的情况下，等势面为圆球面，考虑引潮力后等势面为一椭球面。,第四节 平衡潮,2、潮汐静力理论 1）理论假定：地球为一个圆球，表面被等深海水

7、覆盖；海水没有粘质性、没有惯性；海水不受地转偏向力、摩擦力的作用。 2）基本思想：考虑引潮力后的海面变成了椭球形。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。 3）结论：潮汐类型与纬度密切相关。赤道半日潮，两极全日潮,新月/满月时潮汐现象,太阳引潮力和月引潮力相互叠加 高潮最高，低潮最低-大潮,上弦/下弦时潮汐现象,月引潮力与太阳引潮力部分抵销 高潮最低，低潮最高-小潮（END）,第四节 平衡潮,二、平衡潮潮高公式 1、潮高公式 2、潮汐的不等现象 1）日不等现象（月球的影响）半日周期与日周期 2）半月不等现象（月日的影响）朔望大潮

8、和两弦小潮 3）月不等现象（地月椭圆轨道）月球近地点的月变化 4）年不等现象（地日椭圆轨道）地球近日点年变化 5）多年不等现象（多年周期）月赤纬18.61年的变化周期，月球近地点8.85年的变化周期,第四节 平衡潮,三、推算潮时的简易方法八分算潮法 表达式： 高潮时0.8h农历日期1（或16）高潮间隙 （高潮间隙：月中天时至下一个高潮发生时刻的时间间隔） 实际潮汐不可能与月中天时马上发生高潮，而有一个滞后时间，因此实际的高潮时应满足： 高潮时月中天时高潮间隙,第四节 平衡潮,四、对潮汐静力理论的评价 1、实用价值 - 其理论是建立在客观存在的引潮力之上； 由此导出的潮高公式计算潮汐周期结果与实际基本相符； 由潮高公式计算出的最大可能潮差与实际大洋相近。,第四节 平衡潮,四、对潮汐静力理论的评价 2、缺点 假定地球完全被海水包围，与实际差距大； 没有考虑海水的运动； 浅海、近岸地区的潮差与理论结果相差大； 无法解释“潮流”现象； 无法解释半封闭海湾的潮汐现象； 与某些地区的潮汐规律不符； 无法解释大潮的滞后现象。,第四节 平衡潮,五、假想天体和分潮 1、假想天体：人们为了计算太阳、月球的引潮力所引起的海洋潮汐，就把具有复杂周期的潮汐看作是许