大海为何会潮涨潮落?涨潮的海水从哪来,退潮的海水又回哪去了?

住在海边的朋友一定很熟悉潮汐现象。每天早晚,总有一些地区的海水沿着海岸缓缓升起;一段时间后,这部分海水逐渐褪去。古人给这种现象起了一个美丽的名字,叫做潮汐,但几千年来,一直有一个问题困扰着他们,那就是潮水从何而来?去哪儿?

从广义上讲,潮汐实际上包括地潮、海潮和气潮,分别对应地球岩石圈、水圈和日月引力引起的周期性运动变化。至于我们通常所说的潮汐,往往指的是海潮,即海水受日月引力影响的海平面周期性涨跌。当然也可以进一步划分。比如白天海水上涨叫潮,晚上叫潮。

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古人对长期现象有很多观察,以至于虽然不了解其原理,但也总结出了很多规律,比如每月初八二十三以后。会有小潮;再比如每个月初一十五后都会有大潮。就今天而言,潮汐可以根据不同的周期大致分为三类,即半日潮、全日潮和混合潮。

半天潮是什么?实际上是指一天内出现两次高潮.两次低潮,而且两次潮差大致相似。因为两次涨潮的过程几乎是一样的,所以它的掌握时间几乎是一样的,大个小时。像我国这样的潮水域.城市还是很多的,比如东海、黄海、渤海地区,以及青岛、厦门、大沽等城市。

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至于全日潮,顾名思义,是指潮水一天只涨跌一次,这种潮型在中国南海汕头尤为经典。

最后一种潮是混合潮,是指半日潮和全日潮在一个月内交替出现,略显混乱,所以潮差相当大,主要在中国榆林港表现明显。

为了解决这个问题,其实之前已经有了简要的描述,但是在这里我们要引入一个更复杂的概念:天体引潮力。

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在研究潮汐现象的过程中,很多人会把引潮力和万有引力混为一谈,但实际上万有引力只是引潮力的一部分。怎样理解?我们将引潮力分为水平和垂直两个方向,其水平方向是惯性离心力。垂直方向是万有引力。惯性离心力促使海水发生一定的辐射和聚散,引起潮水的起伏;至于万有引力,被重力抵消,几乎可以忽略不计。

了解了引潮力的影响后,不难理解海面变化的阐述。以地球上的一点海水为例,在任何时候,海水都是在影潮力水平分量、重力和压强梯度力的平衡下。也就是说,当海水受到引潮力水平力分量的影响时,为了保持原来的平衡期,海平面必须倾斜于原来的静止海面。在引潮力水平分量的辐聚点和南北辐散点,海水的堆积和流失最多,促进了潮汐现象的形成。

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当然,也有人说,潮汐形成的本质原因不是月球的引力,而是天体的质心变化。然而,关于这方面的讨论仍然没有得出统一的结论,因此人们普遍认为牛顿在作品中分析的潮汐理论是主流。

说到潮汐的作用,很容易想到水力发电,实际潮汐确实有很强的位能和势能。根据相关数据,理论上全球潮汐能所含的能量总量高达三乘以十的九次方千瓦。而且我国更是潮汐能大国,潮汐能含量高达8次方千瓦,一点一乘以,特别是浙江福建两省潮汐能含量最高,高达全国80.9%。当然,这些都是理论值,因为很大一部分潮汐根本无法利用,所以真实数据远远小于上述数字。

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潮汐发电和水库发电有什么区别?事实上,这里主要集中在双方的水位差距和水量上。当海水涨潮时,我们以势能的形式储存潮汐能,在潮汐下释放海水以换取动能。由于前后海平面差距不大,但流量较大,也表现出一定的间歇性,潮汐发电水轮机结构具体,符合低水头大流量的特点。

世界上最早的潮汐能发电站是由德国建造的,1912年建于德国布斯姆。世界上最大的潮汐能发电站起源于法国,于1966年在法国朗斯建造。除了这两个国家,世界各国纷纷选择了很多超性能开发地址,中国也不例外。广东旅顺、山东乳山、上海崇明等地相继建立潮汐电站。

潮汐本身除了创造巨大的经济效益外,还被广泛应用于军事中。

1961年郑成功攻打赤嵌城时,利用潮汐将军队驶入港口,然后努力突破敌人防线;1936年德国与英国作战时,也利用潮汐原理布置了大量锚雷,给英军带来了很大的麻烦..

潮汐有很多作用。这里就不一一举例了。接下来我们来看看潮汐对天体的影响。

据科学家报道,由于潮汐现象的出现,地球的自转周期会逐渐变慢,但变慢幅度很小,每个世纪只会变成1~2mm左右。这是什么意思?这意味着很久以前地球的一年远不止365.366天,这也印证了3亿7000万年前泥盆纪每年400多天的发现。

此外,随着潮汐的不断发生,地球的自转角动量会逐渐减少。在地月系统总角动量保持不变的前提下,月球对地月系统的角动量必然会增加,最终导致月球以每年3.81厘米的速度远离地球。虽然这个数据很小,但是我们会发现,这也是以后必须考虑的问题。

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页面更新:2024-03-03

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