潮汐形成的原因以及規(guī)律.doc

潮汐形成的原因以及規(guī)律廣東省廣州市增城市新塘中學(xué)高一A5班 作者姓名：陽金霖 指導(dǎo)老師：李俊、蘭軍亮潮汐現(xiàn)象：是指海水在天體（主要是月球和太陽）引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性運(yùn)動(dòng)，習(xí)慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐，而海水在水平方向的流動(dòng)稱為潮流。潮汐概述：海水有一種周期性的漲落現(xiàn)象：到了一定時(shí)間，海水推波助瀾，迅猛上漲，達(dá)到高潮；過后一些時(shí)間，上漲的海水又自行退去，留下一片沙灘，出現(xiàn)低潮。如此循環(huán)重復(fù)，永不停息。海水的這種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象就是潮汐。隨著人們對潮汐現(xiàn)象的不斷觀察，對潮汐現(xiàn)象的真正原因逐漸有了認(rèn)識(shí)。我國古代天文學(xué)家余靖（字安道）在他著的海潮圖序一書中說：“潮之漲落，海非增減，蓋月之所臨，則之往從之”。哲學(xué)家王充在論衡中寫道：“濤之起也，隨月盛衰?！敝赋隽顺毕铝劣嘘P(guān)系。到了17世紀(jì)80年代，英國科學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律之后，提出了“潮汐是由于月亮和太陽對海水的吸引力引起”的假設(shè)，科學(xué)地解釋了產(chǎn)生潮汐的原因。潮汐是所有海洋現(xiàn)象中較先引起人們注意的海水運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，它與人類的關(guān)系非常密切。海港工程，航運(yùn)交通，軍事活動(dòng)，漁、鹽、水產(chǎn)業(yè)，近海環(huán)境研究與污染治理，都與潮汐現(xiàn)象密切相關(guān)。尤其是，永不休止的海面垂直漲落運(yùn)動(dòng)蘊(yùn)藏著極為巨大的能量，這一能量的開發(fā)利用也引起人們的興趣。定義分類：由于日、月引潮力的作用，使地球的巖石圈、水圈和大氣圈中分別產(chǎn)生的周期性的運(yùn)動(dòng)和變化，總稱潮汐。作為完整的潮汐科學(xué)，其研究對象應(yīng)將地潮、海潮和氣潮作為一個(gè)統(tǒng)一的整體，但由于海潮現(xiàn)象十分明顯，且與人們的生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、交通運(yùn)輸?shù)汝P(guān)系密切，因而習(xí)慣上將潮汐（tide）一詞狹義理解為海洋潮汐。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性塑性形變，稱固體潮汐，簡稱固體潮或地潮。 海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、漲落與進(jìn)退，稱海洋潮汐，簡稱海潮。大氣各要素（如氣壓場、大氣風(fēng)場、地球磁場等）受引潮力的作用而產(chǎn)生的周期性變化（如8、12、24小時(shí)）稱大氣潮汐，簡稱氣潮。其中由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮，由月球引起的稱月球潮汐。根據(jù)潮汐周期又可分為以下三類：半日潮型：一個(gè)太陽日內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，前一次高潮和低潮的潮差與后一次高潮和低潮的潮差大致相同，漲潮過程和落潮過程的時(shí)間也幾乎相等（6小時(shí)12.5分）。我國渤海、東海、黃海的多數(shù)地點(diǎn)為半日潮型，如大沽、青島、廈門等。全日潮型：一個(gè)太陽日內(nèi)只有一次高潮和一次低潮。如南海汕頭、渤海秦皇島等。南海的北部灣是世界上典型的全日潮海區(qū)?；旌铣毙停阂辉聝?nèi)有些日子出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮和低潮的潮差相差較大，漲潮過程和落潮過程的時(shí)間也不等；而另一些日子則出現(xiàn)一次高潮和一次低潮。我國南海多數(shù)地點(diǎn)屬混合潮型。如榆林港，十五天出現(xiàn)全日潮，其余日子為不規(guī)則的半日潮，潮差較大。不論那種潮汐類型，在農(nóng)歷每月初一、十五以后兩三天內(nèi)，各要發(fā)生一次潮差最大的大潮，那時(shí)潮水漲得最高，落得最低。在農(nóng)歷每月初八、二十三以后兩三天內(nèi)，各有一次潮差最小的小潮，屆時(shí)潮水漲得不太高，落得也不太低。形成原因在不考慮其他星球的微弱作用的情況下，月球和太陽對海洋的引潮力的作用是引起海水漲落的原因。引潮力又是怎樣的一種力呢？在物理學(xué)看來，在非慣性系下，引潮力是月球的萬有1引力和與之對應(yīng)的慣性力，還有太陽的萬有引力和與之對應(yīng)的慣性力等四種力的合力。有的資料提到“離心力”也是引潮力的分力之一，物理學(xué)中有離心現(xiàn)象的提法，卻沒有“離心力”的概念和定義。不過“離心力”的本意正是慣性力。只用月球的引力作用解釋不了，為什么漲潮現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生在地球離月球最近的海面和離月球最遠(yuǎn)的海面這兩個(gè)區(qū)域，從而使球形的海平面變成紡錘體形，如圖。同樣太陽的引力也是如此。截止到2012年，物理學(xué)界出現(xiàn)了最新穎的重力概念和定義。定義的內(nèi)容是：“在靜力學(xué)范圍內(nèi)，以放置物體的支撐物或物體自身為非慣性參照物，重力是物體所受各萬有引力與各慣性力的合力?！痹摱x能成功地解釋潮汐成因。這里要注意的是，在把各星球看做質(zhì)點(diǎn)的情況下，求地面上物體的重力時(shí)，只有地球?qū)ξ矬w的萬有引力和與物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力對應(yīng)的慣性力參加運(yùn)算，其他各星球的萬有引力都和與之對應(yīng)的慣性力抵消了。詳細(xì)論述請看重力詞條潮汐的形成原因如下：先說月球的作用。把地球和月球看做質(zhì)點(diǎn)，說月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上是月球和地球都繞二者的共同質(zhì)心圓做周運(yùn)動(dòng)，只是地球的圓周軌道小得多。（雙星的兩個(gè)質(zhì)量相近的星球的圓周軌道近似相等）以地心為非慣性參照物，地球質(zhì)點(diǎn)受到月球質(zhì)點(diǎn)的萬有引力正是地球質(zhì)點(diǎn)繞共同質(zhì)心做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，而此向心力對應(yīng)的慣性力與此向心力大小相等方向相反。所以地球質(zhì)點(diǎn)受月球質(zhì)點(diǎn)的萬有引力與這個(gè)慣性力相互抵消。既然地球被看做質(zhì)點(diǎn)，就可以把地球上物體的運(yùn)動(dòng)軌跡和動(dòng)力學(xué)規(guī)律看做與地球質(zhì)點(diǎn)完全一樣。這樣物體受的月球的萬有引力和與之對應(yīng)的慣性力相互抵消。實(shí)際上地球的體積很大，在離月球最近的地面上的物體，繞地、月共同質(zhì)心做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑明顯小于地球質(zhì)點(diǎn)的軌道半徑，物體所受月球的萬有引力就會(huì)大于所受對應(yīng)的慣性力，這兩個(gè)力不能再抵消，其合力與物體受地球的萬有引力方向相反，使物體的重力明顯變小。如果所說的“物體”是這里的海水，那么這里就會(huì)有漲潮發(fā)生。用同樣的方法研究離月球最遠(yuǎn)的地面上的物體，月球?qū)Υ颂幬矬w的萬有引力小于與之對應(yīng)的慣性力，它們的合力又是與地球?qū)Υ颂幬矬w的萬有引力方向相反，也是使物體的重力明顯變小。所以在離月球最遠(yuǎn)的那部分海水同時(shí)也會(huì)有漲潮發(fā)生。這就使本應(yīng)是球形的海平面微微呈現(xiàn)出紡錘體形狀。研究太陽對潮汐的作用，與研究月亮作用的方法相同。如果認(rèn)為地球繞太陽的中心做圓周運(yùn)動(dòng)，問題就簡單了。這里不做詳細(xì)論述。地潮、海潮和氣潮的發(fā)生都是上述原因引起的，三者之間互有影響。因月球距地球比太陽近，月球與太陽引潮力之比為11：5，對海洋而言，月亮潮比太陽潮顯著。大洋底部地殼的彈性和塑性導(dǎo)致潮汐形變，會(huì)引起相應(yīng)的海潮，即對海潮來說，存在著地潮效應(yīng)的影響；而海潮引起的海水質(zhì)量的遷移，改變著地殼所承受的負(fù)載，使地殼發(fā)生可復(fù)的變曲。氣潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振動(dòng)，使海潮的變化更趨復(fù)雜。 潮汐是因地而異的，不同的地區(qū)常有不同的潮汐系統(tǒng)，它們都是從深海潮波獲取能量，但具有各自獨(dú)特的特征。盡管潮汐很復(fù)雜，但對任何地方的潮汐都可以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。海洋潮汐從地球的旋轉(zhuǎn)中獲得能量，并在吸收能量過程中使地球旋轉(zhuǎn)減慢。但是這種地球旋轉(zhuǎn)的減慢在人的一生中是幾乎覺察不出來的，而且也并不會(huì)由于潮汐能的開發(fā)利用而加快。這種能量通過淺海區(qū)和海岸區(qū)的磨擦，以1.7TW(1.7x1012W)的速率消散。只有出現(xiàn)大潮，能量集中時(shí)，并且在地理?xiàng)l件適于建造潮汐電站的地方，從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所并不是到處都有，但世界各國已選定了相當(dāng)數(shù)量的適宜開發(fā)潮汐能的站址。據(jù)最新的估算，有開發(fā)潛力的潮汐能量每年約200TWh。2月球的潮引力： 引起潮汐的原因很復(fù)雜，但主要是受到月球和太陽的“潮引力”引起的。月球潮引力的構(gòu)成因素：是月球的引力。萬有引力定律告訴我們，宇宙中一切物體之間都是互相吸引的。月球和地球是一對天體，因此月球?qū)Φ厍虼嬖谥?。在地球上不同的地方，月球的引力是方向不同、大小不等的。引力的方向指向月球的中心，引力的大小因地球上各地距地球中心的距離而不同。在月球直射點(diǎn)距離月球中心越近，引力越大，反之越小。規(guī)律：潮汐的形成主要與太陽和月亮的引力有關(guān)根據(jù)圖可見太陽和月亮?xí)纬梢粋€(gè)疊加的潮汐，使得引力合力的軸線上的海平面上升，由于一天內(nèi)太陽和月亮的位置相對確定，所以由于地球的自轉(zhuǎn)所以