住在海边的朋友一定对潮汐现象很熟悉。每天早晨或傍晚,一些地区的海水会沿着海岸缓慢上升。而且过了一段时间,这部分海水逐渐淡化。古人给这种现象起了一个好听的名字叫“潮”,但是千百年来,有一个问题一直困扰着他们,那就是这种潮从何而来?去哪里?
广义的潮汐实际上包括地球潮汐、海潮和大气潮汐,对应的是太阳和月球引力引起的地球岩石圈、水圈和大气圈的周期性运动。至于我们通常所说的潮汐,我们通常指的是“海潮”,即太阳和月亮的引力引起的海平面的周期性波动。当然,这个还可以再分。比如白天海水上涨的现象叫潮汐,晚上海水上涨的现象叫汐。
古人观察了很多长期的现象,以至于虽然不明白其原理,但也总结出了很多规律,比如每个月的初八、二十三之后。会有小潮;比如每个月的初一、十五之后都会有一次大潮。就今天而言,潮汐按周期不同大致可分为三类,即半日潮、全日潮和混合潮。
什么是半日潮?其实是指一天内两次* *和两次低潮,两次潮差大致相似。因为两次涨潮差不多,所以掌握的时间也差不多,都是6个小时左右。中国有相当多的水域和城市有这种潮汐格局,比如东海、黄海、渤海,还有青岛、厦门、大沽湖。
至于全日潮,顾名思义就是一天只涨一次、落一次潮,这种潮型在南海汕头一带尤为经典。
最后一类潮是混合潮,是指在一个月内,半日潮和全日潮交替出现。这种潮有点乱,所以潮差挺大的,主要在我国玉林港区比较明显。
其实这个问题之前已经简单描述过了,但是这里要引入一个更复杂的概念:天体引潮力。
在研究潮汐现象的过程中,很多人会把潮汐力和重力混为一谈,但实际上重力只是潮汐力的一部分。怎么理解呢?我们把潮汐力分为水平方向和垂直方向,水平方向是惯性离心力,垂直方向是重力。惯性离心力使海水发生一定程度的辐射和弥散,引起潮汐的波动。至于重力,被重力抵消了,几乎可以忽略不计。
了解了引潮力的影响,就不难理解海平面变化的解释了。我们以地球上的一点海水为例。在任何时刻,海水都受到影子潮汐力、重力和压力梯度力的水平分量的平衡。也就是说,当海水受到引潮力水平分力作用时,为了维持原来的平衡期,海平面必然相对于原来静止的海面发生倾斜,海水的积累和流失在引潮力水平分力的汇聚点和南北断面的发散点最多,促进了潮汐现象的形成。
当然,有人说潮汐形成的本质原因不是月球引力,而是天体质心的转换,但这方面的讨论还没有统一的结论,所以人们还是普遍把牛顿的潮汐理论作为主流。
说到潮汐的作用,很容易想到水电,实际的潮汐确实有很强的势能和势能。据有关资料显示,目前世界上潮汐能所含的总能量,理论上高达三乘以十的九次方千瓦。我国是潮汐能大国,潮汐能储量高达八分之一千瓦的1.1倍,尤其是浙江、福建两省蕴藏的潮汐能最多,高达全国的80.9%。当然这些都是理论值,因为很大一部分潮汐能根本用不上,所以真实的数据远没有上面的数字多。
潮汐发电和水库发电有什么区别?其实主要集中在双方的水位差和水量上。海水涨潮时,我们把潮汐能以势能的形式储存起来,退潮时把海水释放出来,换取动能。由于前后海平面差不大,但流量较大,而且还表现出一定的间歇性,所以潮汐发电的水轮机结构是特定的,符合低水头大流量的特点。
世界上最早的潮汐发电站建于德国,1912年建于德国布斯。世界上最大的潮汐发电站起源于法国,于1966年在法国建成。除了这两个国外,世界上很多国家都相继选定了很多超性能的发展场地,中国也不例外。例如,中国的广东旅顺、山东乳山、上海崇明等地相继建立了潮汐电站。
除了创造巨大的经济效益,潮汐本身也被广泛应用于军事。
1961年郑成功攻打赤壁城时,乘势将部队驱入港口,随后试图突破敌人防线。1936年德国对英作战时,也利用潮汐原理埋设了大量锚雷,给英军带来了极大的烦恼...
潮汐的作用有很多,这里就不一一列举了。接下来,我们来看看潮汐对天体的影响。
科学家报告称,由于潮汐现象,地球自转周期会逐渐变慢,但变慢的幅度很小,大约每世纪只有1~2毫米。这是什么意思?这意味着地球的一年远不止很久以前的365或366天,3.7亿年前的泥盆纪每年有400多天也证实了这一点。
此外,随着潮汐的不断出现,地球自转的角动量会逐渐减小,而在地月系统总角动量不变的前提下,月球控制地月系统质心的角动量必然增大,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,但是只要和我们前面说的一印证,就会发现这也是以后必须要考虑的问题。
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