登陆注册
444700000018

第18章 月球的恩赐—潮汐

 潮汐概述

潮汐是月球和太阳对江河的引力不断变化而形成的一种独特自然景观,尤其是以每月农历十五前后为大潮。因此,民间多于八月十八看大潮,相约成俗,沿袭至今。远古时期的绍兴,地处海域。越王勾践时的绍兴,据汉史学家袁康所著中国最早的地方志《越绝书》记载,“西则迫江,东则薄海,水属苍天,下不知年止,交错相遇……浩浩之水,朝夕(潮汐)既有时,动作若惊骇,声音若雷霆,波涛援而起”。可见潮汐始终伴随着中国人的生活。在古时,由于科技的落后和认识水平的局限,人们对潮汐的形成不甚了了,只好祈求苍天保佑百姓生活的安定。因此在大潮来临之际,附近百姓以不同方式敬祭潮神,有的建神庙祭祀,祈求岁岁平安。

 潮汐的形成原理

这里先解释引潮力的概念。引潮力的实质是什么它是怎样产生的要回答这一问题,须从天体引力谈起。绕转着的天体,都受到两种力的作用,一种是绕转天体间的引力,一种是由于绕转而产生的离心力。两种力同时作用,才使天体能够维持其按一定规律绕转的运动状态。月和地球绕转,地和日绕转也是这样。引力和离心力,对于整个天体来说,二者是保持平衡的。但是,对于天体上的每一个质点(位于天体中心的质点除外)来说,二者则是不平衡的。绕转天体之间的引力同绕转运动所产生的惯性离心力的不平衡,是产生引潮力的根本原因。

太阳和月球对地球的引力,地球在绕转中产生的离心力,以及由于这两种力在地球表面所表现出的不平衡,其本质是相同的。由月球作用而产生的潮汐,称太阴潮;由太阳作用而产生的潮汐,称太阳潮。太阳潮和太阴潮并无本质上的差异,其原理是一样的,但在量值上,太阴潮大于太阳潮。

为了便于说明问题,仅以月球对地球的作用为例,对引潮力进行分析。地球是一个平均半径约6 371千米的球体,构成这一庞大球体的各个质点,因其在地球体上所处的位置不同,而与月球质心具有不同的距离和相对位置。因此,根据万有引力定律可以知道,与月心距离和相对位置不同的地球上各质点,受月球实际引力的方向和大小,都有一定的差异。如图2-9所示,C为月球质心,O为地球质心。A位于OC连线上,是距月心最近的地球质点,称为月球在地球上的正垂点。B是月心和地心连线延长线与地表的交点,为地球上距月心最远的一点,叫做月球在地球上的反垂点。在地球上,正垂点A所受月球的实际引力最大,它与地月心连线重叠,并指向月心。反垂点B所受月球的实际引力最小,它与地月心连线的延长线重叠,也指向月心。地球表面其他任何地点所受月球的实际引力,其量值都小于正垂点,而大于反垂点;其方向虽然也都指向月心,但却都不同地月心连线重叠,而是各有不同大小的夹角。地球质心O所受月球的实际引力,在数值上是整个地球全部质点所受月球实际引力的平均值,并指向月心。

月球对地球各质点的实际引力在地球的质心,绕转所产生的惯性离心力与月球对它的实际引力保持平衡,即二者在同一直线上,作用于同一点,绝对值相等,方向相反,其合力为零。由于地表一切地点的惯性离心力相等,方向平行,而月球对它们的实际引力,与月球对地心的实际引力又都存在着不同程度的差异,因此,在地表任何地点,离心力与月球实际引力都是不平衡的,它们的合力都不等于零。如图2-10所示,月球在地表的正垂点A所受实际引力与离心力作用于同一直线,方向相反。在这里,实际引力大于离心力绝对值,引力起主导作用,引力与离心力的合力是向上指向月心的;反垂点B所受实际引力也与离心力作用于同一直线,方向相反。在这里,则是离心力的绝对值大于月球实际引力,离心力起主导作用,两种力的合力背向月心方向,但在地球上也是向上的。地表其他任何地点所受月球实际引力,都不和离心力作用于同一直线,力的方向相差都不等于180°,而且力的绝对值也不相等。因此,除正、反两个垂点外,地表一切地点所受月球实际引力,都与离心力构成一个方向不同、大小不等的合力。这些合力,就是引起地球上潮汐现象的直接动力——引潮力。

引潮力的分布,系指引潮力在全球各个地点所表现出的方向和大小。在地球表面,只有正、反垂点,以及与正、反垂点相距90°的各个地点的引潮力方向,是垂直于地表,因而这些地点引潮力的水平分力等于零。其他所有地点的引潮力,都与地表构成不等于90°的不同夹角,因而都具有不同大小的水平分力,其数值从正、反垂点向外围越来越大,然后又越来越小,至以正垂点为中心的半球和以反垂点为中心的半球交界处,减小为零。水平分力的方向,分别指向正垂点和反垂点。如图2-12所示,全球引潮力的水平分力,在大小和方向上,都明显地呈现出分别以正、反垂点为中心的带状分布特点。

引潮力水平分力的分布一个物体同时受到两个以上的力作用时,如果各个力的方向相同,物体将发生平行移动;如果各个力的方向不同,或大小不等,或方向不同,大小也不等,物体将会发生变形。引潮力在地球上的分布是不均匀的。各地点引潮力大小、方向的差异,必然使被海水覆盖的地球变形。以正垂点为中心的半球,引潮力的水平分力指向正垂点,另一个分力指向月球(或太阳),海水质点向正垂点方向集中,朝向月球(或太阳)隆起;以反垂点为中心的半球,引潮力的水平分力指向反垂点,另一个分力背向月球(或太阳),海水质点向反垂点方向集中,背向月球(或太阳)隆起;在这两个半球交界的地方,引潮力指向地心,海水质点向下移动。这样,就使被海水覆盖的地球,变成一个分别朝向和背向月球(或太阳)隆起的扁球体。正垂点和反垂点的连线,就是这个扁球体的长轴。这种由于引潮力作用而产生的变形,称为潮汐变形。

以正垂点为中心的潮汐隆起,称为顺潮,它始终朝向月球(或太阳);以反垂点为中心的潮汐隆起,称为对潮,它始终背向月球(或太阳)。因此,随着月球(或太阳)自东向西的周日视运动,两个潮汐隆起不断地自东向西移动,一日之内在地球上移动一周。距正、反垂点最远的海面最低地带,也相应在地球上自东向西移动。这样,在地表某个具体地点所看到的情况,就是随着时间的流逝,海面不断上升,达到最高水位后,又不断下降,降到最低水位后,又开始上升……如此不停地循环往复,这就是海面不断涨落的周期性运动。

潮汐现象的发生和变化,与天文现象是紧密联系在一起的,因此,称为天文潮汐。它不仅表现在地球上,也表现在月球、太阳以及一切绕转的天体上。这是因为,不仅月球、太阳在地球上产生引潮力,而且地球在月球、太阳上也产生引潮力。宇宙间任何两个互相吸引绕转的天体,都会在对方表面产生引潮力。所以,引潮力普遍存在于一切互相绕转的天体,潮汐是宇宙间普遍存在的自然现象。

 大潮和小潮

太阳和月球是引起海洋潮汐的主要天体,地球、日、月的运动也就引起了大潮和小潮的变化。地球一方面自转,另一方面带着月球绕太阳公转,月球也在绕着地球公转。当月球绕地球公转到地球和太阳中间(也叫“朔”,相当于农历每月初一)或月球绕地球公转到与太阳相对的一面(也叫“望”,农历每月十五、十六),如图2-13所示,此时太阳的引潮力和月亮的引潮力作用相加强,因此,海水的涨落就特别大,出现大潮,也叫朔望大潮。

月亮绕地球公转过程中,如果月亮绕地球转到地球和太阳的连线的两侧,并与连线成90°角时,大约是农历每月初七、初八(上弦)和二十二、二十三(下弦)的日子,如图2-14,太阳的引潮力和月亮的引潮力的作用就互相减弱,从而使海水的涨落显得特别小,出现小潮。由以上讨论可知,由于地球、月球和太阳之间相对运动的规律性,出现了潮汐运动的规律性,即出现了潮汐运动的半日周期和半月周期,这就是潮汐现象最基本的规律。

同类推荐
  • 冰天雪地:雪灾与低温灾害的防范自救

    冰天雪地:雪灾与低温灾害的防范自救

    青少年是祖国的未来和希望,在成长过程中应受到各方面的特殊保护;同时,青少年自身要提高自我保护意识,学会一些必要的保护自己的方法和技巧,为自己创造一个安全的学习和生活的空间。对于防范自然灾害来说,居安思危才能处变不惊,防患未然才能游刃有余。青少年必须学会自我保护,树立防范意识,知道防范的方法,逐步培养自我防范的能力。本书以图文并茂、通俗易懂的方式介绍了常见的自然灾害的防范常识,在最短的时间内教会同学们如何面对突然的灾难,保持冷静、勇敢,及时做出最正确的选择!
  • 战车王国

    战车王国

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 生命之水在哪里(别让地球抛弃我们)

    生命之水在哪里(别让地球抛弃我们)

    本书阐述了水资源的分布、水文化、水环境被污染的巨大危害、人类应当节约用水等一系列相关的知识。让人们认识到保护水资源的重要性。正是伴随人类对环境问题认识水平的不断提高,环境保护事业才得以不断深入和发展。相信这本书的出版将对增进公众环境科学知识,提高全民环境意识起到积极的促进作用。
  • 必知的世界战争

    必知的世界战争

    军事科技是一切科学技术的先锋,能够极大地促进基础科技的发展。军事战争既有保卫和平反对侵略的正义战争,也有进行武力占领践踏正义的侵略战争,但不论什么战争,都具有极大的破坏性,我们都应当避免发生。军事人物既有和平的护卫者,也有发动战争的恶魔。无论是军事领袖,还是元帅将领或英雄,他们都是人类和平的守护神,是人类正义的化身和良知的体现,他们的聪明才智和大无畏的精神是人类宝贵的精神财富,我们必须不断学习和发扬,让其精神永垂不朽。军事历史是我们了解人类发展的主要窗口。224053
  • 环球风情

    环球风情

    《巅峰阅读文库·我的第一本探索书
热门推荐
  • 清史是个什么玩意儿:话说清朝十二妃

    清史是个什么玩意儿:话说清朝十二妃

    本书挑选了清代深宫对满清乃至中国的影响绝不亚于“清朝十二帝”的十二位女性。通过对她们故事的讲述,让大家准确、快捷地了解清代后妃,特别是理解她们身处于自己时代中的困境与局限。
  • 一剑平天下

    一剑平天下

    武林大会惊群豪!力斗黑剑统江湖!福建军中鬼剑出!南海平倭救民生!人在江南!看谭漠一剑神威!
  • 爱是黑夜的灯

    爱是黑夜的灯

    《爱是黑夜的灯》采用全景式的手法,再现社会,再现生活,再现人生。作品故事生动,极具感染力,对历史典故的述说娓娓道来,对红色风暴的描写简洁明快,对社会变革的记叙严谨客观,对现实生活的反映真实深刻。
  • 挽红楼之黛心

    挽红楼之黛心

    相貌的熟悉终究抵不过心灵的疏离,原以为是木石前盟,却没料到拥有的记忆只是皮相。几世的纠葛,原来正应了那句话:劫数过后便是缘。其实我一直在想,如果红楼中的宝玉对黛玉来说真的只是“假”的,那在贾府无情地伤害后,黛玉将会做出怎样的选择?本文会带给大家一个不一样的红楼世界,弥补各位看官心中对于这一旷世悲剧的遗憾第一次写文,没有经验,有什么欠缺之处请见谅。对批评指正虚心接受;对意见建议洗耳恭听(当然,夸赞好评咱更高兴);至于侮辱谩骂或是有发泄情绪需要者,请点击右上角小红叉。构建和谐社会人人有责。阿舞的新文:《王妃站住不许逃》也是古言哦,请亲们帮忙增加一点人气啊!简介:她在家中是不受宠的女儿,有她没她一个样。可是在师傅师兄眼中却是捧在手心里的宝贝,但为什么却是任由她跌进那个火坑?一纸诏书,让她不得不回到那个让她厌恶的家中,嫁给了朝中贤名赫赫的王爷。三年,女儿家生命中最美好的年华,就这样葬送在了那一方小小的庭院,和那个冷情之人的身上。当她心灰意冷,选择离开之后,等待她的究竟会是什么?
  • 聪明宝宝必吃的30种益智食物

    聪明宝宝必吃的30种益智食物

    给宝宝最天然的脑黄金。天然的食物是帮助宝宝大脑发育的最佳营养,是宝宝大脑发育的基础及大脑发育的保障,选对食物巧手烹调,让宝宝越吃越聪明。
  • 脚下的远方

    脚下的远方

    爱是一种特别重要的素质、特别重要的能力、也是特别重要的境界。才华不光在于高智商和绝顶聪明,有的顶多是漂亮。漂亮在不太高的境界之中就常常可以找到。境界取决于理想,生活过就是爱过,生活着就是爱着。最美的永远在理想之中。如果不说理想,而包括真诚的爱的能力。人类也就没有美也没有希望了。散文写作也如此,那怕是走马看花,理想之光照耀着痛苦之肥养育的美丽。没有理想之光和痛苦之肥,匆行远方,用脚写下的游记类作品,便不可能有美丽,也缺不得爱心。应该是,人生得追求境界
  • 茑萝集:郁达夫作品精选

    茑萝集:郁达夫作品精选

    本书是感悟文学大师经典,本套丛书选文广泛、丰富,且把阅读文学与掌握知识结合起来,既能增进广大读者阅读经典文学的乐趣,又能使我们体悟人生的智慧和生活哲理。本套图书格调高雅,知识丰富,具有极强的可读性、权威性和系统性,非常适合广大读者阅读和收藏,也非常适合各级图书馆装备陈列。
  • 大国的崛起

    大国的崛起

    《大国的崛起》威尔士以他开阔的视野,明快简洁的笔调将一部世界强国从成功走向辉煌的历史有条不紊地展现在读者的面前。这部经典著作,不仅具有非凡的吸引力,也具有非凡的价值。
  • 出軌前夫

    出軌前夫

    我和他的婚姻没有利益,也没有爱情,至少他不爱我。我和他原本是没交集的人,但却因为酒精而酒后乱性。朋友说我是幸福的,是灰姑娘的传奇,但我在婚姻里面看不见任何和幸福有关的一切,哪怕我尽力做好妻子和媳妇。、就像他每次醉酒,在我身上发泄的时候,吼叫出来的却是另一个女人的名字但直到那个女人真的出现在我的面前,我才发现他选择我的原因,原来爱情可以是假的,婚姻也可以是假的,几年的感情也抵不过这个女人的归来望着小三张狂的在家里面大闹,我和他的结婚照在地上破碎不堪,我嘴角出现了嘲笑,但眼底的酸楚努力的压制着。“你这个不要脸的女人,居然还霸着耿太太的位置不让开,你难道不知道他不想要你吗?”小三脸上的怒气也没有掩盖她美丽的容颜。我脸上的嘲笑拉扯到了最大,手放到自己的腹部上面,转头望着正在客厅里面抽着烟的丈夫,第一次发现其实他是温柔的,至少对于这个蛮不讲理的小三......不!或许此时此刻我在那女人的眼里才是小三.......片段一站在原地,我看见他将那小男孩抱在自己的肩上,满脸笑意的看着另一个女人。我笑了,笑得夸张,但心却麻木的没有了疼痛,原来痛到极致便不再是疼痛他说,他不喜欢孩子,因为吵闹他说,他不喜欢一家人出去买东西,因为麻烦。而此时此刻,这些不过是敷衍我的谎言,原来他要的一家人,与我无关.......片段二几年后,再次见面是在他儿子的生日上,他望着大腹便便的我,指着自己的胸口说,他这里很疼,很疼.....我笑了笑,拉着另一个男人的手。时光流逝,物是人非,很多东西消失了,就真的消失了......推荐自己的完结文《豪门之“继母”前妻》《冷情总裁休残妻》《总裁的毁容前妻》《贱婢不受宠》《虐婢》
  • 弃妇有毒:腹黑爵爷禽深款款

    弃妇有毒:腹黑爵爷禽深款款

    重活一世,有仇报仇,有怨抱怨!吃了我的,统统吐出来!什么?仇人爱上她,非要再求娶?冷酷爵爷缠上她,耍酷、耍贱、装软弱、玩深情?别!别!别!仇还没有报完,又要陷入情网?抬头,元芳,你怎么看?天空飘来五个字,那都不是事儿!