潮汐奇观

潮汐，是海边常见的一种自然现象。到过海边的人，都可以看到海水时涨时落：几小时之前，还是一片辽阔的海滩，或是起伏不平的岩礁；几小时之后，海滩和岩礁都被海水淹没，成为一片汪洋。再过几小时，海水又退下去，海滩、岩礁依然裸露出来。这样，退了又涨，涨了又退，反复无穷。在一般情况下，海水每天是涨退两次，而且涨和退的时间，都有一定的规律。人们把早潮称为“潮”，把晚潮称为“汐”。海水的这种周期性的涨落现象，总起来就称为“潮汐”。

关于潮汐形成的原因，在古代科学不发达的时候，有许多神奇古怪的说法。如在《山海经》中，认为潮汐的发生是由于“海鳅出入”造成的，认为海鳅是海底的一种身长几千公里的大鱼，当海鳅进入海底大洞里的时候，海水就从洞里溢出来，造成涨潮；当海鳅从大洞里出来的时候，海水就进入洞里，造成退潮。由于海鳅的出入有一定的时间，所以潮水的涨落也就有一定的规律。在《浮屠书》一书中，又有“神龙之变化”的记述。另外，在中国杭州一带，则流传着钱塘江涌潮是由于战国时代吴王夫差杀了伍子胥，并且将他的尸体投入钱塘江，伍子胥驱水为涛所致。

直到 1800 多年前，我国东汉的王充，在用了毕生精力完成的《论衡》一书中，明确提出“涛之所起，随月盛衰”的科学论断，肯定了潮汐产生与月亮的关系。

根据牛顿万有引力定律，对潮汐来说，月球对地球的引力是主要的。地球和月球共同组成地月天体系统。地球质量比月球大，月球质量约为

地球质量的 1/81。这两个天体有一个共同的质量中心，称地月质心，大致位于离地心约 0.73 个地球半径处。地球和月球都是围绕这个共同的地月质心而不停地运动。

月球绕地月质心运转，对地球各点形成了一定的引力。由于地球与月球相对位置的变化，造成地球各点与月球中心距离不同，从而使地球与各点指

向月球中心的引力发生大小的变化。

当地球和月球相互围绕地月系公共质量中心运动时，也就产生了惯性离心力。为了保持地球与月球之间的引力平衡，地心的离心力恰好同月球对地心的引力方向相反，且大小相等。由于地心围绕地月系公共质量中心的运动是一种平动，所以地球上各处的离心力都与地心处的离心力方向平行，大小相等。因此，除地心处月球的引力与离心力处于平衡状态外，其他各点引力与离心力的合力都不一样，即地球向着月球的一面；引力大于离心力，二者合力向上（背离地心），海水发生涨潮；在地球背着月球的一面，离心力大于引力，二者合力也向上（背离地心），海水再次发生了涨潮。但在其他地点，引力和离心力的合力的方向发生变化，特别是距离地球与月球之间的连线最远处的地表的两端，引力和离心力的合力向下（指向地心），海水下降形成落潮。地球上单位质量的物体，所受到的月球引力与因地月运动所产生的惯性离心力之间的合力，就是引起潮汐现象的原动力，即引潮力。

宇宙间的天体很多，有的天体虽然体积很大，但由于距离远，万有引力不大（如太阳）；有的天体虽然体积（质量）不算大，但由于距离近，对地球的吸引力还是比较大的（如月球）。

月球和地球相互吸引，地球表面的水最容易被月球吸引。因此，向着月球一面的海水，就经常被吸引得高涨起来，形成高潮；背着月亮一面的海水，受到的吸引力比较小，但由于地球自转产生的惯性离心力的作用，海水也要往上涨（即涨潮）。而地球上的水量是一常数，于是在两个高潮区中间的两个区域，海水就要低落，产生低潮现象。地球每天自转一周，地球上的任何点每天有一次向月，一次背月，形成两次涨潮。在两次涨潮之间，各有一次落潮，这就是海水每天有两次涨落的原因。

太阳距地球较远，它对地球的吸引力虽然没有月球那样显著，但也不小。每逢农历初一（朔）、十五（望）的时候，太阳、月亮、地球在一条直线上，太阳和月亮对海水的引力合二为一，引力较大，从而出现了高潮时特别高，低潮时特别低的现象，这叫“大潮”，也就是民间所说的“初一、十五涨大潮”的道理所在。而当农历初八（上弦）、廿二（下弦），也就是只能看见半个月亮的时候，月亮、太阳和地球互相垂直成直角，引力被抵消了一部分，因而形成“小潮”。

地球除自转外，还绕太阳公转，公转一周为一年。运行的轨道是椭圆形的，太阳就在椭圆形的一个焦点上。每到春分、秋分的时候，地球正处在椭圆的短轴上，离太阳特别近，引力最大，从而形成一年中的两次大潮。

以上描述的是潮汐的日变化、月变化和年变化规律及其形成的原因。除此之外，潮汐还有多年的长周期变化，其时间大约 9 年。这是由于月球绕地球运行的轨迹也是椭圆，地球也位于椭圆轨道的一个焦点上，月球绕地球运行距地球最近的点叫近地点，最远的点叫远地点，近、远地点的连线叫拱线。由于近地点不停地自西向东移动，拱线方向也在变化，其周期为 3232 天，约9 年，所以潮汐也有约 9 年的长周期变化。

世界海洋潮汐的地理分布是不均匀的，有的海区潮汐现象明显，有的海区潮汐现象比较微弱，这主要是受水深和地形的影响。如各大洋比较开阔的水域，多数潮差约 1m 左右。但呈喇叭形海岸或河口地区，潮差就比较大，如加拿大的芬地湾、巴西的亚马逊河口、南美南端的麦哲伦海峡、不列颠群岛沿岸、印度和孟加拉的恒河口、法国的诺曼底半岛沿岸及我国的钱塘江口等

地，是世界上潮差较大的地区。

我国的钱塘江潮，自古称为“天下奇观”。其汹涌澎湃，排山倒海，雄伟壮观的场面，一直为世人所叹服。其形成的原因除了有喇叭口的地形以外，还在于在海盐县盐官镇东 25km 的尖山，斜出海口，与对岸上虞市的夏盖山海底相连，以致这里的河床特别高，水深只有 2m 左右，而澉浦以东，水深则达5～9m。由于河床高低相差悬殊，从西向东流的江水，在这里受到了东来的海水的冲激，于是江水就腾空而起，最大潮差达 8.9m，形成了世界罕见的特大涌潮。所以自宋朝至今，每年中秋前后，都有成千上万的人赶到钱塘江口的杭州、海盐、萧山一带观潮。