潮汐現(xiàn)象與引潮力

關(guān)于潮汐現(xiàn)象與引潮力第1頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五什么是潮汐？潮汐的形成與引潮力潮汐靜力學(xué)理論第2頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

什么是潮汐？人們對潮汐的直觀認(rèn)識新石器時(shí)代：“貝丘遺址”。趕海：幾千年來，沿海居民趁退潮下海采集和捕捉海生動物。曬海鹽：長晴納潮頭，雨后納潮尾。錢塘江潮自古蔚為天下奇觀，與南美洲的亞馬遜河，南亞的恒河，并稱世界三大強(qiáng)潮河流。但涌潮之壯觀，以錢塘潮為最?！疤咸鞚崂伺趴諄?，翻江倒海山為摧”。第3頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五什么是潮汐？人們對潮汐的直觀認(rèn)識高潮、低潮時(shí)的青島棧橋第4頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

什么是潮汐？人們對潮汐的直觀認(rèn)識南宋·吳自牧·《夢梁錄》：“每歲八月內(nèi)，潮怒勝于常時(shí)，都人自十一日起，便有觀者，至十六、十八日傾城而出，車馬紛紛，十八日最為繁盛，…自廟子頭直至六和塔，…，盡為貴戚內(nèi)侍等雇賃作看位觀潮”。其時(shí)有“不惜性命之徒，各系繡色緞子滿稈，伺潮出海門，百十為群，執(zhí)旗泅水上…”唐《海濤志》：“月與海相推，海與月相期”，“盈于朔望，……虛于上下弦”。第5頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五觀錢塘潮的六和塔圖第6頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五圖第7頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五錢塘江入?？谖恢脠D第8頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五為什么要研究潮汐？防止?jié)q潮海水倒灌；研究風(fēng)暴潮；為海洋漁業(yè)、海洋鹽業(yè)、海上運(yùn)輸業(yè)服務(wù)；為海洋軍事服務(wù)；潮汐發(fā)電等。第9頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

什么是潮汐？潮汐的定義：是指海水在天體引潮力作用下所產(chǎn)生的周期運(yùn)動現(xiàn)象，它包括海面垂直漲落(潮位)和海水水平流動(潮流)。被喻為海洋的呼吸。潮汐周期：一般為0.5d或1d。第10頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

什么是潮汐？幾個(gè)術(shù)語停潮：低潮前后，潮位處于停滯狀態(tài)，叫停潮。低潮時(shí)：停潮一般有幾十分鐘，它的中間時(shí)刻叫低潮時(shí)。低潮高：停潮時(shí)的潮位高。平潮：高潮前后有一段時(shí)間，潮位也處于停滯狀態(tài)，叫平潮。同樣有高潮時(shí)，高潮高。漲潮時(shí)：從低潮時(shí)到高潮時(shí)這一段時(shí)間間隔叫“漲潮時(shí)”，相應(yīng)的潮位差叫“漲潮潮差”。落潮時(shí)、落潮潮差：類似于漲潮時(shí)、漲潮潮差。平均潮差：落潮潮差與漲潮潮差的平均值。第11頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

什么是潮汐？潮汐要素圖第12頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐周期第13頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐的類型正規(guī)半日潮：在一個(gè)太陰日內(nèi)，有兩次高潮和兩次低潮，從高潮到低潮和從低潮到高潮的潮差幾乎相等，叫正規(guī)半日潮，也簡稱半日潮。正規(guī)日潮：在一個(gè)太陰日內(nèi)，有—次高潮和一次低潮，叫作正規(guī)日潮，有時(shí)也稱之為全日潮。第14頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五混合潮：分為不正規(guī)半日潮、不正規(guī)全日潮兩種。圖b是不正規(guī)半日潮過程曲線，在一個(gè)月中的大多數(shù)日子里，有兩次高潮和兩次低潮；但當(dāng)月赤緯較大的時(shí)候，第二次高潮很小，半日潮特征就不顯著。圖d是不正規(guī)全日潮過程曲線，這種潮汐具有日潮型的特征，但當(dāng)月赤緯接近零的時(shí)候就變成半日潮。第15頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐長周期變化與潮汐不等現(xiàn)象潮汐變化除半日周期和全日周期外，還有半月周期的變化，如果長時(shí)間觀測，還將發(fā)現(xiàn)潮汐具有一個(gè)月、一年及18．61年等的長周期變化。在一個(gè)月中，朔望日過后兩三天潮差最大，叫大潮潮差；反之在上、下弦之后，潮差最小，叫小潮潮差。第16頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐長周期變化與潮汐不等現(xiàn)象凡是一天之中兩個(gè)潮的潮差不等，漲潮時(shí)和落潮時(shí)也不等，這種不規(guī)則現(xiàn)象，稱為潮汐的日不等現(xiàn)象。高潮中比較高的一個(gè)叫高高潮，比較低的叫低高潮；低潮中比較低的叫低低潮，較高的叫高低潮。第17頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五什么是潮汐？潮汐的形成與引潮力潮汐靜力學(xué)理論第18頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐的形成與引潮力古代人們就知道潮汐與月亮有關(guān)，潮汐“隨時(shí)而應(yīng)月”(宋·燕肅)。月亮與地球的運(yùn)行：共同繞公共質(zhì)心作平動公轉(zhuǎn)。平動：在運(yùn)動過程中，剛體上任意兩點(diǎn)的連線保持平行，而且長度不變，那么這種運(yùn)動就叫做平動。第19頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐的形成與引潮力作平動轉(zhuǎn)動的物體，各點(diǎn)的慣性離心力相等。地球上（表面或內(nèi)部）各點(diǎn)慣性離心力大小相等、方向相同，都指向背離月球的方向。M為月球質(zhì)量，K是萬有引力常數(shù)，D為月地中心距離。第20頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五附：雙星繞公共質(zhì)心公轉(zhuǎn)兩顆星體質(zhì)量差不多兩顆星體質(zhì)量不同，例如冥王星與冥衛(wèi)一

第21頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五附：雙星繞公共質(zhì)心公轉(zhuǎn)兩顆星體質(zhì)量相差很多，如月球與地球。兩顆星體質(zhì)量完全不在一個(gè)數(shù)量級上，如太陽與地球。第22頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五附：雙星繞公共質(zhì)心公轉(zhuǎn)還存在兩星以橢圓軌道互繞的情形。第23頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐的形成與引潮力月球引力：根據(jù)萬有引力定律，地球上任一地點(diǎn)單位質(zhì)量的物體所受的月球引力為：

x為該質(zhì)點(diǎn)至月球中心的距離。引潮力：第24頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

潮汐的形成與引潮力慣性離心力相同而引力不同，形成潮汐A點(diǎn)受力比B點(diǎn)(地球中心)大，潮水吸引向月球，漲潮；

C點(diǎn)受力比B點(diǎn)小，相對于B點(diǎn)水位也會漲起；D點(diǎn)和E點(diǎn)水位降低形成退潮。第25頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

潮汐的形成與引潮力引潮力示意圖第26頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐的形成與引潮力太陽引潮力與月球引潮力一樣，兩者共同作用形成大小潮。第27頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五引潮力勢勢：表征做功能力大小的狀態(tài)量。引力勢：離心力勢：引潮力勢：第28頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五引潮力勢第29頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五

什么是潮汐？

潮汐的形成與引潮力

潮汐靜力學(xué)理論第30頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐靜力學(xué)理論假定：地球?yàn)橐粋€(gè)圓球，表面完全被等深海水覆蓋；海水無粘、無慣性，海面隨時(shí)與等勢面重疊；海水不受地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的作用；海面在引潮力作用下離開原來的平衡位置作相應(yīng)的上升或下降，直到在重力場和引潮力場中達(dá)到新的平衡位置為止，考慮引潮力后的海面變成了橢球形，稱之為潮汐橢球，并且它的長軸總是指向月球。由于地球的自轉(zhuǎn)，地球的表面相對于橢球形運(yùn)動，造成了地球表面上的固定點(diǎn)發(fā)生周期性的漲落而形成潮汐。第31頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五由于地球的自轉(zhuǎn)，就使得橢球形等勢面相對于地面轉(zhuǎn)動?？紤]引潮力后的等勢面第32頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五由于地球的自轉(zhuǎn)，地球上各點(diǎn)的海面高度在一個(gè)太陰日內(nèi)將發(fā)生兩次最高和兩次最低。當(dāng)月球赤緯不為0時(shí)，除赤道仍舊為正規(guī)半日潮外，其他一些地區(qū)的海面雖然在一個(gè)太陰日內(nèi)也可出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮的高度不相等，兩次漲潮時(shí)也不等，形成日不等現(xiàn)象；而在高緯度地區(qū)則出現(xiàn)正規(guī)日潮現(xiàn)象，在一個(gè)太陰日內(nèi)只有一次高潮、一次低潮。第33頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五月赤緯為零時(shí)的潮汐橢球第34頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五月赤緯不為零時(shí)的潮汐橢球第35頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五潮汐靜力理論幾個(gè)結(jié)論：在赤道上永遠(yuǎn)出現(xiàn)正規(guī)半日潮；當(dāng)赤緯δ不等于0時(shí)，兩極高緯度地區(qū)(緯度｜ψ｜>90°-｜δ｜)出現(xiàn)正規(guī)日潮；當(dāng)δ不等于0時(shí)，在其他緯度上出現(xiàn)日不等現(xiàn)象，越靠近赤道，半日潮的成分越大，反之，越靠近南、北極．日潮的成分越顯著。第36頁，共38頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)6分，星期五對潮汐靜力理論的評價(jià)潮汐靜力理論具有正確性：(1)潮汐靜力理論