第11章、潮汐与潮流
第一节 潮汐的基本成因和潮汐术语 一、概述
潮汐产生的原动力: 天体引潮力
最主要的是月引潮力 ,其次是太阳引潮力 航海中研究潮汐的理论依据: 平衡潮理论
平衡潮理论(静力学)假设 (一)整个地球被等深的大洋所覆盖,所有自 然地理因素对潮汐不起作用 (二)海水没有惯性力和摩擦力 ,外力使海 水在任何时候都处于平衡状态
GE
动运动(即图中G点) 。
在平动运动中,任何点的位移、速度、加速度都与 质心一致。
惯性离心力:地球表面各点所受到的的惯性离心力
的大小相等,方向相同,都背离月球,相互平行, 都与质心所收惯性离心力大小方向相等
三)月引潮力和月潮椭圆体
月球的引力
月引潮力
D
惯性离心力
根据假设,地球表面被等深的海
水所覆盖,在引潮力的作用下,形成了一个长轴和月地 连线重合的椭圆体,称为月潮椭圆体。
潮汐与潮流
潮汐(Tide), 海面在外力作用下产生的周期 性升降运动称为潮汐,其中海面上升过程 称为涨潮(flood tide),海面上升到最高时 称为高潮(high water,HW),海面下降 过程称为落潮(ebb tide),海面降到最低 时称为低潮(low water,LW),伴随着海 水周期性涨落现象,还同时产生海水的周 期 性 水 平 方 向 上 的 流 动 , 称 为 潮 流 ( tide stream)
大小潮图示
上弦月
P 满月
大潮图地示球
新月
太阳
太阳
下弦月 小潮图示
三)视差不等现象
成因:潮汐的视差不等主要是由于月球(也可考 虑太阳)与地球的距离变化引起的,或者是说 由于月球以椭圆轨道绕地球转动引起的
周期:月球对视差不等现象的影响周期为一个恒 星月,大约27.3日 ,太阳对视差不等现象的影 响周期为一个回归年,约365.24日
二、月球的引潮力与潮汐的形成
一)月球对表面某单位水质点所受引力公式:
fp
k
mM 1 x2
M
x R
E
特点:地球表面各点所受引力大小和方向均不 等, 大 小取决于距离,方向均指向月球中心。
二)惯性离心力:
0.73r
地-月公共质心:月球与地球的
相对运动是围绕公共质心作的平 M
分点潮:月球赤纬最小时的潮汐。当潮汐为分点潮时,潮
汐表现为正规半日潮,周日不等最小
潮龄:是由朔望日至大潮实际发生日之间的间隔天数。
Pn
L D2 Z3
Z2
Q2
Q3
成因:月赤纬不等于零,地理纬度也不等于零
分析:图中Z1、Z3、D1、D2、Q1、Q3分别是
L' PS
地球上三点Z、D、Q随地球自转所处的不同位置,Q是赤道上的
点。分析上图可知,Z点和Q点由于在自转时都通过了照耀圈,所
以一天都有两次高潮和两次低潮,但由于月潮椭圆体和赤道平面
上弦潮差逐渐减小,从上弦到满月潮差逐渐增大,从 满月到下弦潮差减小,从下弦到新月潮差增大。
成因:月球、太阳与地球的相互位置不同 ,即月相不同, 或月引潮力与太阳引潮力的合力不同 。
分析:当月球处在新新月(朔)或满月(望)时,太阳、
月球椭圆体的长轴在同一个子午圈平面内,即两个潮汐 椭圆体长轴方向一致,相互叠加,出现高潮最高,低潮 最低的现象(潮差最最大),称为大潮; 当月球处在 上弦)或下弦时,太阳潮汐椭圆体的长轴和月球潮汐椭 圆体的短轴在同一个子午圈平面内,即两个潮汐椭圆体 长轴方向垂直,相互抵消
四、潮汐类型
正规半日潮
每天有两涨两落,涨落潮时间,两次 高潮和两次低潮的高度相差不大
半个月中有一半以上的天数一天只 正规日潮 有一次高潮和一次低潮(即日潮)
混
不正规日潮混合潮
半个月中日潮的天数不超过7天 , 其余天数为不正规半日潮
合
潮 不正规半日潮混合潮 基本上还具有半日潮的特点,但
一个太阴日内相邻高低潮的潮差 和涨落时间均不相等
有了交角,对于Z点,在Z1和Z3时的潮高明显不等,潮时也不相
等,这就是典型的周日不等现象;但Q点不同,其处于赤道上,
很明显,Q1和Q3两点的潮高相等,潮时也相等,无周日不等现象,
所以周日不等现象要将地理纬度为零情况去掉。对于D点就是潮
汐周日不等现象的极端特例了,由于其未通过照耀圈,所以只发
生全日潮,即每天只有一次高潮和一次低潮。
五、潮汐术语
平均海面(MSL):根据长期观测算得的某一时期内
的海面平均高度
海图深度基准面(CD):计算海图水深的起算面
潮高基准面(TD):计算潮高的起算面,一般就是
海图深度基准面,两者不一致时应进行订正
涨潮(落潮)时间:从低潮(高潮)时到高潮(低潮)
时的时间间隔
平潮(slack):当高潮发生后,海面有一段时间停止升
降的现象
停潮(stand):当低潮发生后,海面有一段时间停止升
降的现象
潮差:潮差是相邻高、低潮高之差
大潮升(SR):从潮高基准面到平均大潮高潮面的高
度(即平均大潮高潮高)
小潮升( NR ):从潮高基准面到平均小潮高潮面的
高度(即平均小潮高潮高)
回归潮:月球赤纬最大时的潮汐。当潮汐为回归潮时,
潮汐现象表现为半日潮,不等现象最显著
照耀圈:月潮椭圆体上所受引潮力都指向球心的各点组成的
水圈
A4
四)潮汐的形成
M
A1
P
A3
成因:
A22
E
上图是假定月赤纬为0时的月潮椭圆体,A1、A2、A3、 A4分别表示地球表面上任一点A随地球自转一周的四个 位置,A1点,月球在该点上中天,产生当天第一次高潮; A2点,该点第一次经过照耀圈,产生当天第一次低潮; A3点,月球在该点下中天,产生当天第二次高潮;A4 点,该点第二次经过照耀圈,产生当天第二次低潮。
周日不等现象的总结
1、当纬度φ<90°-月赤纬δ时,发生半日 潮, 其中φ=0° 或δ=0°出现一个或都 出现时,无潮汐周日不等现象,其他均 存在潮汐周日不等现象,而且纬度越高 越明显。
2、当纬度φ≥90°-月赤纬δ时,发生全日 潮。
二)半月不等现象
现象:潮差的变化是以半个朔望月为周期,从新月到
周期: 月球连续两次上(下)中天的时间间隔为一个太阴日,约24h50min,相邻 两个高(低)潮之间的时间间隔称为潮汐周期,约为12h25min,这种潮汐 是以半个太阴日为周期的,故称为半日潮。
三、潮汐不等现象
D1
一)周日不等现象
M
Z1
现象:潮汐一天有两涨两落,两次高潮 Q1
或两次低潮潮高不等,涨落潮时不相等