潮汐课件
潮汐 潮汐分类 形成原因 时间推算 潮汐能源及开发与利用
古人早有发现 “涛之起也,随月 涛之起也, 涛之起也 升衰”。但是直到 升衰 牛顿发现了万有引 力定律,拉普拉斯 才从数学上证明潮 汐现象确实是由太 阳和月亮、主要是 月亮的引力造成的。
万有引力定律 F=G*M1M2/(R*R) (G=6.67×10^11N•m^2/kg^2) 万有引力定律表明引力的大小和两个物体质量的乘 积成正比,和它们之间的距离平方成反比。 太阳对地球的引力比月球对地球的引力要强大得多, 但太阳的引潮力却不到月球的1/2。这是怎么回事呢? 原来引起海水涨落的引潮力(或称起潮力)虽然起 因是太阳和月球的引力,但却又不是太阳和月球的 绝对引力,而是被吸引物体所受到的引力和地心所 受到的引力之差。引潮力和引潮天体的质量成正比, 引潮力和引潮天体的质量成正比, 和该天体到地球的距离的立方成反比。
作用总是相对的,有作用力便有反作用力。月球 对地球有引潮力,反过来,地球对月球同样也有 引潮力。按理说,地球的质量比月球大80多倍, 地球对月球的引潮力应是月球对地球引潮力的20 多倍,然而,由于月球上没有水,所以地球的引 潮力无法在月面上“兴风作浪”,但对月球的自 转起了制动作用,使月球变成一颗同步自转的卫 星,所以月球总以一面对着我们。而月球也通过 与此相同的潮汐摩擦使地球自转变慢,使每日时 间变长,同时地月之间的距离变大。
由于日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈 和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化,总称潮 汐。 作为完整的潮汐科学,其研究对象应将地潮、海潮 和气潮作为一个统一的整体,但由于海潮现象十分 明显,且与人们的生活、经济活动、交通运输等关 系密切,因而习惯上将潮汐(tide)一词狭义理解 为海洋潮汐。固体地球在日、月引潮力作用下引起 的弹性—塑性形变,称固体潮汐,简称固体潮或地 潮;地球内部有一部分是液态的,因此那里也会产 生潮汐,有人认为地球内部的潮汐是诱发地震的原 因之一。
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1950年朝鲜战争初期,朝鲜人民军如风卷残石,长驱直入打到釜 山一带。美国急忙纠集联合国多国部队,气势汹汹杀到朝鲜,但 在选定登陆地点时犯了难——适合登陆的港口都有朝鲜人民军重 兵把守,强行登陆必然代价巨大。经过慎重考虑,最终美军司令 麦克阿瑟指挥美军于仁川成功登陆。原来,仁川港位于朝鲜的西 海岸,离首都汉城西28公里,起着汉城关门的作用。海面是亚洲 潮差最大的,最高达9.2米,退潮时近岸淤泥滩长5000余米,登 陆舰船、两栖车辆和登陆兵极易搁浅;沿岸筑有4米高的石质防 波堤,构成登陆兵和两栖车辆的障碍;进入港口的船只,只有一 条飞鱼峡水道,倘若有一艘舰船沉没,就堵塞了航道;岸上炮兵 可将近岸的舰船、两栖车辆和登陆兵全部摧毁。 朝鲜人民军认为美军不可能从仁川登陆,加之战线拉得太长,所 以对仁川港疏于防守,兵力薄弱。然而,仁川港地区每年有3次 最高的大潮,最高时潮差可达9.2米,其中就有9月15日。经过分 析计算,美军于9月15日利用大潮高涨,穿过了平时原本狭窄、 淤泥堆积的飞鱼峡水道和礁滩,出人意料地在仁川港登陆。朝鲜 人民军因此被拦腰截断,前线后勤完全失去保障,腹背受敌,损 失惨重,几乎陷入绝境。麦克阿瑟指挥的美军和联合国军,仅用 1个月,几乎席卷朝鲜半岛,兵临鸭绿江边,取得空前胜利。
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在一个潮汐周期(约24小时50分钟,天文学上称一 个太阴日,即月球连续两次经过上中天所需的时间) 里,各地潮水涨落的次数、时刻、持续时间也均不 相同。潮汐现象尽管很复杂,但大致说来不外三种 基本类型。
半日潮型:一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮,前一 次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同, 涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等(6小时12.5分)。 我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型,如大沽、青 岛、厦门等。 全日潮型:一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。如 南海汕头、渤海秦皇岛等。南海的北部湾是世界上典型的全 日潮海区。 混合潮型:一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮, 但两次高潮和低潮的潮差相差较大,涨潮过程和落潮过程的 时间也不等;而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。我 国南海多数地点属混合潮型。如榆林港,十五天出现全日潮, 其余日子为不规则的半日潮,潮差较大
下面通过一段视频详细了解一下潮汐的形成原因
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从一天看来,因地球自 转和月球公转,一次潮 汐涨落经历的时间是半 个太阴日,即12小时25 分,也就是所谓的半日 潮,生活在海边上的人, 每天都可以看到海水有 规律地升落两次。一日 两次,共24小时50分, 所以潮汐涨落的时间每 天都要推后50分钟。
太阳的引潮力虽然不算太大, 但能影响潮汐的大小。有时 它和月球形成合力,相得益 彰,有时是斥力,相互牵制 抵消。在新月或满月时,太 阳和月球在同一方向或正相 反方向施加引力,产生高潮; 但在上弦或下弦时,月球的 引力作用对抗太阳的引力作 用,产主低潮。其周期约半 月。从一年看来,也同样有 高低潮两次。春分和秋分时。
八月涛声吼地来, 头高数丈触山回。 须臾却入海门去, 卷起沙堆似雪堆。 ----刘禹锡
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涨潮时,海水上涨,波浪滚滚, 涨潮时,海水上涨,波浪滚滚,景色十 分壮观;退潮时,海水悄然退去, 分壮观;退潮时,海水悄然退去,露出一片 海滩。 海滩。 我国古书上说“大海之水,朝生为潮, 我国古书上说“大海之水,朝生为潮, 夕生为汐” 所以海水的涨落也叫潮汐。 夕生为汐”。所以海水的涨落也叫潮汐。在 涨潮和落潮之间有一段时间水位处于不涨不 落的状态,叫做平潮。 落的状态,叫做平潮。
1.一个月潮汐涨落次数? 白居易“旱潮才落晚潮来,一月周流六十回” 的佳句便打此而来。 2.大潮小潮区别? 3.涨潮落潮与“海进海退”?
由于海水的涨潮退潮是受到月球引力影响而产生的 一种地理现象,因此涨潮退潮是有规律可循,15天 轮回一次,因此,下一天涨潮是头天涨潮时间推迟 0.8小时(48分钟),可根据农历日期计算每天涨潮 的时间,具体测算方法是:按照农历算,如天数少 于15,则天数直接乘以0.8,得出的数字即是当天最 高潮时间;如天数大于15。则天数先要减去15后得 出的数字再乘以0.8,得出的数字即是当天最高潮时 间。同时,涨潮退潮一般间隔6个小时,也就是说 一天涨潮退潮各两次。高潮时间一般能维持一个多 小时才开始退潮,最低潮时间在两次高潮中间的时 间。
但这次成功的登陆范例也有败笔,美军算错 了仁川港当天涨潮时刻,真正的涨潮提前到 来。因此,尽管前方美军已经提前登陆成功, 炮兵却按预定时间进行登陆前的轰炸,结果 将已登陆的军队炸得血肉横飞,白白损失了 一营的官兵。
实际的潮汐还会受地理环境、海岸位置、洋流运动 地理环境、海岸位置、 地理环境 等诸多因素的制约。以钱塘江潮为例,我们知道, 钱塘江口的杭州湾呈喇叭口状,越往里越窄,加之 涨潮时带进的泥沙淤积在江底形成沙坎,从而造成 潮势汹涌澎湃。
因为太阳的质量是月球质量 的27100000倍,而日地间 的平均距离是月地间平均距 离的389倍,所以月球的引 潮力是太阳的引潮力的2.17 倍, (389*389*389/27100000 =2.17) M R*R*R 因而从力学上证明潮汐确实 主要由月球引起。打个比喻, 如果某地潮水最高时有10 米高,差不多7米是月球造 成的,太阳的贡献只有3米, 其他行星不足0.6毫米。
潮对航海、渔业、盐业等都有重要的影 响,同时潮汐还可以用来发电。 潮汐发电与水力发电的原理相似.即把潮水涨 落产生的水位差的势能转化为机械能,再把机械能 转变为电能。有人计算过,世界海洋潮汐能蕴藏量 大约为27亿千瓦,如全部转化成电能,每年发电量 大约为1.2万亿度。潮汐能不仅无污染,而且和海浪 能、风能、太阳能这些再生能源相比还有其优势, 潮汐能可以不间断地发电,而海浪能、风能、太阳 能在较大程度上受气候的影响。因此,如何开发和 利用潮汐的巨大能量已成为当前许多国家研究的课 题。
潮水涨退的时间
半日潮涨退时间为每12个小时潮水涨退一个 周期。简易的潮水时间计算方式为:最高潮 时间=农历×0.8,最低潮时间=最高潮时间 +/-6。 假设:今天为农历15, 最高潮时间=15×0.8=12,即中午12点和午 夜零点;最低潮时间为早上6点和晚上6点。 近距离观察的时间为早上的4点—8点以及下 午4点到8点
中国水力资源的蕴藏 量达6.8亿kW,约占全 世界的1/6,居世界第1 位,建成后的长江三峡 水电站将是世界上最大 的水力发电站
潮汐也是有危害的。 我国的珠江口多发生咸潮,主要是由旱情引起 的,一般发生在上一年冬至到次年立春清明期间 。 咸潮发生时,海水的氯化物浓度一般高于5000毫克/ 升,不仅对人体造成危害,生产中用水量较大的化 学原料及化学制品制造、金属制品、纺织服装等产 业受到的冲击较大,其中一些企业不得不停产。咸 潮还会造成地下水和土壤内的盐度升高,给“鱼米 之乡”的珠三角农业生产造成严重影响,危害到当 地的植物生存