潮汐现象

自然现象

潮汐现象，是地球上的海水受月球和太阳（作用较小）的万有引力作用而引起的涨落现象。人们把吸引海水涨潮的力称为引潮力。凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波助澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动现象就是潮汐。法国文学称之为“大海的呼吸”。

现象简介

潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮，而不是一次,“昼涨称潮，夜涨称汐”。简而言之“潮”指白天海水上涨，“汐”指晚上海水上涨，不过通常我们往往将潮和汐都叫做“潮”。

一般正对着月亮的地方引潮力就大，而背对着月亮的海水所受引潮力变小，又因离心力变大，海水在离心力的作用下，向背对月亮那面跑，于是也会出现涨潮。

满月和新月时，太阳、地球、月亮处于同一线上，此时地球受到的太阳引力和月球引力正好处于两个相反的方向或同一方向，于是此时海洋涨潮达到最高潮。

天文意义

潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。一般正对着月亮的地方引潮力就大，而背对着月亮的海水所受引潮力变小，又因离心力变大，海水在离心力的作用下，向背对月亮那面跑，于是也会出现涨潮。

与人类的关系

潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，它与人类的关系非常密切。海港工程，航运交通，军事活动，渔、盐、水产业，近海环境研究与污染治理，都与潮汐现象密切相关。尤其是，永不休止的海面铅直涨落运动蕴藏着极为巨大的能量，这一能量的开发利用也引起人们的兴趣。

形成原因

有下面这样一个事实：在任何时刻，围绕地球的海平面有两个突出的部分，在理想情况下涨潮在地表面离月球最近和最远的地方发生。如果说潮汐是月球的引力造成的，在离月球最近的地方海水隆起是可以理解的，但为什么在远离月球的地方海水也隆起？如果说潮汐是万有引力现象，似乎应该与质量乘积成正比，与距离平方成反比。太阳的质量比月球大2.7×105倍，而太阳到地球距离的平方只比月球到地球距离的平方大1.5×105倍，两者相除，似乎太阳对海水的引力比月球还应该大180倍，为什么月球对潮汐起主要作用？这些通过分析计算来加以说明。

随着人们对潮汐现象的不断观察，对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识。我国古代余道安在他著的《海潮图序》一书中说：“潮之涨落，海非增减，盖月之所临，则之往从之”。哲学家王充在《论衡》中写道：“涛之起也，随月盛衰。”指出了潮汐跟月亮有关系。到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律之后，提出了潮汐是由于月亮和太阳对海水的吸引力引起的假设，科学地解释了产生潮汐的原因。

2012年力学界出现了新颖的确切定义，即重力是万有引力与惯性力的合力。用重力的新定义能准确地解释潮汐的成因。在不考虑其他星球的微弱作用的情况下，月球和太阳对海洋的引潮力的作用是引起海水涨落的原因。引潮力又是怎样的一种力呢？在物理学看来，在非惯性系下，引潮力是月球的万有引力和与之对应的惯性力，还有太阳的万有引力和与之对应的惯性力等四种力的合力。有的资料提到“离心力”也是引潮力的分力之一，物理学中有离心现象的提法，却没有“离心力”的概念和定义。不过“离心力”的本意正是惯性力。

只用月球的引力作用解释不了，为什么涨潮现象同时发生在地球离月球最近的海面和离月球最远的海面这两个区域，从而使球形的海平面变成纺锤体形。同样太阳的引力也是如此。截止到2012年，物理学界出现了最新颖的重力概念和定义。定义的内容是：“在静力学范围内，以放置物体的支撑物或物体自身为非惯性参照物，重力是物体所受各万有引力与各惯性力的合力。”该定义能成功地解释潮汐成因。这里要注意的是，在把各星球看做质点的情况下，求地面上物体的重力时，只有地球对物体的万有引力和与物体随地球自转的向心力对应的惯性力参加运算，其他各星球的万有引力都和与之对应的惯性力抵消了。详细论述请看重力词条潮汐的形成原因如下：先说月球的作用。把地球和月球看做质点，说月球绕地球做圆周运动，实际上是月球和地球都绕二者的共同质心圆做周运动，只是地球的圆周轨道小得多。（双星的两个质量相近的星球的圆周轨道近似相等）以地心为非惯性参照物，地球质点受到月球质点的万有引力正是地球质点绕共同质心做圆周运动的向心力，而此向心力对应的惯性力与此向心力大小相等方向相反。所以地球质点受月球质点的万有引力与这个惯性力相互抵消。既然地球被看做质点，就可以把地球上物体的运动轨迹和动力学规律看做与地球质点完全一样。这样物体受的月球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消。实际上地球的体积很大，在离月球最近的地面上的物体，绕地、月共同质心做圆周运动的轨道半径明显小于地球质点的轨道半径，物体所受月球的万有引力就会大于所受对应的惯性力，这两个力不能再抵消，其合力与物体受地球的万有引力方向相反，使物体的重力明显变小。如果所说的“物体”是这里的海水，那么这里就会有涨潮发生。用同样的方法研究离月球最远的地面上的物体，月球对此处物体的万有引力小于与之对应的惯性力，它们的合力又是与地球对此处物体的万有引力方向相反，也是使物体的重力明显变小。所以在离月球最远的那部分海水同时也会有涨潮发生。这就使本应是球形的海平面微微呈现出纺锤体形状。研究太阳对潮汐的作用，与研究月亮作用的方法相同。如果认为地球绕太阳的中心做圆周运动，问题就简单了。这里不做详细论述。由于月球和太阳的共同作用，使潮汐现象变得复杂。

由于地球、月球在不断运动，地球、月球与太阳的相对位置在发生周期性变化，因此引潮力也在周期性变化，这就使潮汐现象周期性地发生。一日之内，地球上除南北两极及个别地区外，各处的潮汐均有两次涨落，每次周期12小时25分，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。生活在海边有经验的人，大都能推算出潮汐发生的时间。