潮汐课程课件

2008年09月 每 日 高 低 潮
日 月相 潮时 潮高 潮时 潮高 潮时 潮高 潮时 潮高 潮时 潮高 1 0512 451 1205 97 1717 453 2 0023 49 0544 449 1240 91 1754 446 3 0057 66 0615 442 1314 90 1832 433 4 0130 88 0648 428 1349 96 1911 414 5 0204 114 0721 409 1425 107 1955 389 6 0240 147 0756 384 1505 122 2048 362
第三章 海 水 运 动
（1）潮汐 （2）洋流
（3）波浪
3.1 潮 汐
与潮汐有关的天文知识 潮汐现象 潮汐表
3.1.1与潮汐现象有关的天文知识
所需了解概念 天球 黄道面 天赤道 北天极 南天极 视运动 白道面 朔望月 月相
月 球 的 视 运 动
太 阳 的 视 运 动
2/4
黄道：太阳围绕地球运转一圈所形成的轨迹。
月球引力：方向指向月心，对地球上各点来说， 这一力的大小和方向均不相同。 惯性离心力：地球的月运动是平动，地球上各
点惯性离心力的大小均相等，方向也相同，并
指向月球对地心引力的相反方向。
月球引潮力定义：地球上单位质量的物 体，其所受到的月球 引力，与因地月相对运动所产生的惯性离心力的合力，称为月 球的引潮力。
混合潮：不正规半日潮和不正规日潮。 不正规半日潮基本具有半日潮的特征，在一个 朔望月中的大多数日子里，每个太阴日内一般可 有两次高潮和低潮，但两相邻的高潮或低潮潮位 高度相差很大，涨潮时和落潮时也不相等，有少 数日子的第二次高潮很小，半日潮特征不明显， 如我国浙江舟山群岛、镇海，福建诏安及香港海 区具有这种潮汐特点 ；
潮汐带的海洋生物
3.1.3 潮汐表的查看
青
岛
来源： 国家海洋局
发布时间： 2008-09-01
qingdao 36°05′n 120°18′e
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引潮力公式讨论 引潮力量值与天体的质量成正比，和天 体到地球中心距离的三次方成反比。 海洋的潮汐现象主要是由月球产生的， 其次是由太阳产生的，其他天体的引潮 作用很小，一般可以忽略不计。
由于引潮力的作用，加之地球的自转， 一固定地点的海面便将发生周期性的涨 落，形成潮汐。
月球和太阳对潮汐的共同影响
潮汐形成的原因？
许多学者都探讨过这一问题，提出过一些假想。 古希腊哲学家柏拉图认为地球和人一样，也要呼吸，潮 汐就是地球的呼吸。他猜想这是由于地下岩穴中的振动造 成的，就像人的心脏跳动一样。 我国晋朝有人则认为，海水的定期涨落是因为有一条无 比巨大的海生动物定期出入海宫而造成的。
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。
混合潮：不正规半日潮和不正规日潮。 不正规日潮的特征是在一个朔望月中的大多数 日子里具有日潮型的特征，但有少数日子出现两 次高潮和两次低潮的半日潮特征，如南海大多数 海区。
各类型潮汐的月过程曲线
五、潮汐的利用及影响
各地潮汐不但有不同的类型，花样也比较多， 形成各种美丽的潮汐现象
钱塘江
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。 可以利用潮汐能，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。
谢谢！
英国安装世界首台潮汐能发电机 似倒置风车
中国第一座潮汐能双向发电站——温岭江厦潮汐电站 1985年12月建成投产的温岭江厦潮汐电站，是中国第一座潮汐能 双向发电站，装机容量为3200千瓦。温岭潮汐是正规半日潮，潮 位落差大，可供利用的潮汐能资源十分丰富，用其发电无污染、 无噪音，有“卫生工厂”之称。（温岭市档案馆图片资料）
在地球上观察太阳运动所形成的视运动的轨道就叫 黄道。
白 道：白道Байду номын сангаас在地球上观察月亮围绕地球转一圈 所形成的轨道，叫白道。 天赤道是地球赤道在天球上的投影。黄道与天赤道 平均交角为23°27″。
天球图
平太阳日 太阳连续两次经过中午的时间间隔，称为真太阳日。 地球在轨道上做的是不等速运动，一年之内真太阳日的长 度便不断改变，不易选做计时单位，于是引进平太阳的概 念。 天文学上假定由一个太阳（平太阳）在天赤道上（而 不是在黄道上）作等速运行，其速度等于运行在黄道上真 太阳的平均速度，这个假想的太阳连续两次上中天的时间 间隔，叫做一个平太阳日，这也相当于把一年中真太阳日 的平均称为平太阳日，并且把1/24平太阳日取为1平太阳 时。这些就是平常所使用的时间单位。通常所谓的“日” 和“时”，就是平太阳日和平太阳时的简称。
二、潮汐要素 高潮、低潮 涨潮、平潮、落潮、停潮 涨潮时、落潮时、潮周期、潮差 基准面（水尺零点）
潮汐要素示意图
三、潮汐不等
周日不等
半月不等
月不等
年不等
多年不等
周日不等 ：除赤道不存在潮汐周日不等现象外，均有 相邻二次高潮（或低潮）的潮高和潮时不等的现象。 半月不等 ：大、中、小、中、大潮。新月和满月时， 朔望大潮；初七、初八（上弦）和二十二、二十三 （下弦）时，方照小潮。 月不等 ：由于月球与地球的近地点与远地点引起 。 年不等 ：太阳与地球的近日点和远日点引起。 多年不等 ：黄白交角变化引起 。 19°27′，18.61年。
由于引潮力的作用，使原来的球形海面产生形变，一些地 方的海面较原来为高，而另一些地方的海面，则较原来为 低，形成所谓“潮汐球”。
（2）、引潮力公式
设地球质量为E，地球平均半 径为r，月球质量为M，月地中 心距离为D，月球中心至地球 表面任意一点的距离为x，θ为 天顶距。
在地球表面任意一点p处单位 质量物体所受到的月球引力为: f1=-GM/x2
平太阴时：1/24平太阴日为一平太阴时。 1平太阴日=24.8412平太阳时＝1.03505 平太阳日。
月相：人有悲欢离合，月有阴晴圆缺。
朔望月：月球从新月位置出发再回到新月位置的时间间隔， 叫朔望月。朔望月是月相变化的周期，它的长度等于29.53平 太阳日。
盈亏月：月球从满月位置出发再回到满月位置的时间间 隔，叫盈亏月。
朔望之时，月球和太阳所引起的潮汐椭 球，其长轴方向一致，潮高相互迭加， 形成朔望大潮。
上下弦之时，月球和太阳所引起的潮汐 椭球，其长轴相互正交，潮高相互抵消 一部分，形成方照小潮。
在多数地方，大潮发生的时间比引潮力最 大的时间稍有延后，因此，大潮发生的时 间，在满月及新月之后一天或两天。 满月（或新月中天时）与大潮发生的时间 之差称为潮龄。
四、潮汐类型
正规半日潮 全日潮 混合潮
正规半日潮：在一个太阴日里有两次高潮和低 潮，周期为半个太阴日，相邻高潮和低潮的潮 高几乎相等，涨潮时约等于落潮时，平均为6 时12分。如我国的厦门、青岛、烟台、塘沽等 港口。
全日潮：正规日潮是周期约为一日的潮汐， 他的特点是在一个太阴日中，只有一次高潮 和一次低潮。如我南海的北部湾是世界上最 典型的全日潮潮汐海区。
3.1.2 潮汐现象
一、潮汐定义及起因
二、潮汐要素
三、潮汐不等
四、潮汐类型
五、潮汐利用及影响
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，海水推波逐澜，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”。 “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”。
自然科学定义
潮汐现象：海水在月球和太阳引潮力作用下所产生 的周期运动现象。
引潮力是如何产生和发生作用的呢？
（1）引潮力定义 在地月系统中，地球、月球各绕“地— 月”公共质心运动。 对“地月”系统来说，地球受两个力作 用，一是月球对地球引力；二是地球绕 “地—月”公共质心作运动所产生的惯 性力。两个力平衡，所以地—月系统保 持平衡。
太阴日 以月球为参考点所度量的地球自转周期。月球中心连 续两次通过地球上同一子午线所需要的时间。平均是24 小时50分，比平太阳日长50.47分。这是由于月球公转方 向和地球自转方向相同，月球每日在白道上平均运行 13°11′，因此当地球自转一周后，月球已经沿轨道向 前运行了13°11′，而地球需要再转过13°11′（地球 绕过这个角度所需的时间约是50分），月球中心才能两 次经过这一子午线。所以，以一定的地点来说，月球中 心通过当地子午线的时刻，总比前一天延迟50分钟。
此点的惯性离心力为: f2=GM/D2 其中，G=gr2/E
（2）、引潮力公式
Fp=f1p+f2P
水平引潮力 Fh=3/2(gM/E)(r/D)3sin2θ
垂直引潮力 Fv=(gM/E)(r/D)3(3cos2θ-1)
类似的，可以计算太阳在地 球上各点的引潮力 垂直引潮力 Fv/ Fv’=M/S(D’/D)3=2.17