海洋学 第9章 潮汐
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第九章潮汐
§9—1 潮汐现象
一、潮汐定义
潮汐：海水在月球和太阳引潮力作用下所发生的周期性运动．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
习惯上将海面周期性的垂直涨落称为潮汐
海水周期性的水平流动称为潮流。
二、潮汐类型
1.正规半日潮
在一个太阴日（约等于24小时50分）内发生两次高潮和低潮
2.全日潮
在一个太阴日内只有—次高潮和一次低潮
3.混合潮
不正规半日潮
相邻高潮或低潮的潮位相差很大，涨潮时和落潮时也不等。
不正规日潮
大多数日子里为不正规半日潮，但有时也发生一天一次高潮和低潮的日潮现象。
§9— 2 引潮力
一.地月运动和月相变化
1.地月运行轨道
2. 平动的概念
平动:平动物体上任何两确定点的连线
始终保持平行
平动园运动：物体上各点以
相同的半径围绕各自的中心
作园运动。
3. 地-月公共质心
在距地球中心0.73倍地球
半径之处
4. 地球和月球绕地-月公
共质心运动
a.周期：一个月
b. 地球的月运动是平动
4. 月相变化
(1)新月或朔
(2)上弦
(3)满月或望 (4)下弦
月相周期：平均29.5306天 这个周期称为朔望月
二、引潮力
月球的引潮力：地球上单位质量物体所受月球引力与因地球月运动所产生的惯性离心力的合力
1.月球的引力(对单位质量物体)
2. 惯性离心力(地球绕公共质心运动产生) 方向互相平行；背离月球；大小相等. 地心处的惯性离心力
总惯性离心力
∵
∴ 三.引潮力公式
1．太阴垂直引潮力 F v =g M E r D
332
31(cos )θ-
2．太阴水平引潮力 F H =3223
3
g
M E r D sin θ 3．太阳垂直引潮力 F v '=g
S E r D 33
2
31'(cos )'
θ- 4．太阳水平引潮力
F H
'
=3223
3
g S E r D 'sin '
θ 已知： S ＝333400E ， E ＝81.5M ， D ′＝389D ， D ＝60.3r
故当θ＝θ′＝0时，
F F M S D D v v '
'().==3
3217
海洋潮汐现象主要是由月球产生的．．．．．．．．．．．．．．．
四、月球引潮力的分布
1.A 、 B 、 C 、 D 水平分量为0
2.F 、G 、 H 、 K 水平分量最大
3.A 、 B 两点垂直分量最大
4.C 、 D 两点，垂直分量向下，约为A 、 B 两点之半.
5.地球中心处月球的引潮力为零。
§9—3 天 体 知 识
2
p x
M K f =20D E M K
f E ⋅=⋅2
0D
M
K f f p =
=
天球
1.天赤道：将地球赤道无限扩大至天球是天赤道。
2.赤经和赤纬：相对于地球的经纬线是赤经和赤纬。
3.黄道：太阳的周年视运动轨道——黄道。
黄道与天赤道平均交角约为2327︒'
春分点：太阳在黄道上由南向北穿过天赤道的交点(3月31日)， 秋分点：太阳在黄道上由北向南穿过天赤道的交点(9月23日)。
夏至点：北赤纬最大(δ＝十2327︒')点(6月22日)； 冬至点：南赤纬最大(δ＝－2327︒')点(12月22日)。
开卜勒第二定律：行星和太阳所联结的直线，在相等时间内所划过的面积相等。
地球在轨道上作不等速运动。
4.白道：月球绕地球运动轨道在天体的投影称为白道。
白道与黄道平均交角约为58︒';
§9— 4 潮汐理论与潮汐现象
一、平衡潮理论 1. 基本假定
(1) 整个地球表面被等深海水所包围； (2) 海水没有惯性；
(3) 忽略地转偏向力和摩擦力作用。
2.潮汐椭球与潮汐类型
在引潮力作用下，海面呈椭球状，形成潮汐椭球。
（1）分点潮
一个交点月里,月球穿越天球赤道
时,不出现潮汐周日不等现象
（2）回归潮
太阴赤纬最大或最小时,周日不等现象最为显著,这时的潮汐称为
图9— 12不同赤纬的潮汐椭球
图9— 13 大潮和小潮
回归潮。
（3）朔望大潮
月球和太阳所引起的潮汐椭球，潮高相互叠加，形成朔望大潮； （4）两弦小潮
月球和太阳所引起的潮汐椭球，潮高相互抵消一部分，形成两弦小潮
（5）近点潮
月球运动到近地点时，发生的潮汐称之为近地潮(或近月潮)。
（6） 远点潮
月球运动到远地点时发生的潮汐，称之为远地潮(或远月潮)。
３. 平衡潮的最大潮差
力势: 移动单位质量物体，沿着力的反方向，从这个力为零的地点至某一点克服这个力所作的功，叫做该点的力势。
如这个被克服的力是重力，则称为重力势。
如这个被克服的力是引潮力，则称为引潮力势。
(1)重力势φ
把海面相对于原静止水面的升高记为M h ，则有
M gh φ=重力势 (1) /M h g φ=重力势 (2)
（2）引潮力势
太阴垂直引潮力 )1c o s 3(2
3
3-=θD
r E M g F v (3) 32
3
(3cos 1)r
Mr g dr ED φθ=-⎰引潮力势 (4) 2
r
E K g = (5)
22
330
(3cos 1)(3cos 1)r
r
KMr KM dr rdr D D φθθ=-=-⎰
⎰引潮力势 (6)
2
231(3cos 1)2
KM r D φθ=-引潮力势
(7)
22
331(cos )23
KMr D φθ=-引潮力势
(8) 令 引潮力势重力势φφ=
(8)代（2）得 )3
1(cos 232
3
2-=θg D KMr h M 同理，太阳平衡潮的潮高公式为
将S ，M ，E 、 r 及D ，D ′的平均值代入，上二式可简化为： 当0=θ时，cm h M
36=，cm h s 16=
当︒=90θ时，cm h M 18-=，cm h S
8-=
平衡潮最大潮差为78厘米。
二、 潮汐动力理论
1. 潮汐共振
潮波波速 gh c = 潮汐周期： gh
T λ
=
海区潮汐振动周期 若L=λ/4 则 gh
L T 4=。
芬地湾长度约为270公里，平均深度约为70米，按gh
L T 4=计算，
它的固有振动周期等于11.5小时，这和半日潮波的周期比较接近，形成特大潮差。
2．科氏力作用
在科氏力作用下，传播方向右岸的振幅要比左岸的振幅大，这种波叫开尔文波。
3．无潮点 在两个振动节线的交点上，潮汐涨落为零，这一点称为无
潮点。
图9—15 在北半球的一海湾中，由于横振动而导致的无潮点的示意图
同潮时线：连接在同一时刻潮位相同的点的连线
在北半球，由于地球自转的效应，使同潮时线绕无潮点反时针方
图9—14北半球开尔文波的传播
向旋转。
等潮差线
若把一个周期当中振幅相等的地点联成线，便可得到一组等振幅线。
由于潮汐振幅的两倍是潮差，所以，也称为等潮差线。
4．旋转潮波系统
等潮差线为环状分布，而同潮时线则为放射线形状，这种潮波系统，叫旋转潮波系统，在北半球其旋转方向大多是反时针的，在南半球却大多是顺时针方向。
5.潮流的水质点运动
进行潮波：高潮和低潮时流速最大，但方向相反，于半潮面时流速为零，发生转流。
驻立潮波：半潮面时流速最大,转流时刻出现在高,低潮,且流速为零。
1．东海：潮波属于进行波的性质
2．黄海、渤海：旋转潮波的性质
黄海靠我国一侧潮差小，靠朝鲜一侧潮差大
青岛：3.3米；仁川：8.1米
3．南海。
