潮汐的形成

1、潮汐的形成潮汐的形成1.3潮汐之基本概念潮汐是由於月球和太陽等天體對地球各處引力不同所引起的水位、地殼和大氣的週期性升降現(xiàn)象，其中以海洋潮汐最為明顯。海面上升時(shí)稱為漲潮（flood）；海面下降時(shí)稱為退潮或落潮（ebb）。從漲潮轉(zhuǎn)為退潮時(shí)海水位達(dá)到相對最高時(shí)稱為高潮或滿潮（highwater）；從退潮轉(zhuǎn)為漲潮時(shí)，海水位達(dá)到相對最低時(shí)稱為低潮或干潮（lowwater）。高潮或低潮時(shí)，有一段很短的時(shí)間，海面無升降現(xiàn)象，稱為停潮或平潮（st）。

2、潮汐的週期（periodoftide），即高潮至下一次高潮或低潮至下一次低潮相隔的時(shí)間，各地都不一樣，平均約為12時(shí)25分。高潮和相臨的低潮之水位差稱為潮差（tidalrange）。潮差也有週期性，即潮差會(huì)由小變大，再由大變小。以半日潮為例，其週期約為14.77日。潮差相對最大時(shí)稱為大潮（springtide）；相對最小時(shí)稱為小潮（neaptide）。每天有兩次高潮兩次低潮稱為日雙潮（doubledaytide）或半日潮（seiurna

3、ltide），兩次高潮之較高的稱為較高高潮（higherhighwater）或高高潮，較低的稱為較低高潮（lowerhighwater）或低高潮，兩次低潮也可分為較高低潮（higherlowwater）和較低低潮（lowerlowwater），或簡稱高低潮和低低潮。由圖1.5的1991年農(nóng)曆3月2123日的潮汐資料為例，可看出實(shí)際的情況並不單純。臺(tái)中港的落潮潮差和漲潮潮差相差不多，基隆港的各種高低潮就有很大的不同，而高雄港在當(dāng)時(shí)每天卻只

4、有一次高潮一次低潮。這種每天僅有一次高潮一次低潮的現(xiàn)象稱為日單潮（singledaytide）或全日潮（diurnaltide）。而實(shí)際的潮汐現(xiàn)象並不單純?yōu)榘肴粘被蛉粘?，稱為混合潮（mixedtide）。地球的自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)一週所需的時(shí)間稱為一日，在天文學(xué)上有恆星日、太陽日和太陰日的區(qū)別。若以某一恆星為參考點(diǎn)，從正對該恆星起算，到下一次正對該恆星所需的時(shí)間稱為恆星日。以太陽為參考點(diǎn)計(jì)算的地球週期稱為太陽日，而以太陰為參考點(diǎn)計(jì)算的地球週期

5、稱為太陰日。由於恆星距離地球非常遙遠(yuǎn)，我們可以將恆星和地球的相對位置設(shè)為不變，所以恆星日就是以地軸為中心旋轉(zhuǎn)360所需的時(shí)間。而太陽日比恆星日要長，當(dāng)?shù)厍蛐D(zhuǎn)360後，地球已在公轉(zhuǎn)的軌道面上移動(dòng)了一段距離，也就是說地球和太陽的相對位置已經(jīng)改變，所以地球還要轉(zhuǎn)一個(gè)角度才能正對著太陽。所以太陽日會(huì)比恆星日多了4分左右。如圖2.5a所示。同樣的情況，地球自轉(zhuǎn)了一圈，太陽、地球和月球的相對位置也跟著改變了，所以太陰日比太陽日更長，多約50分，如

6、圖2.5b。由於人類作息是以太陽的日出日落為基準(zhǔn)，但因地球受沿橢圓軌跡繞日公轉(zhuǎn)影響，使太陽日長短不一。所以我們現(xiàn)在所用的時(shí)間只好以平均太陽日為準(zhǔn)，並訂為24小時(shí)。事實(shí)上，一年當(dāng)中只有陽曆4月1516日，6月1314日，9月12日，12月2425日，這幾天最接近平均太陽時(shí)；其餘各日的時(shí)差則有快有慢。臺(tái)灣地區(qū)的當(dāng)?shù)貢r(shí)間是以東經(jīng)120度為基準(zhǔn)，比世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間多了8小時(shí)，也就是說世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的零時(shí)就是臺(tái)灣標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的8時(shí)。事實(shí)上，臺(tái)灣各地的經(jīng)度不是

7、正好在東經(jīng)120度上，所以如果要精確計(jì)算當(dāng)?shù)氐恼_時(shí)刻的話，還要依各地經(jīng)度的不同稍作修正。除了公轉(zhuǎn)速率不一外，地球自轉(zhuǎn)的角速度也會(huì)受潮汐摩擦、地球上的水和大氣的季節(jié)性變化、地函（mantle）和地核（ce）之間角動(dòng)量的交換、海平面和冰川的變化而改變。據(jù)估計(jì)，地球自轉(zhuǎn)平均每一百年減緩千分之1.8秒。地軸本身也會(huì)像陀螺一樣，繞著一條通過球心而垂直於黃道面的軸線（黃軸）做週期性的圓錐運(yùn)動(dòng)，週期約為25800年。目前地軸在北半球是指向小熊座的α

8、星（中國星名為勾陳一）附近，也就是說現(xiàn)在的北極星是勾陳一。但在西元前3000年的北極星卻為天龍座α星（位於紫微垣的右樞），到西元7500年時(shí)的北極星為仙王座的α星，西元14000年時(shí)天琴座的α星（織女星）就會(huì)成為地球的北極星了。地軸的這種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象會(huì)使春分點(diǎn)沿著黃道面緩慢西移，稱為歲差（precession）。地球自轉(zhuǎn)軸繞著黃軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還會(huì)有一些短週期的小變化，稱為章動(dòng)（nutation）。而引起章動(dòng)的主要原因是月球繞地球的軌道面（白