书城科普科学与海洋
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第11章 潮起潮落

住在海边的人或者经常在海边钓鱼的人一定非常习惯海水水位一日两次规率性的涨落变化,这就是潮汐。

日本的太平洋沿岸潮汐的涨落差有1.5米,日本海沿岸则为40厘米左右。这是因为日本海是一种封闭型的海域,所以比太平洋的潮汐差要小。

世界上最大的潮汐在加拿大的芬地湾,在退潮时形成一片湿原,船都好像触礁了一样。

东亚最大的潮汐在韩国的仁川,约10米。仁川设有水闸,即使退潮时船只也可出入。

潮汐是由月球、太阳等天体的引力随相对地球的位置的变化而引起的。例如当月亮在南中天时引力变大,而地球的另一侧则相对减小,海水被吸引到引力大的一侧形成涨潮。

太阳的质量为月球的2500万倍,但是比月亮离地球的距离远400倍,所以引发潮汐的引力只有月亮的一半,而这种引力只有地球重力的1/900万左右。

月球的公转周期为24小时50分,所以一日两次的涨落潮间隔为12小时25分。当月球和太阳在同一方向时潮汐变大,称为“大潮”。相对地球而言,月球和太阳的方向的变化周期约为29.53日,所以当满月和新月时有大潮,之后约一周发生小潮。

如果地球表面全部被海水覆盖,月球将引起55厘米的潮汐,太阳引发24厘米的潮汐,大潮为79厘米。

水面的升高产生水波向四面传播,传播速度同海啸一样为√gh,在400米水深处有712千米的时速。

不同海域的潮汐的大小主要是因为“共鸣”现象。

在长方形的一定深度的海洋中,当长方形的长度恰好为潮汐波波长的1/2时就会引发共鸣。深度400米的半日潮的波长为8900千米,如果有一片海的长度为4450千米的话,就会产生共鸣,振幅非常大。但是事实上并不存在这种海洋。

但是当水深变浅时波速也会减小,可能在短距离内发生同潮汐周期相同的振动。前面提及的世界上最大的潮汐的所在地芬地湾,就是因为同另一端的波士顿湾形成一个振动系,同潮汐发生共鸣,才会形成巨大的潮汐差。

在海面发生变化的同时,海水也在流动,特别是因为潮汐波的波长较长,导致海底的海水也发生运动。这就是潮流。在海岸或者海峡处流速可能高达数米/秒,但在深海处却很小。日本海沟9200米的海底附近的流速只有2厘米/秒左右。

另外,有的水流虽然不会导致海面的上下运动,却会随着潮汐周期而变动。当潮流越过海底的山脉时会产生内部潮汐波,这种波在外海的规模和速度有时会超过潮流。

由于我们已经明白了引发潮汐的原因,所以可以进行潮汐预告。可以根据海底的地形计算出,也可以根据各地实际的观测值求出。海面的高度也随洋流或气压的变化而变化。每当气压降低100帕,海面便升高1厘米。

海面高度的变化随着海洋预报或天气预报的精度的不同而变化。