一、 潮汐的成因> > 海水的涨落现象是由诸多复杂因素决定的,经研究表明,潮汐产生的原动力,是天> > 体的引潮力,即天体的引力、地球与天体相对运动所需的惯性离心力的向量和。其> > 中最主要的是月球的引潮力,其次是太阳的引潮力。 > > 本章仅从航海实际需要出发,扼要地利用平衡潮理论(静力学理论)分析潮汐的基> > 本成因,并对调和常数分析法作简单扼要的介绍。 平衡潮理论是牛顿创立的,所谓平衡潮是指海水在引潮力和重力作用下,达到平衡 时的潮汐。 为了使问题简化,作以下两个假设: 1、 整个地球被等深的海水所覆盖,所有自然地理因素对潮汐不起作用; 2、 海水没有摩擦力、惯性力,外力使海水在任何时候都处于平衡状态。 下面以月引潮力为例来分析潮汐的成因: ㈠ 月球的引力 根据万有引力定律,有: 式中:mM —— 月球质量; mE —— 地球质量; R —— 地月中心距离; k —— 万有引力系数。 而地球表面上至月球中心距离为X的单位质点P所受的引力为: 所以:(如图5-1-1所示) 月球引力的方向:均指向月心; 大小:与天体的距离的平方成反比。 ㈡ 惯性离心力 月球绕地球公转,严格地说,应是月心绕月、地公共质心旋转。其周期约为27.3 日。由于地球质量远比月球质量大,经计算,公共质心位于月心与地心连线上,且 距地心0.73 R(R为地球半径)处。地球绕公共质心平动时,产生惯性离心力。 如图5-1-2所示: 地球表面上各点的惯性离心力为: 方向:均背向月球,且彼此平行; 大小:均相等。 ㈢ 月引潮力和月潮椭圆体 如图5-1-4所示: 月引潮力即为月球的引力和月、地公转惯性离心力的矢量和。 月引潮力使地面海水涌向向月和背月的地方,形成高潮; 而在与向月和背月经差相差90o处,海水因受引潮力的作用而流走,形成低潮,从 而形成一个长轴指向月球的月潮椭圆体(如图5-1-5所示): 对地球上某点A而言,P为地极,A 1 , A 2 ,A 3 , A4分别表示地球表面上任意一 点A随着地球自转中的四个位置。 A 1 点,月球在该点的上中天,该点海面水位升到最高,产生该地当日第一次高潮; 当地球自转到A 2点时,海面水位下降到最底,产生该日当地第一次低潮; 当地球自转到A 3点时,即月下中天,海面水位再次升到最高,即产生该地当日第 二次高潮; 当地球自转到A 4点时, 海面水位再次下降到最底,则发生该地当日第二次低潮。 月球连续两次上(下)中天的时间间隔称为一个太阴日,约为24 h 50 min。 相邻两个高潮(低潮)的时间间隔(约为12 h 25 min.),称为一个潮汐周期。 可见,我们所讨论的潮汐是以半个太阴日为周期的,故称为半日潮(semi-diurnal tide)。 |