《地球概论》第十二节-潮汐(61P)课件.ppt

《《地球概论》第十二节-潮汐(61P)课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《地球概论》第十二节-潮汐(61P)课件.ppt（61页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第十二节 海洋天文潮汐一、潮汐现象二、引潮力三、海洋潮汐的规律性四、海洋潮汐的作用,钱塘江之水天上来,满廓人争江上望,我国古书上说：“大海之水，朝生为潮，夕生为汐。-潮汐Tide,涨潮,落潮,一、潮汐现象：1、潮汐概述人们在沿海观察到海水周期性的涨落现象，称为海洋潮汐。习惯上把白天的涨潮现象称为潮，夜间的涨潮现象称为汐，合称潮汐。,潮汐所表现的海水周期性的涨落，在垂直方向上表现为潮位周期性的升降；在水平方向上表现为海水周期性的流动，称为潮流。当海水前进上升叫涨潮；海水后退下降叫做落潮。,海水在垂直方向上升降时的水位叫潮位。海水升得最高时叫高潮，降得最低时叫低潮。从涨潮转变为落潮，或从落潮转变为

2、涨潮，都不是立即进行的，而是海面处于一个相对平稳状态。前者叫做平潮，后者叫做停潮。平潮时的海面水位（即高潮高）与停潮时的海面水位（即低潮高）之差，叫做潮差。,2.潮汐类型,潮汐类型可分为三种：半日潮、全日潮和混合潮半日潮：是在一个太阳日（24小时50分）内，有两次高潮，两次低潮。相邻两次高潮或低潮的潮高相等，且涨落潮的延续时间也相等，各为6小时12.5分。全日潮：是在一个太阴日内，只有一次高潮和一次低潮。混合潮：在一个太阴日内，内两次高潮、两次低潮。但其潮差不等，涨落潮的延续时间也不等。,形成原因二、引潮力,另外：你见过旋转的雨伞吗？做一做,二、引潮力 一个简单的力学现象,2,0,1,2,0,

3、1,F0,F1,F2,因为受力不同，相对运动；但若没有弹簧相连，必将分崩离析,二、引潮力：1.引潮力的成因分析,海洋水体发生全球性的周期性涨落运动，必定有一种力作用于它。这种力就是我们要分析的引潮力。引潮力的实质是什么？它是怎样产生的？,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。汉代思想家王充在论衡中写到：“涛之起也，随月盛衰。”他们都指出了潮汐与月球有关系,到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律以后，提出了潮汐是由于月球和太阳对海水的吸引力引起的假设，从而科学地解释了潮汐产生的原因。,形成原因

4、,主要是地球表面的海水受到月球和太阳引力的影响,在讨论地球公转时，太阳、地球的半径都比日地距离小的多，在计算太阳对地球的引力时，不考虑他们的形状、大小，把质量全部集中在中心，但，实际上太阳、月球对地球的引力各地是差别的，,形成原因,实际引力：各地受到月球的实际引力大小，而每个地点的实际引力皆不同，why？平均引力：各地实际引力的平均值。引潮力：使地球发生潮汐变形。,二、引潮力,地球是一个具有平均半径约6371千米的球体，构成这一庞大球体的各个质点，因其在地球体上所处的位置不同，而与月球质心具有不同的距离和相对位置。因此，根据万有引力定律可以知道，与月心距离和相对位置不同的地球上各质点，受月球实

5、际引力的方向和大小，都有一定的差异。,形成原因,各地所受月球的实际引力可分解为平均引力、引潮力,地球的潮汐变形正球体变成长球体太阳对地球的引力，整体上为地球绕转太阳提供向心力；地球各部分受“差别吸引”，使它发生潮汐变形；同理，月球的“差别吸引”，使地球在绕转月地共同质心中发生潮汐变形。,East China Normal University,引潮力引潮力及其分布：引潮力是一地所受天体引力同全球平均引力的差值；正反垂点的引潮力最大。引潮力方向：两头（垂点）向上，中间向下；潮汐隆起：向月（日）为顺潮；背月（日）为对潮。,East China Normal University,图5-8 引潮力及

6、其分布细箭头为平均引力，粗箭头为实际引力，双线箭头为引潮力。引潮力=实际引力 平均引力。正反垂点的引潮力最大。,图 5-9 引潮力的水平分力都指向正反二个垂点，并在那里形成二个潮汐隆起，使地球由正球体变成长球体。,图5-10正反垂点的引潮力向上，中间的引潮力向下，地球由正球体变成长球体。,East China Normal University,形成原因,问：就太阳与月球对地球海水的影响力而 言，何者的影响力较大？答：月球。原因：【註】M为21030公斤，月球7.31022公斤，太阳距地球約1.5109公里，月球距地球約3.84105公里。,形成原因,你是否觉得奇怪，既然都受到月球引力，为何C

7、处的海水沒有往地表靠近，反而远离地表？,形成原因,答：A 所受的月球引力比 B(地球中心)大，潮水自然吸引向月球，形成涨潮；C 所受的月球引力比 B 小，水位也会涨起。A 和 C 会潮涨，而 D 和 E 的水位较低，即是潮退。,引潮力的因素对正反的正反垂点而言，引潮力的因素有三：天体质量m，天体距离d和地球半径r；引潮力公式的导出：按引力定律，在正反垂点所受引力分别为：,East China Normal University,；,East China Normal University,正垂点的引潮力为：,与d相比，r值是很小的。为简便起见，分子分母 均略去括号内的r，使得,同理反垂点：,引

8、潮力的大小，同天体距离的三次方成反比；上述公式不是引潮力普遍公式，且是近似的，但可以用比较太阴潮和太阳潮的相对大小；公式中2，G，r都是常数，不同天体的引潮力大小，仅取决于天体的质量m和距离d；太阴潮太阳潮（2.2：1）。东汉王充“涛之起也，随月盛衰”。,East China Normal University,以上用两种方法分析中引潮力：绘图计算,形成原因,形成原因,三、海洋潮汐的规律性潮汐的基本周期每太阴日二次高潮和二次低潮；每朔望月二次大潮和二次小潮；逢朔望发生大潮（初一、月半）；逢上下弦发生小潮（初八、廿三）。,East China Normal University,上弦小潮,图5-

9、11 潮汐的基本周期：每太阴日二次高潮和二次低潮,图5-12（上）逢朔望发生大潮（下）逢上、下弦发生小潮,潮汐的复杂性日潮不等：若月球赤纬不等于零，它的两个垂点分居南北两半球，以致同一纬度（除赤道外）的顺潮与对潮有所不同，造成一日内二次高潮之间的差异；回归潮：月球赤纬愈大，日潮不等愈显著，赤纬最大（2835）时发生的潮汐；半日潮：在赤道上，一太阴日内有等高的二次高潮和低潮，间隔均匀；,East China Normal University,北,当月球的赤纬等于0,北,全日潮,低潮线,图5-13 月球直射的半球，顺潮对潮；非直射半球，顺潮对潮如月球直射点（正垂点）落在20N内，则对宁波（30

10、N）来说，顺潮时距正垂点只有10，而在对潮时距反垂点达50 N之遥。,全日潮：其它日期，在90 范围内，纬线全线位于顺潮（或对潮）半球内，以致那里每太阴日只有一次涨潮和落潮；混合潮：在其它纬度带，每太阴日虽有二次涨潮和落潮，但高度有所不同，涨（落）潮历时也有差异；,East China Normal University,二分潮：春秋二分前后的朔望，日、月都在二分点附近，太阳潮和太阴潮潮汐隆起最为接近，潮差特大，日潮不等现象不显著；二至潮：冬夏二至前后的朔望，情形有所不同；近地潮与远地潮：近地点时的太阴潮比远地点时要大39.1%；而潮汐摩擦：潮流对海底的摩擦作用。,East China Normal University,形成原因,问：按照上述的解释，应只有地球的左、右两边会涨潮、上下两边会退潮，但，事实上，同一个地点同一天会有漲潮、退潮，甚 至一天兩次漲潮、兩次退潮，为什么？答：地球会自转。,形成原因,问：对同一个地点而言，每天涨潮、退潮之间的潮差皆相同嗎？为什麼？答：（1）不同。（2）因月球绕地公转。（3）而且有大潮与小潮之分。,