潮汐

潮汐

潮汐是地球上的海洋表面受到太陽和月球的潮汐力作用引起的漲落現象,是指海水在天體(主要是月球和太陽)引潮力作用下所產生的周期性運動,古代稱白天的河海湧水為“潮”,晚上的稱為“汐”,合稱為“潮汐”。習慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐,而海水在水平方向的流動稱為潮流。潮汐是由於日月引潮力的作用,使地球上的海水產生周期性的漲落現象。它不僅可發電、捕魚、產鹽及發展航運、海洋生物養殖,而且對於很多軍事行動有重要影響。歷史上就有許多成功利用潮汐規律而取勝的戰例。

基本信息

基本信息

潮汐潮汐

海水有一種周期性的漲落現象:到了一定時間,海水推波助瀾,迅猛上漲,達到高潮;過後一些時間,上漲的海水又自行退去,留下一片沙灘,出現低潮。如此循環重複,永不停息。海水的這種運動現象就是潮汐。

潮汐(tides)是因月球太陽地球各處引力不同所引起的水位、地殼、大氣的周期性升降現象。海洋水面發生周期性的漲落現象稱為海潮,地殼相應的現象稱為陸潮(又稱固體潮),在大氣則稱為氣潮。上述三種潮汐中海潮最為明顯。17世紀,牛頓用引力定律科學地說明海潮是月球和太陽對海水的吸引所引起的。至於陸潮和氣潮,都是相當小的,一般必須用精密儀器才能測出。

形成原因

潮汐潮汐形成

潮汐由於日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大氣圈中分別產生的周期性的運動和變化的總稱。

固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性—塑性形變,稱固體潮汐,簡稱固體潮或地潮;海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、漲落與進退,稱海洋潮汐,簡稱海潮;大氣各要素(如氣壓場、大氣風場、地球磁場等)受引潮力的作用而產生的周期性變化(如8、12、24小時)稱大氣潮汐,簡稱氣潮。其中由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮,由月球引起的稱太陰潮

因月球距地球比太陽近,月球與太陽引潮力之比為11:5,對海洋而言,太陰潮比太陽潮顯著。地潮、海潮和氣潮的原動力都是日、月對地球各處引力不同而引起的,三者之間互有影響。

大洋底部地殼的彈性—塑性潮汐形變,會引起相應的海潮,即對海潮來說,存在著地潮效應的影響;而海潮引起的海水質量的遷移,改變著地殼所承受的負載,使地殼發生可復的變曲。氣潮在海潮之上,它作用於海面上引起其附加的振動,使海潮的變化更趨複雜。

定義分類

根據潮汐周期又可分為以下三類:

半日潮型

一個太陽日內出現兩次高潮和兩次低潮,前一次高潮和低潮的潮差與後一次高潮和低潮的潮差大致相同,漲潮過程和落潮過程的時間也幾乎相等(6小時12.5分)。我國渤海、東海、黃海的多數地點為半日潮型,如大沽、青島、廈門等。

全日潮型

一個太陽日內只有一次高潮和一次低潮。如南海汕頭、渤海秦皇島等。南海的北部灣是世界上典型的全日潮海區。  

混合潮型

一月內有些日子出現兩次高潮和兩次低潮,但兩次高潮和低潮的潮差相差較大,漲潮過程和落潮過程的時間也不等;而另一些日子則出現一次高潮和一次低潮。我國南海多數地點屬混合潮型。如榆林港,十五天出現全日潮,其餘日子為不規則的半日潮,潮差較大。不論那種潮汐類型,在農曆每月初一、十五以後兩三天內,各要發生一次潮差最大的大潮,那時潮水漲得最高,落得最低。在農曆每月初八、二十三以後兩三天內,各有一次潮差最小的小潮,屆時潮水漲得不太高,落得也不太低。

鹹潮介紹

潮汐潮汐
鹹潮,主要是由旱情引起的,一般發生在上一年冬至到次年立春清明期間,由於上游江水水量少,雨量少,使江河水位下降,由此導致沿海地區海水通過河流或其他渠道倒流到內陸區域。鹹潮的影響主要表現在氯化物的含量上,按照國家有關標準,如果水的含氯度超過250毫克/升就不宜飲用。這種水質還會危害到當地的植物生存。
鹹潮上溯屬於沿海地區一種特有的季候性自然現象,多發於枯水季節、乾旱時期。鹹水上溯意味著位於江河下游的抽水口在鹹潮上溯期間抽上來的不是能飲用、灌溉的淡水,而是陸地生命無法賴以生存的海水。我國的鹹潮多發生在珠江口。

鹹潮成因

1、降水減少
降雨比多年平均減少。降雨銳減導致江、湖、庫水位急劇下降,降雨減少導致江河流量嚴重減少,上游少雨,源水水量減少,下游則受海水潮汐影響,形成鹹潮。
2、沿江無序挖沙
非法采沙船導致河段已基本沒有河沙;沒有河沙河段正沿著大江大河自下溯江而上;過量濫采河沙造成河床嚴重下切,引發鹹潮上溯。
3、海平面上升加劇鹹潮蔓延
海平面上升與鹹潮之間的關係引人注目。河口三角洲將遭受更為嚴重的洪水、風暴潮、澇災和鹹潮的襲擊,面臨“被淹”的危險。
4、生產和生活用水增加
隨著經濟急速發展,工業生產規模擴張,常住人口增長,生產和生活用水急劇增加,導致江河水流量減少,這使鹹潮入侵日益嚴重。
鹹潮危害
海水的氯化物濃度一般高於5000毫克/升,當鹹潮發生時,河水中氯化物濃度從每升幾毫克上升到超過250毫克。水中的鹽度過高,就會對人體造成危害,老年人和患高血壓、心臟病、糖尿病等病人不宜飲用。水中的鹽度高還會對企業生產造成威脅,生產設備容易氧化,鍋爐容易積垢。在鹹潮災害中,生產中用水量較大的化學原料及化學製品製造、金屬製品、紡織服裝等產業受到的衝擊較大,其中一些企業不得不停產。
鹹潮還會造成地下水和土壤內的鹽度升高,給“魚米之鄉”的珠三角農業生產造成嚴重影響,危害到當地的植物生存。從廣州市番禹區農村看到的情況令人觸目驚心。在番禹石樓鎮的一些稻田邊,儘管水溝里蓄有一些水,然而田地卻龜裂著。該鎮因為鹹潮,溝里的水鹹度已達0.5%,而如果農作物“飲用”鹹度超過0.4%的水,半個月後就會停止生長,甚至死掉。
水質性缺水對當地農業的影響是明顯的。據統計部門統計數據顯示:廣州市番禹區2004年全區早稻面積計畫完成6.5萬畝,同比減少2.1萬畝,近1/3的稻田無法下插;甘蔗面積5.2萬畝,同比減少0.1萬畝;常年蔬菜面積11萬畝,同比減少1.8萬畝。

鹹潮防治

1、建立預警機制
加強對鹹潮形成機理的研究,運用先進的超音波流速剖面儀等設備和技術,對鹹潮實施同步的嚴密監測,並建立預警機制,建立協調機構,在鹹潮到來之前做好防範。
2、採取調水以淡壓鹹
由於鹹潮活動主要受潮汐活動和上游來水控制。潮汐活動可調節的餘地有限,而上游徑流的調節則是大有可為的。進入21世紀,抵禦鹹潮迫切要求水利樞紐的運作。
3、加強河道采砂管理
鑒於三角洲河段過量濫采河砂造成河床嚴重下切,引發鹹潮上溯,有關部門應對嚴厲打擊違法采砂行為。
4、節約用水
用水的嚴重浪費導致河流水位下降,加重鹹潮的危害。所以,應提倡人們節約用水,提高水的利用效率,以減輕威潮的危害。

計算方法

潮汐
潮汐
據現代科學發現太陽和月球引力還可能對人體或生物體中的液體等會發生作用,形成神秘的“生物潮”和“人體潮”,有日本科學家正對此問題在作研究。中國古代有一句諺語“逃過初一,也逃不過十五”也是對這種神秘的生物潮和人體潮可能會引發人或其它生物的病情加重,或精神上的變化的生動寫照。

中國人民在千百年來總結經驗出來許多的算潮方法(推潮汐時刻)如八分算潮法就是其中的一例:

簡明公式為:高潮時=0.8h×[農曆日期-1(或16)] 高潮間隙
上式可算得一天中的一個高潮時,對於正規半日潮海區,將其數值加或減12時25分(或為了計算的方便可加或減12時24分)即可得出另一個高潮時。若將其數值加或減6時12分即可得低潮出現的時刻——低潮時。

開發利用

錢塘江大潮圖錢塘江大潮圖
潮汐是由於日月引潮力的作用,使地球上的海水產生周期性的漲落現象。它不僅可發電、捕魚、產鹽及發展航運、海洋生物養殖,而且對於很多軍事行動有重要影響。歷史上就有許多成功利用潮汐規律而取勝的戰例。
發電套用
世界各國已選定了相當數量的適宜開發潮汐能的站址。據最新的估算,有開發潛力的潮汐能量每年約200TW·h。1912年,世界上最早的潮汐發電站在德國的布斯姆建成。1966年,世界上最大容量的潮汐發電站在法國的朗斯建成。我國在1958年以來陸續在廣東省的順德和東灣、山東省的乳山、上海市的崇明等地,建立了潮汐能發電站。

世界三大著名潮汐電站簡介

1.加拿大安納波利斯潮汐電站
加拿大安納波利斯潮汐電站坐落在芬地灣口安納波利斯-羅亞爾。該地潮差為4.2~8.5米。電站採用全貫流水輪發電機組。全貫流式水輪機安裝在水平的水流通道中,發電機轉子固定在水輪機槳葉周邊組成鏇轉體,定子安裝在水輪機轉輪外邊,構成沒有傳動軸的直接耦合機組。由於發電機的尺度不受限制,可以採用最優的轉子直徑,得到較高的轉子轉動慣量,以改進電網發生意外事故的動力穩定性,較易解決通風,檢查、維修也方便。這些都是優於燈泡式機組之處。全貫流機組由於其結構緊湊,可以比採用燈泡式機組,工程造價低。但其難點在能經受推力和轉子飛逸時保持穩定和轉子軸承的安全運行,以及轉子輪緣和殼體中間的密封。該電站所採用的受力軸承是常規的水動力套筒式。密封由特殊的合成材料彎曲壓貼在構件上,用水作潤滑。該電站安裝機組一台,額定功率為2萬千瓦。轉子直徑7.6米,4個葉輪葉片,18個導葉,定子直徑13米,設計水頭5.5米,流量378米3/秒,額定轉速50轉/分,年發電量5000萬千瓦小時。機組由對河川小型全貫流機組有經驗的瑞士設計、加拿大製造。該電站利用現成控制洪水的堤壩,包括一條長225米的堆石壩,一個人工島,和另一側控制水量有兩個閘門的建築和一小堤道。機房設在人工島上,由100公里外的一座水電站遙控。該電站在1984年投入運行。
2.法國朗斯潮汐電站
法國朗斯潮汐電站建於法國朗斯河口,該站址潮差最大13.4米,平均8米。單庫面積最高海平面時為22平方公里,平均海平面時為12平方公里。大壩高12米,寬25米。總長度750米。壩上有公路溝通朗斯河兩岸。1966年投入運行,是第一個商業化電站。該電站裝機24台,每合1萬千瓦,共24萬千瓦。設計年平均發電量5.44億度。機組為燈泡貫流式,轉輪直徑5.3米,可作六種工況運行。
除正向發電、反向發電、正向排水、反向排水外,還能正向泵水和反向泵水。各種工況的最佳化運行,用計算機進行控制。這種多功能機組在當時是一項重大的技術成就。大壩兩端建有船閘和淺水閘門,中段設定電站廠房。這段是空腹混凝土壩,頂部做成拱形以承受水壓力。全部建築是用圍堰法抽乾水後進行施工的。共澆注混凝土35萬米2,用了鋼材1.6萬噸。建設年限6年。
工程最困難和最重要的是主壩海側圍堰,朗斯工程用直徑9米的鋼筋混凝土圓柱形沉箱作圍堰的支撐件,用鋼筋混凝土迭梁截流,模型試驗精確地預測工程應於何時如何施工。電站對金屬部件的防腐蝕成功地採用塗料、不鏽鋼和陰極保護等措施。水工建築採用幾項防水處理方法:用柔性材料澆注裂縫、用膠粘水泥填塞接縫、用環氧樹脂基材料作表面一般處理。
3.基斯拉雅潮汐電站
基斯拉雅潮汐電站建於摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣。電站成功地採用沉箱法建造堤壩和廠房。鋼筋混凝土動力房沉箱長36米、寬18.3米、高15米,能容納兩台400千瓦容量的燈泡式水輪發電。機組和進出水道,重5200噸。沉箱在乾船塢建造並裝上一台機組,然後浮運到電站現場,沉在準備好的砂源基礎上。動力房安放的垂直和水平位置偏差只有幾毫米。
沉箱底部的鋼片伸到其下沿以下,使底層免受波浪沖刷。由於前蘇聯有利於建站的壩址均位於嚴寒地帶,不便於現場施工,促使採用這樣新的廠房結構和施工方法。同樣的理由,對各種材料除了防蝕防污外,還須抵抗溫度應力,方法是對建築物進行熱絕緣,在混凝土上補上加強的環氧樹脂板。該電站1968年投入運行。

世界名潮

在我國,有聞名中外的錢塘江暴漲潮和深入內陸六百多公里的長江潮。主要是由於潮流沿著入海河流的河道溯流而上形成的。潮水湧入三角形海灣中,潮位堆高,潮差增大。當潮流湧來時,潮端陡立,水花四濺,象一道高速推進的直立水牆,形成"滔天濁浪排空來,翻江倒海山為摧"的壯觀景象。

能量利用

潮汐發電潮汐能

潮汐能是以位能的形態出現的海洋能,是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。海水漲落的潮汐現象是由地球和天體運動以及它們之間的相互作用而引起的。在海洋中,月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由於地球的鏇轉,這種水位的上升以周期為12小時25分和振幅小於1m的深海波浪形式由東向西傳播。太陽引力的作用與此相似,但是作用力小些,其周期為12小時。當太陽、月球和地球在一條直線上時,就產生大潮(springtides);當它們成直角時,就產生小潮(neaptides)。除了半日周期潮和月周期潮的變化外,地球和月球的鏇轉運動還產生許多其他的周期性循環,其周期可以從幾天到數年。同時地表的海水又受到地球運動離心力的作用,月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。

能源儲量

全世界潮汐能的理論蘊藏量約為3 ×109kw。中國海岸線曲折,全長約1.8×104km,沿海還有6000多個大小島嶼,組成1.4×104km的海岸線,漫長的海岸蘊藏著十分豐富的潮汐能資源。我國潮汐能的理論蘊藏量達1.1×108kw,其中浙江、福建兩省蘊藏量最大,約占全國的80.9%,但這都是理論估算值,實際可利用的遠小於上述數字。

發電套用

潮汐法國朗斯電站法國朗斯電站

世界各國已選定了相當數量的適宜開發潮汐能的站址。據最新的估算,有開發潛力的潮汐能量每年約200TW·h。1912年,世界上最早的潮汐發電站在德國的布斯姆建成。1966年,世界上最大容量的潮汐發電站在法國的朗斯建成。我國在1958年以來陸續在廣東省的順德和東灣、山東省的乳山、上海市的崇明等地,建立了潮汐能發電站。世界三大著名潮汐電站是加拿大安納波利斯潮汐電站法國朗斯潮汐電站基斯拉雅潮汐電站

軍事利用

潮汐是由於日月引潮力的作用,使地球上的海水產生周期性的漲落現象。它不僅可發電、捕魚、產鹽及發展航運、海洋生物養殖,而且對於很多軍事行動有重要影響。歷史上就有許多成功利用潮汐規律而取勝的戰例。

1661年4月21日,鄭成功率領兩萬五千將士從金門島出發,到達澎湖列島,進入台灣攻打赤嵌城。鄭成功率領軍隊乘著漲潮航道變寬且深時,攻其不備,順流迅速通過鹿耳門,在禾寮港登入,直奔赤嵌城,一舉登入成功。

1939年,德國布置水雷,攔襲夜間進出英吉利海峽的英國艦船。德軍根據精確計算潮流變化的大小及方向,確定錨雷的深度、方位,用漂雷戰術取得較大戰果。

1950年韓戰初期,朝鮮人民軍如風卷殘石,長驅直入打到釜山一帶。經過分析計算,美軍於9月15日利用大潮高漲,穿過了平時原本狹窄、淤泥堆積的飛魚峽水道和礁灘,出人意料地在仁川港登入。朝鮮人民軍因此被攔腰截斷,前線後勤完全失去保障,腹背受敵,損失慘重,幾乎陷入絕境。麥克阿瑟指揮的美軍和聯合國軍,僅用1個月,幾乎席捲朝鮮半島,兵臨鴨綠江邊,取得空前勝利。

擴展介紹

人體潮人體潮
太陽和月球引力對地球上的水(液體)起作用如此大,對地殼的固體大陸也起作用會發生“陸潮”,“陸潮”可能會促使引發地震,所以在作地震預報時應慮月相。
太陽和月球引力對地球上的大氣(氣體)也會發生很大的作用,發生“大氣潮”,引起大氣對流和大氣運動上的變化,會引起氣候上的變化。(這和認為氣候的變化與月亮無關的傳統觀點是牴觸的。)故氣象專家建議在作天氣預報時應考慮月相。
不論什麼時刻,地球面向月亮的一側比其對面一側更靠近月亮,其差大約是地—月間距離的7%。這就意味著,前者受到月亮的吸引力大於後者受到的吸引力。地球在這個吸引力和離心力的共同作用下,將在地—月連線上的長度加長。因此,我們能在地球的這條線的兩端發現隆起的現象。
對於地球上的固態物質而言(如陸地),它在上述位置時的隆起並不明顯,然而,對於聚集力低於固態物質的海水而言,隆起的程度就明顯地大多了。海水若在上述位置時,兩面卻有隆起現象發生,其中一面朝向月亮,而另一面背向月亮。當地球自轉時,地球表面上的各個點陸續地進入這個位置,而後又離開了它。
人們站在陸地上觀看海面,似乎水面升高了,直至最高潮,然後又開始回落,直至最低潮。這樣的起伏每天要反覆兩次。月亮在其軌道上運行時,伴隨著地球的自轉,地球上的各部位都有兩次漲潮,間隔約12.5小時。
如果缺乏對萬有引力的理解,是很難接受潮汐現象與月亮有關這一事實的。比如說伽利略,在多數方面,他是一個不折不扣的思想家,居然也對月亮對地球有一定的影響這一事實嗤之以鼻,他認為潮汐現象是因為地球自轉時海洋的海水晃動而引起的。直到後來牛頓於1687年發現了宇宙間萬有引力的存在,人們才完全弄懂潮汐現象的起因。
固體潮汐;海水推波助瀾,迅猛上漲,達到高潮;過後一些時間,上漲的海水又自行退去,留下一片沙灘,出現低潮。如此循環重複,永不停息。海水的這種運動現象我們天天可見。然而,地殼每天也有規律的升降其幅度可達80cm,但是我們無法感覺到。固體潮汐能引起一系列連鎖反應,導致地球每天都有上萬次地震發生並且還引起地球差鏇轉等等。而且會導致地球的地面每天有規律地升降。
另有一種說法,稱:“據現代科學發現太陽和月球引力還可能對人體或生物體中的液體等會發生作用,形成神秘的“生物潮”和“人體潮”,有日本科學家正對此問題在作研究。我國古代有一句諺語“逃過初一,也逃不過十五”也是對這種神秘的生物潮和人體潮可能會引發人或其它生物的病情加重,或精神上的變化的生動寫照。”——然而並沒有確切的數據表明這兩者具有相關性。其起源很可能是西方幻想小說中狼人變身等傳說

人類的災難:地震相關知識

海洋學相關知識(六)

海洋科學是研究海洋的自然現象、性質及其變化規律,以及與開發利用海洋有關的知識體系。下面讓我們來完善與海洋學相關的詞條,以此來更加深入的了解海洋學的相關知識。
海面水溫
漁期
生物噪聲
漁撈死亡係數
溶躍層
液壓活塞取芯器
海面散射
生源矽石
生源烴
溶解有機磷
海面帶斑
溶解有機物
溶解有機氮
溶解無機碳
生命效應
溶解旋迴
海色掃瞄器
瓣鰓類幼體
理論稀釋線
溯河魚
潮感電磁場
現場比容
溢油回收器
濕式潛水
環境荷載
潮余流
海解作用
消波裝置
狹溫種
狹深性生物
狹分布種
深海傳播
游泳底棲生物
海色指數
深水波
深層浮游生物
深淵浮游生物
深層流
潛水醫務保障
熱鹽結構
熱鹽對流
熱液過程
熱液循環
熱比容偏差
港口淤積
潛標
深淵層
港作船
深層水
漂游細菌
溫鹽深儀
漂流浮標
火山沉積
溫鹽指標
灘面
灘角
灘脊
溫鹽圖解
潮能
溫帶種
深海粘土
海面混響
狂浪
生物帶
深淵環流
潮控三角洲
深層
潮升
潮位曲線
滯留時間
潮汐非調和常數
點礁
漫遊底棲生物
潮汐調和常數
潮上帶
混合潮
混合式防波堤
火山鏈
混合層聲道
激碎波
漁業管理
潮齡
潮汐基準面
生物擾動
深海帶
潮下帶
潛流
生物侵蝕
生殖力
生態障礙
渤海沿岸流
潛水服
海膽幼體
漁獲量
潛水作業
潛堤
珊湖礁海岸
環礁
漁業資源
漁業海洋學
混合營養生物
狹鹽種
狂濤
灘肩
濱外壩
特徵種
濾食性動物
滯流事件
滯後效應
熱帶沉降
混合層
災變
溶解氧飽和度
涌浪
火炬臂
火山弧
溶解有機碳
溶菌
深淵帶
潮混合
深淵動物
深海砂
潮波
潮溝
潮汐通道
海蝕台地
海蝕龕
港口陸域
港口設施
潮汐汊道
海難救助
漣波
潮間帶
生物區系
潮灘
潮流橢圓
漂浮生物
淡水舌
深海扇
潮汐能發電
海蝕作用
深海聲道
潮差
獵物
犧牲陽極
海蝕柱
特異性
游泳生物
牡蠣礁
炸藥震源
港灣海岸
潛水員
海退
生物發光
生物淨化
生態系
港池
生境
生命支持系統
生化需氧量
港口腹地
環太平洋火山帶
港口工程
溫躍層
物理海洋學
燈船
燈塔
激波
涌潮
潮汐調和分析
混合
海龍捲
深海散射層
潮位
海霧
潛水器
深海動物
深海丘陵
滑道
溶解氧
海蝕崖
灣流
潮汐表
演替
海陸風
漲潮
潮流
生態位
海蝕洞
環境海洋學
渤海
潮汐能
深海沉積
潛水病
深海平原
珊瑚礁
特提斯海
潮汐
濕地
漂流

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