課題研究潮汐現(xiàn)象

1、 課題研究潮汐現(xiàn)象 集團(tuán)文件版本號(hào): (M928-T898-M248-WU2669428H 6M1988) 理著作山海經(jīng)中已提到潮汐與月球的關(guān)系，東漢時(shí)期王充在他所著 的論衡一書(shū)中則明確指出：“濤之起也，隨月升衰”。但是直到牛 頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，拉普拉斯才從數(shù)學(xué)上證明潮汐現(xiàn)象確實(shí)是由太 陽(yáng)和月亮、主要是月亮的引力造成的。 萬(wàn)有引力定律表明引力的大小和兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積成正比，和它 們之間的距離平方成反比。太陽(yáng)對(duì)地球的引力比月球?qū)Φ厍虻囊σ獜?qiáng) 大得多，但太陽(yáng)的引潮力卻不到月球的1/2。這是怎么回事呢？原來(lái)引起 海水漲落的引潮力（或稱(chēng)起潮力）雖然起因是太陽(yáng)和月球的引力，但卻 乂不是太陽(yáng)和月球

2、的絕對(duì)引力，而是被吸引物體所受到的引力和地心所 受到的引力之差。引潮力和引潮天體的質(zhì)量成正比，和該天體到地球的 距離的立方成反比。因?yàn)樘?yáng)的質(zhì)量是月球質(zhì)量的2710X104倍，而日地 間的平均距離是月地間平均距離的389倍，所以月球的引潮力是太陽(yáng)的 引潮力的2. 17倍，因而從力學(xué)上證明潮汐確實(shí)主要由月球引起。打個(gè)比 喻，如果某地潮水最高時(shí)有10米高，差不多7米是月球造成的，太陽(yáng)的 貢獻(xiàn)只有3米，其他行星不足0.6毫米。 太陽(yáng)的引潮力雖然不算太大，但能影響潮汐的大小。有時(shí)它和月球形成 合力，相得益彰，有時(shí)是斥力，相互牽制抵消。在新月或滿月時(shí)，太陽(yáng) 和月球在同一方向或正相反方向施加引力，產(chǎn)生高潮

3、；但在上弦或下弦 時(shí)，月球的引力作用對(duì)抗太陽(yáng)的引力作用，產(chǎn)主低潮。其周期約半月。 從一年看來(lái)，也同樣有高低潮兩次。春分和秋分時(shí)，如果地球、月球和 太陽(yáng)兒乎在同一平面上，這時(shí)引潮力比其他各月都大，造成一年中春、 秋兩次高潮。此外，潮汐與月球和太陽(yáng)離地球的遠(yuǎn)近也有關(guān)系。月球的 公轉(zhuǎn)軌道是個(gè)橢圓，大約每27.55天靠近地球和遠(yuǎn)離地球一次，近地潮 要比遠(yuǎn)地潮大39%,當(dāng)近地潮與高潮重合時(shí)，潮差特別大，若遠(yuǎn)地潮與 低潮重合時(shí)，潮差就待別小。地球圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)軌道也是橢圓，在近 日點(diǎn)太陽(yáng)引力大，潮汐強(qiáng)，遠(yuǎn)日點(diǎn)，引力小，潮汐弱。 從一天看來(lái)，因地球自轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)，潮汐波由東向西，沿周日運(yùn)動(dòng)的 方向傳播，一次

4、潮汐漲落經(jīng)歷的時(shí)間是半個(gè)太陰日，即12小時(shí)25分， 也就是所謂的半口潮，生活在海邊上的人，每天都可以看到海水有規(guī)律 地升落兩次。白居易“旱潮才落晚潮來(lái)，一月周流六十回”的佳句便打 此而來(lái)。 實(shí)際的潮汐還會(huì)受地理環(huán)境、海岸位置、洋流運(yùn)動(dòng)等諸多因素的制約。 以錢(qián)塘江潮為例，我們知道，錢(qián)塘江口的杭州灣呈喇叭口狀，越往里越 窄，加之漲潮時(shí)帶進(jìn)的泥沙淤積在江底形成沙坎，從而造成潮勢(shì)洶涌澎 湃。 月球的引潮力不僅會(huì)在地球上產(chǎn)生海潮，還會(huì)引起大氣潮。但是大 氣潮遠(yuǎn)沒(méi)有海潮這樣驚夭動(dòng)地，氣勢(shì)磅礴。又因?yàn)槲覀兩碓谄渲兴允?很難察覺(jué)的。除此之外，引潮力還會(huì)使地球的本體，包括地表（大陸和 洋底以下各部分）產(chǎn)生潮汐

5、，這種潮汐稱(chēng)為固體潮，固體潮引起地表的 起伏很小，只有用精密的儀器才能測(cè)出來(lái)，這可能對(duì)地球的引力場(chǎng)有細(xì) 微影響。地球內(nèi)部有一部分是液態(tài)的，因此那里也會(huì)產(chǎn)生潮汐，有人認(rèn) 為地球內(nèi)部的潮汐是誘發(fā)地震的原因之一。 作用總是相對(duì)的，有作用力便有反作用力。月球?qū)Φ厍蛴幸绷?，反過(guò) 來(lái)，地球?qū)υ虑蛲瑯右灿幸绷?。按理說(shuō)，地球的質(zhì)量比月球大80多 倍，地球?qū)υ虑虻囊绷?yīng)是月球?qū)Φ厍蛞绷Φ?0多倍，然而，由于 月球上沒(méi)有水，所以地球的引潮力無(wú)法在月面上興風(fēng)作浪”，但對(duì)月 球的自轉(zhuǎn)起了制動(dòng)作用，使月球變成一顆同步自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，所以月球總 以一面對(duì)著我們。而月球也通過(guò)與此相同的潮汐摩擦使地球白轉(zhuǎn)變慢， 使每口時(shí)

6、間變長(zhǎng)，同時(shí)地月之間的距離變大。 注： 大潮：在初一合十五月球的引潮力與太陽(yáng)的引潮力，相疊加，形成 大潮。 小潮：在初七、八和二十二、二十三，月球的引潮力減去太陽(yáng)的引 潮力，形成小潮。 二、潮汐的應(yīng)用 古人曾用“來(lái)疑滄海盡成空，萬(wàn)面鼓聲中”來(lái)形容錢(qián)塘江大潮這一 奇觀。在這壯麗的現(xiàn)象背后，隱藏著巨大的可以被開(kāi)發(fā)的能量。在古 代，我我國(guó)和西方的沿海居民都有用潮汐力碾磨谷物，切割木材的記 載。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在潮汐能已經(jīng)被用來(lái)發(fā)電。利用潮汐發(fā)電必須 具備兩個(gè)物理?xiàng)l件：首先潮汐的幅度必須大，至少要有兒米；第二海 岸地形必須能儲(chǔ)蓄大量海水，并可進(jìn)行土建工程。潮汐發(fā)電的工作原 理與一般水力發(fā)電的原理是相近的，即在河口或海灣筑一條大壩，以 形成天然水庫(kù)，水輪發(fā)電機(jī)組就裝在攔海大壩里。潮汐電站可以是單 水庫(kù)或雙水庫(kù)。潮汐發(fā)電與水力發(fā)電的原理相似.即把潮水漲落產(chǎn)生的 水位差的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。有人?jì)算過(guò)，世 界海洋潮汐能蘊(yùn)藏量大約為27億瓦，如全部轉(zhuǎn)化成電能，每年發(fā)電量 大約為1.2萬(wàn)億度。潮汐能不僅無(wú)污染，而且和海浪能、風(fēng)能、太陽(yáng)能 這些再生能源相比還有其優(yōu)勢(shì)，潮汐能可以不間斷地發(fā)電，而海浪能、 風(fēng)能