大海的呼唤——潮汐现象研究

山豁大河

《大海啊故乡》

小时候妈妈对我讲

大海就是我故乡

海边出生 海里成长

大海 啊大海 是我生活的地方

海风吹 海浪涌 随我飘流四方

大海 啊大海 就像妈妈一样

走遍天涯海角 总在我的身旁

小时候妈妈对我讲

大海就是我故乡

海边出生 海里成长

大海 啊大海 是我生活的地方

海风吹 海浪涌 随我飘流四方

大海 啊大海 就像妈妈一样

走遍天涯海角 总在我的身旁

大海 啊大海 就像妈妈一样

走遍天涯海角 总在我的身旁

大海啊故乡 大海啊故乡

我的故乡 我的故乡

听过这支歌吗？
大海的呼唤
让我对大海充满了向往
那一片广阔无边的蔚蓝
辽阔 神秘……

四上的第一篇课文是《观潮》，讲的是钱塘江大潮，钱塘江大潮是世界三大涌潮之一，是天体引力和地球自转的离心作用，加上杭州湾喇叭口的特殊地形所造成的特大涌潮。

课文描绘了潮水汹涌澎湃、雷霆万钧的情状和声威。

“午后一点左右，从远处传来隆隆的响声，好像闷雷滚动。顿时人声鼎沸，有人告诉我们，潮来了！我们踮着脚往东望去，江面还是风平浪静，看不出有什么变化。过了一会儿，响声越来越大，只见东边水天相接的地方出现了一条白线，人群又沸腾起来。
　　那条白线很快地向我们移来，逐渐拉长，变粗，横贯江面。再近些，只见白浪翻滚，形成一堵两丈多高的水墙。
浪潮越来越近，犹如千万匹白色战马齐头并进，浩浩荡荡地飞奔而来；那声音如同山崩地裂，好像大地都被震得颤动起来。
　　霎时，潮头奔腾西去，可是余波还在漫天卷地般涌来，江面上依旧风号浪吼。过了好久，钱塘江才恢复了平静。看看堤下，江水已经涨了两丈来高了。”

读完以后引起了我极大的好奇心。为什么会出现潮汐现象呢？

为了切身地感受，我们虽然没有去钱塘江，但来到了广西北海。

一、潮汐的分类

作为完整的潮汐科学，其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体。

1、固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变，称固体潮汐，简称固体潮或地潮。
 2、海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退，称海洋潮汐，简称海潮。
3、大气各要素（如气压场、大气风场、地球磁场等）受引潮力的作用而产生的周期性变化（如8、12、24小时）称大气潮汐，简称气潮。
其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，由月球引起的称月球潮汐（太阴潮）。

　　但由于海潮现象十分明显，且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，因而习惯上将潮汐一词狭义理解为海洋潮汐。今天我们谈论的是狭义的海洋潮汐。

根据潮汐周期又可分为以下三类：
半日潮型：一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮，前一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同，涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等（6小时12.5分）。我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型，如大沽、青岛、厦门等。
全日潮型：一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。如南海汕头、渤海秦皇岛等。南海的北部湾是世界上典型的全日潮海区。
混合潮型：一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮，但两次高潮和低潮的潮差相差较大，涨潮过程和落潮过程的时间也不等；而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。我国南海多数地点属混合潮型。如榆林港，十五天出现全日潮，其余日子为不规则的半日潮，潮差较大。

　　不论那种潮汐类型，在农历每月初一、十五以后两三天内，各要发生一次潮差最大的大潮，那时潮水涨得最高，落得最低。在农历每月初八、二十三以后两三天内，各有一次潮差最小的小潮，届时潮水涨得不太高，落得也不太低。

二、什么是潮汐现象

凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波逐澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动现象就是潮汐。法国文学称之为“大海的呼吸”。

潮汐现象是沿海地区的一种自然现象，指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。我们的祖先为了表示生潮的时刻，把发生在早晨的高潮叫潮，发生在晚上的高潮叫汐。这是潮汐的名称的由来。

三、潮汐的形成原因如下：
先说月球的作用。把地球和月球看做质点，说月球绕地球做圆周运动，实际上是月球和地球都绕二者的共同质心做圆周运动，只是地球的圆周轨道小得多。（双星的两个质量相近的星球的圆周轨道近似相等）以地心为非惯性参照物，地球质点受到月球质点的万有引力正是地球质点绕共同质心做圆周运动的向心力，而此向心力对应的惯性力与此向心力大小相等方向相反。所以地球质点受月球质点的万有引力与这个惯性力相互抵消。

　　既然地球被看做质点，就可以把地球上物体的运动轨迹和动力学规律看做与地球质点完全一样。这样物体受的月球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消。
实际上地球的体积很大，在离月球最近的地面上的物体，绕地、月共同质心做圆周运动的轨道半径明显小于地球质点的轨道半径，物体所受月球的万有引力就会大于所受对应的惯性力，这两个力不能再抵消，其合力与物体受地球的万有引力方向相反，使物体的重力明显变小。如果所说的“物体”是这里的海水，那么这里就会有涨潮发生。

　　用同样的方法研究离月球最远的地面上的物体，月球对此处物体的万有引力小于与之对应的惯性力，它们的合力又是与地球对此处物体的万有引力方向相反，也是使物体的重力明显变小。所以在离月球最远的那部分海水同时也会有涨潮发生。这就使本应是球形的海平面微微呈现出纺锤体形状。
研究太阳对潮汐的作用，与研究月亮作用的方法相同。如果认为地球绕太阳的中心做圆周运动，问题就简单了。这里不做详细论述。
地潮、海潮和气潮的发生都是上述原因引起的，三者之间互有影响。

四、能源开发
1、潮汐能
潮汐能是以位能的形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。

潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13～15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。

2、发电站
世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算，有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。1912年，世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成。1966年，世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国在1958年以来陆续在广东省的顺德和东湾、山东省的乳山、上海市的崇明等地，建立了潮汐能发电站。

加拿大安纳波利斯潮汐电站、法国朗斯潮汐电站、基斯拉雅潮汐电站是世界三大著名潮汐电站。

3、军事应用
（1）1661年4月21日，郑成功率领两万五千将士从金门岛出发，到达澎湖列岛，进入台湾攻打赤嵌城。郑成功的大军舍弃港阔水深、进出方便、但岸上有重兵把守的大港水道，而选择了鹿耳门水道。鹿耳门水道水浅礁多，航道不仅狭窄且有荷军凿沉的破船堵塞，所以荷军此处设防薄弱。郑成功率领军队乘着涨潮航道变宽且深时，攻其不备，顺流迅速通过鹿耳门，在禾寮港登陆，直奔赤嵌城，一举登陆成功。

（2）1939年，德国布置水雷，拦袭夜间进出英吉利海峡的英国舰船。德军根据精确计算潮流变化的大小及方向，确定锚雷的深度、方位，用漂雷战术取得较大战果。1950年朝鲜战争初期，朝鲜人民军如风卷残石，长驱直入打到釜山一带。美国急忙纠集联合国多国部队，气势汹汹杀到朝鲜，但在选定登陆地点时犯了难——适合登陆的港口都有朝鲜人民军重兵把守，强行登陆必然代价巨大。经过慎重考虑，最终美军司令麦克阿瑟指挥美军于仁川成功登陆。

　　原来，仁川港位于朝鲜的西海岸，离首都汉城西28公里，起着汉城关门的作用。海面是亚洲潮差最大的，最高达9.2米，退潮时近岸淤泥滩长5000余米，登陆舰船、两栖车辆和登陆兵极易搁浅；沿岸筑有4米高的石质防波堤，构成登陆兵和两栖车辆的障碍；进入港口的船只，只有一条飞鱼峡水道，倘若有一艘舰船沉没，就堵塞了航道；岸上炮兵可将近岸的舰船、两栖车辆和登陆兵全部摧毁。朝鲜人民军认为美军不可能从仁川登陆，加之战线拉得太长，所以对仁川港疏于防守，兵力薄弱。然而，仁川港地区每年3次最高的大潮，最高时潮差可达9.2米，其中就有9月15日。经过分析计算，美军于9月15日利用大潮高涨，穿过了平时原本狭窄、淤泥堆积的飞鱼峡水道和礁滩，出人意料地在仁川港登陆。朝鲜人民军因此被拦腰截断，前线后勤完全失去保障，腹背受敌，损失惨重，几乎陷入绝境。麦克阿瑟指挥的美军和联合国军，仅用1个月，几乎席卷朝鲜半岛，兵临鸭绿江边，取得空前胜利。

我光着脚丫，

踩在沙滩上，

感到无比快乐。

我看过惊涛拍岸的海，

也看过碧蓝如天的海，

还看过金波粼粼的海。

我在海滩抓小螃蟹，

在沙滩捡海螺，

和小鱼小虾们玩耍，

还泼海水，

拾好看的贝壳，

并把他们收藏起来。

我喜欢大海，

喜欢她的美丽，

喜欢她涨潮的样子，

大海让我变得欢乐。