來聽聽地球的“心跳”

“春江潮水連海平，海上明月共潮生。”

當(dāng)你吟誦這熟悉的詩句，是否也曾動(dòng)過這樣的念頭：去海邊看潮水如約而至，或是親睹錢塘江大潮如千軍萬馬奔騰而來？

它們都有一個(gè)共同的身份——潮汐，這位海洋永恒的舞者。

錢塘江入海口的潮涌 來源：卓特視覺

潮汐與海浪：

不同的角色

潮汐與海浪構(gòu)成了海洋的兩大節(jié)律，它們雖然同屬海水運(yùn)動(dòng)，但其成因、周期和表現(xiàn)形式卻有著本質(zhì)區(qū)別。

海浪似海洋瞬息萬變的“表情”，由風(fēng)驅(qū)動(dòng)，形態(tài)多變，周期短暫，體現(xiàn)了海洋表層的即時(shí)能量交換。從物理角度看，海浪主要是由風(fēng)推動(dòng)海面形成的重力波，其周期通常在數(shù)秒到數(shù)十秒之間。

海浪 來源：卓特視覺

而潮汐，猶如地球穩(wěn)定而宏大的“心跳”，推動(dòng)著整個(gè)海盆的水體做整體性升降。從科學(xué)角度解釋，潮汐是天體引力和地球自轉(zhuǎn)離心力共同作用引起的海水周期性漲落現(xiàn)象，其周期通常以小時(shí)或天為單位。正是這種規(guī)律性的升降運(yùn)動(dòng)，在幕后推動(dòng)著某些特殊海域大浪的誕生。

美國加利福尼亞中部大蘇爾海岸線太平洋谷海灘的漲潮 來源：卓特視覺

潮汐的律動(dòng)：

時(shí)而急促，時(shí)而平緩

潮汐，從節(jié)奏上看，主要分為三種：

半日潮

在一個(gè)太陰日（一個(gè)太陰日是月球連續(xù)兩次經(jīng)過同一子午線的時(shí)間間隔，平均長約24小時(shí)50分鐘，比常見的太陽日多約50分鐘，是推算潮汐周期的重要時(shí)間單位）內(nèi)，會(huì)發(fā)生兩次高潮和兩次低潮，且相鄰的高潮或低潮高度十分接近，呈現(xiàn)出高度規(guī)律的周期性。我國東海沿岸多數(shù)港口屬于這一類型。它每天在相近的時(shí)刻，兩次漲至高點(diǎn)，又兩次退至低點(diǎn)，節(jié)奏穩(wěn)定而可靠。

全日潮

在一個(gè)太陰日內(nèi)，只有一次高潮和一次低潮，高潮和低潮之間相隔的時(shí)間大約為12小時(shí)25分，這種一日一個(gè)周期的潮稱為全日潮。（如果在半個(gè)月內(nèi)，有連續(xù)七天出現(xiàn)全日潮，而其余的日子里是一天兩次潮，這種類型的潮也叫全日潮）南海的北部灣是這一類型的典型代表。它不像半日潮那樣頻繁起伏，一天只完成一次完整的漲落，展現(xiàn)出舒緩而獨(dú)特的海洋韻律。

混合潮

此類潮汐介于半日潮與全日潮之間，可進(jìn)一步劃分為不正規(guī)半日潮與不正規(guī)全日潮：前者一日內(nèi)仍有兩次高潮和低潮，但相鄰潮高、漲落潮歷時(shí)差異顯著；后者則在某些日期僅出現(xiàn)一次高潮和低潮。我國南海多數(shù)海域?qū)俅祟愋汀Ｋ?jié)奏時(shí)而明快、時(shí)而悠長，在半日與全日之間自由切換，令人難以捉摸。

你也許會(huì)好奇：同樣是潮汐，為什么頻率還不一樣？

答案，藏在月亮、太陽與地球之間的引力中。

中國沿海港口潮汐性質(zhì)分布圖 來源：海軍出版社，天津 300450

引力的指揮：

月球與太陽的“無形的牽引繩”

地球的自轉(zhuǎn)以及月球和太陽的引力共同作用，導(dǎo)致了海水的周期性漲落。根據(jù)牛頓萬有引力定律，兩個(gè)物體之間的引力與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。不過，引潮力的實(shí)際作用還與距離的三次方成反比，這一關(guān)系成為決定天體引潮力強(qiáng)弱的關(guān)鍵。

月球質(zhì)量雖僅為太陽的約2700萬分之一，但由于月球距離地球僅約38萬公里，而太陽遠(yuǎn)在1.5億公里之外，月地距離不到日地距離的1/395。若將這一距離差異進(jìn)行三次方放大，月球在距離上的微弱優(yōu)勢便轉(zhuǎn)化為引潮力上的巨大差距——計(jì)算可知，月球的引潮力達(dá)到太陽的約2.17倍，因此在潮汐形成中起著毋庸置疑的主導(dǎo)作用。

具體來說，在地球面向月球的一側(cè)，海水受月球引力吸引，形成迎月高潮；而在地球背對月球的一側(cè)，由于地球與月球繞共同質(zhì)心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用，海水被甩離地心，形成背月高潮。這一引一甩，共同塑造了地球兩側(cè)的潮汐隆起，構(gòu)成了半日潮的基本節(jié)奏。

月球與地球 來源：百度

那為什么不是所有海邊都是同樣的潮汐規(guī)律？

這就必須請出關(guān)鍵角色——月球的赤緯。赤緯是天文學(xué)上用來描述天體在南北方向上相對于天赤道位置的角度。月球的赤緯并非固定不變，它在一個(gè)約18.61年的長周期內(nèi)，其最大值會(huì)在+28°35' 到 +18°18'之間變化，最小值則在-18°18' 到 -28°35'之間變化。

這種變化直接影響了潮汐的形態(tài)：

當(dāng)月球赤緯為零時(shí)，意味著月球位于天赤道上空。此時(shí)，地球上同一地點(diǎn)所經(jīng)歷的兩次高潮高度基本一致，潮汐表現(xiàn)為規(guī)整的半日潮。

當(dāng)月球赤緯增大（即月球偏離天赤道）時(shí)，同一地點(diǎn)連續(xù)兩次高潮的高度會(huì)出現(xiàn)明顯差異，這被稱為日不等現(xiàn)象。

當(dāng)月球赤緯達(dá)到其周期內(nèi)的最大值時(shí)，這種日不等現(xiàn)象最為顯著，在某些特定海域，甚至?xí)尸F(xiàn)出一天只有一次高潮和一次低潮的全日潮特征。

赤緯 來源：百度搜索

潮汐的“番外篇”：

氣象潮與河口潮

風(fēng)暴潮概述圖 來源：百度百科

回到潮汐，我們知道潮汐的宏大敘事主要由月球與太陽這兩位“天體指揮家”聯(lián)袂譜寫。然而，在這出規(guī)律上演的天文大戲之外，海洋還時(shí)常上演著充滿變數(shù)的番外篇——其中最重要的，便是由大氣主導(dǎo)的氣象潮。

它的成因與天體引力無關(guān)，而是源于天氣系統(tǒng)的現(xiàn)場指揮：當(dāng)氣壓降低1百帕，海面會(huì)相應(yīng)上升約1厘米；而持續(xù)的向岸風(fēng)則會(huì)將海水不斷推向岸邊，如同對著水盆吹氣，使一端的水位悄然升高。

然而，當(dāng)臺(tái)風(fēng)這樣的“超級(jí)鼓風(fēng)機(jī)”登場時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心極低的氣壓會(huì)將海面向上吸起，其強(qiáng)勁的環(huán)流更如同巨掌般將海水猛烈推岸。二者疊加，可掀起數(shù)米高的風(fēng)暴潮。若恰逢天文大潮，兩股力量同相疊加，便會(huì)在沿海地區(qū)產(chǎn)生一場帶來極具破壞性的災(zāi)難。

第勒尼安海的風(fēng)暴潮 來源：卓特視覺

與這種大范圍的氣象潮不同，河口潮汐則是潮汐與地形的共同創(chuàng)作。它以錢塘江大潮為巔峰代表作。當(dāng)外海傳來的潮波以每秒數(shù)米的速度涌向喇叭形河口時(shí)，河口寬度急劇收縮，河床迅速抬升。根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利原理與淺水效應(yīng)，潮波前緣的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于后部，導(dǎo)致水體層層疊加、能量高度集中，最終發(fā)展成一道巍然屹立、高度可達(dá)數(shù)米的水墻。這就像將一股洪流強(qiáng)行壓入急劇收窄的管道，其能量在瞬間爆發(fā)，從而造就了“滔天濁浪排空來，翻江倒海山為摧”的自然奇觀。

紅樹林 來源: https://www.britannica.

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潮汐，作為地球律動(dòng)的脈搏，其價(jià)值遠(yuǎn)不止于壯麗的自然景觀，它更以多元方式深度參與并支撐著人類文明與生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行。在能源領(lǐng)域，潮汐能以其可預(yù)測的穩(wěn)定特性，成為綠色電力版圖中不可或缺的一部分；在生態(tài)層面，潮汐的周期性漲落維系著海岸濕地的高生產(chǎn)力，并通過水體的自然交換實(shí)現(xiàn)凈化功能，堪稱海洋的“呼吸系統(tǒng)”；在文化與科技維度，潮汐不僅催生了獨(dú)特的觀潮傳統(tǒng)與文學(xué)意象，也為航運(yùn)安全、海洋科研和氣候變化研究提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這份來自海洋的持續(xù)饋贈(zèng)，默默推動(dòng)著人與自然的協(xié)同發(fā)展。

潮汐發(fā)電站概念圖 來源：百度百科

尾聲

與地球的脈搏同頻

潮汐的奧秘，如海洋本身一樣深邃。我們聆聽它的心跳，也學(xué)習(xí)與這顆星球的脈搏同頻共生。從理解引力的精妙舞蹈，到利用其規(guī)律造福人類，再到保護(hù)其滋養(yǎng)的生態(tài)系統(tǒng)——潮汐將繼續(xù)以其永恒的脈動(dòng)，見證著人與自然的和諧共生。

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文中圖片來自網(wǎng)絡(luò)

來源：石頭科普工作室

編輯：Zoey

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