平衡潮

平衡潮理論假定：整個地球表面被等深海水所包圍；海水沒有 慣性，也沒有粘滯性，在重力與引潮力作用下，海水時時處於平衡狀態。對於月球引潮力來說，月球垂直引潮力的方向與重力加速度方向相反；反之對於在通過地心、並與地月中心連線垂直的平面上的那些點（圖1中的C、D點），垂直引潮力與重力加速度方向一致。因此，前者海面將稍稍升高，而後者海面將稍稍降低。通過這樣的調整，海面重新形成一個等勢面。這個新的等勢面形狀為一個橢球面，稱為太陰“潮汐橢球”，如圖2所示。由於地球的自轉，在地殼上的一個固定點的海面便將發生周期性的漲落，從而形成潮汐。這就是平衡潮理論的基本思想。

起潮力、附加起潮力和重力矢量的合力稱為瞬時重力；由地球的重力位、起潮力位和附加位的和構成的重力位水準面稱為瞬時大地水準面；瞬時大地水準面相對大地水準面的起伏稱為平衡潮。假若把地球視為一個剛體，並在此剛體地球模型上覆蓋著一層沒有質量的海水，且假定海水的質點隨時都處於流體靜平衡狀態，則此海水相對剛體地球模型表面的起伏稱為相對剛體地球模型表面的平衡潮，平衡潮的潮高等於起潮力位與地球重力的比值。討論平衡潮時，剛體地球模型是真實地球的一級近似，真實地球更近一步的近似是分層均勻彈性球狀模型，起潮力使分層均勻彈性地球模型表面發生起伏，併產生附加位。

圖3是假定月球赤緯為零時的月潮橢圓體，P為地極，A、A 、A、A 分別表示地球表，面上任意一點A隨著地球自轉中的4個位置。這個潮汐橢圓體的長軸在月、地中心的連線上。A點，月球在該點上中天，該地海面水位升到最高，產生該地當日第一次高潮。當A轉至A（第一次過照耀圈）點時，海面水位下降到最低，產生該地當日第一次低潮。當A 轉到A點時，即月下中天，海面水位再次升到最高，即發生該地當日第二次高潮。當A轉到A（第二次過照耀圈）時，海面水位再次下降到最低，於是發生該地當日第二次低潮。月球連續兩次上（下）中天的時間間隔稱為一個太陰日，約為24h50min。相鄰兩個高潮（低潮）的時間間隔（約為12h25min）稱為潮汐周期。可見，所討論的潮汐是以半個太陰日為周期的，故稱為半日潮。

在一個太陰日中發生的兩次高潮潮高（低潮潮高）及相鄰的高、低潮的時間間隔均相等。實際上，在同一太陰日中所發生的兩次高潮或兩次低潮的潮高以及相鄰的高、低潮的時間間隔並不相等，這種現象稱為潮汐周日不等。

當月球赤緯增大時，這種潮汐周日不等現象更為顯著。當月球赤緯最大時、月球位於南北回歸線時，潮汐的周日不等現象最顯著，此時的潮汐稱為回歸潮，此外，如果緯度等於或大於90°與月球赤緯之差，則每天就只有一次高潮和一次低潮了，如圖4中位於DD緯圈上的各點，即：當月球赤緯不等於零時，緯度不為零的地方存在潮汐的周日不等現象。月球的赤緯越高，這種現象越顯著。某點的緯度越高，這種現象也越顯著。緯度等於或大於90°與月球赤緯之差的地方，一天只有一次高潮一次低潮，即日潮。

雖然太陽引潮力只是月球引潮力的將近1/2，但同樣會產生太陽潮汐橢圓體。太陽引潮力的另一個特點是太陽兩次上（下）中天的時間間隔為一個太陽日，即24h，因而太陽潮的半日潮周期為12h。同樣，當太陽的赤緯不等於零時，也會發生潮汐的周日不等現象。太陽潮的存在增加了潮汐現象的複雜性，由於月球、太陽和地球在空間周期性地改變著它們的相對位置而發生了潮汐半月不等現象。

由於月球是沿橢圓軌道繞地球轉動的，地球在橢圓軌道的一個焦點上，當月球位於近地點時（距離約為57 個地球半徑）其引潮力要比位於遠地點（距離約為63.7個地球半徑）時大40%。這種由於地球和月球距離變化而產生的潮汐不等，稱為潮汐視差不等。

平衡潮理論可以解釋許多潮汐現象，但實際的潮汐要複雜得多。因為假設條件與實際情況的差異，所以平衡潮理論對一些實際的潮汐現象無法解釋，包括如下幾個方面：

1、應用平衡潮理論可以求出最大潮差為0.78 m。這與大洋中的實際潮差相近，但與淺海地區的潮差相差較大。在淺海，潮差有時可達幾米，甚至十幾米。

2、平衡潮理論沒有涉及海水的運動，因此，無法解釋潮流這一重要現象。

3、按照平衡潮理論，赤道上不會出現日潮，低緯度地區也以半日潮佔優勢。實際上，赤道和低緯度有些地區均有日潮出現。

4、平衡潮理論認為高潮應出現在月球上、下中天時刻，大潮應出現在朔、望之日。但實際高潮出現的時間總比月中天滯後幾小時，大潮出現的時間也比塑、望日落後1~3 天。

5、在一些半封閉的海灣、近海和大洋中，有時出現沒有潮汐漲落的無潮點，同潮時線繞無潮點作順時針或逆時針方向旋轉，兩岸潮差不等，而平衡潮無此結論。

研究海水在引潮力作用下產生潮汐的過程，有兩種理論。一種叫平衡潮理論，另一種叫潮汐動力理論。

平衡潮理論所求得的潮汐稱為平衡潮。它假定，地球完全被海水覆蓋，海底平坦、海水沒有慣性、忽略地轉偏向力和摩擦力。在這些假定下，某一時刻的引潮力，壓強梯度力和重力相平衡時，海面保持穩定狀態所求得之潮汐，即為平衡潮。由於平衡潮理論存在一些缺點，所以一些問題的解決，只有求助於潮汐動力理論。

潮汐動力理論認為，對於海水運動來說，只有水平引潮力才重要，垂直引潮力所產生的只是重力加速度的極微小變化，故不重要。海洋潮汐是海水在太陰和太陽水平引潮力作用下的一種強迫波潮波的運動。潮波的波動特性，除了引潮力以外，還與海洋的形態（岸形、深度和寬度），地球的自轉以及摩擦力等等因素密切相關，甚至還要考慮地潮的影響。