海洋潮汐

在日、月等天體的引潮力作用下海水有一種周期性的漲落現象：到了一定時間，海水迅猛上漲，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。

潮汐的升降和漲落，與人們的多種活動有密切的關係：船隻航行和進港出港、艦艇活動，沿海地區的農業、漁業、鹽業、港口建設、大地測量、環境保護等，都必須掌握潮汐變化的規律。此外，利用潮汐進行發電，也是能源開發的一個重要方面。

海洋潮汐的形成原因是天等的引潮力。引潮力即月球、太陽或其他天體對地球上單位質量物體的引力和對地心單位質量物體的引力之差。任意天體對地球某處的引潮力的大小，與天體的質量成正比，與地心到天體中心的距離的三次方成反比，還與天體到該處的天頂距有關（天頂距越接近90°，引潮力越小）。因此，地球上引潮力的大小和方向都因時因地而異。雖然太陽的質量比月球大得多，但因它離地球更遠，結果它的引潮力只有月球的46％。其他天體對地球的引潮力與月球或太陽相比甚小，都可以忽略。由月球的引潮力引起的潮汐，叫做太陰潮；由太陽引潮力引起的，叫做太陽潮。兩者都屬於天文潮。引潮力不僅產生了海洋潮汐，而且引起固體地球潮汐（地潮）和大氣潮汐（氣潮）。對海洋來說，地潮在海潮之下，氣潮在海潮之上，它們都對海潮產生影響。

月球和太陽相對於地球的運動都有周期性，故潮汐也有周期性。從潮汐過程來看：當潮位上升到最高點時，稱為高潮或滿潮；在此刻前後的一段時間，潮位不升也不降，稱此階段為平潮；接著潮位開始降落，當它降到最低點時，稱為低潮或干潮；在此刻前後的一段時間，潮位又不升不降，稱此階段為停潮。停潮之後，潮位又開始上升。平潮和停潮的時間長短都因地而異。規定平潮的中間時刻為高潮時，當時的潮位高度為高潮高；停潮的中間時刻為低潮時，當時的潮位高度為低潮高。相鄰的高潮和低潮的潮位高度差，稱為潮差。從低潮至高潮的過程，稱為漲潮；從高潮至低潮的過程，稱為落潮。漲潮階段的潮差為漲潮差，時間間隔為漲潮時；落潮階段的潮差為落潮差，時間間隔為落潮時。

潮汐的過程，每天不同，這是因為月球、太陽和地球三者的相對位置不斷變化的緣故。不僅它們的距離有變化，而且三者還不在同一個平面上，所以月球和太陽對地球的引潮力，有時互相增強，有時互相削弱，致使潮高和潮時都隨著發生變化。這種現象叫其中潮汐不等現象，主要的有半月不等、月不等、赤緯不等和日不等4種現象。

1.半月不等現象：農曆每月的朔（初一）和望（十五或十六），月球、太陽和地球的位置大致處於一條直線上，這時月球和太陽的引潮力的方向相同，它們所引起的潮汐相互增強，使潮差出現極大值。

這種極大值每半個朔望月（14.7653天）出現一次，相應的潮汐稱為大潮或朔望潮。大潮過後，潮差逐漸減小，在農曆每月的上弦（初八或初九）和下弦（廿二或廿三）時，月球和太陽的引潮力的方向接近正交，因而互相削弱的情況最為顯著，故潮差達極小值。這種極小值也是每半個月出現一次，相應的潮汐稱為小潮或方照潮。這種大潮、小潮的依次更替，稱為半月不等現象。實際上，中國海區的大潮通常出現在朔和望之後約兩天的時候，小潮通常出現在上弦和下弦過後約兩天的時候。

2.月不等現象：由於月球繞地球運動的軌道為橢圓，月球從近地點出發，經過遠地點又回到近地點，需要27.5546天，從而月球對地球的引潮力也隨著產生相應的周期變化。由這一原因所導致的潮差變化，叫做潮汐的月不等現象。

3.赤緯不等現象：由於月球軌道面與天球赤道面斜交，所以月球的赤緯不斷變化。在每個回歸月中，月球半個月處於赤道面以北，半個月在赤道面以南。因為在上半月和下半月的引潮力效應相同，所以周期為半個回歸月（13.6608天），相應的潮汐變化稱為赤緯不等現象。

4.日不等現象：潮汐曲線每天相鄰的高潮和低潮的高度差逐日變化的現象，其周期為27.3216天，相應的潮汐變化稱為日不等現象。

就潮汐不等現象的總效果而論：

對月球而言，它大約每兩周經過赤道一次，這時相鄰的高潮和相鄰的低潮的不等現象甚小，相應的潮汐稱為赤道潮；當月球在南(北)赤緯最大的位置附近時，潮汐不等現象甚大，相應的潮汐稱為回歸潮。

對太陽而言，每年在春分和秋分前後，它的赤緯最小，如果月球此時出現在赤道附近，則潮汐不等現象最小，相應的潮汐叫做分點大潮；而在夏至和冬至前後，太陽的赤緯最大，若此時月球赤緯較大，這時所產生的潮汐不等現象最大，相應的潮汐叫做至點大潮。

潮汐現象可看成由許多周期不同且振幅各異的分潮所組成。在這些分潮中，以太陰半日分潮M2、太陽半日分潮S2、太陰太陽合成日分潮K1和太陰日分潮O1為最重要，它們的振幅分別為HM2、HS2、HK1和HO1。因此，通常用這4個基本分潮的振幅的比值(HK1+HO1)/(HM2+HS2)作為潮汐的特徵值；根據特徵值的數值範圍，將潮汐分為半日潮、混合的不正規半日潮、混合的不正規全日潮和全日潮4種類型。

特徵值小於0.25。這種潮汐在一個太陰日（24小時25分）中有兩次高潮和兩次低潮，相鄰的高潮或相鄰的低潮的潮高大體相等，例如中國的廈門和塘沽的潮汐。

特徵值為 0.25～1.5。這種潮汐在一個太陰日中有兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮或低潮的潮高不等，漲潮時和落潮時也不等，例如中國台灣省的馬公和安平等地的潮汐。

特徵值為1.5～30。這種潮汐，在半個月內的大多數時間為不正規半日潮，少數幾天在一個太陰日內會出現一次高潮和一次低潮的全日潮現象，例如中國廣東省的榆林、碣石灣和陵水灣等地的潮汐。

特徵值大於30。這種潮汐，在每半個月中有連續7天以上的天數在一個太陰日內出現一次高潮和一次低潮，而少數幾天潮差較小，而且呈現出半日潮現象，例如中國的北海、北黎和潿洲島等地的潮汐。

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。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。中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，約佔全國的80.9％，但這都是理論估算值，實際可利用的遠小於上述數字。潮汐能的重要作用之一是用來發電，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。中國在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。

此外人們還用海洋潮汐來安排捕魚、產鹽及發展航運、海洋生物養殖活動，而且海洋潮汐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，在禾寮港登陸，直奔赤嵌城，一舉登陸成功。

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年朝鮮戰爭初期，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陸。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。

人類很早就知道海洋潮汐和月球有密切的關係。中國的古人曾把早晨海水上漲的現象叫做潮，把黃昏上漲的叫做汐，故合稱潮汐，或稱海潮。中國漢代的王充（公元27～97）在《論衡》一書中指出：“濤之起也，隨月盛衰，大小滿損不齊同”。古代濤和潮通用，指的都是潮水。這段話科學地說明了潮汐對月球的依賴關係。

唐代竇叔蒙（8世紀中後期）在《海濤志》中對潮汐現象的記述，對其成因的闡說和對其高潮時刻的推算，在潮汐學史上都有一定的價值。

北宋燕肅（約961～1040）指出潮汐變化“隨日而應月……盈於朔望……虛於上下弦”。他對海潮進行了10年之久的觀察，並計算出高潮時刻與月中天時刻的關係，至今仍有參考價值。

宋代的余靖（1000～1064）指出潮汐是一種“彼竭此盈，往來不絕”的波動現象。

除了中國以外，其他一些國家對潮汐也有種種歷史記述。

到了17世紀，英國科學家I.牛頓（1643～1727）才根據他提出的萬有引力定律，對潮汐作了科學的解釋，至此，用引潮力說明潮汐的原因，便為大家所接受。繼牛頓之後,D.伯努利和P.-S.拉普拉斯分別建立了潮汐的靜力學和動力學的基礎理論。

此後，不少學者繼續對潮汐進行理論研究，直到19世紀60年代末，開爾文和G.H.達爾文等人提出了潮汐分析和預報方法，並得到廣泛應用之後，才形成了潮汐學。