究竟是什么引起了潮汐?

作者:晴空飞燕/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-11-15

月球、太阳和地球本身。

究竟是什么引起了潮汐?

最近,潮汐造成了很多麻烦。在涨潮期间,与海洋接壤的低洼地区比以往更频繁地洪水泛滥。 2000年至2017年间,平均看来,美国由涨潮引发的洪水频率增加了50%。这种洪水阻碍了道路,损毁了基础设施和备用的暴雨排水沟。

全球约有40%的人口居住在海岸线62英里(100公里)的范围内。最近的洪水趋势必定让很多人对潮汐背后的科学原理感到疑惑。潮汐是怎样发生的?为什么对比其它地区,有些地区的潮汐更加剧烈?为什么海平面的高度不能一直保持一致?今天我们就来看看潮汐背后的物理特性。  

被推动的水

究竟是什么引起了潮汐?

在图片中,你会发现我们的地球坐落在一片像橄榄球的汪洋之中。地球上的每一面海洋都有一个凸起的地方。我们能观察到的是,一处凸起位于面对着月球的那个半球,另一处则在地球另一端。 

为什么这些凸起会存在呢?简而言之,它们主要是由于月球的引潮力对海水的影响而形成的。 这种引力有两个独立的部分。它可以“垂直”拉动物质,即垂直地球表面。此外,它也可以“横向”拉动物质,即与地球表面平行的方向。

现在,在任何给定时间位于月球正下方的地球上的点称为月下点。同时,地球的另一侧与月下点正好相对的点被称为正对点。海洋凸起在这两个地方达到最高,这并不是巧合。在月下点和正对点上,月球的引力缺乏水平分量——在距离这些点90度的两个角落也缺乏这种水平分量。

从这方面来说,月下点、正对点、以及90度的两个点是独一无二的。地球上的其它地方都不可避免地经历一种水平力,这种水平力将海洋中的水分子推向月下点(月球上重力最强的地方)或正对点(月球的引力最弱的地方)。 这就是为什么海洋在这两个区域会凸起的原因。

太阳的作用

每隔24小时,地球都会围绕着地轴完成一次完整的旋转。在此过程中,地球表面上的任何给定点(例如长岛或澳大利亚)将直接穿过月下点和正对点这两个海洋凸起的地方。因此,在大多数地区,如果您居住地正好处在其中一个海洋凸起处的话,就会遭遇涨潮的情况。但当居住地处在凸起之间的区域时,潮汐就会减弱。但情况并不总是这样,特殊情况总是存在的。 

现在,让我们讨论另一个影响潮汐的因素。太阳也对海洋施加了引力,但由于太阳距离我们太远,它对潮汐的影响不如月亮那么明显。尽管如此,这个充满气体和等离子体的巨大球体确实会明显增加潮汐的涨落。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的地球物理学家Duncan Agnew在一封电子邮件中写道:“当太阳和月亮排成一行时,潮汐最大。”他指出,在满月和新月这两个阶段,太阳和月亮会排成一排。天文学家和地球科学家将这些大潮称为春潮。请注意,春潮这一名称与春季无关(实际上,全年都会出现春潮)。

在春潮期间,“高”潮汐真的很高,“低”潮汐异常低。当太阳和月亮彼此成直角(相对于地球)时,事情就变得不那么极端了。这时会产生小潮——也就是高潮和低潮之间差异最小的时期。

陆地也会产生干扰

如果牵涉到陆地,事情会更加复杂。地球可能是一个充满水的“蓝色星球”,但世界上29%的地表都被陆地覆盖。海湾、悬崖和其它地貌特征也会干扰潮汐。这些地貌特征有可能加强潮汐,也有可能减弱潮汐。

大多数沿海地区每天出现两次涨潮,每12小时25分钟就有一次新潮。然而,总有例外的情况存在。“海洋潮汐是一个复杂的过程,涉及到潮汐力是如何作用于水的,因为潮水可以自由地在海洋盆地中晃动。” Agnew说。由于限制水流量的原因,墨西哥湾的许多海滩每天只有一次涨潮。这在其他地方,在加拿大的新斯科舍省,有一个V字型的芬迪湾,一旦水要从这里流经内陆,就会被向上推。这种推力导致低潮和高潮之间存在着巨大的高度差,我们把这种潮汐成为涌潮。


蝌蚪五线谱编译自howstuffworks,译者 晴空飞燕,转载须授权 

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