神秘的潮汐
月有陰晴圓缺,海有漲潮落潮。海洋中的海水每天都按時(shí)漲落起伏變化。在古時(shí)候,人們把白天的漲落叫做“潮”,夜間的漲落稱為“汐”,合在一塊兒就叫“潮汐”。潮汐是海洋中常見的自然現(xiàn)象之一。潮汐現(xiàn)象使海面有規(guī)律的起伏,就如同人們呼吸一樣,所以潮汐又被稱為是大海的呼吸。當(dāng)海水漲潮時(shí),只見那潮流像駿馬一樣,從大海的遠(yuǎn)處奔騰而來,瞬時(shí)水滿灣畔,驚濤拍岸,發(fā)出雷鳴般的轟鳴,飛沫四濺,一股海星味兒迎面而來。而在海水退潮時(shí),也別有一番景致。只見海水漸次回落,轉(zhuǎn)瞬間,被海水覆蓋的金黃色沙灘、奇形怪狀的礁石,就會展現(xiàn)在人們眼前。
潮 汐
一、潮汐的形成
潮水為什么不?;匦?,是什么力量導(dǎo)致海水發(fā)生如此規(guī)律性的升降、漲落?這種現(xiàn)象曾引起了古人的思考,不知究竟是什么原因形成的。后來細(xì)心的人們發(fā)現(xiàn),潮汐每天都要延遲一會兒,而這一時(shí)間和月亮每天推遲的時(shí)間是相同的,因此就想到潮汐和月球有著一定的聯(lián)系。我國古代地理著作《山海經(jīng)》中已提到潮汐與月球的聯(lián)系,東漢時(shí)期的哲學(xué)家王充在《論衡》中確切指出:“濤之起也,隨月升衰”。直到牛頓提出萬有引力定律,法國天文學(xué)家拉普拉斯才從數(shù)學(xué)上證實(shí)潮汐現(xiàn)象是海水受太陽和月亮(主要是月亮)的引力作用而造成的。
根據(jù)萬有引力定律可知,世界上任何兩個(gè)物體都是相互吸引的。引力的大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比,與它們之間的距離的平方成反比。兩個(gè)物體的質(zhì)量越大,彼此的引力就越大;兩個(gè)物體間距離越遠(yuǎn),則引力越小。眾所周知,地球繞太陽公轉(zhuǎn)一圈是一年,月亮繞地球公轉(zhuǎn)一圈是一月。以地球和月亮舉例說明,它們之間相互都有吸引力,如果它們保持都靜止不動,就會發(fā)生撞擊。但是因?yàn)樗鼈冊诓煌5剞D(zhuǎn)動,又會產(chǎn)生與引力方向相反的離心力,而且兩個(gè)力的大小相同,因此處于平衡狀態(tài)??墒?,地球表面每個(gè)質(zhì)點(diǎn)受月亮的引力,大小并不一樣;有的地方,引力大于離心力;有的地方小于離心力,它們的兩個(gè)力之間的差值,就是造成潮汐現(xiàn)象的引潮力。
在地球上,各個(gè)地方的引潮力,會伴隨地球、月亮之間的距離遠(yuǎn)近而變化,加上地球也不停地自轉(zhuǎn),隨時(shí)都在變化著。從而,各個(gè)地方在不同時(shí)間,會發(fā)生大小各不相同的潮汐現(xiàn)象。
太陽的引潮力盡管不大,不達(dá)月球的1/2,但也能夠影響潮汐的大小。有時(shí)它和月球形成合力,相輔相成;有時(shí)是斥力,相互牽制抵消。在新月或滿月時(shí),太陽和月球在同一方向或正相反方向施加引力,形成高潮;但在上弦或下弦時(shí),月球和太陽的引力互相對抗,產(chǎn)生低潮。其周期約半月。從一年看來,也一樣有高低潮兩次。春分和秋分時(shí),如果地球、月球和太陽幾乎在同一平面上,這時(shí)引潮力是最大的,導(dǎo)致一年中出現(xiàn)兩次最高潮汐期。
二、世界名潮
我國的錢塘潮被公認(rèn)為“世界第一大涌潮”,也稱錢江潮、海寧潮,潮頭高達(dá)8米左右,潮頭推進(jìn)速度每秒將近達(dá)10米。錢塘潮由來已久,它始于唐,盛于宋,因其潮高、多變、兇猛、驚險(xiǎn)而聞名于世,錢塘潮一日2次,晝夜間隔12小時(shí),一年有120多個(gè)觀潮佳日,故海寧有“天天可觀潮,月月有大潮”說法。
涌潮現(xiàn)象在世界許多河口處都會發(fā)生,如巴西的亞馬孫河、北美的科羅拉多河、法國的塞納爾河、英國的塞汶河等,但錢塘江涌潮的強(qiáng)度和壯觀現(xiàn)象,除亞馬孫河外,其他河流均無法與之相媲美。亞馬孫河的涌潮強(qiáng)度與錢塘江雖然有得一比,但錢塘江河口江道擺動頻繁,涌潮潮景形態(tài)多種多樣。因此錢塘潮可說是首屈一指,無可比擬。
什么原因使得錢塘潮如此兇猛、驚險(xiǎn)呢?喇叭形的河口是主要原因之一。杭州灣外的江面寬度約100千米,離岸越遠(yuǎn)的地方越窄,到距灣口90千米的錢塘江口的海鹽澉浦時(shí),寬度只有20千米,而杭州市區(qū)的河寬僅有約1千米。當(dāng)大量潮水涌入狹窄的河道時(shí),水面就會迅速地壅高。又由于此處的河底大量泥沙在此堆積形成沙坎,進(jìn)入灣口的潮波遇到沙坎,水深減小,阻力增大,前坡變陡,后坡相應(yīng)變慢。當(dāng)前坡陡到一定程度后,前鋒水面明顯涌起,像一道高速推進(jìn)的直立水墻,實(shí)是天下奇觀。
不過,世界上有許多江河的河口,都具有外大內(nèi)窄、外深內(nèi)淺的特點(diǎn),為什么沒有錢塘江大潮那樣洶涌呢?原來高潮的出現(xiàn)與河水流動的速度有著緊密的聯(lián)系,當(dāng)潮水涌來時(shí),它與河水流動的方向正好相反。在每年的中秋節(jié)前后,錢塘江河口的河水流速與潮水流速近乎相同,當(dāng)力量相等的河水與潮水相互碰撞時(shí),就會激起巨大的潮頭。另外,在浙北沿海一帶,夏秋之交經(jīng)常刮東南風(fēng)或東風(fēng),風(fēng)向與潮水方向基本一致,從而也會增加它的氣勢??傊X塘潮的形成是受天文和地理多方面因素的影響。
錢塘潮魅力非凡,白天有波瀾壯闊的氣勢,晚上有溫柔和緩的姿態(tài)。看潮是一種樂趣,聽潮是一種遐想。怪不得有人說“錢塘郭里看潮人,直到白頭看不足?!?/p>
在海洋世界中,漲潮時(shí)的水位線就稱高潮線,退潮后的水位線叫低潮線,而潮間帶是介于大潮高潮線到大潮低潮線之間的地區(qū)。下面對它們進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
潮汐漲至最高潮時(shí),海水水面與海岸陸地相接的界線,就是高潮線。在不同地點(diǎn)、不同時(shí)間,高潮線并不完全相同。通過專業(yè)的測量和計(jì)算,可以得到高潮線的平均值。
在漲潮落潮過程中,伴隨著海面的降落至停潮時(shí)的海水面與陸地相吻合的界線,即低潮線。低潮線是一個(gè)與高潮線相對的概念。
潮間帶即陸地向海洋過渡的中間地帶,也就是海水漲至最高時(shí)所淹沒的地方開始至潮水退至最低時(shí)露出水面的區(qū)域。潮間帶以上,海浪可以達(dá)到的海岸,叫做潮上帶。潮間帶以下,向海延伸至約30米深的地帶,稱為亞潮帶。
潮汐消退后,在低潮線以上積水的小水池稱為“潮池”。潮池里的生物必須有足夠的能力來承受溫差和含氧量的劇烈變化。這一處環(huán)境變化相當(dāng)大,時(shí)而干燥時(shí)而潮濕,溫度時(shí)高時(shí)低,含鹽度也會發(fā)生改變。在我國臺灣,當(dāng)?shù)氐娜藗兝贸遍g帶獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境,打造出鹽田、漁塭、蚵架、竹筏等樣貌,形成臺灣西部海岸特有的人文景觀。
根據(jù)潮汐的活動特點(diǎn),潮間帶又分為以下三個(gè)區(qū):
(1)高潮區(qū):又稱上區(qū),它位于潮間帶的頂端,上界為大潮高潮線,下界是小潮高潮線。它被海水淹沒的次數(shù)很少且時(shí)間短,僅在出現(xiàn)大潮時(shí)才會被淹沒。
(2)中潮區(qū):又稱中區(qū),它在潮間帶中所占的范圍最大,上界為小潮高潮線,下界是小潮低潮線,屬于非常典型的潮間帶地區(qū)。
(3)低潮區(qū):又稱下區(qū),上界為小潮低潮線,下界是大潮低潮線。低潮區(qū)一般都浸在水里,只有在大潮落潮時(shí)人們才能看得見。
由于海洋的地形各不相同,潮間帶的垂直長度可從幾米到幾百米長。它占全球海洋的面積雖然不大,卻包含著多種不同類型的生物,與人類的關(guān)系最為密切。
潮汐分為大潮和小潮。每當(dāng)農(nóng)歷朔、望之后一兩天,月球所引起的太陰潮與太陽所引起的太陽潮相合,出現(xiàn)大潮;上弦和下弦之后的一兩天,太陰潮與太陽潮相消,則會出現(xiàn)小潮。若從全球范圍來看,潮汐現(xiàn)象事實(shí)上是海水波動的一種狀況,它不僅會垂直升降,也會發(fā)生水平的流動。
三、天文大潮
天文大潮屬正常的天文潮汐現(xiàn)象,它的周期是18.6年,在它到來的前幾年人們就能預(yù)測出來。
一般來說,天文大潮是不會造成災(zāi)難的。但是在某些特定環(huán)境下會造成水害。
第一種情況,如果天文大潮期間有臺風(fēng)或?qū)⒂信_風(fēng)登陸,就會爆發(fā)風(fēng)暴潮。
風(fēng)暴潮是發(fā)生在沿海一帶的海洋災(zāi)害。它是由強(qiáng)風(fēng)或氣壓驟變等強(qiáng)烈的天氣系統(tǒng)對海面作用使得水位急劇升降的現(xiàn)象,一般會給沿海地區(qū)造成一定危害。風(fēng)暴潮災(zāi)害居海洋災(zāi)害首位,世界上大多數(shù)因強(qiáng)風(fēng)暴引起的特大海岸災(zāi)害都是由風(fēng)暴潮造成的。因此,其威力不可小覷。2007年3月4日傍晚,特大風(fēng)暴潮襲擊山東煙臺海濱大堤,激起巨浪。
第二種情況,如果江河水位較低,海潮上溯范圍擴(kuò)大,咸害程度加重,就會導(dǎo)致咸潮的形成。
咸潮是一種自然現(xiàn)象,它是因?yàn)樘柡驮虑驅(qū)Φ乇砗K奈υ斐傻模纸凶飨坛鄙纤?、鹽水入侵。當(dāng)?shù)又械乃蛔銜r(shí),海水就會發(fā)生倒灌,咸淡水混合造成上游河道水體變咸,就會形成咸潮。咸潮多發(fā)生于冬季或干旱的時(shí)節(jié),每年10月到第二年3月之間出現(xiàn)在河流與海洋的交匯處,如長三角、珠三角周圍的地方。
如果天氣發(fā)生變化或漲潮退潮,都會對咸潮造成影響。特別是在天文大潮時(shí),咸潮上溯的情況更為嚴(yán)重。另外,全球氣候變暖使得海平面上升過程讓咸潮逐漸地增加,但長期下來就會有明顯的變化。
四、天文小潮
下面簡單地介紹一下天文小潮。在農(nóng)歷初七和農(nóng)歷二十二左右,由于太陽和月亮對地球潮汐的影響彼此抵消,所產(chǎn)生的潮汐高度也相對較低,就被稱為小潮。因此,生活中經(jīng)常有“初一、十五漲大潮,初八、廿三到處見海灘”的說法。
潮汐現(xiàn)象非常繁雜,潮汐漲落因時(shí)因地而異,所以會出現(xiàn)不同類型的潮汐,它們也都有著各自不同的特點(diǎn)。
就海水漲落的高低來說,每個(gè)地方都是不相同的。有的地方潮水幾乎察覺不出,有的地方卻高達(dá)幾米。在我國臺灣省基隆,漲潮時(shí)和落潮時(shí)的海面只有半米之差,而杭州灣的潮差竟達(dá)8.93米。在一個(gè)潮汐周期里,各地潮水漲落的次數(shù)、時(shí)刻、持續(xù)時(shí)間也均不一樣。雖然潮汐現(xiàn)象十分復(fù)雜,但其類型不外乎三種。
(1)全日潮型:一個(gè)太陰日(即以月球?yàn)閰⒖键c(diǎn)所度量的地球自轉(zhuǎn)周期)內(nèi)只出現(xiàn)一次高潮和一次低潮。如南海汕頭、渤海秦皇島等。南海的北部灣是世界上最具代表性的全日潮海區(qū)。
(2)半日潮型:一個(gè)太陰日內(nèi)分別出現(xiàn)兩次高潮和低潮,第一次高潮和低潮的潮差與第二次高潮和低潮的潮差大體相同,漲潮過程和落潮過程的時(shí)間也基本是一樣的,都在6小時(shí)12.5分左右。我國渤海、東海、黃海的許多地區(qū)都是半日潮型,例如說大沽、青島、廈門等。
(3)混合潮型:一個(gè)月內(nèi)有些日子會出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮,但兩次高潮和低潮的潮差差別很大,漲潮過程和落潮過程的時(shí)間也不相同;而有些日子則出現(xiàn)一次高潮和一次低潮。我國南海大多地區(qū)屬混合潮型。如榆林港,15天出現(xiàn)全日潮,其他15天則會出現(xiàn)不規(guī)則的半日潮,潮差較大。
不管是哪一種潮汐類型,在每月農(nóng)歷初一、十五以后兩三天內(nèi),都會發(fā)生一次潮差最大的大潮,那時(shí)海潮漲得最高,落得最低。農(nóng)歷每月初八、二十三以后兩三天內(nèi),各會產(chǎn)生一次潮差最小的小潮,那時(shí)海潮漲得不高,落得也不低,潮差較小。
千百年來,中國人民通過實(shí)踐得出許多潮汐的計(jì)算方法,其中較為簡單的一種就是八分算潮法。公式為:農(nóng)歷上半月,即初一至十五,日歷×0.8,例如是十五,那么當(dāng)天漲潮的時(shí)間即15×0.8=12,也就是12點(diǎn)整。到了下半月,只要將日歷數(shù)(農(nóng)歷)先減去15,再乘以0.8就能夠算出潮汐時(shí)間,比如說是二十,那么當(dāng)天漲潮的時(shí)間就是(20-15)×0.8=4,即4點(diǎn)整。
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