8　海水為什么會有漲潮和落潮——萬有引力作用

知識導(dǎo)航

凡是到過海邊的人們，都會看到海水有一種周期性的漲落現(xiàn)象：到了一定時間，海水推波助瀾，迅猛上漲，達到高潮；過后一些時間，上漲的海水又自行退去，留下一片沙灘，出現(xiàn)低潮，這就是潮汐，它是如此循環(huán)重復(fù)，永不停息。

潮汐是在月球和太陽引力的作用下，海洋水面周期性的漲落現(xiàn)象。

中國古代哲學(xué)家王充

我國古代哲學(xué)家王充指出了潮汐跟月亮有關(guān)系，“濤之起也，隨月盛衰”。在農(nóng)歷每月的初一即朔點時刻處太陽和月球在地球的一側(cè)，所以就有了最大的引潮力，會引起“大潮”，在農(nóng)歷每月的十五或十六附近，太陽和月亮在地球的兩側(cè)，太陽和月球的引潮力你推我拉也會引起“大潮”；在月相為上弦和下弦時，即農(nóng)歷初八和二十三時，太陽引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分，所以就發(fā)生了“小潮”，故農(nóng)諺中有“初一十五漲大潮，初八二十三到處見海灘”之說。

到了17世紀(jì)80年代，牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中科學(xué)地解釋了產(chǎn)生潮汐的原因。

知識放大鏡

牛頓與萬有引力

牛頓一直在研究是什么力量驅(qū)使月球圍繞地球轉(zhuǎn)，地球圍繞太陽轉(zhuǎn)？為什么月球不會掉落到地球上？為什么地球不會掉落到太陽上？想了很久也沒有頭緒，他正好休假就到鄉(xiāng)下姐姐家度假。

有一天早上牛頓看見小外甥正在玩小球，他手上拴著一條皮筋，皮筋的另一端系著小球。他先慢慢地?fù)u擺小球，然后越來越快，最后小球就徑直拋出。牛頓猛地意識到月球和小球的運動與此極為相像。兩種力量作用于小球，這兩種力量是向外的推動力和皮筋的拉力。同樣，也有兩種力量作用于月球，即月球運行的推動力和重力的拉力。牛頓首次認(rèn)為，重力不僅僅是行星和恒星之間的作用力，有可能是普遍存在的吸引力，這使他斷言，相互吸引力不但適用于碩大的天體之間，而且適用于各種體積的物體之間。牛頓推動了引力定律的發(fā)展，指出萬有引力不僅僅是星體的特征，也是所有物體的特征。作為所有最重要的科學(xué)定律之一，萬有引力定律及其數(shù)學(xué)公式已經(jīng)成為整個物理學(xué)的基石。

潮汐根據(jù)它的周期可分為以下三類：

半日潮型：一個太陽日內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，前一次高潮和低潮的潮差與后一次高潮和低潮的潮差大致相同，漲潮過程和落潮過程的時間也幾乎相等（6小時12.5分）。我國渤海、東海、黃海的多數(shù)地點為半日潮型，如大沽、青島、廈門等。

全日潮型：一個太陽日內(nèi)只有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典型的全日潮海區(qū)。

混合潮型：一月內(nèi)有些日子出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮和低潮的潮差相差較大，漲潮過程和落潮過程的時間也不等；而另一些日子則出現(xiàn)一次高潮和一次低潮。如榆林港，15天出現(xiàn)全日潮，其余日子為不規(guī)則的半日潮，潮差較大。

潮汐發(fā)電設(shè)備原理圖

知識擴展

世界三大著名潮汐發(fā)電站

第一，加拿大安納波利斯潮汐電站1984年投入運行，坐落在芬地灣口安納波利斯—羅亞爾，潮差為4.2～8.5米。該電站機房由100千米外的一座水電站遙控，年發(fā)電量5000萬千瓦時。

第二，法國朗斯潮汐電站，坐落于法國朗斯河口，該站址潮差最大13.4米，平均8米。1966年投入運行，年平均發(fā)電量5.44億度，是第一個商業(yè)化電站。該電站除正向發(fā)電、反向發(fā)電、正向排水、反向排水外，還能正向泵水和反向泵水。各種工況的優(yōu)化運行，用計算機進行控制，這種多功能機組在當(dāng)時是一項重大的技術(shù)成就。

第三，基斯拉雅潮汐電站，建于摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣。電站成功地采用沉箱法建造堤壩和廠房。該電站1968年投入運行。