潮汐現象的性質分析

咸立德

【摘要】由于海水沒有遍布整個地球表面，受到了大面積的陸地的阻隔而具有局部性質，陸地阻力產生的漲潮性質影響了海水潮汐現象的周期性質，由本來周期性基本和地球的自轉周期相一致，改變為基本和地球的二分之一自轉周期相一致的性質。

【關鍵詞】潮汐周期;陸地阻力;海水勢能;重力效應

《解析海潮》一文只粗略地描述了海水因地球的雙重運動性導致周期性的漲落現象。本文在《解析海潮》的基礎上，繼續論述海水的潮汐現象及其周期性的形成原因。

一、理想狀態下的潮汐性質分析

假設地球的整個表面都是海水（或者不考慮陸地對海水有規律變化的影響），根據《解析海潮》的理論，海水在地球自轉周期范圍內具有加速和減速的兩個大的過程。如圖1所示。

同時根據《自由運動曲率的力學分析》等理論，海水會因白天有反曲率性質而隆起，相對于海水漲落標桿表現為漲潮，而夜間會表現為落潮性質，也就是說，在理想狀態下，不考慮地球還有陸地的存在時，海水的漲落具有白天漲潮夜間落潮的周期性變化，而且潮汐周期基本和地球的自轉周期一致。

二、陸地阻力對潮汐現象的影響

地球上存在大量的陸地導致可流動性的海水的潮汐性質受到了很大的影響，特別是潮汐周期的影響，如圖2所示。

以陸地a在地球四分之一周期內的漲落性質來分析。由于陸地的存在，海水被分開，在夜間，陸地阻擋了海水向周圍膨脹的f1方向上的海水的運動，而疊加了f2方向上的膨脹導致的運動，導致相對于陸地左側具有漲潮性質。

陸地阻力導致的漲潮性質，相當于海水被迫勢能增大。而海水勢能增大不同于反曲率導致的漲潮性質，在勢能增大到一定程度，會在一定的時間內（約地球自轉四分之一周期）由于重力效應再反向運動，形成落潮性質。

由于a處的落潮，推動海水向反方向移動，導致隨之而來的b陸地左側海水增加而漲潮。也就是說，在夜間的O點左右，相對于陸地兩邊海水是漲潮的。

同樣，在圖2邊描述的a處后側（地球自轉方向為前測）落潮的時間上，前面海水因a陸地的隔離以及前面海水的反曲率前移，相對于a導致落潮現象。

由以上分析可知，陸地的存在，使海水隔離成幾個區域。使海水的潮汐性質發生改變，如，圖2描述的性質，導致圖1描述的白天漲潮海水量減少，漲潮幅度也會減小。而圖2左側描述的在重力作用下落潮，等效于使夜問（地球軌道外側）海水升高，夜間也具有漲潮的性質。也就是說，陸地的存在打破了理想狀態下圖1描述的海水的漲落周期性質，把本來具有和地球自轉周期基本一致的周期，改變為基本和地球二分之一自轉周期相一致（12小時24分鐘）的特性。

三、潮汐現象的特性

由于陸地的分布和海水漲落潮的周期性不是很一致，比如根據陸地的分布特性，基本具有把海水分隔為三大區域的性質，而又不是很平均的分隔，所以由圖2描述的海水漲落現象不會是固定的，相對于某塊陸地，其漲落潮的時間就不是固定的。漲落潮的時間是有規律變化的。但是，由于圖一所捕述海水在傍晚到0點左右時間內，海水的疊加速度方向和地球表面夾角最大，海水對地球表面壓力最大，在自轉慣性過程中，夜間o點左右的海水漲潮幅度會較大。而白天12時左右，由于海水的反曲率性質的存在性。在白天12點左右的漲潮幅度也較大。所以，在漲潮周期變化的過程中，總是在夜間0點左右和白天12點左右漲潮的幅度最大，相對在傍晚或者黎明時分的漲潮幅度最小。

圖2c處，由反曲率性質導致的漲潮，海水具有垂直于地球表面升高的性質，海平面曲率較大。而圖2所描述的夜間的漲潮性質，海水因增大了對地球表面的壓力而向周圍膨脹，海水具有向周圍水平運動性質，比如在圖2中右側的a、b之間的海水面會因為運動和陸地的阻擋，導致海平面曲率變小而更為平直。

潮汐現象是地球的雙重運動性所導致的反曲率和陸地阻力所形成的自然現象。理想狀態下，海水的漲落周期是和地球的自轉周期基本一致的。但由于海水被陸地分割，陸地阻力改變了海水的理想狀態下的漲落周期性規律，具有大約和地球二分之一自轉周期相一致的規律。