11潮汐现象与引潮力.ppt.ppt

第11讲 　潮汐静力学理论 什么是潮汐？ 潮汐的形成与引潮力 潮汐静力学理论 什么是潮汐？ 人们对潮汐的直观认识 新石器时代：“贝丘遗址”。 赶海：几千年来，沿海居民趁退潮下海采集和捕捉海生动物。 晒海盐：长晴纳潮头，雨后纳潮尾。 钱塘江潮自古蔚为天下奇观，与南美洲的亚马逊河，南亚的恒河，并称世界三大强潮河流。但涌潮之壮观，以钱塘潮为最。“滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧” 。 什么是潮汐？ 人们对潮汐的直观认识 高潮、低潮时的青岛栈桥 什么是潮汐？ 人们对潮汐的直观认识 南宋·吴自牧·《梦梁录》：“每岁八月内，潮怒胜于常时，都人自十一日起，便有观者，至十六、十八日倾城而出，车马纷纷，十八日最为繁盛，…自庙子头直至六和塔，…，尽为贵戚内侍等雇赁作看位观潮”。其时有“不惜性命之徒，各系绣色缎子满秆，伺潮出海门，百十为群，执旗泅水上…” 唐《海涛志》：“月与海相推，海与月相期”，“盈于朔望，……虚于上下弦”。 观钱塘潮的六和塔 图 图 钱塘江入海口位置图 为什么要研究潮汐？ 防止涨潮海水倒灌； 研究风暴潮； 为海洋渔业、海洋盐业、海上运输业服务； 为海洋军事服务； 潮汐发电等。 什么是潮汐？ 潮汐的定义：是指海水在天体引潮力作用下所产生的周期运动现象，它包括海面垂直涨落(潮位)和海水水平流动(潮流)。被喻为海洋的呼吸。 潮汐周期：一般为0.5d或1d。 什么是潮汐？ 几个术语 停潮：低潮前后，潮位处于停滞状态，叫停潮。 低潮时：停潮一般有几十分钟，它的中间时刻叫低潮时。 低潮高：停潮时的潮位高。 平潮：高潮前后有一段时间，潮位也处于停滞状态，叫平潮。同样有高潮时，高潮高。 涨潮时：从低潮时到高潮时这一段时间间隔叫“涨潮时”，相应的潮位差叫“涨潮潮差”。 落潮时、落潮潮差：类似于涨潮时、涨潮潮差。 平均潮差：落潮潮差与涨潮潮差的平均值。 什么是潮汐？ 潮汐要素图 潮汐周期 潮汐的类型 正规半日潮：在一个太阴日内，有两次高潮和两次低潮，从高潮到低潮和从低潮到高潮的潮差几乎相等，叫正规半日潮，也简称半日潮。 正规日潮：在一个太阴日内，有—次高潮和一次低潮，叫作正规日潮，有时也称之为全日潮。 混合潮：分为不正规半日潮、不正规全日潮两种。 图b是不正规半日潮过程曲线，在一个月中的大多数日子里，有两次高潮和两次低潮；但当月赤纬较大的时候，第二次高潮很小，半日潮特征就不显著。 图d是不正规全日潮过程曲线，这种潮汐具有日潮型的特征，但当月赤纬接近零的时候就变成半日潮。 潮汐长周期变化与潮汐不等现象 潮汐变化除半日周期和全日周期外，还有半月周期的变化，如果长时间观测，还将发现潮汐具有一个月、一年及18．61年等的长周期变化。 在一个月中，朔望日过后两三天潮差最大，叫大潮潮差；反之在上、下弦之后，潮差最小，叫小潮潮差。 潮汐长周期变化与潮汐不等现象 凡是一天之中两个潮的潮差不等，涨潮时和落潮时也不等，这种不规则现象，称为潮汐的日不等现象。高潮中比较高的一个叫高高潮，比较低的叫低高潮；低潮中比较低的叫低低潮，较高的叫高低潮。 什么是潮汐？ 潮汐的形成与引潮力 潮汐静力学理论 潮汐的形成与引潮力 古代人们就知道潮汐与月亮有关，潮汐“随时而应月”(宋·燕肃)。 月亮与地球的运行：共同绕公共质心作平动公转。 平动：在运动过程中，刚体上任意两点的连线保持平行，而且长度不变，那么这种运动就叫做平动。 潮汐的形成与引潮力 作平动转动的物体，各点的惯性离心力相等。 地球上（表面或内部）各点惯性离心力大小相等、方向相同，都指向背离月球的方向。 M为月球质量，K是万有引力常数，D为月地中心距离。 潮汐的形成与引潮力 月球引力：根据万有引力定律，地球上任一地点单位质量的物体所受的月球引力为： x为该质点至月球中心的距离。 引潮力： 潮汐的形成与引潮力 惯性离心力相同而引力不同，形成潮汐 A 点受力比 B 点 (地球中心)大，潮水吸引向月球，涨潮； C 点受力比 B 点小，相对于 B 点水位也会涨起； D 点和 E 点水位降低形成退潮。 潮汐的形成与引潮力 引潮力示意图 潮汐的形成与引潮力 太阳引潮力与月球引潮力一样，两者共同作用形成大小潮。 潮汐的形成与引潮力 势：表征做功能力大小的状态量。 引力势： 离心力势： 引潮力势： 什么是潮汐？ 潮汐的形成与引潮力 潮汐静力学理论 潮汐静力学理论 假定： 地球为一个圆球，表面完全被等深海水覆盖； 海水无粘、无惯性，海面随时与等势面重叠； 海水不受地转偏向力和摩擦力的作用； 海面在引潮力作用下离开原来的平衡位置作相应的上升或下降，直到在重力场和引潮力场中达到新的平衡位置为止，考虑引潮力后的海面变成了椭球形，称之为潮汐椭球，并且它的长轴总是指向月球。 由于地球的自转，地