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(zhì),陸地阻力產(chǎn)生的漲潮性質(zhì)影響了海水潮汐現(xiàn)象的周期性質(zhì),由本來周期性基本和地球的自轉(zhuǎn)周期相一致,改變?yōu)榛竞偷厍虻亩种蛔赞D(zhuǎn)周期相一致的性質(zhì)。
【關(guān)鍵詞】潮汐周期;陸地阻力;海水勢能;重力效應(yīng)
《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(xiàn)象。本文在《解析海潮》的基礎(chǔ)上,繼續(xù)論述海水的潮汐現(xiàn)象及其周期性的形成原因。
一、理想狀態(tài)下的潮汐性質(zhì)分析
假設(shè)地球的整個表面都是海水(或者不考慮陸地對海水有規(guī)律變化的影響),根據(jù)《解析海潮》的理論,海水在地球自轉(zhuǎn)周期范圍內(nèi)具有加速和減速的兩個大的過程。如圖1所示。
同時根據(jù)《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(zhì)而隆起,相對于海水漲落標桿表現(xiàn)為漲潮,而夜間會表現(xiàn)為落潮性質(zhì),也就是說,在理想狀態(tài)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(zhuǎn)周期一致。
二、陸地阻力對潮汐現(xiàn)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(zhì)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(nèi)的漲落性質(zhì)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(cè)具有漲潮性質(zhì)。
陸地阻力導致的漲潮性質(zhì),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(zhì),在勢能增大到一定程度,會在一定的時間內(nèi)(約地球自轉(zhuǎn)四分之一周期)由于重力效應(yīng)再反向運動,形成落潮性質(zhì)。
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(cè)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(cè)(地球自轉(zhuǎn)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(xiàn)象。
由以上分析可知,陸地的存在,使海水隔離成幾個區(qū)域。使海水的潮汐性質(zhì)發(fā)生改變,如,圖2描述的性質(zhì),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(cè)描述的在重力作用下落潮,等效于使夜問(地球軌道外側(cè))海水升高,夜間也具有漲潮的性質(zhì)。也就是說,陸地的存在打破了理想狀態(tài)下圖1描述的海水的漲落周期性質(zhì),把本來具有和地球自轉(zhuǎn)周期基本一致的周期,改變?yōu)榛竞偷厍蚨种蛔赞D(zhuǎn)周期相一致(12小時24分鐘)的特性。
三、潮汐現(xiàn)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(jù)陸地的分布特性,基本具有把海水分隔為三大區(qū)域的性質(zhì),而又不是很平均的分隔,所以由圖2描述的海水漲落現(xiàn)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(guī)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(nèi),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(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)導致的漲潮,海水具有垂直于地球表面升高的性質(zhì),海平面曲率較大。而圖2所描述的夜間的漲潮性質(zhì),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(zhì),比如在圖2中右側(cè)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(xiàn)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(xiàn)象。理想狀態(tài)下,海水的漲落周期是和地球的自轉(zhuǎn)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(tài)下的漲落周期性規(guī)律,具有大約和地球二分之一自轉(zhuǎn)周期相一致的規(guī)律。