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世界科技全景百卷书: 永不疲劳的海洋
翻滚的海浪 每个人大概都见过这样种现象：一张纸或船在水中漂浮时，它们是随着波浪上下起伏的，波形在水表面水平运动，而纸张或船虽仍然上下起伏并没有作水平方向的运动。它一会儿被举到波浪尖上，一会儿又落入两个波浪的凹处。海浪的形状几乎是差不多的，一凹一凸起伏不断，凹下的低处就是波谷，那凸起的波浪尖称为波峰，波峰和其相邻波谷之间的距离即波浪的高度称波高。两个波峰间的距离就是波浪的长度——波长，波形的传播速度叫波速，即波速＝波长／周期。两个相邻的波峰先后出现的时间间隔就是波浪的周期。 那么，波浪是如何形成的呢？ 民间流传着“无风不起浪，有风高三丈”的俗话，道出了风浪产生的条件和原因。 风吹在海面上，风借助与海面的摩擦作用，把能量传递给海水，从而形成层层波浪。风力越强，风吹的时间越久，波浪获取的能量就越多，浪越大；风吹的范围越大，水面上的浪区越大。海水是由无数的水质点集合起来的。在静止状态时，每个水质点都在自己的平衡位置上，而在风的作用下，水质点不断获得能量，使得波高、波长增长，使水质点失去平衡。而它们又迫不急待地要回到原来的位置上，但不可能立即回去，这样就造成它们各自绕着自己的平衡位置打转。当波浪不再接受风的能量，外力消失，那么水质点就会回到平衡位置，静止下来。 在海洋里，水面船只往往颠簸动荡，而在海洋深处的潜水艇却平安无事，这是怎么回事呢？原来，越向深处水质点受到风的影响越小。波浪随着深度的增加越来越小，直到停止为止。一个波高为10米，波长为200米的波浪，在200米的深处，它的振幅减小到10毫米，也就是说海面上的这样大的巨浪，到 200米的深处只不过引起两厘米的波动而已。不仅水质点的振幅变小，它们的速度也减慢了。所以尽管海面上巨浪滔天，在不太深的海里却胜似闲庭，风平浪静，潜水艇稳如泰山。 我们讲到的海浪包括风浪、涌浪及近岸波。上面我们介绍的就是风浪，那么当风浪离开风区时是不是就静止下来呢？航海家在海上常会遇到这样的情况：明明是风和日丽，海面上却巨浪如山。原来海面并不随着风的转向（或停止）而立即安静下来，却持续波动一个相应长的时期，它们向邻近的海域传播出去。但是这时的波动和在风咆哮时却大不相同，波面上比较平缓，波峰要圆滑得多，波长也显然长得多，以周期和波高都相同的列波开始运动，特别是当它们向邻近的海域传播出去的时候，波长变得越来越长，传播速度越来越快，波高也越来越低矮了，这种由风区传入无风区的海浪，以及风停止或转向之后，脱离风的作用而继续朝着原有的方向传播的波浪就是涌浪。 当风浪或涌浪从大洋传到近岸浅海地区时，受到海岸地形的约束，只好改变自己的方向。当我们站在海边眺望层层波浪时，总看到他们排着几乎和海岸平行的长队向岸边涌来。这是因为波浪在深水处传播的速度比在浅水里快，水越浅，它们的下部受到海底的摩擦力越大，行动就慢了。当波峰线的一端先进入较浅的地方时，行动就迟缓了些，同时，在较深的那一端行动仍较快，一快一慢，两者在等深线附近速度趋于相近，而近岸的等深线又大都和海岸平行，所以人们就会看到一排排大致与海岸平行的波浪滚向岸边，退潮时也会在海滩上留下和海岸平行的沙纹。 波浪来到岸边会发生各种不同的情况。如果是陡峭的岩岸，它们就扑上去冲击；如果是斜斜的砂砾或泥质的海岸，它们在坡度较大时形成卷波，坡度小时就形成崩波。不管是什么波，由于长年累月地冲上来，滚下去，都会使海岸或被冲击、侵蚀，或被堆积。你看那些七零八落的巨大的石块就是岸边的花岗石长期被波浪冲击的结果；那海边光滑的砾石，又是岩山的化身；粉状的砂子，又是砾石的未来呢！海岸在波浪的作用下昼夜不停地被破坏着，又被塑造着。 当前进的波浪碰到陡峭的岩岸或长长的海堤或其他建筑时，除了向前冲击外，还被反射回来。反射回来的波就重叠在前进的波浪上，使波形只在原地上下波动，既不前进也不后退。人们为了把它与前进波区别开，称它为“驻波”。驻波振动最大的地方叫“波腹”，不振动的地方叫“波节。”波腹处垂直流速最大，波节处水平流速最大。发生驻波的地方海面会升高，更由于波节处的水平流速大，所以冲刷力量强，因此在海港建筑施工设计中就要特别考虑驻波的影响，采取加强基础等措施。 波浪中蕴藏着巨大的能量。一个拍岸浪对海岸的压力每平方米可达 50吨。在风暴中，巨浪曾把一个1370吨重的水泥块推移了10米。1894年12月的一天，美国西部太平洋沿岸的哥伦比亚河入海口，发生了一件奇怪的事。 那里有一座高高的灯塔，旁边还有一座小屋，灯塔看守人就住在里面。一天，看守人忽然听见屋顶上响声如雷，他吃惊地回过头，还没来得及闹清是怎么回事时，只见一个黑色的怪物带着劈里啪啦的声响，穿透天花板坠落地面。 看守人吓坏了，他战战兢兢地走到那黑色怪物的面前，简直不敢相信，这竟然是一块大石头！搬搬挺重，称称则足有64公斤。经过专家鉴定，断定这块石头是被海浪卷到40高的天空，再砸到看守人的房顶上的。 海浪的力量如此巨大，它能把100斤重的石块抛到比十层楼还要高的上空，说起还真有点让人难以置信。 喧嚣不息的海上波浪，确实具有千钧之力。根据观测，海浪拍岸时的冲击力每平方米会达到30吨，大的甚至达到60吨，具有这样冲击力的巨大海浪，可以把一吨重的巨石抛到20米高的空中。 有人计算过，一个波高二米，周期五秒的海浪在一公里宽的海面上至少可以生产二千瓦的电力；一个波高三米，周期七秒的波浪，在十公里长的海面，可提供的电力达三万千瓦，相当于新安江水电站的发电量。而它却可任你利用，决不会枯竭。 海浪对海上航行、海洋渔业和海战都有直接的影响。巨大的海浪迫使航海停止、渔船归港、水上的飞机进入机库，水上作业无法进行。在大风前后，海洋里的鱼类往往密集成群。捕鱼时，掌握“抢风头，赶风尾”常能取得可喜的渔获量。在海军布设水雷时，也要了解海浪状况，否则，巨大的海浪往往会拉断雷索或破坏水雷。因此长期地积累大量海浪的资料并进行计算分析，从而预报某些海区的风浪、涌浪，就成为海洋科学研究中的重要课题了。 我们知道不只是风或气压剧变能引起海面异常升降，使海水作巨大的运动。海底或海岸附近的地震、海底火山爆发，都可以使得海水奔腾起来，这种规模巨大的海水运动，人们称之为“海啸”。 1960年5月22日，智利中南部发生地震，所产生的波浪，在智利沿海平均波高为10米，最高达25米。当时，日本接到了地震的预报，但是，他们认为地震发生在南半球的智利，日本离智利 17， 000公里远，不会有什么灾害，没有采取必要的措施。没想到过了21个小时，正当人们休息之时，排山般的海浪猛扑过来，仅在日本东海岸岩平县的野田湾一处，就有一百多人毙命，5，000余间房子被冲走或损毁。 海啸给沿岸的居民带来了难以估量的灾难。在过去被认为是“天灾”，是无法抗拒的。今天已经可以通过人造卫星对海啸和其他灾害性天气进行监测。可以根据天气预报采取更为有效的防御措施，把它们带来的灾害减少到最低的限度。 奔腾的海流 很久很久以前，美国旧金山市有一个童工，他在海滨浴场拾到一只瓶子，其中有张纸条写着“我的遗嘱：将我的遗产平分给拾到瓶子的走运人和我的保护人巴里·科辛。”这是哪里来的东西呢？经调查得知，写遗嘱的人是英国一个拥有12亿美元财产的资本家，瓶子从英国怎么会漂洋过海到达美国呢？ 一百多年前，美国探险船“珍尼特”号探险北冰洋，刚出白令海峡就遭冰块挟持，漂流到东西伯利亚海上，最后被压碎。船员有的葬身海底，有的到了西伯利亚岸边。但奇怪得很，“珍尼特”号破碎的残物和船上生活用品，却漂到几千里以外，出现在大西洋格陵兰岸边的冰块上，这又是怎么一回事呢？ 大洋中新形成的岛屿，开始时无任何生命迹象，但是过了几年，岛上草木繁盛，并出现蛇、蜥蜴等动物，这些生物是从哪儿来的呢？天上掉下来的吗？ 美国海洋学家富兰克林也碰到了一个难题：美国轮船横越大西洋，通常比英国轮船穿过大西洋快两个星期，这是什么道理呢？ 原来海洋中有条条“大河”，它们比长江、黄河还要大。“珍尼特”号的残物是一条自东向西的“河流”把它从太平洋带过北冰洋，到达大西洋北部的；岛上的生命是因为“河流”从遥远的地方带来了植物种子，动物幼卵，使它们在岛上生根、开花和繁殖后代。至于美国轮船航行快是因为船长利用了时速为4．8公里的“河流”的缘故。 这种河流跟陆上河流一样，沿着一条比较固定的路线流动着，长度有几千公里，甚至上万公里的；宽度从几公里到几百公里，深度从几百米到上千米；流速一般是每小时几公里，快的达到八、九公里，越深流速越慢。 人们不禁要问，这么大的河流怎么看不到呢？原来，陆上的河流有河岸做参照物，人们一眼就能看到了。但海洋“河流”的岸边仍是海水，所以用眼就不容易看到。这种河流处于海洋中，故把它叫做海流或洋流。 那么，海洋中的海流又是怎样形成的呢？它是风吹拂海面引起的。风对海面的摩擦力，以及风对海浪迎风面所施加的压力，迫使海水向前移动，从而形成了风海流。表面海水在风力作用下，沿着风的方向流动，紧靠着表面的下层海水也将一起流动。不过，由于地球自转偏向力和摩擦力的作用，流动方向会产生偏向。在北半球，表面的流向偏于风向右面45°。从表面往下，由于继续受到摩擦力和地转偏向力的作用，其流向与表面风向之间的偏夹角越来越大，到了某一深度，其流向终将与表面流向相反。海流的速度，则随着深度的加大而减小，在流向刚好与表面流相反的深度上，其速度只有表面流速的 1／23左右。这一深度作为风海流的底边界，再向下就没有风海流了。一般说来，风海流所能涉及的深度是不大的，大约200～300米左右，这个深度和大洋整个深度比起来，只能算是很薄的水层。 不过200米以内的浅海风海流，由于海岸、海底的摩擦作用，表面流向与风向的夹角很小，而且随深度的变化比较缓慢。海的深度愈浅，偏角愈小，在深度很小的海区内，风海流的方向几乎与风向一致。 既然风可以形成海流，那么地球上风的情况如何呢？ 由于地球上各地气温高低不同，这样就形成了各种气压带。在赤道和低纬度地区，气温高、空气受热膨胀上升，这样就形成了赤道低气压带；而两极地区的气温低、寒冷而稍重的空气下沉，形成了极地高气压带。同样，地球上还有副热带高气压带、副极地低气压带。它们之间相互流动构成了一个环，由于受地球自转偏向力的影响，形成了赤道无风带、信风带、西风带和极地东风带。 在赤道附近到大约南北纬5°之间的地区，太阳终年直射或近于直射，气温高，空气膨胀上升，地面出现了赤道低气压带。这里空气平流作用微弱，风力极小，形成赤道无风带。赤道空气膨胀上升了，其高空气压高于附近上空气压，于是向两边流动。由于地转偏向力的影响，到了南北纬30°附近，气流不再前进而发生大量堆积与下沉，形成了副热带高气压带。这里空气又分向南北两边流动，流向赤道低压带的气流在地球自转偏向力的影响下，北半球的北风向右偏转成东北信风，南半球的南风向左偏转成东南信风，两种信风所在地就形成信风带；流向副极地低气压带的气流，由于地球自转偏向力的影响，北半球与南半球的北风到了纬度40°～60°之间都偏转成西风，这个地区形成西风带。南北两极附近所得到的太阳辐射能特别少，那里的气温特别低，空气密度很大，因而形成了极地高气压带，从这里吹向副极地低气压带的风，受到地球自转偏向力的影响，都偏转成极地东风，形成极地东风带。 既然风有流向——定向风，自然要推着海水跑起来了——定向流。但是却不要忘记“地球自转偏向力”，海水一旦被风推动，开始流动，这个力就起作用了，它总是把海流扭转，在北半球偏到风向的右方，在南半球偏到风向的左方。北半球的东北信风和南半球的东南信风，把海水推动起来造成宽达几百公里的南北赤道暖流，在赤道无风带，夹在南北赤道暖流之间的是一条窄小的赤道逆流。 在菲律宾附近，北赤道暖流北上形成世界闻名的“黑潮”。这股势力强大的暖流，给亚洲东岸带来丰富的雨水、温暖的空气和肥美的鱼虾。由于地球自转偏向力的影响，“黑潮”到达日本群岛东南之后，约在北纬40°～50°的水域进入西风带。西风迫使它向东流动，形成西风漂流或北太平洋海流。当它碰到北美大陆时，分出一股“小部队”北上，而“主力部队”则顺势南下。由于已经在西风漂流阶段失去了热量，使它成为一股“寒流”——“加利福尼亚寒流”，补偿了北赤道暖流带走的海水，同时又与北赤道暖流衔接起来，这样，就构成了北太平洋顺时针方向的环流。 却说那支北上的“小部队”，向北绕到阿留申群岛，一直把温暖的海水送给北冰洋。这时，在北极极地东风的推动下，一个逆时针方向的海流在北冰洋里转动着，形成北太平洋寒流。碰上亚洲陆地后，沿堪察加半岛南下，成为亲潮或千岛寒流。亲潮南下不断地把冷海水从北冰洋带入太平洋。由于它的水温低，密度大，在与西风漂流相遇时，一部分潜入西风漂流之下，另一部分跟随西风漂流向东流，因而在高纬和极地附近，形成一个水温较低的冷水环流系统。 同样道理，在南太平洋里，有南赤道暖流、澳大利亚暖流、秘鲁寒流和西风漂流构成的反时针方向的温水环流系统。 风吹在海上推动着表层海水流动，但并不是那里的海水上下一齐以同样的速度流动。不难想象越向深处，风的作用就越小，风海流的流速随着深度的增加而减小，在摩擦力和地转偏向力的影响下，海流的流向和风向的夹角越往深处越大，在一定的深度就出现相反的流向。 风把一个地方的海水带走了，邻近的海水就要来补充，这种为了补偿流失而流来的大量海水，就是“补偿流”。补偿流可以是水平流动，也可能是深层海水的上升运动——上升流。 上升流来自100～300米的深度上，上升的速度非常缓慢。速度虽小，但其作用却不可低估。它源源不断地把营养盐输向表层，使得海水格外肥沃。据调查上升流地区的生产力比大洋的其他海区高得多。高生产力导致浮游生物大量繁殖，又为鱼类提供了丰富的饵料，所以上升流区也是重要的渔场。例如秘鲁渔场，就是处在上升流区，因此，形成了一个世界第一大渔场，每年能捕到1100万吨鱼。 由于某一海区的增水，或者是下雨，或者是大量的河水注入，这里的水面就会增高些。“水往低处流”，就会产生“倾斜流”。气压的变化也会使得海面倾斜，气压高的海区，海面会低一些，这样气压低的海区里的海水就要向低处流动了。 海洋里海水的密度各地不同，上下有别。密度大的海区里海水要比密度小的海区里海水低一点，海水就会从密度小的海区向密度大的海区里流动了。由于密度水平差异而产生的海流，称为“密度流”。 当海水涨潮时，会出现涨潮流，落潮时又会出现落潮流。它们来回方向相反，流速也不同，这叫“潮流。”它们在海流的家族里也占着一定重要位置。因为潮汐总是涨了又落，落了又涨，因而潮流具有周期性，特别是在浅海近岸处，潮流的影响就更明显。 这里我们特别要提一下，印度洋里海流的情况。印度洋北部面积小，不利于环流的发展。另外，印度洋是世界上季风最显著的地区，夏季盛行西南季风，海水运动趋势呈东西——东北方向，形成西南季风流。冬季盛行东北季风，在东北季风的作用下，海水向西和西南方向流动，称为东北季风流。中国古代航海家在远航南亚、西亚和东非时总是选择在冬春出航，夏秋返航，就是为了利用北印度洋海流的这一规律性。南印度洋在南纬10°以南与大西洋、太平洋南部相似，形成了反时针方向的大洋环流系统。 总之，海流可以说有这样几种：风海流、补偿流、倾斜流、密度流、潮流，从它们的温度上可分为寒流和暖流。暖寒流交汇的水域可形成渔场，例如北大西洋的暖流和北冰洋南下的寒流交汇的海域，从北海、挪威海一直延伸到斯匹次卑尔根群岛的海流，形成了北大西洋渔场，即北海渔场。这里盛产鳕鱼、鲱鱼、鲑鱼和虹鳟鱼。 这里，湾流值得单独说一说，它是北大西洋西部最强大的暖流，势力强盛，每小时有高达8公里的速度，宽度110～120公里，最大深度可达800米，所挟水量每分钟有40亿吨之多，千倍于密西西比河的流量，表层水温约27℃，温度向北递减。 湾流像条巨大的、永不停息的暖水管，以巨大的热量温暖着所流经地区的空气。西欧和北欧沿海地区，在它的温暖下成为暖湿的海洋性气候。据估计，湾流每年供给北欧一厘米长海岸线的热量，大约相当于600吨煤的热量。这些热量使欧洲西北部的气候温和，在冬季最冷的月份，那里的平均气温也要比同纬度其他地区的平均气温高出16～20℃。在欧洲北冰洋沿岸，即使亚寒带地区的港湾也能保持终年不冻，前苏联摩尔曼斯克一月平均气温在11℃以上，就是湾流的功劳。 海流的运动是相当复杂的，即使在同一海域里，也并不是只有一种海流存在，而是好几种海流同时存在。此外，又受沿海陆地和岛屿的阻隔、海底地形的起伏、气象变化等因素的影响，这样就构成了同一海域海流的多样性。但是在一定的时间、空间里总有占主导地位的海流。为了了解它们的状况，就需要作详尽的观测，绘制出海流图来。 这里所说的海流图只是海洋表层的海流情况，那么在几千米的深处是否也存在海流？经过多次海洋调查，人们逐渐认识到，在表层流之下，也存在着多层次的海流。它们是由海水密度不同引起的。比如说南极水域、亚热带水域。由于这个海区的降水量大大地超过蒸发量，所以底层水有明显的低盐特征，虽然这里的盐度很低，但是温度也比较低，因而比表层水有更大的密度，所以它在表层水之下形成了中层流。大西洋挪威海海水下沉形成了深层流，南极威德尔海的海水下沉形成了底层流。 当然底层海流流动是很慢的，有人估计，南极底层水流到赤道就要花1500年，而大洋表层流循环一周只需一年时间。 汹涌的潮汐 唐朝诗人白居易曾描写海潮：“白浪茫茫与海连，平沙浩浩四无边。”居住在平原海岸的人会看到：滚滚而来的潮水，在和风吹拂下，掀起雪白的浪花，过了一定的时间，海面渐渐下降，露出了漫长的沙滩。上面有跳跃着的弹涂鱼、蚶足、大小不一的招潮蟹、随手即得的黄泥螺……这种使海滨景色发生有规律变化的海面涨落现象，称为潮汐。白天里的海水涨落叫“潮”，晚上的海水涨落称为“汐”。 潮汐是一种有规律的自然现象。宋朝科学家沈括，曾经在海边仔细观察过海潮变化的情况，他发现：每当月亮正好上中天或下中天的时候，则发生海潮，测候起来绝对没有差错。而且，当朔或望时 （阴历初一和十五）涨大潮，上弦和下弦时 （阴历初七、初八和甘二、甘三）涨小潮。但海洋潮汐的涨落现象是因时因地而不同的，同一纬度海区的不同地点，潮汐涨落规律并不一样，即使相近的海区，潮汐的情况也不尽相同。我国沿海大部分地区每天有两次涨潮和两次落潮，相邻两次高潮或低潮潮位差不多，涨潮的时间和落潮的时间也差不多长，我们称为“半日潮。”在另外一些地方又出现另一种情况：如我国南海北部湾里世界上最典型的“全日潮”，一天只出现一次高潮和一次低潮。还有介于上述两种类型之间的情况，就是“混合潮”。它可分为不正规半日潮和不正规日潮。不正规半日潮基本上具有半日潮的特性，但在一日内相邻的两个高潮和低潮的潮高相差很大，涨潮时间和落潮时间也不等。不正规日潮在一个月内的大多数日子为不正规半日潮，但有时也发生一天一次高潮和低潮的全日潮现象。混合潮里，有的地方半日潮性质多些，有的地方全日潮性质多些。 潮汐现象是如何产生的呢？人们在探索这个问题时发现高潮时 （或低潮时）并不是每天一样的总要拖后一段时间——大约50分钟。这段时间恰好和月亮每天到达天顶推迟的时间相同。而每月的大潮或小潮和月亮的圆缺有关系，长期的观察证实了潮汐现象与月亮有密切的关系。如著名的唯物主义哲学家王充指出：“涛之起也，随月盛衰。”到了17世纪末，牛顿提出了万有引力之后，对于潮汐现象有了更进一步的认识。依据月球对地球的引力在地球表面上分布的不同，可以解释潮汐的成因。潮汐是由于月亮和太阳对地球不同地方的海水质点的引力不同而形成的。 原来，地球吸引着月球，月球也牵引着地球，好像母亲拉着孩子在空间旋转似的。它们一方面各自本身自转，另一方面又各自绕地月系公共质量中心作圆周运动，而不能只讲月球围绕地球旋转。由于地球的质量比月球质量大 18倍，所以，公共质量中心偏于地球一侧，大致在地球内部，离地心约4650公里处。 地球上的物体，除了受地球引力约束外，还要受到地球围绕地球——月球公共质心运动所产生的离心力的影响，什么是离心力呢？我们用一根绳子拴着一块小石头，一手捏着绳子抡着小石头作圆周运动，手就感到有一股向外甩的力，这个力称为石头的离心力。所以，地球绕地月质心运动时，地球上的海水质点也会受到一种离地球而去的力。 不过，地球上不同地方的海水质点都要受到月亮的引力，引力的大小因地球各点距月亮中心远近而有所不同，距月亮中心近的引力大，远的则引力小。又由于地球和月亮绕着地月公共质心的运动可近似地当作匀速圆周运动，地球上各个质点所作的这种运动都是相同的，这样，它们所受到的离心力，也可近似地认为大小相等，方向皆为背离月球的方向。地球上质点所受到月球的引力和离心力的合力，就是产生潮汐的原动力，人们称它为引潮力。 在地球上，地心处受到的月球引力和离心力大小相等，方向相反，两者抵消。在地球的其他地方，引力和离心力未能相互抵消，均有大小不等，方向不同的引潮力。不过，地球上向着月球的一面（向月面），离心力小于月球的引力，引力起主导作用，海水向着月球方向流动，逐渐升高，从而形成高潮。地球上背着月球的一面（背月面），离心力大于月球的引力，离心力起主要作用，海水背着月球方向集中，也可产生高潮，因为海水向两头鼓起来，中间部分的海水就必须凹进去，海面慢慢下降，造成低潮。这样，海面像鸭蛋似的成为一个椭球体，在表面图上成为一个椭圆，海洋学上称之为“潮汐椭圆。”在一个太阳日内，地球上某一海港就要经过向着月球和背着月球各一次，因而，一般海港往往每天应该发生两涨两落的潮汐现象。 除了月亮的引潮力以外，太阳对地球也有引潮力，不过太阳对地球的引潮力要比月亮的引潮力小。尽管太阳的质量远远大于月亮，但是，太阳离地球的距离约为月亮离地球距离的589倍。所以月亮的引潮力反而比太阳的引潮力大一倍多。地球上的海水是在月亮和太阳引潮力的共同作用下形成潮汐的。 在太阳和月球引潮力的作用下，地球上的一切物体都受到影响，陆地也在动荡，只不过因为它是固体，动荡相当微小，凭人们的感觉无法感知罢了。因为海水是流体，受引力之后比较容易发生变化，所以潮汐现象就明显得多了。 当农历初一（朔）和十五（望）时，太阳、月球和地球三个天体几乎在同一条直线上，这时的引潮力相当于月球引潮力和太阳引潮力之和。海水涨潮时升得特别高，落潮时也降得特别低，就形成大潮。大潮在我国沿海发生在朔望后2～3天。其他时间它们不在一条线上，就把力量分散了。当初八（上弦）、二十三（下弦）的时候，太阳、月亮和地球中心几乎成一直角的位置，引力最小，潮差也最小，称为小潮。地球正对太阳和月亮的那一面引潮力向着太阳和月亮，背面离心力起作用，潮力就背着太阳和月亮。 潮汐现象是复杂的。地球有时离太阳近 （约在1月2日至4日），有时离太阳远（约在7月2日至5日），一远一近，两者相差500万公里。月亮有时也靠近地球，有时又离得远一点。当它们靠近时，吸引力就大些，反之就小些。此外，地面水的不均匀分布，海区地形的形状和深度千差万别，因而潮汐呈现出多种多样的姿态。是不是说潮汐就没有规律可循呢？通过大量观测和计算，人们发现潮汐的情况不仅可以摸清而且可以根据它的活动规律予以预报，于是编出了潮汐表。 在我国杭州，宋代就出现了全年的潮汐表，表上列出了春、夏、秋、冬各季该地的高潮时和粗略的潮高。 在半日潮区，通过长期的观测，人们又发现月亮到达天顶时并不和高潮时相吻合，高潮时总是落后一段时间，这段时间称为“高潮间隙”，低潮落后的时间就是“低潮间隙”了。把一个月的高（低）潮间隙平均一下得出一个平均高 （低）潮间隙。这样就可以推算出某一天高潮时。 在我国北部湾沿海的全日潮海区，渔民中流传着一首计算潮水从小潮开始转向大潮时候的口诀；在不易推算的全日潮或混合潮地区还流行着一种“流水簿”、“水路簿”。它记载着某些地方全年每天的潮汐特征，便利航海活动。 现代计算潮时、潮高、编年潮汐表时，把潮汐看成是一系列和谐的振动所组成的，每一种振动称为一个分潮，逐个计算，再综合叠加起来。除了考虑与天文有关的分潮之外，也考虑长期气候的影响，这样就比过去的口诀要精确得多了。 讲到潮汐，大家一定熟悉钱塘涌潮，它汹涌澎湃，势不可挡，震撼着观潮者的心灵。 关于钱塘江涌潮的形成，一般认为是由于江口的宽度和深度向上游方向急速变窄、变浅的缘故。潮波由宽阔处向狭窄处涌来，能量被集中，潮差和流速显著增大。在澉浦尖山河段，水底有一条南北相连的沙坝，水深从原来湾口附近平均约10米处，来到平均只有两米左右的地方，阻力大大增加，潮波的波峰也就像一堵陡立的水墙。过了尖山，潮波波峰破碎，但传播速度仍然相当快，南岸潮头行进较快，直扑北岸的老盐仓，当潮头折回时，在八堡附近又与北岸涌来的潮头相会，为中沙所阻碍而后至的潮水也赶来相会，于是在这江面上造成蔚为壮观的钱塘怒潮。其形似万马横奔，腾起高高的雪白浪峰；其声像万面鼓擂，震天动地，极为雄伟壮观。 潮汐十分明显地影响着海洋中的生物和人类生活，因此，无论是海洋生物，还是人类都会对潮汐的变化作出相应的反应。 美国加利福尼亚海岸有一种发光的银汉鱼，在3～8月的满月时，乘大潮进入沙滩，雌的排卵雄的受精。大潮过后，大量的受精卵埋在暖而湿的沙土中，经过半个月的孵化，鱼卵完成了自身的发育，正巧遇到下一个大潮。在潮波的刺激作用下，稚鱼破膜而出，进入海水中。这种小鱼之所以能够生存，是与其产卵适应半月周期潮分不开的。 海港的建设要了解当地的潮汐情况，码头、仓库、厂房要选择合适的高度，既要避免涨潮时被淹没的危险，又要考虑落潮时的方便；要保障生产航行的安全，又要尽可能节约投资。航行船只如果顺潮流，既能节约燃料，又速度快。有些港口必须在高潮时才能进出，否则只好在港内或港外抛锚待潮。 潮汐在军事上也有广泛的应用。登陆作业一定要掌握高潮时刻，布设水雷也得了解布雷区的潮差和潮汐性质。一般在潮差大的海区应放音响或磁性水雷，不适宜布放触发水雷。即使在潮差小的海域布雷，也要了解潮汐的涨落情况，选择恰当的深度，否则布深了水雷无效，布浅了就暴露了目标。 地震的发生、台风的生成都与引潮力的变化有一定的关系。地震是板块运动中的一种现象，当地壳内部形变应力积累到一触即发时，若是正逢初一、十五左右，月球和太阳的引潮力相互叠加，可能对某些地震活跃的地区起到激发的作用，所以，民间流传的“抬头一看月儿圆，初一、十五有点悬”的谚语，确有道理。此外潮汐现象与台风的形成也有关系，并在科学的实践中受到人们的注意。现代科学技术的发展，使滚滚而来的潮水得到了利用，为人类提供了新的能源——潮汐能。 |
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