海洋科普：潮汐的奥秘
海洋科普：潮汐的奥秘
潮汐是海洋中最引人入胜的自然现象之一。它不仅影响着海洋生物的生活习性，还与人类的航海、渔业等活动密切相关。那么，潮汐究竟是如何形成的？它有哪些类型？人类又是如何利用和研究潮汐的？本文将为您一一解答。
海水总是在进行周期性运动，包括海浪的水平运动和海面的升降起伏。前者通常被称为潮流，而后者就是人们常说的潮汐。
潮汐，起源于日月星辰的天体运动。当月亮、地球和太阳形成直角时（即1/4 和3/4 个月球），由于月球和太阳的引潮力，相互抵消了一部分，海面的涨落差距很小，这就是小潮；当月亮、地球和太阳处在一条直线上时（即新月和满月），月亮引潮力和太阳的引潮力齐心合力，引潮力就大，这就是大潮。
潮汐起源图解
潮汐的大小取决于地球的质量和半径、天体（月球或太阳）的质量、地球与天体之间的中心距离、潮汐在海面上所处的位置等。
世界上最大的潮差位于北大西洋加拿大的芬迪湾，这是一处位于新不伦瑞克省（New Brunswick）与新斯科舍省（Nova Scotia）之间，长达170英里的海湾，最大潮差19.6米。我国钱塘江潮最大潮差可达8.9米，每年秋分时节，地球离太阳最近，加上月亮的力量，就形成特大潮，每到涨潮时，钱塘江会掀起巨大波涛，如万马奔腾，其惊险壮观，堪称天下一绝。宋朝刘黻的诗篇“不知几点英雄泪，翻作前年愤怒涛，雷鼓远惊江怪蜇，雪车横架海门高”描写的就是钱塘江大潮惊险壮观的景象。
潮汐中还蕴藏着巨大能量，其大小与潮量和潮差成正比，平均潮差3米以上的海域才考虑进行开发。我国潮汐能利用始于20世纪50年代后期，初期在广东、山东、上海等地建设了多座潮汐能发电站，其中浙江省乐清湾江厦潮汐试验电站装机容量最大，功率为3200千瓦，每年可发电10700万度，仅次于法国朗斯潮汐电站和加拿大安纳波利斯潮汐电站，是世界第三、亚洲第一大潮汐电站。
潮汐律动密码
全球海岸线分布着三种基本的潮汐，即半日潮、全日潮和混合潮。大多数沿海地区会经历半日潮，即一天有两次潮汐。在半日潮中，两次潮汐中高潮和低潮的潮位相差不多。同样常见的还有混合潮，混合潮也呈现半日潮型，但是混合潮中两次高潮和低潮的潮位不相同。还有一些海岸线，潮汐的规律比较简单，是全日潮，即一天中只有一次高潮一次低潮。
潮汐分布及分类
古人通过大量的观测和计算，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，包括地点、潮时、潮高三个主要内容。世界上最早的“潮时预报图”是我国公元762—779年间唐代科学家窦叔蒙设计的，在他写的《海涛志》里介绍了这种潮汐表的内容。宋代至和三年(公元1056年)在我国杭州又出现了全年的潮汐表，表上列出了春、夏、秋、冬四季该地的高潮时和粗略的潮高。这些潮汐预报图表比以往公认的最早的潮汐表—伦敦桥涨潮时刻表(现存大英博物馆)分别早350年和150年。
在现代，为获得更精确的潮汐值，英国的汤姆逊最早采用调和法进行分析和预报，该方法将潮汐看成是由一系列谐和的振动所组成，每一种振动称为一个分潮，逐个计算，再综合叠加起来。把调和分析和潮汐预报进一步发展的是杜德森，他引用了更精确的布朗月球运动理论（简称布朗理论），在1921年将引潮力展开为纯调和展开式，计算推导出了386个分潮。我国学者郑文振1959年在《实用潮汐学》中提出了采用电子计算机对潮汐进行预报，提高了潮汐分析和预报的准确度，潮汐分析的方法也随之产生了很大的变化，出现了潮汐分析的最小二乘法，富氏方法，潮汐的波谱分析和潮汐响应分析等，进一步完善和发展了近代潮汐分析和预报理论与方法。
如今，可通过海事服务网（CNSS）（网址：https://www.cnss.com.cn/tide/）查询七大洲各港口的潮汐情况。
掌握潮汐发生的时间和高低潮时的水深是保障舰船航行安全，进出港口、通过狭窄水道及在浅水区活动的重要条件，也是进行海道测量、救生打捞，组织水下工程建设等必须考虑的重要因素。
在进行海道测量、救生打捞等活动过程中，潮汐是必须考虑的重要因素之一，通常选择有利的潮高所对应的潮时进行测量作业。加深潮汐对海洋测量的影响分析，扬其长，避其短，切实让潮汐为海洋环境要素的获取提供服务。