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课题研究潮汐现象
课题研究潮汐现象
课题研究潮汐现象
好久从前,人们就注意到了海洋有节律的潮起潮落,并
把这一现象称为潮汐。有一副着名的春联,“海水朝朝朝朝
朝朝朝落,浮云长长长长长长长消”它利用中国汉字一字多
音多义的特色,描述了这一变化多姿的风景,令人产生无穷
联想。
一、潮汐的形成
在大多数地域,潮汐一天涨落两次,称为半日潮。也有的地域一天涨落一次,称为整日潮。半日潮两次热潮之间的时间间隔约12小时25分。(依据这个数据猜想,潮汐现象与什么相关呢?)热潮时的最大高度减去地商场的最大高度
称为潮差。世界各地的均匀潮差约为1-3米。但也有些地方,如加拿大的芬迪湾,潮差可高达20米。
很早人们就开始追求对潮汐节律性变化的解说,并注意到潮
汐与月亮的关系,但不可以做出深入的解说。直到牛顿发现万有引力定律,才在其巨着《自然哲学的数学原理》中解说了潮汐现象。法国天文家拉普拉斯在《天体力学》中进一步发展了牛顿的潮汐理论。目前,高速电子计算机的应用推动了潮汐预告技术,但仍没全面认识潮汐的过程。查资料我们可知:
潮汐是由月球的吸引力造成的。潮汐是海水周期性涨落现象。因白日为朝,夜晚为夕,所以把白日出现的海水涨落称
为“潮”,夜晚出现的海水涨落称为“汐”。这类现象曾使先人很疑惑,不知终究是什么原由造成的。以后仔细的人们发
现,潮汐每天都要推延一会儿,而这一时间和月亮每天迟到的时间是相同的,所以想到潮汐和月球有着必定的联系。我国古代地理着作《山海经》中已提到潮汐与月球的关系,东
汉时期王充在他所着的《论衡》一书中则明确指出:“涛之起也,随月升衰”。可是直到牛顿发现了万有引力定律,拉普拉斯才从数学上证明潮汐现象的确是由太阳和月亮、主假如月亮的引力造成的。
万有引力定律表示引力的大小和两个物体质量的乘积成正比,和它们之间的距离平方成反比。太阳对地球的引力比月球对地球的引力要强盛得多,但太阳的引潮力却不到月
球的1/2。这是怎么回事呢?本来惹起海水涨落的引潮力(或称起潮力)固然因由是太阳和月球的引力,但却又不是太阳
和月球的绝对引力,而是被吸引物体所遇到的引力和地心所遇到的引力之差。引潮力和引潮天体的质量成正比,和该天体到地球的距离的立方成反比。因为太阳的质量是月球质量的2710X104倍,而日地间的均匀距离是月地间均匀距离的
389倍,所以月球的引潮力是太阳的引潮力的
,因此
从力学上证明潮汐的确主要由月球惹起。打个比喻,假如某
地潮水最高时有10米高,差不多7米是月球造成的,太阳
的贡献只有3米,。
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太阳的引潮力固然不算太大,但能影响潮汐的大小。有时它和月球形成协力,相辅相成,有时是斥力,互相管制抵消。在新月或满月时,太阳和月球在同一方向或正相反方向施加引力,产生热潮;但在上弦或下弦时,月球的引力作用抗衡太阳的引力作用,产主低潮。其周期约半月。从一年看来,也相同有高低潮两次。春分和秋分时,假如地球、月球和太阳几乎在同一平面上,这时引潮力比其余各月都大,造成一年中春、秋两次热潮。别的,潮汐与月球和太阳离地球的远
近也相关系。月球的公转轨道是个椭圆,,近地潮要比远地潮大39%,当近地潮与热潮重合时,潮差特别大,若远地潮与低潮重合时,潮
差就特别小。地球环绕太阳的公转轨道也是椭圆,在近期点太阳引力大,潮汐强,远日点,引力小,潮汐弱。
从一天看来,因地球自转和月球公转,潮汐波由东向西,沿周日运动的方向流传,一次潮汐涨落经历的时间是半个太阴日,即12小时25分,也就是所谓的半日潮,生活在海边上的人,每天都能够看到海水有规律地升落两次。白居易“旱潮才落晚潮来,一月周流六十回”的佳句便打此而来。
实质的潮汐还会受地理环境、海岸地点、洋流运动等诸多要素的限制。以钱塘江潮为例,我们知道,钱塘江口的杭州湾呈喇叭口状,越往里越窄,加之涨潮时带进的泥沙淤积在江底形成沙坎,进而造成潮势汹涌汹涌。
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月球的引潮力不单会在地球上产生浪潮,还会惹起大气潮。可是大气潮远没有浪潮这样震天动地,气吞山河。又因为我们身在此中所以是很难觉察的。除此以外,引潮力还会使地球的本体,包含地表(大陆和洋底以下各部分)产生潮汐,这类潮汐称为固体潮,固体潮惹起地表的起伏很小,只实用精细的仪器才能测出来,这可能对地球的引力场有细微
影响。地球内部有一部分是液态的,所以那边也会产生潮汐,有人以为地球内部的潮汐是引发地震的原由之一。
作用老是相对的,有作使劲便有反作使劲。月球对地球有引潮力,反过来,地球对月球相同也有引潮力。按理说,地球的质量比月球大80多倍,地球对月球的引潮力应是月球对地球引潮力的20多倍,但是,因为月球上没有水,所以地球的引潮力没法在月面上“兴妖作怪”,但对月球的自转起了制动作用,使月球变为一颗同步自转的卫星,所以月球总以一面对着我们。而月球也经过与此相同的潮汐摩擦使地球自转变慢,使每天时间变长,同时地月之间的距离变大。
注:
大潮:在初一合十五月球的引潮力与太阳的引潮力,相叠加,形成大潮。
小潮:在初七、八和二十二、二十三,月球的引潮力减去太阳的引潮力,形成小潮。
二、潮汐的应用
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先人曾用“来疑沧海尽成空,万面鼓声中”来形容钱塘江大潮这一奇景。在这壮丽的现象背后,隐蔽着巨大的能够被开发的能量。在古代,我我国和西方的沿海居民都实用潮汐力碾磨谷物,切割木材的记录。跟着科技的发展,此刻潮汐能已经被用来发电。利用潮汐发电一定具备两个物理条件:第一潮汐的幅度一定大,起码要有几米;第二海岸地形一定能积蓄大批海水,并可进行土建工程。潮汐发电的
工作原理与一般水力发电的原理是邻近的,即在河口或海
湾筑一条大坝,以形整天然水库,水轮发电机组就装在拦
海大坝里。潮汐电站能够是单水库或双水库。潮汐发电
转变为机械能,再把机械能转变为电能。有人计算过,世界
海洋潮汐能储藏量大概为27亿千瓦,如所有转变为电能,
。潮汐能不单无污染,并且和
海浪能、风能、太阳能这些重生能源对比还有其优势,潮汐能能够不中断地发电,而海浪能、风能、太阳能在较大程度上受天气的影响。所以,怎样开发和利用潮汐的巨大能量已
成为目前很多国家研究的课题。有媒体报导,2003年第一座
商用水下潮汐能发电站在挪威并网发电,估计5年内将有10
万人用上这类新能源。
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