潮汐现象的性质分析

咸立德

【摘要】由于海水没有遍布整个地球表面，受到了大面积的陆地的阻隔而具有局部性质，陆地阻力产生的涨潮性质影响了海水潮汐现象的周期性质，由本来周期性基本和地球的自转周期相一致，改变为基本和地球的二分之一自转周期相一致的性质。

【关键词】潮汐周期;陆地阻力;海水势能;重力效应

《解析海潮》一文只粗略地描述了海水因地球的双重运动性导致周期性的涨落现象。本文在《解析海潮》的基础上，继续论述海水的潮汐现象及其周期性的形成原因。

一、理想状态下的潮汐性质分析

假设地球的整个表面都是海水（或者不考虑陆地对海水有规律变化的影响），根据《解析海潮》的理论，海水在地球自转周期范围内具有加速和减速的两个大的过程。如图1所示。

同时根据《自由运动曲率的力学分析》等理论，海水会因白天有反曲率性質而隆起，相对于海水涨落标杆表现为涨潮，而夜间会表现为落潮性质，也就是说，在理想状态下，不考虑地球还有陆地的存在时，海水的涨落具有白天涨潮夜间落潮的周期性变化，而且潮汐周期基本和地球的自转周期一致。

二、陆地阻力对潮汐现象的影响

地球上存在大量的陆地导致可流动性的海水的潮汐性质受到了很大的影响，特别是潮汐周期的影响，如图2所示。

以陆地a在地球四分之一周期内的涨落性质来分析。由于陆地的存在，海水被分开，在夜间，陆地阻挡了海水向周围膨胀的f1方向上的海水的运动，而叠加了f2方向上的膨胀导致的运动，导致相对于陆地左侧具有涨潮性质。

陆地阻力导致的涨潮性质，相当于海水被迫势能增大。而海水势能增大不同于反曲率导致的涨潮性质，在势能增大到一定程度，会在一定的时间内（约地球自转四分之一周期）由于重力效应再反向运动，形成落潮性质。

由于a处的落潮，推动海水向反方向移动，导致随之而来的b陆地左侧海水增加而涨潮。也就是说，在夜间的O点左右，相对于陆地两边海水是涨潮的。

同样，在图2边描述的a处后侧（地球自转方向为前测）落潮的时间上，前面海水因a陆地的隔离以及前面海水的反曲率前移，相对于a导致落潮现象。

由以上分析可知，陆地的存在，使海水隔离成几个区域。使海水的潮汐性质发生改变，如，图2描述的性质，导致图1描述的白天涨潮海水量减少，涨潮幅度也会减小。而图2左侧描述的在重力作用下落潮，等效于使夜问（地球轨道外侧）海水升高，夜间也具有涨潮的性质。也就是说，陆地的存在打破了理想状态下图1描述的海水的涨落周期性质，把本来具有和地球自转周期基本一致的周期，改变为基本和地球二分之一自转周期相一致（12小时24分钟）的特性。

三、潮汐现象的特性

由于陆地的分布和海水涨落潮的周期性不是很一致，比如根据陆地的分布特性，基本具有把海水分隔为三大区域的性质，而又不是很平均的分隔，所以由图2描述的海水涨落现象不会是固定的，相对于某块陆地，其涨落潮的时间就不是固定的。涨落潮的时间是有规律变化的。但是，由于图一所捕述海水在傍晚到0点左右时间内，海水的叠加速度方向和地球表面夹角最大，海水对地球表面压力最大，在自转惯性过程中，夜间o点左右的海水涨潮幅度会较大。而白天12时左右，由于海水的反曲率性质的存在性。在白天12点左右的涨潮幅度也较大。所以，在涨潮周期变化的过程中，总是在夜间0点左右和白天12点左右涨潮的幅度最大，相对在傍晚或者黎明时分的涨潮幅度最小。

图2c处，由反曲率性质导致的涨潮，海水具有垂直于地球表面升高的性质，海平面曲率较大。而图2所描述的夜间的涨潮性质，海水因增大了对地球表面的压力而向周围膨胀，海水具有向周围水平运动性质，比如在图2中右侧的a、b之间的海水面会因为运动和陆地的阻挡，导致海平面曲率变小而更为平直。

潮汐现象是地球的双重运动性所导致的反曲率和陆地阻力所形成的自然现象。理想状态下，海水的涨落周期是和地球的自转周期基本一致的。但由于海水被陆地分割，陆地阻力改变了海水的理想状态下的涨落周期性规律，具有大约和地球二分之一自转周期相一致的规律。