潮起潮落的原理是什麼?

2020-12-19 俗夫論科學

中國最為著名的漲潮景象,就是每年八月十五左右就陸續開始潮來潮去的錢塘江大潮。相信很多人都曾經在農曆的八月十五左右去錢塘江一觀這舉世聞名的錢塘江大潮景象。筆者記得在小學的時候就曾經有一篇文章是描寫錢塘江大潮的。

文中描述,這大潮就像是一堵堵高大的白牆,又像是衝鋒的千軍萬馬,甚是引人注目。不知各位在看潮起潮落景象時,是否有思考過這潮水的來去是依靠什麼動力的呢?或者說這潮水是怎麼做到大漲然後又大退?其實在近代就已經有科學家對潮水來去的奧秘進行了分析。

潮水的漲起是如何而來?

1678年,世界上最偉大的物理學家牛頓撰寫了一本科學書籍,名字叫《自然哲學的數學原理》。在這本書之中,牛頓指出了一個科學知識,那就是任何兩個物體之間其實都是擁有著引力。只不過是一些物體之間的引力過小,所以才沒有引起我們人眼能夠觀察到的現象出來。而這兩個物體之間引力的大小則是和物體的距離的平方成反比。

我們平常所見到的海水、河水不止是說受到了地球自身帶有的引力吸附著,其還會受到地球之外的月球引力影響。而地球與月球的相對位置就會引起這引力大小變化。重要的是,這引力不是說只有大小,其還有方向的,所以這是一個矢量。首先我們都知道地球的引力吸附海水,因此此引力的方向就是向下的。而月球的引力則不是如此。月球對地球海水的引力方向是向著月球內部的。

其實我們地球上任何一種物體都會受到月球引力影響,不單單說說是海水這麼簡單。書面的講就是潮汐力。到這裡或許就會有些人有疑問了,既然月球引力是對著月球內部,那為何這海水不是向著太空之中去呢?這其中還要說到摩擦力,在摩擦力的束縛之下,地球上潮水的運動就不會向著地球之外去。再一個就是,潮水的退去並沒有將海水帶走,只是將潮水從一個地方往另一個地方聚集而已。

對地球而言潮汐力的重要性

月球的引力對於在地球上生存的生物來說是極其重要的。首先是每天24小時的變化。如果沒有了潮汐力,那地球的自轉速度就會加快,那一天的時間就會被縮減。而如今已經完全適應了24小時一天的地球生物來說,這簡直是無法想像的。

這會讓生物們一時難以適應地球的環境。另一個就是沒有潮汐力會導致海洋生物有生存障礙。因為潮汐力的出現使得海水擁有了一定的循環動力,這也就是說能夠讓海水內部的能量得到充分的流動和交換。而且對於人類而言,潮汐力還是一種動力。住在近海地區會有一些利用潮汐力進行發電的技術。最為重要的是,潮汐發電這種技術更為清潔和安全。潮起潮落不止是美麗,還有著實用!

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