豆比看世界（4）——你知道潮汐一天到底漲落幾次嗎？

你知道嗎？潮漲潮落的背後，其實是滿滿的科學知識。

潮漲潮落這個詞，給很多人一種錯覺，似乎每天都會漲潮一次且落潮一次，然而真的是這樣嗎？今天，豆比就將從潮汐的機理出發，來為大家揭示潮汐周期背後的那些秘密。

我們知道，潮汐的形成主要是因為地球與太陽、月球以及其他行星的萬有引力作用。根據萬有引力的公式我們知道：

萬有引力的大小和質量成正比，和距離的平方成反比。太陽的質量是月球的27,154,000倍，日地距離是月地距離的390倍，所以月球對地球的萬有引力大約是太陽的2.2倍。

我們先來考慮地月系統。對於地月系統的質心而言，地月萬有引力和地球自轉所產生的離心力大小相等，方向相反。所以如下圖所示，在地球靠近月亮的一面，因為萬有引力的作用，流體會出現隆起；在地球背對月亮的一面，因為萬有引力不足以平衡離心力，所以流體也會隆起，而這就導致了全球海面的雙橢球結構。

如果僅僅從地月系統來看，那麼假設全球的海洋是等深的，那麼雙橢球結構的存在意味著隨著地球自轉，地面上的每一個點都會經歷一天兩次海平面高點，也就是說每天應該要漲潮兩次且落潮兩次。然而事實真的如此嗎？當然不是，因為來自太陽的引力同樣對於潮汐起著重要作用，同時，不同海區的地形、海水的深度也會對於潮汐類型產生影響。其實地球上的潮汐主要有三種類型—— 半日潮型：一個太陽日內出現兩次高潮和兩次低潮，前一次高潮和低潮的潮差與後一次高潮和低潮的潮差大致相同，漲潮過程和落潮過程的時間也幾乎相等（6小時12.5分）。我國渤海、東海、黃海的多數地點為半日潮型，如大沽、青島、廈門等。全日潮型：一個太陽日內只有一次高潮和一次低潮。如南海汕頭、渤海秦皇島等。南海的北部灣是世界上典型的全日潮海區。混合潮型：一月內有些日子出現兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮和低潮的潮差相差較大，漲潮過程和落潮過程的時間也不等；而另一些日子則出現一次高潮和一次低潮。我國南海多數地點屬混合潮型。如榆林港，十五天出現全日潮，其餘日子為不規則的半日潮，潮差較大。

潮汐的三種類型

從全球尺度上來看，在大多數地區，半日潮的分量佔比較大，也即，對於大多數地區而言，每天會出現兩次漲潮和兩次落潮。

實際應用中，我們會使用全日潮和半日潮的振幅強度比來推測潮汐類型。這個振幅強度比的計算方式以及判定標準如下：

知道潮汐的周期可以是半日或者一日之後，我們需要考慮的問題便是，混合潮的周期變化規律到底是怎樣的，前面提過，混合潮的周期會隨著日期的不同而有所改變，而這其實是太陽和月球的萬有引力相互作用的結果。如下面這幅圖，因為兩個天體之間的萬有引力作用會將海水拉成雙橢球狀，而月球和太陽的作用力是矢量疊加的關係。如果月球、地球和太陽處於同一直線上，那麼兩者所造成的海水上漲會疊加，所以潮汐會比較大；如果月球和太陽處於直角位的話，月球導致的漲落就會被太陽削減一部分，因此，潮汐會比較小。

根據上面的分析我們知道，不論那種潮汐類型，在農曆每月初一、十五以後兩三天內，各要發生一次潮差最大的大潮，那時潮水漲得最高，落得最低。在農曆每月初八、二十三以後兩三天內，各有一次潮差最小的小潮，屆時潮水漲得不太高，落得也不太低。值得一提的是，因為潮汐類型本身也受到太陽和月球的引力相對大小的影響，所以對於一些混合型的潮汐，可能會在一個月的周期內，因為潮汐波的性質有所改變，所以其全日波分量和半日波分量也會發生變化，一般而言，有些地區會直接出現潮汐類型的變化，例如，隨著太陽與月球關係的變化而從全日潮變成半日潮再變成全日潮的周期；另一些地區則會出現大潮和小潮高差的變化，也即兩個峰還是存在，但是大潮和小潮會變得區別更加明顯，或者區別更加不明顯。

最後，讓大家直觀感受一下地形因素對於潮汐的影響可以有多大。一般來說，潮汐的漲落幅度可能也只在1，2米左右，部分封閉水域可能更低。但是，有一些地方受到地形的影響，潮汐的漲落幅度會非常大。如下圖所示，阿拉斯加州安克雷奇市的潮汐漲落幅度近10米。一般在這種潮汐明顯受到地形因素加強的地方，潮汐的類型或言之潮汐周期會比較穩定，受日月相對位置的影響往往較小。

阿拉斯加州安克雷奇

怎麼樣，潮汐的周期是不是很有趣呢？