
(上圖:兩周一次的大潮;下圖:兩周一次的小潮)
橙色區域為由太陽引起的海洋潮汐隆起,白色區域為由月亮引起的海洋潮汐隆起,實際潮汐是這兩部分之和。該示意圖未按真實大小和距離比例繪製。(公有領域圖像,作者:Christopher S. Baird.)
地球上的海潮是由月球的引力和太陽的引力共同引發的。一般來說並非太陽和月球引力的總強度引發了海潮,而是當它們作用在地球上時,不同點之間大小存在著差異(即產生了引力梯度),由此引發海潮。儘管太陽的體積比月球大得多、引力總和比月球的大,但是月球離地球近,所以其引力梯度比太陽的大。海水對引力梯度的效應就是海潮現象,因此月球在二者之間,對海潮的形成起到了更為重要的作用。不過由於太陽在整個地球上引力梯度非常明顯,所以太陽也影響了海潮的形成。
根據Kim Long 在其所著《月球之書(The Moon Book)》中的細節可以知道,我們在地球上經歷的海潮,與太陽和月球引力梯度的和有關。當太陽和月球在一條直線上或近似在一條直線上時,他們對地產生引力梯度的區域建設性地重合在了一起,引發了強潮(高潮更高,低潮更低,潮差較大),太陽和月球會在每兩周形成一次直線排列,時間在新月或滿月。
月球繞地球的公轉周期為一個月,所以強潮一個月出現兩次。當太陽和月球不在一條直線上時,他們的引力梯度會逐漸抵消,此時會發生弱潮(高潮不太高,低潮不太低,潮差較小)。當太陽和月球以地球為頂點形成一個直角時,由於月球的引力梯度比太陽的引力梯度大,此時會發生平潮。不過太陽的引力梯度永遠不會和月球的引力梯度完全抵消。
兩周一次的強潮被稱為「大潮/朔望潮(spring tides)」。儘管以單詞「spring」命名,大潮在一年中每個月都會發生。「spring tides」中的「spring」並不是指春季,而是其作為動詞時,在詞組中意為「猛漲」。這樣命名是因為強潮漲潮時會漲得比海岸還高。而兩周一次的弱潮則被稱為「小潮」。
太陽、月球與地球相關的位置只與兩周循環一次的大潮和小潮有關。平日裡潮汐高潮和低潮的現象卻不是由三者相對位置的變換產生的,而是由地球自轉直接產生的。由於地球繞地軸自轉需要一天的時間,所以高潮和低潮每天重複兩次。事實上海洋潮汐隆起的形式由太陽和月球固定,平日裡地球就在這種以固定形態隆起的海水下自轉。
地球在潮汐隆起下自轉,讓潮汐隆起出現橫掃地球的現象,就如同地球自轉讓太陽每天表現出東升西落的樣子。地球上不僅僅有一個潮汐隆起,而是有兩個,所以高潮和低潮的循環每天發生兩次。形成兩個潮汐隆起也是引力梯度而非引力總和引發潮汐的直接結果。兩周循環一次的大小潮和半天循環一次的高低潮可以由下表直觀地展示。要注意,由於不同的特定地點間水深、岸形、洋流等自然因素是不同的,所以實際潮汐的形式不同。
圖解:潮汐圖表-這張典型潮汐圖表展示了由於地球自轉而半天循環一次的高潮和低潮,以及太陽和月球在一條直線上時半個月循環一次的大潮和小潮。(公有領域圖像,作者:Nicky McLean)
(圖片:橫坐標:1991年9月1日0時起的時間,縱坐標:英尺,波形:潮水高度,Bridgeport CN, U.S.A)
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.wtamu
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