ocean tide
haiyang chaoxi
海水在月球、太阳等天体引潮力作用下产生的周期性升降运动。简称潮汐。水位上升的过程称涨潮，下降的过程称落潮。完成一次升降过程所需的时间称潮汐周期，一般为12小时25分，有的海区是24小时50分。潮汐运动由许多分潮叠加而成；月球的引潮力最大，潮汐现象主要随月球的运动而变化，也受纬度、海区地形及海水深度的影响，海洋潮汐和人类生产活动关系密切，对海军建设、舰艇活动及作战有重大影响。
简史 人类对海洋潮汐观察和研究由来以久。远古时代，利用潮间带采集海洋生物，逐渐发现潮汐和月球关系密切。公元前4世纪，古希腊亚里士多德在《气象学》中记载了潮汐现象；公元前2世纪，巴比伦赛留卡斯发现波斯湾日潮不等现象。中国古人把早晨海水上涨叫“潮”，傍晚海水上涨叫“汐”。公元1世纪，汉代王充(公元27～97)在《论衡·书虚》篇中所述“涛(即潮，古代涛、潮通用)之起也，随月盛衰，大小满损不齐同”，最早阐明了潮汐和月球的关系。唐代窦叔蒙的《海涛志》约成于776～779年，是中国现存最早的潮汐专著，指出“潮汐作涛，必符于月”的同步原理；利用古代天文历算方法推算的半日潮周期为12小时25分12秒，与现今通用的半日潮周期相差甚微，绘制的涛时推算图比欧洲最早的《伦敦桥涨潮时间表》(1213)早400多年。北宋燕肃绘制《海潮图》，撰写《海潮论》(1026)，指出潮汐变化“随日而应月……盈于朔望……虚于上下弦”；按大小月定出两潮时逐日推迟数，使理论潮时的推算趋于精确。他对海潮进行了10年之久的观察，并计算出高潮时刻与月中天时刻的关系。同时期的余靖指出潮汐是一种“彼竭此盈，往来不绝”的波动现象。1687年，英国科学家I．牛顿根据他提出的万有引力定律，首先用引潮力对潮汐成因作了科学解释。1740年，瑞士D．伯努利提出潮汐静力学理论。1775年，法国P．S．拉普拉斯建立潮汐动力学理论。19世纪末，潮汐调和分析预报方法问世，逐渐形成潮汐学。
潮汐理论 在引潮力作用下，如何产生海洋潮汐的研究中，先后出现两种理论，即潮汐静力学理论和潮汐动力学理论。
潮汐静力学理论 亦称平衡潮理论。是假设地球表面被等深海水所包围，海水没有惯性和粘滞性，在重力与引潮力作用下，时时处于平衡状态。对于月球引潮力来说，地球上和月球相距最近及最远的两个点，月球垂直引潮力的方向与重力加速度方向相反，引起海面升高；通过地心并与地球和月球中心连线垂直的平面上的点，垂直引潮力与重力加速度方向一致，使海面降低。球形海面变为椭球面，称为太阴“潮汐椭球”。由于地球自转，固定点的海面发生周期性升降，形成潮汐。计算得出平衡潮最大潮差理论值为0．78米，即使把地球和月球及地球和太阳之间的距离变化都考虑在内也只有0．915米。潮汐静力学理论可以定性地说明潮汐周期变化和不等现象，并能根据实测资料进行准确的潮汐预报。但受其假定条件的限制，该理论存在下列问题：涉及水平运动的潮流现象，潮汐静力学理论无法解释；所得理论潮差最大值，与大洋实测相近，与浅海区相差较大；一些半封闭海湾、近海和大洋中，有时出现没有潮汐涨落的无潮点，同潮时线绕无潮点作顺时针或逆时针方向旋转，两岸潮差不等，潮汐静力学理论均无此结论；按照潮汐静力学理论，赤道上不会出现全日潮，低纬海区也以半日潮占优势，当月球在某处上中天或下中天时，该处便应发生高潮，实际情况均非如此。
潮汐动力学理论 是根据流体动力学的原理和方法，研究由引潮力所引起的一种长波运动的潮汐理论。这个理论经几代科学家围绕着拉普拉斯潮汐方程的求解问题而发展。它认为，对于海水运动来说，只有水平引潮力才重要。潮汐是海水在太阴和太阳水平引潮力作用下的一种强迫振动即潮波运动。潮波的波动特性，除了引潮力外还与海洋形态(岸形、水深和宽度)、地球自转及摩擦力等因素有关，甚至还要考虑地潮的影响。由此得出：大洋中的潮汐是在各个不同大洋区域，各自在引潮力的作用下，由于洋盆地形对引潮力的某些频率作共振响应形成的，并各自产生旋转潮波系统。潮波从大洋向附属海传播形成各大洋附属海的潮汐；传播时，在深度骤然变浅的地带，波速变慢，能量聚集，导致潮位增高，潮流速度加大，同时伴随着潮波能量消耗增大。潮汐动力学理论是研究大洋潮汐的基本理论，据此得出世界各大洋和海区主要分潮波的近似分布和变化规律。全球海洋精确的潮汐分布，及海洋潮汐中的许多现象和问题，有待进一步解决。
潮汐过程 一个潮汐周期内，完成一次潮汐升降运动过程(见图)。海面上升到最高位置时，称为高潮或满潮，从低潮到高潮的海面上升过程称为涨潮，时间间隔称为涨潮时，涨潮阶段的潮位差称涨潮潮差。高潮前后短时间内海水处于不升也不降的平衡状态，称为平潮，平潮的中间时刻称高潮时，高潮时的潮位高度称高潮高。海面下降到最低位置时，称为低潮或干潮。从高潮到低潮的海面下降过程称为落潮，时间间隔称落潮时，落潮阶段的潮位差称落潮潮差。低潮后短时间内海水处于不降不升的平衡状态，称为停潮，停潮的中间时刻称为低潮时，低潮时的潮位高度称低潮潮高。涨潮时与落潮时之和为一个潮周期，涨潮潮差与落潮潮差的平均值是一个潮汐循环的潮差。计算潮高的起算面称潮高基准面。潮汐涨落过程中从潮高基准面到海面的水位称潮位，其高度通称潮高。长时期每小时潮位平均值就是平均海平面。中国“1956年黄海平均海水面”和“1985年国家高程基准”，都是根据青岛海洋站的潮位资料归算的(见海洋大地测量)。
潮汐过程示意图
潮汐不等现象 潮汐运动每天都有，但不是简单的重复。每次过程的潮高、潮差和潮时都不一样，称为潮汐不等现象。主要有日不等、半月不等、月不等、年不等、多年不等：①日不等。一个太阴日内，相邻的高潮的和低潮的潮高潮时不等的现象。②半月不等。一个月内大潮小潮依次更替，潮差变化两个周期的现象。每月朔和望时，太阳、地球和月球处在同一方向上，月球和太阳的作用力相互叠加，潮差出现极大值，此时的潮汐称为大潮或朔望潮；每半个朔望月(14．7653日)出现一次，每月上弦(中国夏历初八、九)和下弦(二十二、二十三日)时，太阳与地球、月球与地球的中心连线互成直角，月球和太阳的作用力相抵消，潮差出现极小值；此时的潮汐称为小潮或方照潮。也是半个月出现一次。③月不等。因月球和太阳的距离不同引起的潮差变化现象，称潮汐视差或潮汐的月不等现象。月球绕地球公转的轨道是椭圆，一个月中有两次近地点和两次远地点；月球位于近地点时潮差较大，位于远地点时潮差较小。月球距离地球最近时的月球引潮力比最远时大40%。④年不等。地球绕太阳公转的轨道也是椭圆，周期为一年；地球位于近日点的潮差比远日点时大，形成潮差的年周期变化。⑤多年不等。月球的近地点顺着月球运动的方向，每年向前移动40°左右，周期是8．85年；黄白道交点自东向西移动的周期是18．61年；还有更长周期的变化。由此产生潮汐的长周期变化。
月球经过赤道时，相邻高潮和低潮的不等现象甚微，称为赤道潮。月球在南、北赤纬最大的位置附近时，潮汐不等现象最大，称回归潮。春分和秋分前后，太阳的赤纬最小，月球运动至赤道附近潮汐的不等现象最小，此时的潮汐称分点大潮；夏至和冬至前后，太阳的赤纬最大，若月球的赤纬也较大，潮汐不等现象最大，相应的潮汐称至点大潮。
潮汐对海军的影响 海洋潮汐对海军作战、舰艇活动及军港工程关系重大，掌握潮汐时间和高低潮时水深是保证舰艇安全进出港口、通过狭窄水道及浅水区活动的重要条件。海港码头及水上飞机场等永久性建筑，要考虑潮汐涨落的极限值。布设锚雷时要准确计算潮汐引起的水深变化，根据预定打击目标正确选择水雷定深。布设太深，高潮时会失去作用；太浅，低潮时易被敌方发现。登陆作战要根据具体情况选择有利的潮汐条件，确定登陆的基准时刻。1944年6月6日，盟军在诺曼底登陆时，选择在低潮时进行；1950年，美军在朝鲜仁川登陆，潮汐作为选择日期的主要因素；1955年，中国人民解放军解放一江山岛的登陆战役中，按预先选定的准确高潮时刻，在七个点同时登陆成功。