地月系统的相互作用及“超级月亮”对地球的影响_朱鹏飞.doc

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1、本科生毕业论文（设计）册 学院 物理科学与信息工程学院 专业 物理学 班级 2007级物理1班 学生 朱鹏飞 指导教师 李冀 河北师范大学本科毕业论文（设计）任务书编 号： 论文（设计）题目： 地月系统的相互作用及“超级月亮”对地球的影响 学 院： 物理科学与信息工程学院 专业： 物理学 班级： 2007级物理学一班 学生姓名： 朱鹏飞 学号： 指导教师： 李冀 职称： 教授 1、 论文（设计）研究目标及主要任务研究目标：地月系统的相互作用以及“超级月亮”对地球的影响。主要任务：阐述清楚地月系统的相互作用，并运用物理学的角度分析和给出科学解释，以及对“超级月亮”引发地球灾难的传闻加以驳斥。 2

2、、 论文（设计）的主要内容 运用天文学的知识分别阐述地球月球各自特点。 运用力学中万有引力定律分析解释潮汐力的形成。 地震海啸等自然灾害的原理。 超级月亮对地球的影响，驳斥灾难传闻。3、 论文（设计）的基础条件及研究路线首先，系统总结并详细阐释天文学，力学等方面对地月系统研究的成果；其次，运用掌握的物理知识构建模型，科学解释月球对地球最重要的影响“潮汐力”的形成；再次，引申地震海啸等传闻超级月亮可能引起的灾难的真正起因；最后，科学说明超级月亮形成的原因，以及其对地球的实际影响。4、 主要参考文献5、 计划进度阶段起止日期1搜集、翻译以及整理文献3/43/312运用天文学的知识分别阐述地球月球各

3、自特点4/14/53运用力学中万有引力定律分析解释潮汐力的形成4/64/114地震海啸等自然灾害的原理4/124/155超级月亮的成因及其对地球的影响，驳斥灾难传闻4/16-4/28指 导 教师： 年 月 教研室主任： 年 月 日河北师范大学本科生毕业论文（设计）开题报告书 物理科学与信息工程学院 学院 物理学 专业 2007 届学生姓名朱鹏飞论文（设计）题目地月系统的相互作用及“超级月亮”对地球的影响指导教师李冀专业职称教授所属教研室研究方向课题论证：自有文字记录以来，人类文明便于月球息息相关，无论人文科学还是自然科学，我们一直都对这颗近地天体表示着极大的兴趣，并且取得了一系列突破和成就。然

4、而随着19年一次的所谓“超级月亮”临近，各种灾难论甚嚣尘上，我们作为物理系学生，有必要运用所学知识科学驳斥灾难论，同时提高自己实际运用物理知识的能力。方案设计：首先，系统总结并详细阐释天文学，力学等方面对地月系统研究的成果；其次，运用掌握的物理知识构建模型，科学解释月球对地球最重要的影响“潮汐力”的形成；再次，引申地震海啸等传闻超级月亮可能引起的灾难的真正起因；最后，科学说明超级月亮形成的原因，以及其对地球的实际影响。进度计划：3/43/31搜集、翻译以及整理文献4/14/5运用天文学的知识分别阐述地球月球各自特点4/64/11运用力学中万有引力定律分析解释潮汐力的形成4/124/15地震海啸

5、等自然灾害的原理4/16-4/28超级月亮的成因及其对地球的影响，驳斥灾难传闻指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日教研室意见： 教研室主任签名： 年 月 日河北师范大学本科生毕业论文（设计）文献综述“超级月亮”（supermoon）这一术语最早由美国占星师理查德诺勒（Richard Nolle）提出。诺勒在自己的网站上发表了一系列文章，指出2011年3月19日的满月正处“近日点”上。那天的月亮不仅会比平时的更大、更亮，而且会引发严重的地震、火山或者其它自然灾害。虽然一度有些科学家致力于月地距离与地震触发领域的研究，但目前国际主流学术界对该方向的研究普遍很不乐观。因此这个预言沉寂了一段时间

6、，但随着“超级月亮”的迫近，人们对它的关注越来越高。很多媒体对该预言作出了反应。2011年3月9日，英国每日电讯报发表文章表示，这次抵达近日点的月亮，只是看起来大一些而已，并不会引起地震和火山爆发。同日，美国发表了题为“3月19日的超级月亮会引发自然灾害吗？”的文章，驳斥了这则预言。次日，著名天文学网站Universe today发表文章“2011年3月19日，是超级月亮还是超级炒作？”，更尖锐地批驳了这个由占星学家做出的预测。在维基百科英文版的“月球轨道”词条中，甚至也一度加入了对“超级月亮”的批判。就当人们发觉辟谣文章比流言文章还要多，逐渐对这则预言渐渐失去兴趣的时候，日本大地震爆发了。2

7、011年3月11日下午，日本东北海域发生了8.9级强烈地震（矩震级，USGS数据），海啸伴随着地震波对日本本州岛东北沿海造成了巨大的破坏。流言又重新活跃了起来，不少人认为这则预言应验了，日本的这次地震、海啸是“超级月亮”降临的结果。于是，当天破解天文流言的排头兵、科学博客Bad Astrology又发表了名为“不，不是超级月亮导致了日本地震”的长篇博文。【外文参考文献】March 19, 2011 “SuperMoon” or “SuperHype”，Tammy Plotner . March 10, 2011Significant Earthquakes of the WorldOrbit

8、of the moonMoon Fact Sheet，Dr. David R. Williams, NASA Goddard Space Flight Center.Greenbelt, MD 20771.02 February 2010Lunar Perigee and Apogee Calculator,John Walker.May 5, 1997河北师范大学本科生毕业论文（设计）翻译文章 【外文翻译】“超级月亮”还是“超级炒作”？ 我无意对爱好星相学的人表示不敬，很多伟大的天文学家，以前也是占星家。这两者都需要对太阳系以及它与其他天体运行和联系的深入理解。我唯一不能理解的为何一个极为普

9、通的现象会引发地球的灾难。难道是这即将到来的“超级月亮”的星象预言招致了灾难，或者说只是又一次人类本性中对悲观的故事的偏好？这就是我想要找出答案的原因。 2011年3月19日，月球将会转到距离地球356,577公里的地方，也是18年来最近的一次。在我还来，月球近地点的平均距离为364,397公里，这次也只是极其规律的一个轨道点。星象学家理查德诺勒把这种小于近地点平均距离时的月球称之为超级月亮，他说：“这个词是我在1979年戴尔出版社的星象杂志上的一篇文章中偶然看到的，用来描述朔望，也就是新月或者满月。这种现象发生在月球接近既定轨道的近地点。简单地说就是地球、太阳、月亮在同一条线，而月球在距离地

10、球最近的位置”。 科学证明，月球在近地点的时候引力更大，从而产生更大的潮汐或者引起潮汐涨落的明显变化。此外，当月球轨道主轴与日地矢量一致时，太阳引力场的引潮力增加了月球轨道的偏心率。或者，更确切的说，每当新月或满月，我们都很明显感受到潮汐的涨落。潮汐涨落与月球轨道几乎一致，而且在地球自转周期之内。然而，自转向心力会拉伸面向月球的海水。它产生转矩.但是，当月球更近时转矩就大于平均值吗？如果你问地质学家，他们会回答你是；如果你问天文学家，他们会告诉你，任何灾难都和天体相联系；但如果你问我，我会让你坚持自己的观点。即使美国气象学会也声明：“潮汐力对洋流也有贡献，他通过把热能传递到两极来为全球降温。其

11、他数据也表明，潮汐力的微小波动可能带来气候变化。” “超级月亮值得关注的是它与潮汐力的紧密联系，它作用于古代占星家所说的地上世界：大气、地壳、海洋，当然也包括人类自己。从海潮异常到风暴再到强烈地震和火山喷发，整个地球都将在超级月亮的控制下痉挛，一般来说会在朔望日三天之内发生。”诺勒说道，“很明显，这并不是一个问题，即使地球上所有的山脉因为超级月亮而在数天内塌陷。对我们大多数人来说，超级月亮带来的灾难会很快过去而只引起我们一点点注意，毕竟地球是一个足够大的星球。但事实上超级月亮是地球、太阳、月球的一次特殊组合，行星同样也在波及范围内，感觉地球上没有足够的地方来适应它带来的引潮力。” 我这是在买占

12、星家的帐吗？不。但是我尊重别人的工作和见解。很明显诺勒完成了自己的工作，就像他对时事政治和社会现状一样关注。“也就是说，对今年的超级月亮做出合理的预言并无大碍。”理查德自嘲道，“最坏的就是会发生，如果没有发生，你的生活将会像平常一样继续。如果确实发生了，这个预言则会带来很大的不同。” 那么我认为超级月亮会带来什么呢？我想如果我们没有经历两场暴风雪，然后又有夜间的龙卷风，再然后俄亥俄州有一周的洪水的话，那么3月19日的月亮只会看起来比正常亮30，大15而已。如果我是个占星师，我会拿出相机照几张相来和即将到来的满月相比较，但我想应该都一样吧？本科生毕业论文（设计）题目 地月系统的相互作用及“超级月

13、亮” 对地球的影响 作者姓名 朱鹏飞 指导教师 李冀 所在学院 物理科学与信息工程学院 专业（系） 物理学 班级（届） 2007级物理1班 完成日期 2011 年 4 月 28 日 目录中文摘要、关键词 （1）1.地球与月球 （2）1.1幸运的地球 （2）1.2 月球与月相 （4）2.潮 汐 （5）2.1 潮汐现象 （6）2.2 引潮力的本质 （7）3.超级月亮 （12）3.1何谓超级月亮 （12）3.2超级月亮的成因（13）3.3超级月亮的影响（13）参考文献 （15）英文摘要、关键词 （1）附录 （15）【摘要】月球是地球的卫星，由于地球和月球质量相差不太悬殊，距离也不算太遥远，在天体力学

14、中常把它们当作一个系统来看待，称为地月系统。月球绕地球公转，其实是月球和地球同时绕地月系的质心转。地球海洋的潮汐现象来源于月球和太阳的引潮力。但由于月球比太阳距地球近得多，太阳的引潮力只有月球的1/2.18，因此吸引海水潮涨潮落的主要是月球，其次是太阳。由此产生了所谓“超级月亮”引发地球灾难的误导，其实“超级月亮”是由于地月系统的椭圆轨道与黄道和白道之间的夹角变化引起的月球近地现象，所产生的引力变化是微乎其微的，灾难论传闻毫无科学依据。【关键词】地月系统；引潮力；超级月亮；潮汐【Abstract】Moon is a satellite of the earth,as they have the

15、 similar qualities relatively, and not a very far distance, we used to treat them as a system,called the Earth-Moon System. The moon revolves around the earth revolution, the fact is that both the moon and the earth orbiting around the centroid of the Earth-Moon System. The earths oceans tidal pheno

16、menon caused by the Tide Generating Force from the sun and the moon.Because the distance from the moon to the earth is much closer than the sun, an the sun leads tide force only the moons 1/2.18, what attracts the sea tide is mainly the moon tides, followed by the sun. Then resulting the misleading

17、that the so-called super moon may cause earth disaster , in fact, super moon is due to the earth-moon system were HuangDaoHe elliptical orbit and the Angle between the change of the moon close phenomenon, generated by gravity change is small, no scientific basis for disaster theory rumours.【Key Word

18、s】Earth-moon system ；Tide Generating Force ；Super Moon ；Tide 自有文字记录以来，人类文明便于月球息息相关，无论人文科学还是自然科学，我们一直都对这颗近地天体表示着极大的兴趣，并且取得了一系列突破和成就。然而随着19年一次的所谓“超级月亮”临近，各种灾难论甚嚣尘上，我们作为物理系学生，有必要运用所学知识科学驳斥灾难论，同时提高自己实际运用物理知识的能力。1地球与月球为了能够更好的研究地月系统的相互作用，首先我们要分别对地球、月球各自的特点做一个简单的介绍。虽然我们对这两颗星球已经相当熟悉（一个是我们的栖息地，一个是离我们最近的天体），但

19、这里主要是给出一些权威和公认的研究成果以及各自具体的参数，以方便我们后面的分析和计算。我们居住的家园地球，是太阳系唯一有着智慧生物、人类的星球，同时它也是广袤太阳系的一颗普通的行星。而月球，是它唯一的自然卫星。地月系统在太阳系以独特的运动规律，描绘出美丽而壮观的天文图景。1.1幸运的地球对于地球的介绍，主要包括两部分，我们不仅要分析其自身的物理特征和结构，而且还要研究其所处的宇宙环境。地月系统并不是孤立存在的封闭系统，它们还同处于太阳系，这一复杂系统对它们之间相互作用的影响也需要我们考虑在内。1.1.1地球的宇宙环境地球可以说是整个太阳系九大行星中最大的宠儿，它与太阳的距离和质量的搭配恰到好处

20、，而且，地球所处的宇宙环境也比较安定。得天独厚的天然条件，使地球因此幸运的拥有了合适的温度、阳光等孕育生命的必要条件。首先，日地的平均距离为1.49109km，在九大行星中排第三位，不近也不远，因而他得到的太阳的热辐射能量适中，不冷也不热，具有生物生长所需要的条件。其次，地球得天独厚的生命孕育生长条件还主要跟太阳和地球的质量有关。太阳的质量大约为1.9891030kg，是地球质量的33万倍。这个质量使这颗恒星自身可以享有长达100亿年的寿命，这不仅足以是地球上完成其生命的演化而且可以使地球上的人们今后在享受50亿年的光明和温暖。地球的质量准确值为5.9671024kg,假如地球质量太大,则会引

21、起引力过强，吸引大量的空气，形成很厚的的大气层；气压过高会形成液态空气的海洋，例如火星在浓厚的大气层下的表面是液态氢的海洋。反之,地球的质量太小,引力不足，地球就可能会失去大气层这个天然的“保护伞”。比如月球的质量就仅为地球质量的1/81.3，由于质量过小，吸引不住大气。地球的大气厚度恰到好处，能够给地球的万千生物提供充足的氧气，适宜的阳光和温度，还能够阻挡大量的对人体有害的紫外线、来自宇宙的高能粒子流、微小天体的碰撞等。综上所述，地球自诞生以来就拥有相对其他大行星以及卫星更安宁的宇宙环境，是整个太阳系当之无愧的幸运儿。1.1.2 地球的物理特征与结构上面我们已经对地球所处的宇宙环境做了系统简

22、单的介绍，接下来主要是地球自身物理特征和结构的讲解，我们会给出具体的参数，作为后面分析潮汐力以及超级月亮所引起的引力变化的计算的基础。A、地球的大小与质量众所周知，地球并不是一个完美的球体，而是一个椭球体。20世纪70年代，通过人造地球卫星的精确测量，我们了解到：地球的赤道半径a=6378.164km，进而可以算出赤道周长为L=40075.186km；地球中心到两极的极半径c=6356.779km，其平均半径R=6371.03km；从而我们不难算出地球的扁率为（a-c）/a=0.，说明地球已经相当接近与球体。只是在南极处约有30m的凹陷，在北极处约有10m的凸起，其余地区差值几乎很小。对于地球

23、的体积，可以直接用球体体积公式近似计算得出V=1.0831021m。对地球质量的计算，最简单的方法，我们可以由实验测出地球表面重力加速度g，再由关系式g=Gm/R（G为引力常量，地球半径取R=6371.03km），我们可以近似计算出地球的质量m=5.9641024kg。当然我们还可以通过开普勒第三定律计算地球的质量：（m地+m月）=a/P 式中月球质量m月 相对地球质量m地 较小，可以忽略，P为月球绕地球公转的周期，以年为单位（P=27.3d=7.4810-2a），a为月球绕地球公转轨道的半长径，以天文单位（AU）为单位（地月距离3.8105km=2.5310-3AU）。由于地球不是严格的对称

24、体，通过更精确的计算，地球质量的准确值为m=5.9641024kg，约有59万亿亿吨重。听起来很大，但这个数值其实只有太阳质量的33万分之一，在浩瀚的宇宙中这是一粒“微尘”。有了质量和体积，我们可以算出地球的平均密度为5.518g/cm。B、地球的内部构造与外层圈层结构地球内部是一个鸡蛋一样的多层球体，由外向里依次可以分为三个圈层：地壳、地幔、外核和内核。对地球内部构造的研究有助于我们后面对地震成因的解释。地壳 地壳就像鸡蛋的蛋壳一样，在地球的最外层，主要由坚硬的岩石组成，平均厚度为21.4km，但很不均匀：海洋的地壳比较薄，只有2-11km，大陆地壳的厚度范围跨度比较大，在15-80km之间

25、，比如喜马拉雅山地区地壳厚度可达70-80km。地幔 地幔就像鸡蛋的蛋清，在地壳下2891km的深度。地幔又可以分为上地幔、过渡层和下地幔三层。上地幔浅部约100km也是坚硬的岩石，与地壳组成了厚约70150km的岩石圈；再往下延伸至约700km深处是相对柔软的软流圈。软流圈以下则是过渡层和下地幔。地核 地核相当于鸡蛋的蛋黄，在地球的最内层，也可以分为外地核、过渡层和内地核。从地幔往下29004980km是液态的外地核，从5120km深处到地心是固态的内地核，而之间的4980-5120km深度的区域叫做过渡层。在地球的外部，即地壳往上依次可以分为岩石圈、水圈、大气圈和生物圈四个圈层。四者之间并

26、非孤立存在，而是相互联系、相互渗透的，但这里我们只对与研究课题相关的水圈做一个简单的介绍。岩石圈的表面高低不平，低凹部分被液态水所淹没成为海洋、湖泊和河流。另外在陆地下面一定深处，还存在着地下水。这些不同形态的水构成的圈层叫做水圈。1.2月球与月相月球是地球唯一的自然卫星，自有文字记录以来，人类文明便于月球息息相关，无论人文美学还是自然科学，我们一直都对这颗近地天体表示着极大的兴趣，随着近代航天技术的发展，对月球的研究取得了一系列突破和成就。我们这里只是简单的提供一些月球物理特征的参数，重点讲解由月球公转引起的月相的变化，帮助我们理解后面超级月亮的成因。1.2.1 月球的自转与其物理特征 月球

27、自转周期为27.32天，与绕地球公转周期近似相等，所以我们只能看到月球的同一面。严格说，月球有天平动，纬度度天平动最大可达651，经度天平动最大可达754。 月地距离为384,401km,可通过激光测距法精确测得。月球的平均直径为3474.8km，约为地球直径（12742.06km）的3/11。月球的质量为7.31022kg，只有地球质量（5.9671024kg）的1/81.3。月球表面重力加速度为1.622cm/s，只有地球表面重力加速度的1/6，如此小的引力吸引不住大气。月球的扁率只有0.，比地球更接近球体，但南北地区同样不对称，北极凸起，南极凹下。而且月球的重心与几何中心不重合，重心偏向

28、地球2km。1.2.2 月球的公转与月相月相，是天文学中对于地球上看到的月球被太阳照明部分的称呼。随着月亮每天在星空中自西向东移动一大段距离，它的形状也在不断地变化着，这就是月亮位相变化，叫做月相。月球绕地球运动，使太阳、地球、月球三者的相对位置在一个月中有规律地变动。因为月球本身不发光，且不透明，月球可见发亮部分是反射太阳光的部分。月相不是由于地球遮住太阳所造成的（这是月食），而是由于我们只能看到月球上被太阳照到发光的那一部分所造成的，其阴影部分是月球自己的阴暗面。月球绕地球公转的轨道面（白道面）与地球绕太阳公转的轨道面（黄道面）之间有509的夹角，因此新月或满月时月地日之间往往并非完全是一

29、条直线。当月地日之间完全是一条直线时就可以观察到日蚀（新月时）或月蚀（满月时）。正是由于这5度的倾斜，每月都有新月和满月然而并非每月都有月食和日食。月球靠反射阳光发亮，它与太阳相对位置不同（黄经差），便会呈现出各种形状。 新月：日月黄经差为0，这时月球位于地球和太阳之间，以黑暗面朝向地球，且与太阳几乎同时出没，故地面上无法见到，这就是新月，也叫做“朔”，这一天为农历的初一。 上弦月：月球继续朝前旋转，到了农历初七、八，也就是图中的位置3，黄经差为90，太阳落山，月球已经在头顶，到了半夜，月球才落下去，这时被太阳照亮的月球，恰好有一半给你看到，称之为“上弦”。 满月：到了农历十五、十六，月球转到

30、地球的另一面，黄经差为180。这时地球在太阳和月亮的中间，月球被太阳照亮的那一半正好对着地球，此时我们看到的是满月，或称之为“望”。下弦月：满月以后，月球升起的时间一天比一天迟了，月球亮的部分也一天比一天看到的小了，到了农历二十三，黄经差270。满月亏去了一半，这时的半月只在下半夜出现于东半天空中，这就是“下弦”。残月：快到月底的时候，月球又将旋转到地球和太阳中间，在日出之前不久，残月才又由东方升起。到了下月初一，又是新月，开始新的循环。日、地、月大致在同一直线上时,正是在地球上月圆之时.自此时开始,月球相对于恒星绕地球运转360,这段时长约27.3天,被看作月亮的运动周期，因这个周角是相对恒

31、星来说的，所以对应周期叫作恒星月。这段时间内地球绕太阳公转也要移动一段距离,此时日、地、月有一定夹角,日、地、月大致共线还有一段时间,大致再过2.2天月球随地球一起运转到达新的位置,终于再次出现三星大致共线，方始再次出现地球上的月圆.于是对于地球来说,月相变化才算是完成了一个周期,再次出现朔望，所以这个周期叫做一个朔望月,时长大致是27.32天+2.21天=29.53天，绕地球角度为360+36029.53/365.24=389.11，而一个恒星月的周期便大约为29.53 360 / 389.11 = 27.32天。月球轨道的偏心率很大，为0.0555。白道和黄道交于两点，分别称为升交点和降交

32、点。由于太阳引力的摄动，交点沿着黄道西移，每年移动20，经过18.58年旋转一周。此外，月球轨道的拱线（近地点和远地点的连线）也不停的变化，变化周期为8.85年。2. 潮 汐研究地月系统的相互作用，首要的就是潮汐。潮汐是最明显，也是最容易观察到的与月球有关的自然现象。潮汐对人类，尤其是沿海居民的生产、生活密切相关，对其的研究因此也由来已久。我国早在公元前两世纪就已经记载月望（满月）之日可以看到十分壮观的海潮（枚乘：七发，140B.C.）。东汉哲学家王充在论衡中就写道：“涛之起也，随月盛衰，大小，满损不齐同。”指出了潮汐跟月亮的依赖关系，余道安在他著的海潮图序一书中也说：“潮之涨落，海非增减，盖

33、月之所临，则之往从之”。东晋的葛洪（281-361）说明了潮汐二字的来源：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也”，并提出自开天辟地就有潮汐，以及他受地形影响。唐朝窦叔蒙著海涛志说：“月与海相推，海与月相期”，还讲了如何预报潮时。封演的见闻记精确记述了涨潮时间逐日的变化。其后更有余靖、张君房、燕肃、沈括、郭守敬等人对潮汐观测得到相当精确的结果。李约瑟（Joseph Needham，1900-1995）曾说：“在近代以前，中国对潮汐现象的了解与兴趣总的来说是多与欧洲的”。近代潮汐的研究，是到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律之后，提出了“潮汐是由于月亮和太阳对海水的吸引力引起”的假设

34、，科学地解释了产生潮汐的原因，后来又经伯努利、欧拉及拉普拉斯等人的工作而日趋完善。2.1潮汐现象狭义上的潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性涨落运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。是沿海地区的一种自然现象，古代称白天的河海涌水为“潮”，晚上的称为“汐”，合称为“潮汐”。广义上的潮汐，是指由于日、月引潮力的作用，使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化,总称潮汐。作为完整的潮汐科学，其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体，但由于海潮现象十分明显，且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，海港工程，

35、航运交通，军事活动，渔、盐、水产业，近海环境研究与污染治理，都与潮汐现象密切相关。尤其是，永不休止的海面垂直涨落运动蕴藏着极为巨大的能量，这一能量的开发利用也引起人们的兴趣。因而，习惯上将潮汐（tide）一词狭义理解为海洋潮汐。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性塑性形变，称固体潮汐，简称固体潮或地潮； 海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退，称海洋潮汐，简称海潮； 大气各要素（如气压场、大气风场、地球磁场等）受引潮力的作用而产生的周期性变化（如8、12、24小时）称大气潮汐，简称气潮。 其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，由月球引起的称太阴潮。 潮汐的发生和太阳，月球都有

36、关系，也和我国传统农历对应。在农历每月的初一即朔点时刻处太阳和月球在地球的一侧，所以就有了最大的引潮力，所以会引起“大潮”，在农历每月的十五或十六附近，太阳和月亮在地球的两侧，太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起“大潮”；在月相为上弦和下弦时，即农历的初八和二十三时，太阳引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分所以就发生了“小潮”，故农谚中有“初一十五涨大潮，初八二十三到处见海滩”之说。另外在第天也有涨潮发生，由于月球每天在天球上东移13度多，合计为50分钟左右，即每天月亮上中天时刻（为1太阴日=24时50分）约推迟50分钟左右，（下中天也会发生潮水每天一般都有两次潮水）故每天涨潮的时刻也推迟50分钟

37、左右。 我国劳动人民在千百年来总结经验出来许多的算潮方法（推潮汐时刻）如八分算潮法就是其中的一例：简明公式为： 高潮时=0.8h农历日期-1(或16)+高潮间隙 上式可算得一天中的一个高潮时，对于正规半日潮海区，将其数值加或减12时25分(或为了计算的方便可加或减12时24分)即可得出另一个高潮时。若将其数值加或减6时12分即可得低潮出现的时刻低潮时。但由于，月球和太阳的运动的复杂性，大潮可能有时推迟一天或几天，一太阴日间的高潮也往往落后于月球上中天或下中天时刻一小时或几小时，有的地方一太阴日就发生一次潮汐。故每天的涨潮退潮时间都不一样,间隔也不同。2.2引潮力的本质月球引力和离心力的合力是引

38、起海水涨落的引潮力。地潮、海潮和气潮的原动力都是日、月对地球各处引力不同而引起的，三者之间互有影响。因月球距地球比太阳近，月球与太阳引潮力之比为11：5，对海洋而言，月亮潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性塑性潮汐形变，会引起相应的海潮，即对海潮来说，存在着地潮效应的影响；而海潮引起的海水质量的迁移，改变着地壳所承受的负载，使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振动，使海潮的变化更趋复杂。除月球、太阳外，其他天体对地球同样会产生引潮力。虽然太阳的质量比月球大得多，但太阳离地球的距离也比月球与地球之间的距离大得多，所以其引潮力还不到月球引潮力的一半。其他天体或因远离地球，

39、或因质量太小所产生的引潮力微不足道。根据平衡潮理论，如果地球完全由等深海水覆盖，用万有引力计算，月球所产生的最大引潮力可使海水面升高0.563m，太阳引潮力的作用为0.246m，夏威夷等大洋处观测的潮差约1m，与平衡潮理论比较接近，近海实际的潮差却比上述计算值大得多。如我国杭州湾的最大潮差达8.93m，北美加拿大芬地湾最大潮差更达19.6m。这种实际与计算的差别目前尚无确切的解释。我们这里主要是对月球产生的引潮力本质的解释。A、 我们假设海水覆盖整个地球表面，运用惯性力学知识讨论月球万有引力对海洋潮汐力的作用。如图1，图1-C和M分别表示地心和月心，C为地月质心。水随C绕C平动。 虚线和点线分

40、别表示地心和月心绕共同质心C的运动。地月绕二者共同的质心C转，视以C为原点，坐标轴指向恒星的Cxy系为惯性系。另有一以地心C为坐标原点，坐标轴指向恒星的参考系Cxy。C系与C系坐标轴总保持平行，故C系绕C系平动。接下来，为了解释一日二潮，即为什么面向和背向月球的水面有两个凸起，我们引入以下的理想模型：认为地表水相对于C系静止，即地表水随着C系绕C系平动。同时，水表面的诸个小体元都以CC为半径作圆周运动，但各自圆心不同。又因为是平动，诸体元的速度和加速度都是相同的，所以各单位质量水与地心处单位质量物质所受的向心力也相同，如图2所示。然而由于地表各处与月球连线的长短、方位不一样（即距离、方向不同）

41、，因此个体元物质在各处受到的月球引力大小方向不同，如图3所示。这种引力的不同就产生了两种作用效果，一种作用（即其中的一个分力）是使各单位质量水获得各自以CC为半径作圆周运动的加速度，这个力也等于月球作用于地心处单位质量物质的力。另一种作用（即另一个分力）就是产生潮汐。所以月球的引潮力就可以定义为地球表面单位质量体元所受到的月球引力减去地心处单位质量物质受到的引力。用公式表示为：FFCF（其中F、FC和F分别表示引力、向心力和引潮力）mMC*C图2-单位质量水或物体受到的向心力mM*CC图3-单位质量物体在地面各处受到月球的引力mCM*C图4-单位质量物体在地面各处受到的引潮力FCPFF 图5-

42、用矢量差求引潮力很明显，式中的FC等于Gm/d，G、m和d分别对应万有引力常量、月球的质量以及月心地心的距离。地表各处的引潮力用上图4表示，从图中可以看到，背向月球以及朝向月球的水面都会有两个凸起。上图5取图4中P点作为例子，用来说明合力就是月球和向心力以及引潮力之间的关系。接下来我们参考图6，计算位于地面上Q处的单位体元物质所受到的引潮力，将这个力向Q处水平、竖直方向投影，有 -（1） -（2） 式中合力的竖直分量FV能够使海水“涨落”，而水平面的分量FH则引起海水的“潮流”。mlQdC 图6-图中z轴为地面Q处的竖直方向，QH则在水平面内最后，我们根据图7来计算离月球最近的A点和离月球最远

43、的B点的引潮力。CA FC FC F FCxO 图7-在地心月心连线上的A处和B处引潮力的分析两点单位质量物质所收的万有引力和向心力在同一直线上，取O为坐标轴。又根据上面的式（2）和式（3）中0，ldR，R为地球的半径，所以有A点处引潮力 因为地月距离远大于地球的半径，所以2dR2d，dRd， 同理可得，B点处的引潮力为由此可见，A、B两处的引潮力大小相等，都背离地心向外。海水在引潮力的作用下“涨起”。而在D、E处，FV与FH相比微乎其微，所以引潮力相等且指向地心，海水在此作用下“跌落”。通常在一昼夜的过程中，海水将分别处于A、B、C、D四个方位，所以会形成两次涨潮，两次落潮。其他地面上的点的引潮力分布可以用上图7来表示。 综上来看，潮汐从根本上说是因为地球各处引力不均匀，我们通常用“引力梯度”来表述。B、下面我们来看另一种比较直观易懂的解释。由于地月质心与地球中心发生偏离，地月质心对地球上的物质来说犹如椭圆轨道的一个焦点，地球在自转时地球和月亮的共同作用迫使地球上的物质向椭圆轨道发展，所以在地球面向月亮和背离月亮的部分都会隆起，这就形成了太阴潮。如图8图8-太阴潮形