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潮汐現(xiàn)象
到過海邊的人們,都會看到海水有一種周期性的漲落現(xiàn)象:到了一定時間,海水推波逐瀾,迅猛上漲,達到高潮;過后一些時間,上漲的海水又自行退去,留下一片沙灘,出現(xiàn)低潮。如此循環(huán)重復,永不停息,海水的這種運動現(xiàn)象就是潮汐。
潮汐現(xiàn)象的原理
真實月球引力和平均引力的差值稱為干擾力,干擾力的水平分量迫使海水移向地球、月球連線并產(chǎn)生水峰潮汐現(xiàn)象是指海水在天體(主要是月球和太陽)引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性運動,習慣上把海面鉛直向漲落稱為潮汐,而海水在水平方向的流動稱為潮流。
潮汐是所有海洋現(xiàn)象中較先引起人們注意的海水運動現(xiàn)象,它與人類的關(guān)系非常密切。海港工程,航運交通,軍事活動,漁、鹽、水產(chǎn)業(yè),近海環(huán)境研究與污染治理,都與潮汐現(xiàn)象密切相關(guān)。尤其是永不休止的海面鉛直漲落運動蘊藏著極為巨大的能量,這一能量的開發(fā)利用也引起人們的興趣。
在世界范圍內(nèi),幾乎一年四季都會有潮汐現(xiàn)象。由于地球、月球在不斷運動,地球、月球與太陽的相對位置在發(fā)生周期性變化,因此引潮力也在周期性變化,這就使潮汐現(xiàn)象周期性地發(fā)生。潮汐現(xiàn)象并不會因為是處于哪個季節(jié)而有所停止。
大海漲潮和落潮一般一天有兩次,海水的漲落發(fā)生在白天叫潮,發(fā)生在夜間叫汐,所以也叫潮汐。海水在隨地球自轉(zhuǎn)的過程中會產(chǎn)生離心力,同時月球、太陽會對海水產(chǎn)生吸引力,這些力共同作用就形成了引潮力。由于地球、月球與太陽的相對位置會發(fā)生周期性變化,因此引潮力也在周期性變化,這使得潮汐現(xiàn)象周期性發(fā)生。
潮汐的過程,每天不同,這是因為月球、太陽和地球三者的相對位置不斷變化的緣故。不僅它們的距離有變化,而且三者還不在同一個平面上,所以月球和太陽對地球的引潮力,有時互相增強,有時互相削弱,致使潮高和潮時都隨著發(fā)生變化。
潮汐現(xiàn)象其實就是海水漲潮和退潮,海水漲潮和退潮會產(chǎn)生勢能,如果合理利用可以利用潮汐現(xiàn)象的這個特性發(fā)電。正常情況下,潮汐現(xiàn)象對生態(tài)環(huán)境的影響并不大,但如果利用潮汐能發(fā)電,就會給生態(tài)環(huán)境造成很大影響。
開發(fā)潮汐能,如建造一個潮汐發(fā)電站會給潮汐區(qū)域帶來一系列物理、化學、社會經(jīng)濟方面的環(huán)境影響。這些影響包括發(fā)電站對潮汐區(qū)域的影響、對航海和漁業(yè)生產(chǎn)的影響,以及對蓄水池地區(qū)的生態(tài)影響,尤其是修建潮汐水壩所引起的有形障礙影響更甚,例如能產(chǎn)生成層作用、水土流失、泥沙淤積等生態(tài)后果。
能源開發(fā)
潮汐能
潮汐能是以位能的形態(tài)出現(xiàn)的海洋能,是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。海水漲落的潮汐現(xiàn)象是由地球和天體運動以及它們之間的相互作用而引起的。在海洋中,月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋轉(zhuǎn),這種水位的上升以周期為12小時25分和振幅小于1m的深海波浪形式由東向西傳播。太陽引力的作用與此相似,但是作用力小些,其周期為12小時。
當太陽、月球和地球在一條直線上時,就產(chǎn)生大潮(springtides);當它們成直角時,就產(chǎn)生小潮(neaptides)。除了半日周期潮和月周期潮的變化外,地球和月球的旋轉(zhuǎn)運動還產(chǎn)生許多其他的周期性循環(huán),其周期可以從幾天到數(shù)年。同時地表的海水又受到地球運動離心力的作用,月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。