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潮汐:巨轮脱困的“幕后功臣”

时间:2021-04-09 19:44:14 点击:

  核心提示: 3月28日深夜,苏伊士运河潮水大涨,十几艘拖船夤夜出动,趁机帮助搁浅的20万吨级巨轮“长赐”号成功起浮。被它“封锁”了近一周后的苏伊士运河终于复航。在这次“世纪大堵船”的救援过程中,“潮汐”成了最大...

世界杯下注平台 www.tekrardusun.com 3月28日深夜,苏伊士运河潮水大涨,十几艘拖船夤夜出动,趁机帮助搁浅的20万吨级巨轮“长赐”号成功起浮。被它“封锁”了近一周后的苏伊士运河终于复航。在这次“世纪大堵船”的救援过程中,“潮汐”成了最大的功臣,一时之间也成了网上的热搜词。

潮汐形成示意图 (图片来源:https://www.armortechs.com)

    一天两次,随月而行

    潮汐是海边常见的一种自然现象。涨潮时,海水涌向岸边,淹没大片海滩;落潮时,海水从岸边退去,留下一地贝壳。这种海水上涨的现象,出现在白天的叫做“潮”,出现在晚上的叫做“汐”,合起来便是“潮汐”。

    古人很早就认识到潮汐与月亮的盈亏有关,我国东汉时期的学者王充在《论衡》中就曾说:“涛之起也,随月盛衰,大小满损不齐同?!?nbsp;但是其中的原理,直到英国科学家牛顿发现万有引力定律之后才得以阐明。

    我们知道,地球和月亮都在围绕地月系的质心转动。在朝向月面的这半个地球上,海水受到月球的引力比较大,被月球引力吸引而“鼓起”,形成涨潮。在背向月面的那半个地球,海水受到的月球引力比较小,在随地球绕地月系质心旋转的过程中,因惯性离心力“甩出”而向外隆起,也形成涨潮。而与它们经度相隔90度的那两个地方,则正好是落潮。例如当我国黄海、东海沿岸涨潮时,经度相差180度的美国东海岸也在涨潮,而经度相差90度左右的阿拉伯海和夏威夷等地正值落潮。

    由于地球每天自转一圈,一天之中我们总会有一次面向月亮和一次背向月亮。因此在地球上的任一个海滩,每天都能经历两次涨潮和两次落潮。又因为在同一个地方,月出的时间每天都要比前一天推迟50分钟左右,所以到了第二天,这里涨潮的时间就要比前一天推迟大约50分钟。一天之中两次涨潮的时间,平均相隔约12小时25分钟。

    日地加持,涨落复杂

    苏伊士运河每天都会涨潮两次,为什么到了3月28日“长赐”号才借以脱身呢?

    这又牵出月亮的一个“同伙”——太阳。太阳的质量占整个太阳系的99.8%以上,是太阳系的绝对主宰。它对地球的引力是月亮对地引力的150多倍,不过由于潮汐力与距离的3次方成反比,月亮因为离得更近(月地距离只有日地距离的1/400),产生的潮汐力大约为太阳的2.2倍,成为潮汐的主导。

    但这并不意味着太阳的影响可以无视,它的介入使得潮汐又有了“大潮”和“小潮”之分:每逢新月(农历初一)和满月(农历十五前后)时,月亮、太阳、地球基本处于同一直线,日月的潮汐力叠加,形成大潮;每逢上弦月和下弦月时,地月方向和日地方向几乎垂直,月亮引起的落潮与太阳引起的涨潮同时发生,两者相互拮抗而月亮胜出,形成小潮;在其他时候,潮水涨幅处于二者之间。

    这还不算完,地球本身也为潮汐带来了更多复杂性。地球上海洋面积约占71%,陆地占29%。陆地的形状和分布不规则,海岸线弯弯曲曲、海底形状高低不平,而且海水又有黏滞性,这使得涨潮的幅度、时刻、持续时间非常复杂,因地而异。每天涨潮的时间并不和月亮同步,而是要延迟1个小时或几个小时;每月大潮也并不正好发生在初一和十五,经?;崧浜罅饺?,著名的钱塘江潮常常在十八这天最壮观:“八月十八潮,壮观天下无”(苏东坡句)。

    可见,在苏伊士运河大潮的时候,才是“长赐”号脱困的最好时机。3月27日正是农历十五,运河涨潮幅度达1.96米(与低潮时相比),巨轮在救援下移动了17米,但还是未能脱困。到了28日夜里11点多开始的大潮,涨潮幅度增至2.06米,“长赐”号终于成功起浮。

    可资利用,影响重大

    潮汐除了在航运、农田灌溉、渔业、盐业等方面可资利用外,人们还利用它来发电。潮汐发电的能量庞大而且稳定,是难得的清洁能源。

    潮汐也在给地球自转“踩刹车”。潮汐导致的海水和浅海海底摩擦、固体地球物质的黏滞性产生的内摩擦,都会耗散地球的自转动能,使它的转动变慢,一天的长度每过100年大约增加1.64毫秒。在地球自转减速的同时,由于地月系的角动量守恒,地月距离也在逐渐增加,平均每年增加约3.8厘米。大约6亿年后,地球上将再也看不到日全食,只能见到日环食。

    还有天文学家认为,地球生命的起源可能也是因为潮汐而催生的。彗星等天体的碰撞把基本的氨基酸等原始有机物带到了地球海洋里,太阳辐射和潮汐作用提供的能量,引起化学反应生成了更加复杂的有机化合物,例如脂肪酸和蛋白质,并最终形成了生命。如果没有月亮和潮汐,地球上的生命将难以形成,或可能要延迟几亿年等待其他的合适条件。


作者:不详 来源:网络
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