大海永遠不會平靜。除了大風、地震、海底火山爆發以及氣壓驟變等原因會引起海水臨時漲落外,主要原因則是月亮與太陽等天體的引力作用,使海水每天都能產生周期性的運動。人們習慣上把海麵垂直方向的漲落稱為潮汐(Tide),而把水平方向的流動稱為潮流(Tidalcurrent)。本章主要介紹潮汐的有關問題。
潮汐現象比較難理解,表示某地的海麵高度隨時間變化的情況。縱坐標是潮位高度,橫坐標是時間。在一個周期內,海麵升到最高位置時稱為高潮;而降到最低位置時則稱為低潮。海麵從低潮逐漸升到高潮的過程叫漲潮;而海麵從高潮逐漸降落到低潮的過程叫落潮。海麵上升到高潮或下降到低潮時,有一段時間海麵不升也不降,稱之為平潮或停潮。平潮的持續時間各地有所不同,從幾分鍾到幾十分鍾不等。高潮的平潮時刻叫高潮潮時,低潮的平潮時刻叫低潮潮時,一個地點的潮時是隨日期而逐漸改變的。兩次相鄰的高潮或低潮之間的時間間隔叫做周期,不同海區的周期有時是不一樣的,有的海區的周期是24小時50分(一個太陰日),有的海區的周期是12小時25分(半個太陰日)。在潮汐漲落的過程中,從海圖深度基準麵到海麵的高度叫潮高,海麵上漲到最高位置時的高度叫做高潮高,而下落到最低位置時的高度叫低潮高,相鄰的高潮高與低潮高之差稱為潮差。
我們再補充一個平均海麵的概念。平均海麵是測定大陸高度的基準麵,它是根據潮汐觀測記錄算出來的。某個時期內海麵的平均高度,是該時期內每小時海麵高度的平均值。由於水位受氣象條件的影響很大,隨季節也有明顯的變化,所以求某地的平均海麵一般采用多年觀測值的算術平均值。例如,我國一直采用的全國大地高度起算麵“黃海平均海水麵”,就是采用青島1950~1956年共7年的平均海麵值;而從1987年5月26日開始啟用的“1985國家高程基準”則是根據青島驗潮站1952~1971年的潮汐資料組成10組19年平均海麵的均值而得到。海圖或地圖上標注的某地點的海拔高度,就是指距離上述的某一平均海麵的高度。
由於天體公轉的原因,月球、太陽和地球的相對位置不斷變化,月球與太陽等天體對地球的引力也在不斷變化。其中月球由於離地球更近,它對地球的引潮力比太陽對地球的引潮力更大,其大小約為2.17倍。這樣,海洋潮汐變化主要是隨月球繞地球運行的變化而形成的,準確地說,海水受到月球的引力和地球繞“公有重心”(月球與地球公有重心在距離地球中心0.73個地球半徑的地方)旋轉所產生的慣性離心力的聯合作用而形成了海洋的潮汐現象。潮汐的月變化與太陽、月球和地球三者的相對位置在一個月內周期性的變化有關,在朔(新月,農曆初一)或望(滿月,農曆十五)日、太陽、月球和地球的位置差不多在一條直線上,這時太陽引潮力和月球引潮力幾乎作用於同一方向,最大程度地相互加強,因而這兩天出現一個月中最高的高潮和最低的低潮,形成最大潮差,叫做大潮。在上弦(農曆初八)或下弦(農曆二十三)日,太陽、月球和地球三者的位置幾乎成直角,這時太陽引潮力的方向與月球引潮力的方向互相垂直,最大程度地相互削弱;因而這兩天出現一個月中最低的高潮和最高的低潮,形成最小潮差,叫做小潮。但實際上大潮出現的時間要比上述理論分析滯後1~3天。同樣,對於一天中某地高、低潮也不是出現在理論上的月球上下中天時間,而是之後數小時,落後的這段時間叫做高、低潮間隙。這是因為海水並非靜止,受海洋形態及摩擦力因素等影響,複雜的海水運動滯後影響了規律性變化。