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永不停息的海洋:大海的呼吸

中國科普博覽
中國科協(xié)、中科院攜手“互聯(lián)網(wǎng)+科普”平臺(tái),深耕科普內(nèi)容創(chuàng)作
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“月有盈虧圓缺”,海有漲潮落潮,大海中的海水每天都按時(shí)漲落起伏變化。古時(shí),人們把白天的漲落稱為“潮”,夜間的漲落叫做“汐”,合起來叫做“潮汐”。潮汐現(xiàn)象使海面有規(guī)律的起伏,就像人們呼吸一樣。海水漲起來的時(shí)候,只見那水頭像駿馬一般,從大海的遠(yuǎn)處奔騰而來,轉(zhuǎn)眼間水滿灣畔,驚濤拍岸,發(fā)出雷鳴般的轟鳴,飛沫四濺,一股海腥味兒撲鼻而來。那正是只能用波瀾壯闊來形容。及至退潮,則別有一番景致。只見海水漸次回落,轉(zhuǎn)瞬間,被海水覆蓋的金黃色沙底,奇形怪狀的礁石,都顯露出來。

潮水為什么日以繼夜、周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)著,是什么力量促使海水發(fā)生如此有規(guī)律的升降、漲落?我國古代不少科學(xué)家,經(jīng)過長期觀測,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)海洋潮汐現(xiàn)象與月亮的盈虧圓缺有密切的關(guān)系。潮汐是海水受太陽、月亮的引力作用而形成的。根據(jù)萬有引力定律,兩個(gè)物體之間都存在著相互吸引力;引力的大小,與它們物體的質(zhì)量乘積成正比,而與它們之間的距離的平方成反比。兩個(gè)物體的質(zhì)量越大,彼此的引力就越大;兩個(gè)物體間距離越遠(yuǎn),則引力越小。眾所周知,地球繞太陽一周的時(shí)間是一年,月亮繞地球一周為一個(gè)月。以地球-月亮為例,它們之間,彼此都有吸引力,如果它們都靜止不動(dòng),就會(huì)使它們之間碰撞;但是因?yàn)樗鼈兲幱诓煌5霓D(zhuǎn)動(dòng)中,又會(huì)產(chǎn)生與引力方向相反的離心力,而且兩個(gè)力的大小相等,因此處于平衡狀態(tài)。可是,地球表面每個(gè)質(zhì)點(diǎn)受月亮的引力,大小并不一樣;有的地方,引力大于離心力;有的地方小于離心力,它們的兩個(gè)力之間的差值,就是產(chǎn)生潮汐現(xiàn)象的引潮力。

地球上各地的引潮力,隨地、月之間的距離遠(yuǎn)近而變化,加上地球也不停的自轉(zhuǎn),隨時(shí)變化著。從而,各地在不同時(shí)間,有著各種不同大小的潮汐漲落。

錢塘江大潮

每逢農(nóng)歷8月18日,來浙江海寧一帶觀潮的人,成群結(jié)隊(duì),絡(luò)繹不絕。這時(shí)的岸邊,人山人海,萬頭躦動(dòng),人們焦急地等待那激動(dòng)人心時(shí)刻的到來。不一會(huì)兒,忽見人群騷動(dòng),只見遠(yuǎn)處出現(xiàn)一條白線,由遠(yuǎn)而近;剎那間,壁立的潮頭,像一堵高大的水墻,呼嘯席卷而來,發(fā)出雷鳴般的吼聲,震耳欲聾。這真是:“滔天濁浪排空來,翻江倒海山為摧?!边@就是天下聞名的錢塘江大潮。洶涌壯觀的錢塘潮,歷來被譽(yù)為“天下奇觀”。人們通常稱這種潮為“涌潮”,也有的叫“怒潮”。涌潮現(xiàn)象,在世界許多河口處也有所見。如巴西的亞馬遜河、法國的塞納爾河等。我國的錢塘江大潮,也是世界著名的。

為什么會(huì)發(fā)生這樣壯觀的涌潮呢?
首先,這與錢塘江入海的杭州灣的形狀,以及它特殊的地形有關(guān)。杭州灣呈喇叭形,口大肚小。錢塘江河道自澉浦以西,急劇變窄抬高,致使河床的容量突然縮小,大量潮水擁擠入狹淺的河道,潮頭受到阻礙,后面的潮水又急速推進(jìn),迫使潮頭陡立,發(fā)生破碎,發(fā)出轟鳴,出現(xiàn)驚險(xiǎn)而壯觀的場面。但是,河流入??谑抢刃蔚暮芏?,但能形成涌潮的河口卻只是少數(shù),錢塘潮能榮幸地列入這少數(shù)之中,又是為什么?

科學(xué)家經(jīng)過研究認(rèn)為,涌潮的產(chǎn)生還與河流里水流的速度跟潮波的速度比值有關(guān),如果兩者的速度相同或相近,勢均力敵,就有利于涌潮的產(chǎn)生,如果兩者的速度相差很遠(yuǎn),雖有喇叭形河口,也不能形成涌潮。

還有,河口能形成涌潮,與它處的位置潮差大小有關(guān)。由于杭州灣在東海的西岸,而東海的潮差,西岸比東岸大。太平洋的潮波由東北進(jìn)入東海之后,在南下的過程中,受到地轉(zhuǎn)偏向力的作用,向右偏移,使兩岸潮差大于東岸。

杭州灣處在太平洋潮波東來直沖的地方,又是東海西岸潮差最大的方位,得天獨(dú)厚。所以,各種原因湊在一起,促成了錢塘江涌潮。