请问潮汐是怎样形成的?为什么一天会有两次?

小编:优质农业网   人气:0℃   发布时间:2025-02-22 00:35:48
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潮汐的形成:月球和太阳对海洋的引潮力的作用是引起海水涨落的原因。在非惯性系下,引潮力是月球的万有引力和与之对应的惯性,还有太阳的万有引力和与之对应的惯性力等四种力的合力。

请问潮汐是怎样形成的?为什么一天会有两次?

地球和月球看做质点,以地心为非惯性参照物,地球质点受到月球质点的万有引力正是地球质点绕共同质心做圆周运动的向心力,而此向心力对应的惯性力与此向心力大小相等方向相反。所以地球质点受月球质点的万有引力与这个惯性力相互抵消。

而实际上地球的体积很大,在离月球最近的地面上的物体,绕地、月共同质心做圆周运动的轨道半径明显小于地球质点的轨道半径,物体所受月球的万有引力就会大于所受对应的惯性力,这两个力不能再抵消,其合力与物体受地球的万有引力方向相反,使物体的重力明显变小。

如果所说的“物体”是海水,那么就会有涨潮发生。在离月球最远的那部分海水同时也会有涨潮发生。发生在早晨的高潮叫潮,发生在晚上的高潮叫汐,于是就有了潮汐。

有两次潮汐的原因:对于同一处海水,如果人正对月球的时候是涨潮,背对月球的时候则也是涨潮,这样人每天就能看到两次涨潮了。

扩展资料:

潮汐周期:

1、半日潮型:一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮,前一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同,涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等(6小时12.5分)。

2、全日潮型:一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。南海的北部湾是世界上典型的全日潮海区。

3、混合潮型:一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮,但两次高潮和低潮的潮差相差较大,涨潮过程和落潮过程的时间也不等;而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。

不论哪种潮汐类型,在农历每月初一、十五以后两三天内,各要发生一次潮差最大的大潮,那时潮水涨得最高,落得最低。在农历每月初八、二十三以后两三天内,各有一次潮差最小的小潮,届时潮水涨得不太高,落得也不太低。

百度百科-潮汐

前面已经论述了潮汐力的性质、特点、曲线形态以及它形成的潮汐波的表达式、振幅、频率、周期等,也论述了海水受潮汐力作用后形成的海潮干涉、衍射,大气受潮汐力作用后形成的大气潮汐。本书中所指潮汐力不是以前人们所称的由月球的万有引力对海水质点和地心质点引起的引力差,两者作用原理和方式均存在着本质的差别。

潮汐力对地壳的作用体现在地壳的潮动上。地球板块受银核的潮动是固体潮的主要形式,而受太阳影响的潮动则变得次要,受月球影响更加次之。

地球的固体潮主要受银核的影响,那么,一个重要的因素将严重地影响着地球的地壳潮动。在分析海水潮汐时潮汐力的一般表达式中,β因子是一个变数,它起始位置的变化与参照系中的轨道焦点有关。当焦点为太阳的时候,它在365天内不断地作着绕地球一周的调整;当焦点为银核时,它在2.75亿年(太阳系绕银核运行周期)内调整一圈。所以,在以银河系作参照系时,地球在一年之内,其β的起始位置几乎没有变化,也就是说,由银核施加的潮汐力看起来变化不大,甚至没变化,而只体现出地球自转的24小时的太阳潮汐变化。这一重要特性对固体潮的能量积累将产生非常作用。众所周知,海水潮汐的传播速度滞后于地球的自转速度,显然固体潮汐的传播速度更加滞后于地球的自转速度。在银河系里,固体潮汐的滞后使人类无法感觉到潮汐的波峰波谷交替的移动,好像原地静止不动。在这种状态下,潮汐力每12小时几乎在原地出现一次极大值,使地壳的固体潮汐能量不断地聚集,最终导致地壳运动。一个明显的例证,就是岩浆的侵入和火山的喷发。在地史的一段时期内,二者几乎表现在同一区域(参见图3-14),这是银核施加给地球的地壳和地幔物质潮汐力长期作用的结果。

潮汐力曲线是余弦曲线,其大小与地球和银核的矢径及夹角β有关。

在太阳系中,β的起始点随着一年中时间的更迭在不断地改变,其变化的周期为365天;而在银河系中,尽管β也是随着地球轨道位置的变化不断改变,但变化的周期却成了2.75亿年,改变的速度之低使人们不能觉察。

由银核施予地球潮汐力的起潮振幅在赤道附近大,在高纬度地区小。起潮后的潮汐波形表达式、周期、相位、振幅等特征变化参见相关内容,在此不赘述。

潮汐力不仅可作用于地壳,也可作用于地幔。根据重力均衡原理,地壳相对于地幔并非具有同等包裹厚度,地面上山体越高,其插入地幔的低密度地壳物质(山根)越深,图6-5是反映地壳呈“倒山状”插入地幔的实测资料之一。按照前述所分析的潮汐波的有关现象,有理由相信,在地幔潮汐的运动中,由于有这些“山根”的作用,地幔潮汐将发生干涉和衍射作用。当地幔潮汐干涉加强时,紧挨地幔的并且具有活动空间的地壳将严重受到地幔潮汐波的作用,火山喷发、岩浆侵入将不可避免。笔者认为,发生在地壳上的固体潮作用,包括着银核对地壳的潮动和地幔潮动的直接影响两个方面。

潮汐力致潮的方式是通过作用于物体的质点,引起质点发生位移而形成潮动。由于海水、大气等流体的质点受力后易于发生位移,所以,海水与大气在受到潮汐力作用时易于发生潮动。地球的岩石圈物态不同于大气和海水,为固态,质点在受力后不易于发生位移,所以,板块受到潮汐力作用后不易于发生潮动。但是,由于岩石圈板块紧邻软流圈,而软流圈物质具有大气、海水易于潮动的特性,在潮汐力作用下容易形成地幔潮,其潮动的波峰、波谷直接影响岩石圈板块,就像是板块受力后形成潮动,因而有人称为固体潮。

图6-5 从太平洋到大西洋横穿大陆实测重力剖面(F.Press,1974)

板块内部质点受潮汐力作用后位移是微量的,它不可能像海水与大气产生宏观潮动,因而,板块受潮汐力的作用与运动是微观或不可测的。

板块受地幔潮动的影响是被动的。由于流体具有不可压缩性,当地幔物质受力产生潮汐,形成潮汐波峰和波谷时,覆盖在其表面的岩石圈不可能因其重量将这种波峰和波谷压平。当地幔波峰形成的振幅大到一定值,而岩石圈因超重,不能匹配地幔潮的位移速度时,发生地幔物质向岩石圈板块的侵入则不可阻挡。地幔的波动是成片的,所以岩浆的侵入表现也是成片的(参见图3-14)。因地幔潮汐波的波峰是有限的,所以,岩浆的侵入程度也是有限的。岩浆突破地壳,可以是因为地壳裂隙减压形成,也可以是因为地壳太薄造成岩浆的上覆压力太小形成的。

如果伴随着地幔潮动还有化学过程,并产生了大量气体,在岩浆侵入过程中,就会出现火山喷发。

地幔潮汐也是传播的;在传播的过程中,潮汐的波峰先后经过不同的地方,只要在潮汐波峰经过的路途地壳有足够的厚度平抑波峰压力,岩浆就不会喷出。当地壳厚度减薄,上覆地壳重力不能平衡岩浆潮的压力,岩浆将突破地壳形成岩浆外逸(图6-6),其外逸的方式多种多样。

为什么有些既成的火山口不能成为地幔物质长期的通道?主要原因在于地幔潮波的波峰不能长期在此出现,即使出现也可能因为幅度不够而不能突破上覆压力或溢出。有些地方,特别是地球的较低纬度区,是地幔潮波多发地。因为振幅不够,形成岩浆上涌高度有限,即使有人站在火山口,见到上涌的岩浆,也不会被岩浆伤害,就像站在潮上带观潮一样,随着潮波波峰过去,已经上涌的岩浆也会如潮落一样退去。著名的基拉韦厄火山充分说明了地幔潮汐的这种特点,只是以往没有被认识。

图6-6 地幔波的传播与岩浆侵入和外逸示意图

t1时刻形成的地幔潮波经过t2-t1,时间传播到t2时刻,由于上覆地壳压力足以平衡地幔潮汐压力,不能产生岩浆外溢,但在地壳的底部有岩浆侵入层的存在。当地幔潮波传播到t3时刻,由于地壳厚度减薄,上覆地壳压力小于地幔潮汐压力,岩浆外溢不可避免,岩浆外溢方式有喷发式、流动式等,一座火山因地下物质成分的不同而具有不同的外逸方式

位于夏威夷群岛的基拉韦厄火山是世界上研究得最详细的一座火山。为了提供基拉韦厄火山的内部结构及活动性资料,美国地质调查所在其破火山口上设置了一所火山监测站,安置了一组先进地震仪台网和一组地倾角仪(测量地面倾斜变形的仪器),建了一座化学实验室,用以观测因地下岩浆活动和能量积累所引起的火山膨胀与收缩,研究熔岩和岩石化学成分与火山喷出的气体化学成分的系统变化。这些先进的仪器和技术装备,不仅解决了当时的技术问题和预测了火山活动,也为今天认识地幔潮汐波提供了实际资料。以下是关于基拉韦厄火山活动的实测资料(据F.普雷斯,1982)。

“1959年8月14日到19日,地震仪探测到在基拉韦厄破火山口下55km处发生小震群活动。标志着岩浆从软流层进入岩浆通道系统的前缘,通过岩石圈上到地表。在5~15km深处发生的弱震挠动可以追踪岩浆的向上运移。8月至10月间,地倾角仪指示火山开始膨胀,很像是由于岩浆上升并灌入破火山口下的岩浆室内引起的。

第一个爆发信号发生在9月份。地震仪探测到在靠近破火山口内的哈莱茅茅深坑东北缘,有一组小地震活动。11月前,小地震活动的频度每天超过1000次。当时,基拉韦厄火山顶部的膨胀比前几个月加快了3倍。后来,与11月14日振动的频度和强度又增加了10倍。意味着喷发裂隙正在开辟通往地面的通道。就在那天傍晚,熔岩流从基拉韦厄破火山口正东的基拉韦厄-伊基火山上一条1km长的裂隙中溢出,地震也就停止了。地震仪几乎是同时记录到伴随岩浆外喷的典型地颤。接连7天,大概有3000万立方米(×104m3)的熔岩灌入基拉韦厄-伊基火山口中,伴有壮观的熔岩涌泉。储存在岩浆室中的岩浆被排尽后,地倾角仪指示火山正在缓慢收缩。反复的膨胀和喷发,一直持续到12月21日,基拉韦厄-伊基火山才转入休眠,结束了这次喷发活动。但是,美国地质调查所的科学家们却预感到不妙,因为火山开始比11月份更显得肿胀。在破火山口下的浅层岩浆室中,贮存了比开始喷发前还要多的熔岩。地震活动表明压力增大,迫使熔岩流劈开新的裂谷通道。1960年1月初,距破火山口东约45km的卡波霍村不远,记到一组地震群活动,后来正如所料,1月13日在破火山口旁边发生喷发(图6-7)。村北几百米处发生一条10km左右的破裂。以后的熔岩流超过一亿立方米。卡波霍村遭到毁灭,但没有造成伤亡。熔岩流流到海里产生了新的景观。为控制熔岩流和避免海岸公共设施遭到破坏,修筑了一道高7m左右的墙也无济于事。此后,地倾斜仪显示出破火山口下补给基拉韦厄火山喷发的岩浆室已经枯竭。火山下降总体积与喷出熔岩流的体积相当,这个事实为前面的叙述提供了旁证。”

图6-7 1960年基拉韦厄火山侧翼喷发示意图(据F.普雷斯,1982)

早期阶段,熔岩充满了山顶的基拉韦厄。伊基破火山口,形成了125m深的熔岩湖,但一半以上的熔岩又流入火山喷口。继基拉韦厄-伊基喷发停止之后,在东坡相距45km的卡波霍村又发生喷发,熔岩流覆盖了10km2

从上述这组引人入胜的记录资料,可以看出基拉韦厄火山岛经历的过程:地幔潮汐波来临前兆(1959年8月14日)—熔岩喷出(1959年11月14日)—消退(1959年11月22日)—传播(1959年11月23日到1960年1月)—异地喷发(1960年1月13日,在以东45km处)—异地消退(卡波霍村较基拉韦厄山顶地势低矮,持续4周)。这一过程难道不是地幔潮汐波的潮起潮落而传播的过程(为什么岩浆不继续沿着几乎没有压力的基拉韦厄-伊基火山口喷发,却转而到45km以外的卡波霍村另劈新场)?也许在1959年11月14日到1960年1月13日这段时间里,从基拉韦厄-伊基火山到卡波霍村火山的相继喷发不完全是地幔波在传播,但却绝对不能否认从1959年9月到1960年1月,基拉韦厄岛经历了地幔潮波的潮起潮落的过程。假如从基拉韦厄-伊基到卡波霍村是地幔潮在传播,那么,这次活动的地幔潮传播速度是0.738km/d。

之所以说当时人们并没有认识火山活动是地幔波的传播,是因为所引资料的最后一句认识语言的存在,指示了文中叙述和插图中的岩脉(立体应为岩席或岩床)画法都是地幔潮传播以外想法的体现。以地幔潮波传播的观点解释这一火山事件,除了上述关于“过程”的认识外,插图中岩基的画法也存在商议处,但这些看不见、摸不着、争议大的认识是没有多少记载必要的。

岩浆侵入是岩浆外溢的前奏,把岩浆外溢当成火山喷发的一种,岩浆侵入便是火山喷发的前奏,基拉韦厄火山喷发的事实已说明了这点。岩浆侵入还是火山活动的半成品,当火山通道足够高,或者地层厚度较大时,岩浆是不能喷发出来的,因为,地幔潮波峰一过,岩浆的高度就消退了。

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