涨潮和落潮的主要原因,天文引力和地心引力

2024-05-0502:19:37综合资讯0

人类文明的曙光:从探索万物的奥秘到发现涨潮与退潮

在人类文明的黎明伊始,当我们羽翼未丰、茹毛饮血之际,对于世界的万事万物都抱持着天定的态度,认为一切均由上天赐予、神灵眷顾。然而随着文明的不断进步,我们开始对万物的存在及其起源产生疑问。这无穷的求知欲激发了我们的探索精神,并催生了《九章算术》、《几何原本》、《物种起源》等不朽巨作。

九章算术

除了探索宇宙和数学的奥秘,人类还将目光投向了身边的自然现象。广袤的天穹令人神往,清风难以捉摸,而生根在陆地上的海洋则成为人们研究的理想对象。大海的湛蓝,咸咸的海风,以及品种繁多的鱼虾,都吸引着我们前往海岸一探究竟。

海浪

当我们站在海岸边,不禁会发现大海有一个奇特的现象——涨潮与退潮。为什么大海会出现这样的潮汐现象?潮涨潮落时,海水发生了怎样的变化?

海水的循环

水是生命之源,一个人能够三天不进食,但不能三天不喝水。然而如此重要的资源,在地球的总水量中却只占很小的比例。尽管地球上随处可见水体,但大部分都是咸咸的海水,占据地球水源的九成以上。这些海水看似不能饮用,却有着巨大的作用。它们汇聚一处,形成辽阔的海洋,成为人类取之不尽的“藏宝地”。

地球水资源

早在古代,人们就已经认识到大海的广阔无垠,将其概括为“海纳百川”、“海阔天空”、“碧海青天”等成语。大海除了面积之大外,还蕴藏着丰富的资源,如鱼虾、海带等食物,以及珍珠、珊瑚等珍宝。甚至海水还可以用来煮盐,因此古代靠海的城市或国家通常都十分富裕。为了获得更好的生活,人们经常观察海洋的变化,毕竟如果出海遭遇风浪,后果将不堪设想。正因如此,人们逐渐发现了海洋的涨潮与退潮现象。

盐田

根据古代文献记载,白天涨潮的现象被称为“潮”,晚上退潮的现象被称为“汐”,二者合称为“潮汐”。为什么大海会出现这样的现象?潮涨潮落时增加和减少的海水又到哪里去了?这一切的奥秘何在?

引力和重力的作用

海洋中的海水,最初被认为是地表固有的。然而随着物理学和化学的发展,人们认识到地球并非宇宙中的特例,也明白了地球的水源可能并非源自地球本身。尽管海水来源至今仍然未解,但人们对潮汐现象的理解却已经非常透彻,其中涉及两大基本力:万有引力和重力。

万有引力

从古至今,人们就知道地球并不是宇宙中唯一的星球,但由于缺乏正确的认识,人们认为太阳和月亮都是围绕地球转动的。这种观念源于人类的优越感,认为自己是“万灵之长”、“神灵所创”。现代天体物理学的发展,推翻了这一错误的观点。地球只是浩瀚宇宙中的一颗普通星球,并且是围绕太阳运转的行星之一。正是由于现代天体物理学的进步,人们才揭开了潮汐现象的奥秘。

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古人通过持续观测总结出了潮汐变化规律。其中,每月初一或十五(望日)会出现“大潮”,初八和二十三会出现“小潮”。汉代哲学家王充在其著作中提出了“涨潮与月相变化有关”的观点。

三者相互影响

地球在运行中受到万有引力作用。尽管月球绕地球转,但也会对地球产生影响。由于地月距离更近,月球产生的万有引力更大。月球和太阳引起的潮汐力的比例为11:5,表明月球引起的太阴潮更大更常见。月球和太阳的位置不同也会改变潮汐力。当地球、太阳和月球成一线时,潮汐力最强,出现大潮;当地球在底端,太阳和月球大致呈直角时,潮汐力最弱,出现小潮。

太阳和月球之外的天体也会影响潮汐,但由于距离较远,影响较小。天体的方位对海洋潮汐的大小和高度有影响。月球的潮汐力可使海平面升高56.3厘米,太阳的引力使海平面升高24.6厘米。实际上,潮汐力引起的潮差往往超过3米,有些江海水涨潮的高度甚至能达到8米以上,比如中国的钱塘江大潮。

钱塘江大潮

这为潮汐能发电提供了有利条件。

退潮的海水去哪儿了?

既然潮涨潮落原理已阐明,那么涨潮和退潮时增减的海水从何而来?根据能量守恒原理,地球的水不会消失在地心或黑洞中。相反,地球的海水处于动态平衡状态。涨潮和退潮分别发生在白天和晚上,因此当白天涨潮时,一方的海平面升高,另一方自然会降低。反之亦然。

潮汐发电机

潮涨潮落的势能差不仅可以发电,减少煤炭等不可再生资源的消耗,保护环境,缓解地球气温上升,还为人们提供了观赏的乐趣。人们观潮的历史可以追溯到汉代,并逐渐形成一项特殊节日,即“赶潮”。除了赶潮,还有赶海一说。潮汐运动必定会带走一些海洋生物,当海水退去,这些生物便留在沙滩上,吸引了无数人去挖掘和寻找。

赶海

这样的活动不仅锻炼了身体,还能收获小鱼、小虾等渔获,可谓一举两得。

结语

海洋是大自然的瑰宝。虽然人类至今尚未完全阐明海洋的起源,但随着科技的进步,总有一天我们会解开这个谜团。