[阅读笔记] 潮汐 tide

图1  Earth-and-Moon-Motion.jpg

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图2   FichasO003.jpg

http://homepage.ufp.pt/biblioteca/Sequential%20Stratigraphy/FigjpgPlates/FichasO003.jpg

   地球上潮汐的类型：

   （1）固体潮，

   （2）海潮，

   （3）大气潮汐。

   潮汐的动力：

   （1）日、月和近地行星对地球引力；

   （2）气象因素（气压、风力、风向等）引起的非周期性增（减）水。如：大气气旋和台风等强烈天气系统。

   现实中的潮汐成因：

   （1）牛顿讨论过的万有引力，

   （2）地球重力、科里奥利力、海底地形、海岸形状、洋流、……

参考资料：

[1] 2025-09-24，潮汐/tide/周朦，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=170556&Type=bkzyb&SubID=124402

   因月球和太阳对地球各处引力不同所引起的水位、地壳、大气的周期性振荡现象。

   海洋水面发生周期性的涨落现象称为海洋潮汐，地壳相应的现象称为陆潮(又称固体潮、地潮)，在大气则称为大气潮汐(又称气潮)。

   在天文学中，潮汐这一概念已被延伸到对其他天体的研究中，成为研究某些天体的形状、距离、运动和演化等不可缺少的因素。

[2] 2025-04-16，潮汐/tide/李广宇，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=567531&Type=bkzyb&SubID=157242

   由于月球的公转与地球的自转同方向，高潮出现的间隔大约是12小时25分钟，25分钟是因月球公转而拉长的时间。太阳对地球也有潮汐效应，但它的引潮力只有月球的46%。日月的交互作用造成朔日和望日的大潮，以及上弦和下弦的小潮。对于高精度测量，还需要考虑金星和木星引潮力的影响。

   如果地球表面全部为海洋覆盖，大潮的高度在理论上大约为93厘米，并且会十分准时;然而洋潮受到诸如海水摩擦洋底，洋流惯性，大洋盆地靠近陆地时变浅，以及海水在不同大洋盆地之间的流动等许多因素的影响，以致地球上大多数地方的潮汐时刻和高度要靠观测获得，难以由理论确定。

   潮汐力不仅造成海潮，也作用于大气和固体地壳造成大气潮和固体潮。大气潮的影响在地面和低空为天气变化所压制，显得微不足道，但在80~120千米的高空则占据支配地位。固体潮的影响更加不可忽视。固体潮引起的地壳形变会使测站的坐标发生变化，是精密测量必须要考虑的。固体潮降起受到其他天体引力产生的扭矩，其方向与地球自转相反，使地球自转变慢，角动量和动能减少。地球损失的角动量传给月球，形成耦合，使月球轨道升高，公转速度变慢。激光测距得到地月距离以38毫米/年的速率变大;原子钟也测出地球日长以15微秒/年的速率变长。为了使世界时(UTC)的日与原子时同步，设置了闰秒以调节UTC时间。

   潮汐现象不仅发生在地球上，也发生在其他行星、矮行星和卫星上。例如月球表面也经历周期27天、幅度约10厘米的潮汐。月球潮汐有2个分量:一个是因同步自转而固定的地球潮，另一个是变化的太阳潮。由此产生的应力累积是月震发生的原因。潮汐还发生在星系规模，星系里的恒星、星团、星云等都会受到星系潮汐(galactic tide)的影响。

[3] 2024-12-13，潮汐/tide/徐建桥，孙和平，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=229148&Type=bkzyb&SubID=79603

   由于日、月和近地行星对地球引力变化所导致的地球周期性形变以及表面流体层的周期性运动。

   其主要表现形式为大气的周期性运动，即为大气潮汐;海洋、湖泊水位的周期性涨落，即为海洋(湖)潮汐;以及固体地球的周期性形变，即为固体地球潮汐，简称固体潮。潮汐运动的周期由引潮天体的轨道位置变化和地球自转共同决定，主要集中在长周期(18.6年、周年、半年、周月和半月)、周日、半日和1/3日等频段。

   海洋（湖泊）潮汐

   它描述了海水在引潮力、科里奥利力和海底地形的影响下的周期性运动特征。这种潮波系在北半球逆时针旋转，在南半球则相反，它的传播方向的右岸振幅大于左岸振幅，这种现象通常称为开尔文(Kelvin)波系。

   海(湖)潮汐运动是天体引潮力、地球重力和科里奥利力共同作用的结果，且与海底地形有关，遵循拉普拉斯(Laplace)潮汐运动方程:

   大气潮汐

   是大气在天体引潮力和太阳热辐射共同作用下的周期性运动，表现为各层大气密度和压力的变化，分析地表的气压观测发现显著的频率为1cpd、2cpd、3cpd、.、11cpd的信号S1、S2、S3、…S11这些信号主要来自太阳的热辐射。

   海潮和大气潮的负荷效应

   大气与海洋覆盖在地球表面，它们对地表压力的变化将导致地球的形变，负荷效应由负荷质量变化引起的直接效应，负荷作用下弹性地球产生的变形效应和由于地球变形使内部质量重新分布而引起的附加效应等三部分组成，可以负荷压强和负荷格林函数的褶积积分求得:

[4] 科普中国，021-12-31，潮汐因子

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=311651

   潮汐因子（tide factor）：在地面上用仪器可观测到的固体潮有海潮平衡潮、重力固体潮、地倾斜固体潮、经纬度固体潮，它们与刚体地球模型的相应的固体潮的比值分别称为海潮平衡潮、重力固体潮、地倾斜固体潮和经纬度固体潮的潮汐因子。

[5] 科普中国，2021-12-31，潮汐摩擦

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=334197

   陆潮

   陆潮是指由于月球和太阳引力作用，导致固体地球表面发生的周期性弹性形变（类似海洋潮汐）。测地卫星可通过高精度测距检测这种毫米至厘米级的地表起伏，用于研究地球内部弹性性质和能量耗散机制。

   气潮

   气潮是指地球大气层在日月引潮力作用下产生的周期性压力和密度变化，也称大气潮汐。虽然大气没有固定边界，但在引潮力作用下，空气会发生流动和堆积，形成气压的微小波动。此外，太阳辐射加热大气也会激发显著的大气潮汐（如日周期潮汐）。气潮对高层大气动力学、电离层结构以及气象模型有一定影响。

   海潮

   海潮是指由于月球和太阳引力作用引起的海水周期性涨落现象。其中月球的影响更为显著。当这些引力与海底地形、海岸形状及洋流相互作用时，会导致某些区域水流异常湍急。在北极地区，强烈的潮汐流动可以阻止海水在特定区域结冰，形成持续开放的水面，这对依赖水下呼吸的海洋哺乳动物至关重要。

[6] 科普中国，2021-12-31，潮汐力

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=341743

   惯性离心力

   惯性离心力是在非惯性参考系中观察到的一种虚拟力，方向远离旋转中心。在地月系统中，地球绕地月质心公转时，整个地球及海水都会感受到一个向外的离心力。在背向月球的一侧，这个离心力超过月球引力，导致海水向外隆起，形成第二个涨潮区。正是这种引力与离心力的不平衡，造就了地球两侧同时出现涨潮的现象。

   平运动共振

   平运动共振（Mean-Motion Resonance, MMR）是指两个天体的轨道周期之比为简单整数比（如2:1、3:2）的动力学状态。在这种情况下，它们在轨道上反复以相同相对位置相遇，产生周期性引力扰动，影响彼此轨道演化。例如，冥王星与海王星处于3:2共振；在系外行星系统中，多个行星若处于近似整数周期比，则可能表明曾经历气体盘迁移或后期动力学不稳定阶段。平运动共振可稳定或激发轨道偏心率和倾角。

   Laplace共振

   Laplace共振是一种三体之间的轨道共振，其中三个天体的平均运动频率满足特定线性关系，典型形式为 n₁ - 3n₂ + 2n₃ = 0（n为轨道频率）。最著名的例子是木星的三颗伽利略卫星：木卫一、木卫二和木卫三，它们的轨道周期接近1:2:4比例，并维持稳定的Laplace共振。这种共振有助于防止近距离相遇，保持系统的长期稳定性，也是研究多行星系统演化的关键机制之一。

以前的《科学网》相关博文链接：

[1] 2022-04-11 16:18，[小资料] 海洋能与潮汐能

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1333413.html

[2] 2020-10-12 13:07，潮汐知识搜集

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1254086.html

[3] 2022-04-28 17:13，[小资料] 风暴潮 storm surge

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1336078.html

[4] 2022-04-09 15:58，[科普] 风力等级表，Beaufort Wind Scale

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1333179.html

[5] 2021-02-22 14:58，[阅读心得] 胡焕庸线“Hu line”的成因

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1273340.html

[6] 2022-07-05 14:26，[文献阅读笔记] 近年地表风速变化趋势（下降为主）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1345966.html

[7] 2023-10-19 22:09，[阅读笔记，气候，全球变化] 古气候变化的几个要点

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1406540.html

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