大海的呼吸-潮汐与人类的关系

凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波逐澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动现象就是潮汐。法国文学称之为“大海的呼吸”。

一 什么是潮汐现象

(一) 天文意义

潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。

（二）潮汐现象形成的原因

有下面这样一个事实：在任何时刻，围绕地球的海平面有两个突出的部分， 在理想情况下涨潮在地表面离月球最近和最远的地方发生。 如果说潮汐是月球的引力造成的，在离月球最近的地方海水隆起是可以理解的，但为什么在远离月球的地方海水也隆起？如果说潮汐是万有引力现象，似乎应该与质量平方成正比，与距离立方成反比。太阳的质量比月球大2.7×105 倍，而太阳到地球距离的平方只比月球到地球距离的平方大1.5×105倍， 两者相除，似乎太阳对海水的引力比月球还应该大180倍，为什么月球对潮汐起主要作用？这些通过分析计算来加以说明。

随着人们对潮汐现象的不断观察，对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识。我国古代余道安在他著的《海潮图序》一书中说：“潮之涨落，海非增减，盖月之所临，则之往从之”。哲学家王充在《论衡》中写道：“涛之起也，随月盛衰。”指出了潮汐跟月亮有关系。到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律之后，提出了潮汐是由于月亮和太阳对海水的吸引力引起的假设，科学地解释了产生潮汐的原因。

2012年力学界出现了新颖的确切定义，即重力是万有引力与惯性力的合力。用重力的新定义能准确地解释潮汐的成因。在不考虑其他星球的微弱作用的情况下，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。引潮力又是怎样的一种力呢？在物理学看来，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力，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。有的资料提到“离心力”也是引潮力的分力之一，物理学中有离心现象的提法，却没有“离心力”的概念和定义。不过“离心力”的本意正是惯性力。

只用月球的引力作用解释不了，为什么涨潮现象同时发生在地球离月球最近的海面和离月球最远的海面这两个区域，从而使球形的海平面变成纺锤体形，如图。同样太阳的引力也是如此。

二 潮汐现象对人类影响

（一）潮汐现象与人类的关系

潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，它与人类的关系非常密切。海潜工程，航运交通，军事活动，渔、盐、水产业，近海环境研究与污染治理，都与潮汐现象密切相关。尤其是，永不休止的海面铅直涨落运动蕴藏着极为巨大的能量，这一能量的开发利用也引起人们的兴趣

（二） 潮汐现象对人类影响

潮汐会加快海水的混合速度，由于海水的运动会使海水升温。这在生命形成之初应该是很重要的。是现在潮汐也会为人们带来新的鱼群或其他海洋生物。

三 如何合理利用潮汐

潮汐能发电的优点潮汐能属于可再生资源，蕴藏量大，运行成本低;潮汐能发电对于环境影响小，发电不祥放废气废渣废水，属于洁净能源潮汐发电的水库都是利用河口或海湾建成的，不占用耕地，也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积土地潮汐能发电不受洪水、枯水期等水文因素影响潮汐电站的堤坝较低，容易建造，投资也较少。潮汐能发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水力发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。潮汐能发电与普通水力发电原理类似，差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐能发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。

总结

潮汐能具有巨大的开发前景，对解决世界能源问题将发挥越来越大的作用。合理利用潮汐能，既可减少环境污染，又可减轻能源短缺的压力。我国是发展中国家，是能源消耗大国，目前处在能源不足。污染严重的状态，能源的多元化、可持续化已是大势所趋。洁净的可再生能源对实现我国的能源结构转型、可持续发展具有重要意义。