来听听地球的“心跳”

“春江潮水连海平，海上明月共潮生。”

当你吟诵这熟悉的诗句，是否也曾动过这样的念头：去海边看潮水如约而至，或是亲睹钱塘江大潮如千军万马奔腾而来？

它们都有一个共同的身份——潮汐，这位海洋永恒的舞者。

钱塘江入海口的潮涌 来源：卓特视觉

潮汐与海浪：

不同的角色

潮汐与海浪构成了海洋的两大节律，它们虽然同属海水运动，但其成因、周期和表现形式却有着本质区别。

海浪似海洋瞬息万变的“表情”，由风驱动，形态多变，周期短暂，体现了海洋表层的即时能量交换。从物理角度看，海浪主要是由风推动海面形成的重力波，其周期通常在数秒到数十秒之间。

海浪 来源：卓特视觉

而潮汐，犹如地球稳定而宏大的“心跳”，推动着整个海盆的水体做整体性升降。从科学角度解释，潮汐是天体引力和地球自转离心力共同作用引起的海水周期性涨落现象，其周期通常以小时或天为单位。正是这种规律性的升降运动，在幕后推动着某些特殊海域大浪的诞生。

美国加利福尼亚中部大苏尔海岸线太平洋谷海滩的涨潮 来源：卓特视觉

潮汐的律动：

时而急促，时而平缓

潮汐，从节奏上看，主要分为三种：

半日潮

在一个太阴日（一个太阴日是月球连续两次经过同一子午线的时间间隔，平均长约24小时50分钟，比常见的太阳日多约50分钟，是推算潮汐周期的重要时间单位）内，会发生两次高潮和两次低潮，且相邻的高潮或低潮高度十分接近，呈现出高度规律的周期性。我国东海沿岸多数港口属于这一类型。它每天在相近的时刻，两次涨至高点，又两次退至低点，节奏稳定而可靠。

全日潮

在一个太阴日内，只有一次高潮和一次低潮，高潮和低潮之间相隔的时间大约为12小时25分，这种一日一个周期的潮称为全日潮。（如果在半个月内，有连续七天出现全日潮，而其余的日子里是一天两次潮，这种类型的潮也叫全日潮）南海的北部湾是这一类型的典型代表。它不像半日潮那样频繁起伏，一天只完成一次完整的涨落，展现出舒缓而独特的海洋韵律。

混合潮

此类潮汐介于半日潮与全日潮之间，可进一步划分为不正规半日潮与不正规全日潮：前者一日内仍有两次高潮和低潮，但相邻潮高、涨落潮历时差异显著；后者则在某些日期仅出现一次高潮和低潮。我国南海多数海域属此类型。它节奏时而明快、时而悠长，在半日与全日之间自由切换，令人难以捉摸。

你也许会好奇：同样是潮汐，为什么频率还不一样？

答案，藏在月亮、太阳与地球之间的引力中。

中国沿海港口潮汐性质分布图 来源：海军出版社，天津 300450

引力的指挥：

月球与太阳的“无形的牵引绳”

地球的自转以及月球和太阳的引力共同作用，导致了海水的周期性涨落。根据牛顿万有引力定律，两个物体之间的引力与它们质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。不过，引潮力的实际作用还与距离的三次方成反比，这一关系成为决定天体引潮力强弱的关键。

月球质量虽仅为太阳的约2700万分之一，但由于月球距离地球仅约38万公里，而太阳远在1.5亿公里之外，月地距离不到日地距离的1/395。若将这一距离差异进行三次方放大，月球在距离上的微弱优势便转化为引潮力上的巨大差距——计算可知，月球的引潮力达到太阳的约2.17倍，因此在潮汐形成中起着毋庸置疑的主导作用。

具体来说，在地球面向月球的一侧，海水受月球引力吸引，形成迎月高潮；而在地球背对月球的一侧，由于地球与月球绕共同质心旋转产生的离心力作用，海水被甩离地心，形成背月高潮。这一引一甩，共同塑造了地球两侧的潮汐隆起，构成了半日潮的基本节奏。

月球与地球 来源：百度

那为什么不是所有海边都是同样的潮汐规律？

这就必须请出关键角色——月球的赤纬。赤纬是天文学上用来描述天体在南北方向上相对于天赤道位置的角度。月球的赤纬并非固定不变，它在一个约18.61年的长周期内，其最大值会在+28°35' 到 +18°18'之间变化，最小值则在-18°18' 到 -28°35'之间变化。

这种变化直接影响了潮汐的形态：

当月球赤纬为零时，意味着月球位于天赤道上空。此时，地球上同一地点所经历的两次高潮高度基本一致，潮汐表现为规整的半日潮。

当月球赤纬增大（即月球偏离天赤道）时，同一地点连续两次高潮的高度会出现明显差异，这被称为日不等现象。

当月球赤纬达到其周期内的最大值时，这种日不等现象最为显著，在某些特定海域，甚至会呈现出一天只有一次高潮和一次低潮的全日潮特征。

赤纬 来源：百度搜索

潮汐的“番外篇”：

气象潮与河口潮

风暴潮概述图 来源：百度百科

回到潮汐，我们知道潮汐的宏大叙事主要由月球与太阳这两位“天体指挥家”联袂谱写。然而，在这出规律上演的天文大戏之外，海洋还时常上演着充满变数的番外篇——其中最重要的，便是由大气主导的气象潮。

它的成因与天体引力无关，而是源于天气系统的现场指挥：当气压降低1百帕，海面会相应上升约1厘米；而持续的向岸风则会将海水不断推向岸边，如同对着水盆吹气，使一端的水位悄然升高。

然而，当台风这样的“超级鼓风机”登场时，台风中心极低的气压会将海面向上吸起，其强劲的环流更如同巨掌般将海水猛烈推岸。二者叠加，可掀起数米高的风暴潮。若恰逢天文大潮，两股力量同相叠加，便会在沿海地区产生一场带来极具破坏性的灾难。

第勒尼安海的风暴潮 来源：卓特视觉

与这种大范围的气象潮不同，河口潮汐则是潮汐与地形的共同创作。它以钱塘江大潮为巅峰代表作。当外海传来的潮波以每秒数米的速度涌向喇叭形河口时，河口宽度急剧收缩，河床迅速抬升。根据流体力学中的伯努利原理与浅水效应，潮波前缘的运动速度远大于后部，导致水体层层叠加、能量高度集中，最终发展成一道巍然屹立、高度可达数米的水墙。这就像将一股洪流强行压入急剧收窄的管道，其能量在瞬间爆发，从而造就了“滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧”的自然奇观。

红树林 来源: https://www.britannica.

com/plant/mangrove

潮汐，作为地球律动的脉搏，其价值远不止于壮丽的自然景观，它更以多元方式深度参与并支撑着人类文明与生态系统的运行。在能源领域，潮汐能以其可预测的稳定特性，成为绿色电力版图中不可或缺的一部分；在生态层面，潮汐的周期性涨落维系着海岸湿地的高生产力，并通过水体的自然交换实现净化功能，堪称海洋的“呼吸系统”；在文化与科技维度，潮汐不仅催生了独特的观潮传统与文学意象，也为航运安全、海洋科研和气候变化研究提供了关键数据。这份来自海洋的持续馈赠，默默推动着人与自然的协同发展。

潮汐发电站概念图 来源：百度百科

尾声

与地球的脉搏同频

潮汐的奥秘，如海洋本身一样深邃。我们聆听它的心跳，也学习与这颗星球的脉搏同频共生。从理解引力的精妙舞蹈，到利用其规律造福人类，再到保护其滋养的生态系统——潮汐将继续以其永恒的脉动，见证着人与自然的和谐共生。

参考文献

[1]韩海生.论海洋潮汐动力学成因[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2007,(03):405-407.DOI:CNKI:SUN:JMDB.0.2007-03-041.

[2]]周巧燕,蒲文学.江厦潮汐电站水轮发电机组改造[J].小水电,2024,(06):83-84.DOI:CNKI:SUN:XSDI.0.2024-06-020.

[3]韩忠全.潮汐现象的成因及规律分析[J].物理教学探讨,2010,28(02):27-28.DOI:CNKI:SUN:WLJX.0.2010-02-016.

[4]沈育疆,黄岱岩,钱成春.试释黄海半日潮波系统形成机制[J].海洋学报(中文版),1993,(06):16-24.DOI:CNKI:SUN:SEAC.0.1993-06-001.

[5]蔡小秋,杨明.为什么低纬海区会出现全日潮[C]//福建省天文学会,泉州市科协.第四届全国日地关系与灾害学术研讨会论文专辑.机电工程学院福建农林大学;机电工程学院福建农林大学;,2001:141-143.

[6]吴智勇.潮汐韵律层的研究进展及其天文地质意义[J].地球物理学进展,1996,(04):100-111.DOI:CNKI:SUN:DQWJ.0.1996-04-009.

文中图片来自网络

来源：石头科普工作室

编辑：Zoey

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

如需转载请联系原公众号