诠释潮汐现象 - 中国物理C.PDFVIP

诠 释 潮 汐 现 象 应发宝 　曹玉红 　郑水珍 一 、潮汐及其成因 受到地心引力和地球自转产生的向心力的作用 。但 潮汐是海水的一 对于地球上每一点来说 ,其大小和作用方向都是不 种周期性涨 落运动 , 变的 ,所以通常都被包括在重力的概念之中 ,它们的 “潮者 , 据朝来 也 ; 汐 作用只决定着地球的理论状态 ,而对潮汐现象没有 ( 者 ,言夕至也”葛洪 , 影响 。故在引潮力分析中 ,可假定地球是不自转的。 ) 公元 281～36 1 , 东晋 , 即一昼夜中两次涨起 、两次 跌落 。白天上涨的叫做“潮”,晚上上涨的叫做“汐”, 合称“潮汐”。在潮汐涨落的每一周期内, 当水位上 涨到最高位置时 ,叫做高潮 ;当水位下降到最低位置 时 ,叫做低潮 。相邻高潮与低潮的水位差叫做潮差 。 从低潮到高潮的过程中 ,水位逐渐上升 , 叫做涨潮 ; 图 1 　C′和 M 表示地心和月心 ,C 为地月质心 ,水随 C′绕 C 平动 从高潮到低潮的过程中 ,水位逐渐下降 ,叫做落潮 。 在研究地月系统绕其公共质心 C 的圆周运动 我国钱塘江入海口就是世界两大观潮胜地之一 时 ,地球表面任一点都受月球的引力和地月系统绕 ( ) 另一为亚马逊河北河 口 ,惊心动魄的自然界景观 公共质心 C 运动所需的向心力作用 。由于地球是 很早就引起人们的关注 。中国公元前 2 世纪早期的 一个刚体 ,所以当地心 C′在绕地月系统的公共质心 ( ) ( 文献已记载月望 满月 之 日十分壮观的海潮 枚乘 C 进行圆周运动时 ,地球上其他各点并不是都绕地 《七发》,公元前 140) 。东汉王充在《论衡》中写道 ( ) 月公共质心旋转的 ,而是以相等的半径 C C′、相同 “涛之起也 ,随月盛衰 ,大小 、满损不齐同”,指出潮汐 的速度作平行移动 。即整个地球是在平动 ,而不是 与月球的依赖关系 。封演的《见闻记》精确地记述了 转动 。因此 ,地球上任一质点由于绕公共质心 C 运 涨潮时间的逐 日变化 。其后更有余靖 、张君房 、燕 动所需的向心力大小都相等 ,也就等于地心处相等 肃 、沈括 、郭守敬等人对潮汐观测的精确描述 。李约 质量质点绕公共质心 C 运动所需的向心力 。而地 ( ) 瑟 Joseph Heedham ,1900～1995 曾说 :“在近代以前 , 心处的质点绕公共质心 C 运动所需的向心力恰好 中国对潮汐现象的了解与兴趣 ,总的来说多于欧洲”。 ( 又与月球对它的万有引力相等 万有引力提供向心 近代潮汐的研究 ,是利用牛顿提出的万有引力 ) 力 ,从而地面上任一质点由于绕公共质心 C 运动 定律 ,后又经伯努利 、欧拉及拉普拉斯等人的工作而 所需的向心力大小 ,也就等于月球对地心处具有相 趋于完善 。20 世纪以来 ,大型电子计算机的应用使 同质量质点的引力大小 ,其方向在各地均都与月球 潮汐的研究结合实际