[科普中国]-究竟是什么引起了潮汐？

最近，潮汐造成了很多麻烦。在涨潮期间，与海洋接壤的低洼地区比以往更频繁地洪水泛滥。2000年至2017年间，平均看来，美国由涨潮引发的洪水频率增加了50％。这种洪水阻碍了道路，损毁了基础设施和备用的暴雨排水沟。全球约有40％的人口居住在海岸线62英里（100公里）的范围内。最近的洪水趋势必定让很多人对潮汐背后的科学原理感到疑惑。潮汐是怎样发生的？为什么对比其它地区，有些地区的潮汐更加剧烈？为什么海平面的高度不能一直保持一致？今天我们就来看看潮汐背后的物理特性。被推动的水在图片中，你会发现我们的地球坐落在一片像橄榄球的汪洋之中。地球上的每一面海洋都有一个凸起的地方。我们能观察到的是，一处凸起位于面对着月球的那个半球，另一处则在地球另一端。为什么这些凸起会存在呢？简而言之，它们主要是由于月球的引潮力对海水的影响而形成的。这种引力有两个独立的部分。它可以“垂直”拉动物质，即垂直地球表面。此外，它也可以“横向”拉动物质，即与地球表面平行的方向。现在，在任何给定时间位于月球正下方的地球上的点称为月下点。同时，地球的另一侧与月下点正好相对的点被称为正对点。海洋凸起在这两个地方达到最高，这并不是巧合。在月下点和正对点上，月球的引力缺乏水平分量——在距离这些点90度的两个角落也缺乏这种水平分量。从这方面来说，月下点、正对点、以及90度的两个点是独一无二的。地球上的其它地方都不可避免地经历一种水平力，这种水平力将海洋中的水分子推向月下点（月球上重力最强的地方）或正对点（月球的引力最弱的地方）。这就是为什么海洋在这两个区域会凸起的原因。太阳的作用每隔24小时，地球都会围绕着地轴完成一次完整的旋转。在此过程中，地球表面上的任何给定点（例如长岛或澳大利亚）将直接穿过月下点和正对点这两个海洋凸起的地方。因此，在大多数地区，如果您居住地正好处在其中一个海洋凸起处的话，就会遭遇涨潮的情况。但当居住地处在凸起之间的区域时，潮汐就会减弱。但情况并不总是这样，特殊情况总是存在的。现在，让我们讨论另一个影响潮汐的因素。太阳也对海洋施加了引力，但由于太阳距离我们太远，它对潮汐的影响不如月亮那么明显。尽管如此，这个充满气体和等离子体的巨大球体确实会明显增加潮汐的涨落。加利福尼亚大学圣地亚哥分校的地球物理学家DuncanAgnew在一封电子邮件中写道：“当太阳和月亮排成一行时，潮汐最大。”他指出，在满月和新月这两个阶段，太阳和月亮会排成一排。天文学家和地球科学家将这些大潮称为春潮。请注意，春潮这一名称与春季无关（实际上，全年都会出现春潮）。在春潮期间，“高”潮汐真的很高，“低”潮汐异常低。当太阳和月亮彼此成直角（相对于地球）时，事情就变得不那么极端了。这时会产生小潮——也就是高潮和低潮之间差异最小的时期。陆地也会产生干扰如果牵涉到陆地，事情会更加复杂。地球可能是一个充满水的“蓝色星球”，但世界上29％的地表都被陆地覆盖。海湾、悬崖和其它地貌特征也会干扰潮汐。这些地貌特征有可能加强潮汐，也有可能减弱潮汐。大多数沿海地区每天出现两次涨潮，每12小时25分钟就有一次新潮。然而，总有例外的情况存在。“海洋潮汐是一个复杂的过程，涉及到潮汐力是如何作用于水的，因为潮水可以自由地在海洋盆地中晃动。”Agnew说。由于限制水流量的原因，墨西哥湾的许多海滩每天只有一次涨潮。这在其他地方，在加拿大的新斯科舍省，有一个V字型的芬迪湾，一旦水要从这里流经内陆，就会被向上推。这种推力导致低潮和高潮之间存在着巨大的高度差，我们把这种潮汐成为涌潮。（原标题：究竟是什么引起了潮汐？）