草根影响力新视野  译者:董晓汾

近年来潮汐涨落给人类带来了很多问题。在高潮时期,与海洋接壤的低洼地区现在比过去洪水泛滥的频率更高。在2000年到2017年之间,美国各地“涨潮”的平均频率增加了50%。这种洪水阻塞了道路,损害了基础设施,并堵塞了雨水渠。

全球大约40%的人口生活在距离海岸线62英里(100公里)的地方。最近的洪水趋势一定让很多人对潮汐科学感到好奇。潮汐是如何发生的?为什么有些地区的潮汐比其他地区更剧烈?为什么海平面不能一直保持不变呢?今天我们来看看地球潮汐的物理特性。

看看下面的这张图片,你会注意到我们的星球正处于一团形状像橄榄球的海水中。地球的每一边都有一个凸起的海洋。观察一下,一边凸起的部分正对著月球,而另一边则位于地球的另一端。

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为什么会凸起呢?简而言之,它们主要由月球对地球的引力引起。这个力有两个独立的部分,它可以将物质“垂直地”吸引过来,我们指的是垂直于地球表面。而且它还能“水准”拉动物体,即与地球表面平行的方向。

地球上任何时候都位于月球正下方的点叫做月下点。与此同时,在地球的另一边,正对著月下点的点被称为对映点。海洋隆起在这两个点的正上方,在月下点和对映点,月球的重力拉力没有水准分量——在距离这些点90度的地球的两个角落也缺少这种分量。

这四个区域是特殊的,它将海洋中的水分子推向要么是月下点(月球的引力最强的地方),要么是反足点(月球的引力最弱的地方)。这就是为什么海洋会在这两个区域膨胀。

地球每24小时绕地轴完全自转一次。在这一过程中,地球表面的任何一个特定位置都会穿过这两个凸起的海洋。所以,在大多数地区,当你处在这一凸出的位置时,当地的潮汐应该是高的。但当它进入这两个凸起之间的空间时,你所在区域的潮汐就会变低。但情况并非总是如此,您接下来将了解到这一点。

现在,让我们讨论另一个影响潮汐的因素。太阳也对海洋施加引力,但由于太阳离我们更远,它对潮汐的影响不如月球那麽明显。尽管如此,这个由气体和等离子体组成的大球体在常规基础上确实显著增强了潮汐隆起。

“当太阳和月亮排成一行时,潮汐是最大的……”加州大学圣地牙哥分校的地球物理学家邓肯·阿格纽在一封电子邮件中说。他指出,这发生在满月和新月时,天文学家和地球科学家把这些超大号的潮汐称为大潮。

在大潮中,“高”潮的确很高,“低”潮异常低。当太阳和月亮成直角(相对于地球)时,事情就不那麽极端了。这种情况将产生小潮,这是涨潮和退潮的差别最小的时期。

这还不是全部。地球可能是一颗“蓝色的行星”,但我们世界表面29%的面积被陆地覆盖。小海湾、悬崖和其他地理特征也會干擾潮汐,在一些地方加剧潮汐,在另一些地方减弱潮汐。

大多数沿海地区每天都有两次涨潮,每12小时25分钟就会有一次涨潮。然而,这个守则的例外并不难找到。阿格纽说:“海洋潮汐是一个复杂的过程,它涉及到作用于水的潮汐力,也就是说,它也可以自由地在海洋盆地中晃动。”墨西哥湾的许多海滩每天只有一次涨潮,这是由于水流受限。还有其他地方,进入新斯科舍的v型芬迪湾的水在向内陆移动时被向上推,这导致了在那里的低潮位和高潮位之间巨大的高度差异,这就是所谓的钻孔潮汐。

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