潮汐的形成

潮汐的形成 1.3 潮汐之基本概念 潮汐是由於月球和太陽等天體對地球各處引力不同所引起的水位、地殼和大氣的週期性升降現象,其中以海洋潮汐最為明顯。海面上升時稱為漲潮:flood:;海面下降時稱為退潮或落潮:ebb:。從漲潮轉為退潮時海水位達到相對最高時稱為高潮或滿潮:high water:;從退潮轉為漲潮時,海水位達到相對最低時稱為低潮或干潮:low water:。高潮或低潮時,有一段很短的時間,海面無升降現象,稱為停潮或平潮:stand:。潮汐的週期:period of tide:,即高潮至下一次高潮或低潮至下一次低潮相隔的時間,各地都不一樣,平均約為12時25分。高潮和相臨的低潮之水位差稱為潮差:tidal range:。潮差也有週期性,即潮差會由小變大,再由大變小。以半日潮為例,其週期約為14.77日。潮差相對最大時稱為大潮:spring tide:;相對最小時稱為小潮:neap tide:。每天有兩次高潮兩次低潮稱為日雙潮:double day tide:或半日潮:semidiurnal tide:,兩次高潮之較高的稱為較高高潮:higher high water:或高高潮,較低的稱為較低高潮:lower high water:或低高潮,兩次低潮也可分為較高低潮:higher low water:和較低低潮:lower low water:,或簡稱高低潮和低低潮。由圖1.5的1991年農曆3月21-23日的潮汐資料為例,可看出實際的情況並不單純。台中港的落潮潮差和漲潮潮差相差不多,基隆港的各種高低潮就有很大的不同,而高雄港在當時每天卻只有一次高潮一次低潮。這種每天僅有一次高潮一次低潮的現象稱為日單潮:single day tide:或全日潮:diurnal tide:。而實際的潮汐現象並不單純為半日潮或全日潮,稱為混合潮:mixed tide:。 地球的自轉 地球自轉一週所需的時間稱為一日,在天文學上有恆星日、太陽日和太陰日的區別。若以某一恆星為參考點,從正對該恆星起算,到下一次正對該恆星所需的時間稱為恆星日。以太陽為參考點計算的地球週期稱為太陽日,而以太陰為參考點計算的地球週期稱為太陰日。由於恆星距離地球非常遙遠,我們可以將恆星和地球的相對位置設為不變,所以恆星日就是以地軸為中心旋轉360?所需的時間。而太陽日比恆星日要長,當地球旋轉360?後,地球已在公轉的軌道面上移動了一段距離,也就是說地球和太陽的相對位置已經改變,所以地球還要轉一個角度才能正對著太陽。所以太陽日會比恆星日多了4分左右。如圖2.5a所示。同樣的情況,地球自轉了一圈,太陽、地球和月球的相對位置也跟著改變了,所以太陰日比太陽日更長,多約50分,如圖2.5b。 由於人類作息是以太陽的日出日落為基準,但因地球受沿橢圓軌跡繞日公轉影響,使太陽日長短不一。所以我們現在所用的時間只好以平均太陽日為準,並訂為24小時。事實上,一年當中只有陽曆4月15-16日, -14日,9月1-2日,12月24-25日,這幾天最接近平均太陽時;其餘各日的時差則有快有慢。 6月13 台灣地區的當地時間是以東經120度為基準,比世界標準時間多了8小時,也就是說世界標準時間的零時就是台灣標準時的8時。事實上,台灣各地的經度不是正好在東經120度上,所以如果要精確計算當地的 正確時刻的話,還要依各地經度的不同稍作修正。 除了公轉速率不一外,地球自轉的角速度也會受潮汐摩擦、地球上的水和大氣的季節性變化、地函:mantle:和地核:core:之間角動量的交換、海平面和冰川的變化而改變。據估計,地球自轉平均每一百年減緩千分之1.8秒。 地軸本身也會像陀螺一樣,繞著一條通過球心而垂直於黃道面的軸線:黃軸:做週期性的圓錐運動,週期約為25800年。目前地軸在北半球是指向小熊座的α星:中國星名為勾陳一:附近,也就是說現在的北極星是勾陳一。但在西元前3000年的北極星卻為天龍座α星:位於紫微垣的右樞:,到西元7500年時的北極星為仙王座的α星,西元14000年時天琴座的α星:織女星:就會成為地球的北極星了。地軸的這種運動現象會使春分點沿著黃道面緩慢西移,稱為歲差:precession:。 地球自轉軸繞著黃軸轉動的同時,還會有一些短週期的小變化,稱為章動:nutation:。而引起章動的主要原因是月球繞地球的軌道面:白道:和地球繞太陽的軌道面:黃道:有5?8.8'的交角,使白道的升交點會沿黃道向西移動,約18.6年會繞行一週。