潮汐是怎樣形成的?潮汐的利用價值有哪些?
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什麼是潮汐?今天小編就為大家詳細解讀一下~
潮汐現象是沿海地區的一種自然現象,指海水在天體引潮力作用下所產生的週期性運動,習慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐,而海水在水平方向的流動稱為潮流。
我們的祖先為了表示生潮的時刻,把發生在早晨的高潮叫潮,發生在晚上的高潮叫汐。這是潮汐的名稱的由來。
潮汐是怎樣形成的?
在不考慮其他星球的微弱作用的情況下,月球和太陽對海洋的引潮力的作用是引起海水漲落的原因。
引潮力又是怎樣的一種力呢?在物理學看來,在非慣性系下,引潮力是月球的萬有引力和與之對應的慣性,還有太陽的萬有引力和與之對應的慣性力等四種力的合力。
有的資料提到“離心力”也是引潮力的分力之一,物理學中有離心現象的提法,卻沒有“離心力”的概念和定義。不過“離心力”的本意正是慣性。
只用月球的引力作用解釋不了,為什麼漲潮現象同時發生在地球離月球最近的海面和離月球最遠的海面這兩個區域,從而使球形的海平面變成紡錘體形。
截止到2012年,物理學界出現了最新穎的重力概念和定義。定義的內容是:“在靜力學範圍內,以放置物體的支撐物或物體自身為非慣性參照物,重力是物體所受各萬有引力與各慣性力的合力。”該定義能成功地解釋潮汐成因。
這裏要注意的是,在把各星球看做質點的情況下,求地面上物體的重力時,只有地球對物體的萬有引力和與物體隨地球自轉的向心力對應的慣性力參加運算,其他各星球的萬有引力都和與之對應的慣性抵消了。
潮汐的利用價值
潮汐能
潮汐能是以位能的形態出現的海洋能,是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。海水漲落的潮汐現象是由地球和天體運動以及它們之間的相互作用而引起的。在海洋中,月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。
由於地球的旋轉,這種水位的上升以週期為12小時25分和振幅小於1m的深海波浪形式由東向西傳播。太陽引力的作用與此相似,但是作用力小些,其週期為12小時。
當太陽、月球和地球在一條直線上時,就產生大潮(springtides);當它們成直角時,就產生小潮(neaptides)。除了半日週期潮和月週期潮的變化外,地球和月球的旋轉運動還產生許多其他的週期性循環,其週期可以從幾天到數年。
同時地表的海水又受到地球運動離心力的作用,月球引力和離心力的合力正是引起海水漲落的引潮力。
潮汐能的開發潛力
潮汐因地而異的,不同的地區常有不同的潮汐系統,它們都是從深海潮波獲取能量,但具有各自獨特的特徵。
儘管潮汐很複雜,但對任何地方的潮汐都可以進行準確預報。海洋潮汐從地球的旋轉中獲得能量,並在吸收能量過程中使地球旋轉減慢。
但是這種地球旋轉的減慢在人的一生中是幾乎覺察不出來的,而且也並不會由於潮汐能的開發利用而加快。這種能量通過淺海區和海岸區的摩擦,以1.7TW的速率消散。
只有出現大潮,能量集中時,並且在地理條件適於建造潮汐電站的地方,從潮汐中提取能量才有可能。雖然這樣的場所並不是到處都有,但世界各國已選定了相當數量的適宜開發潮汐能的站址。據最新的估算,有開發潛力的潮汐能量每年約200TW·h。
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