离经叛道话潮汐

袁玉刚

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潮汐是海洋周期性的涨落现象。"朝生为潮，夕生为汐"，既可以笼统称为潮汐，也可以简称为潮。一般以一天（24小时50分钟）为一个周期。每天涨落一次、涨落间隔12小时25分钟的潮汐叫全日潮。如：北部湾、汕头和秦皇岛等海区的潮汐都是全日潮。每天涨落两次、涨落间隔6小时12.5分钟的潮汐叫半日潮。如：厦门、青岛和大沽等海区的潮汐都是半日潮。每天涨落一次或两次、涨落间隔不固定的潮汐叫混合潮。南海的许多地方的潮汐都是混合潮。除此之外，还有半月、一月和一年周期的潮汐。

1、人们的固有认识

古希腊哲学家柏拉图认为潮汐就是地球的呼吸。中国古代的《山海经》就有潮汐与月亮有关的记载。汉代思想家王充则认为"涛之起也，随月盛衰。" 潮汐的规律性使人们自然而然地把它和地球附近的天体联系在一起。初一、十五涨大潮的独特现象更使人们对月亮引起潮汐的观点坚信不疑。

牛顿发现了万有引力之后，天体引起潮汐的理论得到了进一步发展。牛顿及其以后的科学家们都认为天体的引潮力与天体的质量成正比，与天体和地球之间的距离的立方成反比。月亮离地球最近，其引潮力也最大。太阳离地球较远，引潮力也较小。月亮的引潮力大概是太阳的2.2倍。所以，潮汐主要是由月亮和太阳的引潮力引起的。也就是说，潮汐跟着月亮和太阳走。也有人认为潮汐是地球自转的离心力和月亮、太阳的引潮力一起引起的。当太阳、地球和月亮运行到一条直线上时，太阳和月亮的引潮力就会作用于同一方向，引起大潮。而此时正是农历初一和十五。

2、我的质疑

太阳和月亮引起潮汐的理论能够解释一些潮汐现象。尤其是农历初一和十五的潮汐更是迷惑了许多人。但是，另外一些潮汐现象是天体具有引潮力的理论难以解释的。

一是背向太阳和月亮的一面为什么也会涨潮呢？

大家知道，地球背向太阳和月亮的一面也会涨潮。按照天体具有引潮力的观点，这是不应该的。有人替牛顿解释说，是因为太阳和月亮的引潮力把地球也吸引了过去，而地球背面的水和地壳则未被吸引过去。也就是说，地球背面的水和地壳落后了。还有人解释说，是因为地球为了自身平衡。就象两人拉扯时，要向外伸出胳膊一样。

二是初一的潮汐为什么并不比十五的大呢？

初一和十五，太阳、地球和月亮处于一条直线上，引力大。按照天体具有引潮力的观点，初一，太阳和月亮处于地球的同一侧，合力最大，引潮力最大，潮汐也应该最大。十五，太阳和月亮隔着地球相望，合力最小，引潮力最小，潮汐也应该最小。但事实上不是这样。十五的潮汐反而更大。太阳和月亮的引潮力方向相同的合力为什么反而不比方向相反的合力大呢？

三是为什么潮汐不处在地球和太阳、月亮的连线上？

既然是太阳和月亮的引潮力引起了潮汐，那么，潮汐就应该位于地球与太阳或者月亮的连线上。但是，实际上不是这样。潮汐总是迟到或早到。农历八月十八的钱塘江大潮竟然迟到了三天。牛顿及其以后的科学家们解释说潮汐的迟到是由于海水的粘滞作用。固体的粘滞作用更大，固体潮应该迟到得更多啊！

四是为什么北极圈附近也有潮汐？

北极圈附近离太阳和月亮比低纬度区远，潮汐应该小一些。但加拿大的芬迪湾、俄罗斯的白海、巴伦支海的潮汐却高达十几米。这是为什么？

看来，"潮汐是由太阳和月亮的引潮力引起的"的观点并不正确。我们都知道，潮力并不是水之力，引潮力为什么就一定是天体的引力呢？为什么就不能是其它力呢？

3、对潮汐的新认识──旋臂论

我认为：太阳、地球和月亮都处在旋涡中，都会受到旋涡力的影响。旋涡中心的物质会聚集到中心，旋涡外围的物质会在自己的圈层内向一点或几点集中形成旋臂。在太阳系中，太阳旋进了旋涡中心，地球行星系位于太阳系的一个旋臂上；在地球行星系中，地球旋进了旋涡中心，月亮卫星系位于地球行星系的一个旋臂上。固体潮是地球行星系的固体旋臂，潮汐是地球行星系的水旋臂。影响潮汐的只有太阳系旋涡力和地球行星系的旋涡力。

1）地球行星系旋涡力的影响

地球处于地球行星系旋涡的中心。在地球行星系旋涡力的作用下，地球上的水会自动向地球行星系的对称的两条旋臂上集中，海洋会形成两道横跨赤道的象弓一样弯曲的大潮。

在地球行星系旋涡中，旋涡力拉着地壳和月亮向东运动，所以，旋臂运动一般快于地壳和月亮的运动。但是，也有些地方阻力较大，旋臂的运动慢于地壳。在旋臂运动快于地壳的地方，潮流冲击东海岸。如中纬度地区的西风带上。在旋臂的运动慢于地壳的地方，潮流冲击西海岸。如赤道附近的低纬度地区和两极。当大陆有豁口并且有狭长的通道时，就会形成壮观的大潮。著名的钱塘江大潮和长江大潮就是天时、地利的结果。

月亮卫星系位于地球行星系旋涡的一条旋臂上。这条旋臂能够拖带月亮，肯定旋臂较长，力量较大。所以，月亮所在的地球一侧有较大的潮汐。在背向月亮的地球另一侧，也有一条旋臂。那里的水也会向旋臂集中，形成潮汐。

2）太阳系旋涡力的影响

地球行星系处在太阳系旋涡的一条旋臂上。同理，在太阳系旋涡力的作用下，地球上的水会自动向贯通地球而对称的这条旋臂上集中，海洋又会形成两道横跨赤道的的大潮。迎向太阳系中心一侧的潮较高，背向太阳系中心一侧的潮较低。地球行星系的公转轨道呈椭圆形，距离太阳时远时近。近则潮高，远则潮低。

3）旋臂的叠加

这样，地球上就有四条旋臂，每天会出现四次（最多四次）潮汐，即四分之一日潮。当地球行星系的旋臂和和太阳系的旋臂重合时，就会出现大潮汐。地球自转一圈，旋臂重合两次，就会出现两次高潮，即半日潮。由于海流的影响或背向太阳系中心一侧的潮较低，某些地方只出现一次高潮，即全日潮。在一个月的时间内，月亮与地球行星系中心的距离时远时近。如果在月亮处于近地点时两条旋臂重合产生高潮即为一月潮。

当月亮处于地球外侧时，两条旋臂重合，地球迎向月亮的一面就会出现大潮。此时正是农历十五之后太阳、地球和月亮处于同一条直线上，月亮最亮、最圆、有时还会产生食亏的时候。当月亮处于地球内侧，两条旋臂重合时，地球迎向月亮的一面会出现大潮。此时正是农历初一之后太阳、月亮和地球处于同一条直线上，月亮最不亮、最不圆、有时会发生日食的时候。如果不是在月亮处于近地点时两条旋臂两次重合就会出现高潮即为半月潮。所以，一月之中，可能会出现一次高潮，也可能会出现两次高潮，还可能会出现多次一般的潮汐。地球行星系每年公转一圈，在近日点时两条旋臂重合产生一年一次的特大潮。每年农历8月18 日14时的钱塘江大潮"滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧"的壮观景象印证着一年一次的特大潮汐的威力。