潮汐表
潮汐预报表的简称
潮汐表(tide table)是潮汐预报表的简称,是预报沿海某些地点在未来一定时期的每天潮汐情况的工具。潮汐是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动,习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐。潮汐站点在中国海域共201个,太平洋大西洋印度洋等海域共284个。
唐朝窦叔蒙在《海涛志》一文中提出了根据月相推算高潮时刻的图表法,这是保存下来的介绍潮汐预报方法的最早的文献,大约比英国的《伦敦桥潮候表》早400年。19世纪60年代末,英国开尔文和G.H.查尔斯·达尔文等人提出了潮汐调和分析方法,后来还设计和制造了机械的潮汐推算机,使潮汐表的编算工作得到迅速发展。自20世纪60年代以来,电子计算机已广泛应用在潮汐推算工作中。
潮汐表一般包括主港逐日预报表(通常有高潮和低潮的时间和潮高,有的港还有每小时的潮高),附港差比数、潮信和任意时刻的潮高计算等内容。潮汐表在航运、军事及生产等方面有重要应用,如确定航行时间、选择登陆点及指导各类生产活动等。
历史沿革
早期潮汐表的产生与形式
古代人民对于潮汐的情况有着自己的掌握方法。距今4000--6000年的沿海贝丘遗址可以说明沿海的中原地区原始先民们,对上潮、退潮时间进行大致的掌握,来辅助在海滩上采集海洋生物。
有明确记载的中原地区最早实测潮汐表为东汉马援(前14-49)在琼州海峡两岸所立的潮信碑。时间大约在公元41年,唐朝,潮汐能定时到来的思想深入人心,已见于诗歌,李益在诗歌《江南曲》中有“早知潮有信,嫁与弄潮儿”的诗句,封演《说潮》则清晰地描述了朔望月中潮时的变化规律。
最早发现高潮间隙的是王充。他在谈到“涛之起也,随月盛衰”之后,又紧接着指出:“大小、满损不齐同”。这一发现与罗马普利尼(Plinythe Elder,23-79)在《自然史》中提出高潮间隙是差不多同时的。之后,唐代窦叔蒙在《海涛志》中提到理论潮时与实际潮时相比较,虽“不违大信”,但也“谬小准”,这也是讲高潮间隙现象。《海涛志》以及唐卢肇海潮赋》还提到朔望月中大潮不在十五日,而在十八日的潮汐迟到现象。后者还用潮汐的“势”在十五日之后仍在增加,到十八日才最大来解释。唐朝发现的这种潮汐迟到现象,虽并非高潮间潮,但已暴露了理论潮时的局限性,强调了实测潮汐表的价值。在《海涛志》一文中提出了根据月相推算高潮时刻的图表法,这是保存下来的介绍潮汐预报方法的最早的文献,大约比英国的《伦敦桥潮候表》早400年。
五代十国吴越和宋初杭州灵隐寺的赞宁和尚对钱塘江潮深有研究,因而制定了潮候口诀“午未未未申,申卯卯辰,已巳巳午午,望一般轮”,这15个时辰依次代表一朔望月中,初一至十五日和十六日至三十日每天的日潮高潮时辰。
北宋对实测潮汐表发展起理论贡献的是余靖沈括,余靖《海潮图序》在谈到东海海门(今启东市)潮候后,指出“此皆临海之候也,远海之处,则各有远近之期”,相比王充窦叔蒙卢肇进一步提出潮汐迟到与地理远近有关系。沈括则又在《梦溪笔谈》中指出:“子常考其行节,每至月正临子、午,则潮生,候之万万无差。此以海上候之,得潮生之时。去海远,即须据地理增添时刻",沈括在这里不仅给现在所说的“高潮间隙”明确下了定义,并且强调了在理论潮汐表的使用中必须进行一定的地理修正,这就使实测潮汐表的制定走上了自觉发展的道路,促进了明清实测潮汐表的大发展。
在欧洲,最早的潮汐表是1250年英国沃林福德(Wallingford)制定的伦敦桥涨潮的潮汐表。由此可见“浙江省四时潮候图”比欧洲最早的潮汐表要早两个世纪。窦叔蒙“涛时图”则要早五个世纪,马援潮信碑要早十四个世纪。故李约瑟曾指出:“说到潮汐表的系统编制,中国人显然早于西方。”
明初文学家陶宗仪强调可利用六时对冲道理(地支十二辰。隔6辰的两个时辰为对冲,如子午、丑未等等)引出夜高潮时辰。明郎瑛又进而认为赞宁口诀仅讲春,秋潮,所以又制定了夏潮和冬潮,形成完整的四时潮候口诀。北宋至和三年(1056年)吕昌明在赞宁口诀的基础上,制定了钱塘江口候的“浙江省四时潮候图”,此潮汐表不仅有四季分表,时间分划较小,精度增加,而且已有潮高描述所以水平较高。此表在元代被宣昭(宣伯)刻成石碑立于钱塘江畔浙江亭,供渡江者使用。
明清时,沿海地区经济得到迅速发展,海洋活动广泛地发展起来,但不同海区地形有广狭,道路有修远,港湾有迁迥,故潮之迟速有着不同,所以理论潮汐表无法适用了,但实测潮汐表却如雨后春般发展起来,这些表在沿海地方志中有较多的记载。
近现代发展
近百年以来,世界各国一直是沿用潮汐调和常数来编制港口的潮汐表的,制作潮汐表所需要的包括计算、印刷、出版等工作每年都要进行,耗费大量人力物力。后来,苏联的杜瓦宁提出利用两个天文变数来编算永久潮汐表的方法。
19世纪60年代末,英国开尔文和G.H.查尔斯·达尔文等人提出了潮汐调和分析方法,后来还设计和制造了机械的潮汐推算机,使潮汐表的编算工作得到迅速发展。自20世纪60年代以来,电子计算机已广泛应用在潮汐推算工作中。
潮汐形成原因
海洋潮汐的形成主要源于天体的引潮力作用。引潮力是指月球、太阳或其他天体对地球上单位质量物体的引力与对地心单位质量物体的引力之差,即天体的引力与离心力的合力。根据万有引力,不同地点的水质点受到的月球引力大小并不相同。离月球较近的水质点受到的引力较大,反之则较小,且这些引力的方向都指向月球,彼此并不平行。而海洋中的每个水质点都会受到一个惯性离心力的作用,这个力的大小在各个地方都是相同的,方向则背离月球,且彼此平行。
当月球和太阳天体地球产生引力作用时,由于地球的自转和这些引力的综合效应,就形成了引潮力。尽管太阳的质量远大于月球,但由于月球距离地球较近,其对海水的引潮力实际上要大于太阳的引潮力,大约是太阳引潮力的两倍。其他行星对海水的引潮力则相对较小。这种引潮力导致地球上的海水产生周期性的涨落现象,便是潮汐。在月球和太阳的引力作用下,地球的海水被拉伸和压缩,形成了潮汐的涨落。因此,海洋潮汐的形成是天体引力与地球自转运动相互作用的结果。
主要内容
潮汐表一般包括主港逐日预报表(通常有高潮和低潮的时间和潮高,有的港还有每小时的潮高),附港差比数、潮信和任意时刻的潮高计算等内容。
主港逐日预报表
潮汐现象可视为由许多不同周期的分潮叠加而成,故任意时刻的潮高可表示为平均地平线在潮高基准面上的高度,表示分潮的圆频率,为交点因子,d为格林威治开始时的天文相角,H和为分潮的调和常数──振幅和迟角。这样,求出的该港的潮汐调和常数,就能算出该港的高潮和低潮的潮时和潮高以及每小时的潮高,作出逐日预报表。
港差比数
差比数包括潮时差、潮差比和潮高比,是根据主港和附港的潮汐资料统计得到的,也可由主港和附港的潮汐调和常数算得。差比法是利用主港的潮汐预报来预测附港潮汐的方法。欲求得某附港的高潮和低潮的时间,只须将主港的高潮或低潮的时间加上此附港的潮时差即得;欲求得附港的高潮和低潮的潮高,可利用潮差比或潮高比进行计算。
潮汐信息
在半日潮占优势的港口,通常列有各港的平均高潮间隙、平均大潮升(大潮平均高潮高)、平均小潮升(小潮平均高潮高)等潮汐特征值;在全日潮占优势的港口,一般列出回归潮和分点潮的潮汐特征值,可用以计算各港口大概的潮时和潮高,并了解附港的潮汐特征等。
潮时或潮高
在潮汐表中,通常附有便于计算的图卡和表,应用于已知高潮和低潮的情况下,计算高潮和低潮之间任一时刻的潮高或出现任一潮高的时刻。此外,有的潮汐表还附有各港口主要分潮的调和常数,或概略介绍附近海区的潮流。
计算方法
周期
在一个潮汐周期(约24小时50分钟,天文学上称一个太阴日,即月球连续两次经过上中天所需的时间)中,各地潮水涨落的次数、时刻、持续时间也均不相同,大致分为三种类型:
1.半日潮型:在一个太阴日内发生两次高潮和低潮,前一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同,涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等(6小时12.5分)。中国大多数港口为半日潮港,如厦门港天津港青岛港
2. 全日潮型:在一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。如南海汕头港、渤海秦皇岛港等,南海的北部湾是世界上最典型的全日潮海区。
3. 混合潮型:一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮,但两次高潮和低潮的潮差相差较大,涨潮过程和落潮过程的时间也不等;而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。南海多数地点属混合潮型。如榆林港,十五天出现全日潮,其余日子为不规则的半日潮,潮差较大。
推算
每当农历初一(朔)或十五(望)时,地球、月球、太阳的位置几乎在同一直线上,月球和太阳的引潮力是一致的,两种力量迭加在一起,便出现大潮。可是每当农历初七、八(上弦)或二十二、三(下弦)时,月球对地球的引潮力与太阳对地球的引潮力互相垂直,太阳引潮力削弱了月球引潮力,因而就出现小潮。实际上,大潮往往发生在朔望后二、三天,小潮大都出现在上、下弦后二、三天,其原因是海水在流动过程中受到本身粘滞性和海底地形因素的影响造成的。
由于海水的涨退潮是受到月球引力影响而产生的一种地理现象,因此涨退潮有规可循:下一天涨潮是第一天涨潮时间推迟0.8小时,即48分钟,可根据农历日期计算每天涨潮的时间。
具体测算方法:
(1)农历日期小于十五的:涨潮时间=农历日期×0.8,退潮时间=农历日期×0.8-6;
(2)农历日期大于十五的:涨潮时间=(农历日期-15)×0.8,退潮时间=(农历日期-15)×0.8-6;
以上所计算的时间是12小时制的。
中国主港
实际应用
航运方面,有些水道和港湾须在高潮前后才能航行和进出港,所以需要知道潮汐时间。
在军事方面,有时为了选择有利的登陆地点和时间,就必须考虑和掌握潮汐的情况。
在生产方面,沿海的渔业、水产养殖业、农业、盐业、资源开发、港口工程建设、测量、环境保护和潮汐发电等,都要掌握潮汐变化的规律。
参考资料
translato.deepl.2024-09-05
潮汐表.科普中国.2024-09-05
潮汐潮流简介潮汐潮流简介.国家科技资源共享服务平台.2024-08-19
潮起潮落|这些潮汐知识您知道吗?.微信公众平台.2024-09-05
2024年全国海域潮汐表.大鱼潮汐表.2024-08-19
目录
概述
历史沿革
早期潮汐表的产生与形式
近现代发展
潮汐形成原因
主要内容
主港逐日预报表
港差比数
潮汐信息
潮时或潮高
计算方法
周期
推算
中国主港
实际应用
参考资料