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海水跟着月亮走——福建海区的潮汐运动

 潮映苍霞 2019-08-07

(福建省福州市罗星塔)

福州市闽江口耸立着一座小塔,叫罗星塔,是闽江门户的标志。登塔远眺,江水浩荡,奔向大海;潮涨潮落,尽收眼底。小塔前镌刻一副对联,“朝朝朝朝朝朝汐,长长长长长长消。”有人诵念再三,不得其解。但是只要弄明白了其中的通假字,加上标点,问题也就迎刃而解了。有人是这么解读的:“朝朝潮,朝潮朝汐;长长涨,长涨长消。”这是一副即景佳联,作者描写了眼前江面的潮汐变化。这里面是否还蕴含着人生感悟呢?不同生活经历的人会有不同的体认。

潮汐是海水运动的又一种方式,“朝潮朝汐”、“长涨长消”就是它运动的周期性特点。在海边人们每天都能看到,到了一定时间,海水波涌浪起,迅猛上涨,达到高潮;过后一些时间,海水又自行退去,留下一片沙滩,出现低潮。循环重复,永不停息。这就是潮汐运动。海面的涨落在白天叫做“潮”,在夜晚叫做“汐”,合起来叫做潮汐。

福建海区每隔12小时25分出现一次潮起潮落,这叫半日潮。由于半日潮水位的上升周期为12小时25分,所以每天海水涨潮的时间要比上一天推迟50分钟左右。各个海区,甚至同一海区的不同地点,潮水的涨落的周期是不同的,一般归纳为三种类型,即半日潮、全日潮和混合潮。全日潮,一个月中,多数日期每隔24小时50分出现一次潮起潮落。混合潮分为两种,一种是不正规半日潮,接近于半日潮类型;一种是不正规全日潮,接近于全日潮类型。世界各个海区主要是半日潮。白居易诗句“早潮才落晚潮来,一月周流六十回。”描写的正是半日潮。

潮汐运动同月球的关系十分明显,汉代哲学家王充已经发现了潮汐同月球之间的联系,他在《论衡》中说:“涛之起也,随月盛衰。”严格地说,潮汐是海水在月球和太阳等天体的引力作用下的垂直运动形式。月球和太阳等天体的这种引力,叫做引潮力。由太阳引力产生的潮汐现象叫做太阳潮,由月球引力产生的潮汐现象叫做太阴潮。因为月球距地球比太阳近,月球与太阳引潮力之比为11:5,对海洋而言,太阴潮比太阳潮显著。随着地球的自转,对于一定的海域来说每天有一次向月,一次背月。海域向月的时候,离月亮比较近,月亮的吸引力大,这就涨潮;海域背月的时候,离月亮比较远,月亮的吸引力小,这时地球自转的离心力发生作用,同样涨潮;所以海水每天的潮汐运动是在月球的引潮力和地球自转的离心力分别作用下发生的。由于月球公转轨道和地球自转轨道的交错,在一定的海域前后两天正对着月亮的时间要相差50分钟,这正是半月潮海区每天海水涨潮的时间要比上一天推迟50分钟左右的缘故。

(月下海洋)

潮汐运动引起的海面升降幅度之差叫做潮差,也叫潮幅。潮差每天在变化着,潮差大的叫做大潮,小的叫做小潮。每隔15-16天出现一次大潮和一次小潮。基本上每月两次大潮,分别出现在农历初一和十五过后几天,两次小潮分别出现在农历初八和二十三。谚语说“初一十五涨大潮”,“初八二十三,到处见海滩。”

大潮和小潮的周期性运动是太阳潮参与潮汐运动的结果。农历每月初一太阳和月球在地球的同一侧,十五或十六附近的日子太阳和月球在地球的两侧。在这两种情况下太阳、月球和地球都在一条直线上,太阳和月球的引潮力共同发生作用,所以产生大潮;农历的初八和二十三,太阳和月亮间的位置关系是以地球为顶点的直角关系,太阳和月球的引潮力互相抵消了一部分,所以只成为小潮。

潮汐的运动规律还受到海陆分布、海洋深度和海岸形状等因素的影响。这就是形成半日潮、全日潮和混合潮的不同的潮汐类型的原因。这也是不同的海区潮差不同的原因。一般说来,浅海和沿岸海域的潮水是从邻近的大洋里传来的,在水浅、窄狭的海域潮汐的涨落较大。福建海区是全国少有的大潮差海区,总的说南部潮差较小,中部和北部潮差都较大,有不少港湾平均潮差接近5米或以上。潮差大,加以风力强劲,滨海地带极易发生海潮灾害。清康熙58年(1719年)8月2日,泉州、晋江“大水,海溢入城高数尺,新桥石梁冲坏”;清乾隆2年(1737年)8月15日,福鼎“海潮大作,鱼虾游于秦岭道上”。

在海边看到潮涨潮落的同时,人们还看到潮进潮退。

潮涨潮落,是海水在引潮力作用下的垂直运动,这叫做潮汐;潮进潮退,是海水在引潮力作用下的水平运动,这叫做潮流。潮流是海洋潮汐运动的表现形式之一。因此,潮流同潮汐有许多共同点,同潮汐一样具有周期性变化,同样地分为半日潮流、全日潮流和混合潮流3种类型。潮流流动周期同潮汐涨落周期基本一致。福建沿海水浅,受浅水效应影响,大都是非正规半日浅海潮流。

按照潮流的运动方向,分为往复潮流和旋转潮流两种形式。往复潮流就像游泳健将在游泳池里,从这头游到那头,又从那头游到这头,来而复往,往而复来。旋转潮流就像田径运动员在体育馆的跑道上,一圈一圈地跑。往复潮流多发生在海峡、水道、江河口的狭窄港湾和沿岸处。旋转潮流多发生在外海、海湾或广阔的海区,受地转偏向力作用,在北半球多为顺时针方向旋转,在南半球多为逆时针方向旋转。福建海区,以平潭海区为界,平潭以南沿岸一般为往复潮流,平潭以北沿岸,除闽江口外大都是左旋转潮流。

不同深度的潮流流速不同。福建海区潮流的流速一般是中层最大,表层次之,底层最小。它们的最大可能流速平均值是:表层每秒96厘米,水深5米处每秒107厘米,底层每秒83厘米。

潮流流速与潮差一般说来成正比,潮差小,潮流较弱;潮差大,潮流较强。福建沿岸南端海区潮差小,是弱潮流区,诏安海区水深5米的潮流最大可能流速仅每秒84厘米。沿岸中段海区潮差大,是强潮流区,兴化湾潮差达5米以上,水深5米的潮流最大可能流速达每秒122厘米和每秒139厘米。北部海区沿岸,虽然也是大潮差,但地形开阔,水浅,水底摩擦效应大,因而潮流流速不大,潮流可能最大流速仅每秒88厘米。因为,潮流流速更多、更直接地受地理位置制约,在湾口、河口和狭窄水道,流速都明显增大,九龙江口和闽江口最大可能流速均达每秒150厘米以上,即使是弱潮流区的诏安湾湾口,最大可能流速也可达每秒130厘米。潮流流速受地理位置制约,最典型的是浙江省钱塘江大潮了。

南宋周密《观潮》描写钱塘江大潮十分生动:“浙江之潮,天下之伟观也。自既望以至十八日为盛。方其远出海门,仅如银线;既而渐近,则玉城雪岭际天而来,大声如雷霆,震撼激射,吞天沃日,势极雄豪。杨诚斋诗云‘海涌银为郭,江横玉系腰’者是也。”从地理原因上说,钱塘江外的杭州湾,外宽内窄,外深内浅,是一个非常典型的喇叭状海湾,出海口江面宽达100公里。钱塘江在海宁盐官镇一带江面只有3公里宽。涨潮时潮流奔涌而来,宽而深的杭州湾湾口一下子吞进大量海水,迅猛地灌入窄而浅的钱塘江,夺路上涌的潮水来不及均匀上升,便形成后浪推前浪,一浪高一浪你推我挤的壮观景象。

           (钱塘潮)

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