潮汐现象研究性学习论文

潮汐现象 凡是到过海边的人们，都会看到海水有一种周期性的涨落现象：到了一定时间，海水推波逐澜，迅猛上涨，达到高潮；过后一些时间，上涨的海水又自行退去，留下一片沙滩，出现低潮。如此循环重复，永不停息。海水的这种运动现象就是潮汐。法国文学称之为“大海的呼吸”。 潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮，而不是一次,“昼涨称潮，夜涨称汐”。简而言之“潮”指白天海水上涨，“汐”指晚上海水上涨，不过通常我们往往将潮和汐都叫做“潮”。 潮汐现象是指海水在天体(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，而海水在水平方向的流动称为潮流。 潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，它与人类的关系非常密切。海港工程，航运交通，军事活动，渔、盐、水产业，近海环境研究与污染治理，都与潮汐现象密切相关。尤其是，永不休止的海面铅直涨落运动蕴藏着极为巨大的能量，这一能量的开发利用也引起人们的兴趣。 有下面这样一个事实：在任何时刻，围绕地球的海平面有两个突出的部分， 在理想的情况下它们分别出现在地表面离月球最近和最远的地方。 如果说潮汐是月球的引力造成的，在离月球最近的地方海水隆起是可以理解的，但为什么在远离月球的地方海水也隆起？如果说潮汐是万有引力现象，似乎应该与质量成正比，与距离平方成反比。太阳的质量比月球大×105 倍，而太阳到地球距离的平方只比月球到地球距离的平方大×105倍， 两者相除，似乎太阳对海水的引力比月球还应该大180倍，为什么月球对潮汐起主要作用？这些通过分析计算来加以说明。 许多学者都探讨过这一问题，提出过一些假想。古希腊哲学家柏拉图认为地球和人一样，也要呼吸，潮汐就是地球的呼吸。他猜想这是由于地下岩穴中的振动造成的，就像人的心脏跳动一样。我国晋朝有人则认为，海水的定期涨落是因为有一条无比巨大的海生动物定期出入海宫而造成的。 随着人们对潮汐现象的不断观察，对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识。我国古代余道安在他著的《海潮图序》一书中说：“潮之涨落，海非增减，盖月之所临，则之往从之”。哲学家王充在《论衡》中写道：“涛之起也，随月盛衰。”指出了潮汐跟月亮有关系。到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律之后，提出了潮汐是由于月亮和太阳对海水的吸引力引起的假设，科学地解释了产生潮汐的原因。 原来，海水随着地球自转也在旋转，而旋转的物体都受到一种力的作用，使它们有离开旋转中心的倾向，这就好像旋转张开的雨伞，雨伞上水珠将要被甩出去一样。同时海水还要受到月球、太阳及其他天体的吸引力，因为月球离地球最近，所以月球的吸引力较大。这样海水在这两个力的共同作用下形成了引潮力。由于地球、月球在不断运动，地球、月球与太阳的相对位置在发生周期性变化，因此引潮力也在周期性变化，这就使潮汐现象周期性地发生。一日之内，地球上除南北两极及个别地区外，各处的潮汐均有两次涨落，每次周期12小时25分，一日两次，共24小时50分，所以潮汐涨落的时间每天都要推后50分钟。生活在海边有经验的人，大都能推算出潮汐发生的时间。

提要我否定了潮汐的引力解释。那么，我就提出了一个假说：潮汐的成因应该是由太阳的光热使海洋表面产生"热胀冷缩"，又由于地球的自转，就形成了潮汐现象。我的惯性三定律否定了地球潮汐现象是由于月球的引力所造成的解释。当初牛顿在说怀疑超距作用的引力时，同时又认为他的发现成功地解释了地球的潮汐现象。以至于到今天科学界还是沿用此解释。由我的"广义惯性"，月球是处于"广义惯性运动状态"，没有真正的外力正在作用之，当然，同时也没有"力"作用于其它的"物体"（月球的重力场不会延伸至地球上）。于是，潮汐的成因需要重新解释。一、在此，我们必须先把牛顿的"引力"的作用与后来变为"引力场"的作用分开来说明。（1）我首先"质疑"引力的作用解释，按引力定律计算，太阳的引力作用在地球上的值（本来就子虚乌有），比月球大上百倍。按理潮汐现象的原因主要是应该由太阳引起的。这就是其矛盾之一；（2）地球潮汐的引力成因的解释，到目前仍仅是"定性"解释。而在解释钱塘江大潮时，说是月球的"满月"造成的，这实在是牵强附会的解释，我想凡是有点"科学头脑"的人要是仔细地想一想，都会得出一个结论，"满月"是"光"因素，与"力"因素有何干系？这是真正的科学态度吗？（3）如果月球对地球的海洋有这么大的"引力"作用，那么，就应该对环绕地球的卫星有更大的"引力"作用，从而可以明显地表现在卫星的轨道的形状上，那为什么没有其表现呢？在此，航天局的"实践家"们引进了"引力范围"的解释，如果还是按"引力"的角度来运用"引力范围"概念，月球还是对卫星的轨道形状有非常大的影响。在此，我的重力场的"范围"概念与原来的"引力范围"的概念不同。航天实践上的"引力范围"就是我的"重力场范围"，但理解的意义不同。从我的角度，出了我的月球"重力场范围"，月球就不会对卫星有"一点"作用。当然，也就对地球上的海洋更没有"一点"作用。月球的"重力场范围"不会延伸地球上。那么，地球上的潮汐现象的成因不是由于月球的"引力"造成的，又是什么原因造成的呢？我在此提出一个假说。二、我的假说：地球上的潮汐成因是由于太阳光照射在海洋面上，白天被太阳光照射的海洋面被加热，海洋的"水"就有"热胀"效应。而在夜间，海洋被加热的"水"的热量就向空气中传递，就又"冷缩"了。于是，又由于地球的自转，就有了"潮汐现象"。虽然，其"热胀冷缩"效应很小，但由于此微小的"热胀冷缩"在广大的海洋面上的"积累"，也就造成了"潮汐"。我可以解释"钱塘江大潮"的原因。钱塘江大潮发生在每年的阴历八月，这正是"秋分"时节。太阳的光照在地球上的"中心点"正是在"赤道"上。由于地球从西向东自转，太阳在每天的开始照在太平洋的大部分的热量，且是在美国的西海岸上开始，于是，随着地球的自转，被加热而"热涨"的太平洋的"水"向"西推进"，到了下午，就推进到了中国的东海岸。钱塘江正是在此"东"的正面，且由于其地理形状的特点，就产生了"大潮"。如果是"春分"时节，太阳在每天的开始照在太平洋的大部分的热量，且是在南美洲的西海岸开始，所以，传递到中国的东海岸上的潮汐的"峰值"就比较小。有一个可以验证我的此假说的"现象"。按我的解释，"内陆海"比起太平洋及大西洋来很小，但是也应该有"微弱"的"热胀冷缩"的效应，而且其"潮汐"很有规律。按此理，如果是阴天，此"潮汐"现象就不明显。在西亚的"里海"可以验证我的假说的成立与否。参考文献[1]马英卓：引力是产生出来的，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1998年第五期。[2]马英卓：引力与广义力学、整体天体，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1999年第三期。[3]马英卓：惯性力学与整体科学体系，《科学》（科学美国人中文版）杂志，2000年第七期。[4]马英卓：等效原理的对与错，《当代物理世界-物理论文集》网站。[5]马英卓：万有引力真的失灵了吗？《当代物理世界-物理论文集》网站。[6]马英卓：用惯性力学三定律解力学习题。《当代物理世界-物理论文集》网站。