NOAA 科普：潮汐是什么，以及月球与太阳如何驱动潮汐

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NOAA Education 发布科普文章解释潮汐：潮汐是海平面周期性涨落形成的长波，多数海域为半日潮，每天各有两次高潮和低潮，约每六小时交替一次。潮汐主要由月球引力造成的“引潮力”驱动，太阳引力叠加时形成大潮或小潮，月球位于近地点附近时会出现更强的“王潮”。NOAA 业务化产品中心为美国海岸线 3000 多个地点提供高低潮时间与潮高数据。

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作者 / 来源：NOAA Education · 原文时间未提供

原作者信息要点

潮汐是海洋中非常长的波浪，导致海平面上升和下降。最常见的证据是海岸线上高水位和低水位的反复出现。大多数潮汐是半日潮，即每天有两个高点和两个低点，通常约每六小时交替一次。低潮临近时，水从海岸退去形成退潮流；高潮临近时，水向海岸移动形成涨潮流。

科学家使用潮汐图（潮汐图）和潮汐表来预测和记录潮汐，记录波高随时间的变化以识别高低点。由于水位不断变化，科学家使用基准面作为固定参考点，代表“正常”水位。潮汐图上显示的数字总是相对于这个特定基准面。NOAA 的业务海洋学产品与服务中心为美国海岸线超过 3000 个地点提供高潮和低潮的时间和高度，用于导航和安全。

潮汐由月球和太阳对地球海洋的引力驱动。陆地和地球自转增加了复杂性，在全球形成动态潮汐模式。月球对潮汐的影响最大。在简化模型中，月球绕地球运行时，其引力在地球上分布不均：对靠近月球一侧的拉力更强，对远侧更弱。这种差异称为潮汐力，导致水在水平方向重新分布，形成两个潮汐隆起：一个在靠近月球的一侧，一个在相反侧。随着月球绕地球运行和地球自转，这些隆起下方的区域发生变化，导致不同地区经历其影响。

这些隆起不是由月球引力将水向上拉造成的，而是由于这些差异引力导致海洋表面水平拉伸。然而，虽然这些引力产生驱动潮汐在海洋中移动的潮汐隆起，但它们并不控制特定地点高低潮的实际时间。其他更区域性的力量控制高低潮事件发生的时间和频率。

月球对潮汐影响最大，但太阳也起作用。虽然太阳比月球大得多，但离地球也远得多。在地球上，太阳对海洋的引力比月球弱，但仍能影响潮汐。小潮：当太阳和月球的引力相互对抗时——即半月时——产生较弱的潮汐，高低水位差最小。大潮：当两种引力共同作用时——即满月或新月时——产生较强的潮汐，潮差最大。近地点大潮：每年有几次，大潮发生在月球也处于近地点（离地球最近位置）的日期附近。这会导致更强的潮汐，俗称“王潮”。

现实中，全球潮汐受许多复杂模式影响。因为地球不是完美的光滑球体，陆块中断水流。海岸线形状定义了海洋盆地，导致天文力产生的水波以独特方式“反弹”和反射。地球自转的科里奥利效应导致稳定运动的水在北半球向右转，在南半球向左转。海岸线形状、当地海底深度和地形、当地风和天气模式等因素也显著影响潮汐的高度和时间。水的惯性和与海底的摩擦导致力施加时与观察到高潮时之间存在延迟。这种现象称为潮汐滞后，在某些地区可能长达数小时甚至接近一整天。

由于这些因素的综合作用，不同地区的潮汐类型和频率可能不同：半日潮：一些海岸每天经历两次高潮，高度大致相同。混合半日潮：一些海岸每天经历两次高潮，高度不同。全日潮：一些海岸每天只经历一次高潮。一些地区，如美国墨西哥湾沿岸，可能在月或年期间在全日潮和混合半日潮之间切换。

预测潮汐对渔民、水手、生态学家和海岸工程师等以海为生的人一直很重要。过程包括首先在一个地点长期记录水位，至少 30 天，最好一年或更长。可以分析数据以数学方式识别“谐波成分”，然后基于天文知识中地球、月球和太阳的位置，用于预测该地点未来的潮汐。NOAA 的潮汐预测历史可追溯到美国海岸调查局时期。在使现代潮汐预测成为可能的数学突破之前，美国海岸调查局安装了潮汐计，并使用月潮间隔法发布潮汐预测。1867 年，威廉·汤姆森爵士（开尔文勋爵）引入了潮汐预测的谐波方法。计算复杂耗时，因此当时的美国海岸和大地测量局雇人作为“计算员”进行计算。他们还开发了模拟计算机（由曲柄和齿轮驱动的机械机器）来自动化工作。费雷尔潮汐预测机于 1881-1911 年运行。2 号潮汐预测机（昵称“老黄铜大脑”）于 1912-1965 年运行，使用了至今仍在使用的 37 个谐波成分。这项新技术带来了更详细的潮汐预测，并在减少沉船方面发挥了重要作用。自 2 号潮汐预测机退役以来，国家海洋局继续使用类似的数学原理提供准确可靠的潮汐预测。如今，数据使用先进的现代计算机处理，并结合遍布美国及部分太平洋和加勒比岛屿的传感器。NOAA 潮汐预测允许用户在 3000 多个地点中的任何一个生成过去或未来最多两年的潮汐预测。

潮汐不仅对人类活动重要，对海洋生物也很重要。潮汐周期在沿海环境发展中发挥了重要作用，形成了适应海洋涨落的独特生物多样性栖息地。岩石潮间带：以岩石 formations 为特征，在整个潮汐周期中经历完全暴露和淹没。低潮时，岩石间的裂缝充满海水，形成潮池。这些潮池充满了退潮留下的多样海洋生物，从藤壶到蜗牛到海胆等，这些生物适应了潮间带生活的极端条件。盐沼：由潮汐带来的盐水淹没和排干的沿海湿地。它们由称为泥炭的分解植物物质组成，形成密集、低氧的环境。这些条件减缓分解，将碳储存在沼泽植物的叶和根中。盐沼有深池和浅盐盘。盐盘是浅洼地，保留洪水海水的时间非常短。随着海水蒸发，盐留下并随时间积累。相比之下，池在整个潮汐周期中倾向于保留水。盐沼是适应高盐度环境的物种的家园，如玻璃草、平滑绳草、盐沼蜗牛和绿蟹。红树林：生长在赤道附近的 tropical 和亚热带纬度。红树生长在低氧土壤中，缓慢流动的水允许细沉积物积累。这些植物可以通过密集缠绕的支柱根识别，使树木位于水面之上。这种根系缠绕有助于减缓潮水运动，导致沉积物从水中沉降并构建泥底。这个过程有助于稳定海岸线，减少潮汐和其他波浪的侵蚀。沙滩：往往是相对开放的区域，由细沙或粗沙组成，经历显著的波浪和风能。一些海滩可能宽阔平坦，而另一些可能由倾斜的沙丘组成。沙子由海洋和河流在长时间尺度上输送到海岸，不断改变海滩形态。高能量和变化的环境不适合扎根和附着生物，但在沙粒之间可以发现硅藻和桡足类等浮游动物。在沙子下挖洞，甲壳类、软体动物和蠕虫等无脊椎动物的繁荣群落也在此安家。泥滩：盐沼中的低洼区域，覆盖着大片平坦的泥地。它们由海洋和河流沉积的细粉砂和粘土组成。泥滩孕育穴居生物，包括蛤蜊、贻贝、牡蛎、招潮蟹、沙虾和血虫。它们也是几种鱼类的重要繁殖地。泥滩是低氧的，促进细菌生长，导致伴随这种环境的臭鸡蛋味。

潮汐与洪水的关系：你是否听说过晴天洪水、 nuisance 洪水或王潮洪水？这些都是描述高潮期间引起的洪水的不同说法。随着海平面因陆地高度变化和气候变暖影响而上升，高潮的影响范围越来越令人担忧。海平面上升导致沿海洪水增加，即使没有风暴或强降雨，也危及世界各地的沿海社区。了解海平面上升预测可以让社区了解当前和未来的脆弱性，并帮助他们做出明智决策以保护人员和财产安全。

教育联系：许多人随意观察过潮汐，这使得它们适合基于现象的学习。理解潮汐可以是跨学科的，引入 STEM 学科的概念，包括地球和空间科学、物理科学、生命科学、数学和工程。潮汐也有迷人的历史和许多人类联系，包括为什么监测潮汐很重要、如何利用潮汐作为能源以及气候变化如何影响潮汐。高低潮预测是教育工作者可以轻松用于介绍环境数据、图表和地理的数据点。学生可以比较潮汐预测数据和潮汐计观测，开启关于影响水位的其他因素（如雨和风）的对话。

本站整理与观察

本站观察：原文将潮汐成因区分为月球引力主导的潮汐力与区域因素控制的实际潮时，这一区分有助于理解为何天文位置不能直接等同于当地高低潮时刻。

本站观察：原文对潮汐类型的分类（半日潮、混合半日潮、全日潮）以及潮汐滞后、科里奥利效应等概念的介绍，属于科普性归纳，未提供具体地点的实测数据或统计验证。

本站观察：原文提及 NOAA 在超过 3000 个地点提供潮汐预测，以及 2 号潮汐预测机使用 37 个谐波成分，这些数字有明确出处，但原文未说明这些谐波成分的具体名称或误差范围。

本站观察：原文将潮汐与多种海岸栖息地（岩石潮间带、盐沼、红树林、沙滩、泥滩）关联，并提及海平面上升与高潮洪水的关系，但未展开具体案例或量化影响。

材料为 NOAA 科普文章，未提供原始数据、实验细节或具体地点的潮汐观测记录；本站整理与观察仅基于原文信息进行归纳，未补充外部验证。原文中部分术语（如“王潮”“ nuisance 洪水”）为通俗说法，未给出严格科学定义。