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当中秋遭遇秋分——钱塘江大潮

已有 4971 次阅读 2013-9-20 16:36 |个人分类:大自然探索|系统分类:科普集锦| 引力, 秋分, 钱塘江大潮, 潮汐力

——刘全稳

 

钱塘江之潮每天都要发生两次,无论你是否亲临现场,还是月球是否圆缺,也不论太阳是否出来。这是规律,是不可抗拒的。

中国人擅长农耕文化,千百年来养成的日出而作、日落而息生活规律,将人生的第一准则与太阳的昼夜变化紧紧绑定,而将人生的第二准则春夏秋冬的往复变化与月球的阴阳变化加以联系。

当太阳落下去以后,成为人们劳累一天后闲暇的开始,这时,人们需要清理一天的劳动成果与劳动工具,需要准备第二天劳动的内容与材料。长此以往,人们学会了总结与思考,也发现了月圆月缺的变化,并将两者联系起来用以记事。

当明亮的月亮升起来的时候,家庭成员间、左邻右舍间可能要借着月光交流一些明天“一起打猎”“一同远行”等想法或者分享今天刚刚“一同打猎后的收获”“一同远行后的心得”等。思考的次数多了,人们便开始计划在一年中四个农活季节分明的中间分别进行一次较大范围的联谊活动,并将活动与圆月亮对应起来形成节日。人们发现,每年总是在这夜深人静月圆的时候,传来了钱塘江上怒吼,有如千军万马,叫人恐惧万分。年复一年,总是在中秋节这天夜晚发生,于是记住这一时刻。

于是就有了“潮汐天天有,中秋节最大”的说法。

于是就有了周密的名篇《观潮》。

观察大潮汐的变化扯上月亮的不只中国人,还有欧洲的贤哲。

当英国人牛顿用所谓的“万有引力”即致潮汐力加以解释后,钱塘江之潮为月球引潮的观点就再也没有人反对过。

每年的农历八月十五,如潮的人们会如期而至涌向钱塘江两岸期望一睹那久负盛名的钱塘江大潮,然而,历史上很多时候的中秋节人们却并没有分享到那声如雷霆,震撼激射的天下之伟观。如2006、2007、2009及大旱的1961~1966年等。

而有些年份的9月中下旬,钱塘江大潮却会天天来临。如2011年。据报道:2011年的钱塘江大潮自9月1日前后开始就已多次伤人,以至于海宁和杭州两地都调集了大量的警力加强沿岸安保,尤其是农历八月十五(中秋节,9月11日)、八月十八,电视媒体进行了多次现场直播,使钱塘江大潮“皆因为月球的引力作用所致”的认识深入人心。

钱塘江大潮真的是因为中秋月圆所致吗?在此,我先提出几个问题供大家思考:

其一,月亮圆缺只是月球与地球-太阳的相互位置关系形成反射太阳光线的面积大小不同,月亮圆缺不会影响月球质量的增减,也不会是因为与地球距离的变化引起。如果引力的影响因素没有发生变化,作用结果会发生改变吗?

其二,八月十五月圆之时对应的是全天24小时,即使是白天,月亮也是不会减小的,为何大潮只是在中午和午夜两个极短的两个时刻光临?所以,形成潮汐的影响因素可能不是月亮。

其三,如果是月亮引潮,那么地球上不同纬度处海水潮波的峰值应对应在同一经度线上,这明显与事实不符,与舟山群岛大致相近的大连、青岛、香港等地的海潮峰值肯定与钱塘江潮不同时。不同经线上的海域发生潮汐高潮的时间更加不同。

其四,如果是月球引潮,潮汐的最大峰值应该在地球上与月球的最短连线处而且保持不变,或者是随着地球的转动形成一波接一波的波浪。

仔细思考了这四个问题后,可以接着往下读。

请大家注意主题中的“秋分”。秋分在地球的一年中位置与春分一样重要,几何学上,它处在阳光被白天与黑夜均分的位置,物理学上,它是地球上质点受到太阳作用发生位移加速度等于0的点,也就是说秋分后地球转入收敛状态,气压逐渐增加,而之前则是发散状态。

地球发生潮汐的作用力大小与月亮的圆缺没有任何意义上函数关系,因为秋分这一天,地球上的任何质点受到来自太阳的作用力——胀缩力等于零,而使潮汐力的作用显得更加明显。

那么,导致地球发生潮汐现象的潮汐力是怎么样的呢?

1.地球的潮汐力主要源自太阳,而非月球

理论研究表明,在天体的轨道运行过程中,处于轨道焦点的天体对围绕其运行的天体可产生潮汐力的作用,这种潮汐力的大小,用公式表示为

F = macosαcosβ

式中:F  —地球潮汐力(N);m—物体质量(kg);a黄纬(°);b黄经(°);a—极径随时间变化的加速度(m•s-2)。

所以,潮汐天天有,一日有两次。

详细分析指出,潮汐振幅极大值在地球表面为曲线形态,即同一时间在不同地点具有潮汐振幅极大值(图1

 

研究表明,地球的表面物质在两分点上具有速度最大特征,此时物质所具有的运动能量最大。

所以,钱塘江大潮应该出现在3月21日(春分)、9月23日(秋分)前后,而不是中秋。历史上,只有中秋与秋分重合的日子才发生大潮。

因而,月球不是使地球上发生钱塘江大潮的真正使者,真正使者是处于地球运行轨道焦点的太阳。或者说,地球在八月十五这天使月球发生了最大潮汐,使月球变大。而反过来说月球使地球致潮则是完全没有理论依据的。

2.潮汐力的理论出处

最早推导出这一理论公式的文章见诸《大气海洋油气质点受力分析》,该文发表于2000年7月,即《成都理工学院学报》第27卷第3期。随后《西安石油学院学报(自然科学版)》于2001年做了跟进报道,发表了《地球的潮汐力》与《潮汐力的连续性特征》,向人们介绍了地球发生潮汐的真正动力原因及动力方程式。再后来,由专著《地球原动力》、《地球动力与运动》、《理论地质学导论》将其系统化。

潮汐理论表明,受太阳影响的地球最大潮出现在两分时节的正午和午夜。

潮汐理论还表明,受银核影响的地球幔核潮汐出现在地球地候的裂分与合分时节(地质学新词汇,参见《理论地质学导论》),此时,地球上要发生大面积的岩浆侵入活动。

3.今年钱塘江的最大潮汐将在秋分时节(9月23日)上演

各位看官,您只需要在9月23日去钱塘江,就一定会欣赏到壮观的钱塘江大潮。这是具有理论依据的,除非钱塘江水突然干涸或变小。

4.为何春分时节不出现钱塘江大潮

影响潮汐形态和规模表现的因素主要在于水体。如果钱塘江见底,即使海水在潮峰到来的那一刻如期涨潮,它也不会形成潮水的堆积与传播。假如钱塘江上游的水体较大,海潮形成墙体使河水逐渐堆积会巨浪滔天。

1)春分时节,春雨尚未来临,钱塘江水体较小,不可以形成秋分时节的规模,但与春分前后对比,还是可以发现其幅度较大的;

2)春分前后,在北方最引人注目的是发生沙尘暴,正是此理论作用之一表现,处于地表的沙尘在潮汐力作用下,容易脱离地表,使能量得以体现。(关于沙尘暴运动方向及其他受力,尚有强中纬力作用,此不表)。

事实上无论中秋是否来临,当秋分到来时,钱塘江大潮总会如期而至。而是否为大潮,则还要视水体大小,河床形态而定。当然,假如秋分时恰巧遇上台风,大潮将威力更大。

中秋节是中国人依据月球的圆缺变化而定的农历八月的月圆之夜,有时,中秋节与秋分相同,更多时则不一致,有时在秋分前,有时在秋分后,如果是闰八月则更靠后。当中秋与秋分相近时,人们将大潮现象仅仅对应了月亮,当中秋在秋分前三天到来时,就出现了“自既望以至十八日为盛”现象,就像2013年一样,周密写观潮时无疑是碰到了中秋与秋分的这种结构。假如周密碰到的是2006年10月6日才中秋的时节,他是断然不会如此写的。

当中秋遭遇秋分,月球的作用掩盖了太阳的效果,这是人们对自然现象的一场误会。也是人们对牛顿的引力理论的一种盲目崇拜。

 

 



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