潮汐的形成与应用
一． 提出课题的原因
1.对于自然科学的好奇与热情
2.对于学生探索能力的加强
3.对于可再生能源的探索
二．课题研究的目的
1.对于科学现象及自然现象的掌握
2对于未来清洁能源的了解
3.激发物理学习及自然科学学习的热情
4.激发学生的课外学习热情及探索精神
三．课题研究的意义
1.对潮汐等自然现象有了进一步了解
2.加深了对自然科学的学习热情
3.使学生的探索精神进一步加深
四． 研究方式
1．书籍查找
2．网络搜寻
3．同组讨论
五． 研究成果
一）大致概念
潮汐是地球上的海洋表面受到太阳和月球的潮汐力作用引起的涨落现象。潮汐造成海洋和港湾口积水深度的改变,并且形成震荡的潮汐流，因此制作沿海地区潮
汐流的预测在航海上是很重要的。在涨潮时会埋在海水中，而在退潮时会裸露出来的潮间带，是潮汐造成的重要海洋生态。地球上的海水或江水，受到太阳、月球的引力以及地球自转的影响，在每天早晚会各有一次水位的涨落，这种现象，早称之为潮，晚称之为汐。
潮汐的变化位置与月球、太阳和月球的相对位置有关，并且会与地自转的效应耦合和海洋的海水深度、大湖及河口。潮汐现象除了发生在海洋之外，也会在其它引力场的时间和空间系统内发生。
在每天的海平面变化，特别是在浅海和港湾实际发生的，不仅受到天文的潮汐力影响，还会受到气象（风和气压）的强烈影响，例如风暴潮。
二）特徵
潮汐是海平面以下面几个阶段变化的重复周期：
海水经历几个小时的上涨或在海滩上进展，
水达到被称为高潮的最大高度。
经历几个小时的海平面降低，或是像瀑布一样从海滩退出，
水面在所谓的低潮停止降低。
潮汐停止的瞬间称为滞水或憩潮，然后潮水会改变方向，称为转向。憩潮通常发生在潮水最高和最低的附近，但是在高低水位的时刻，它们的位置有着显著的不同。
潮汐可能是半日潮（一天有两次高潮和两次低潮），或一日潮（每天只有一次循环）。在大多数的地区，潮汐都是半日潮。每天的分担是不同的，因此在选定的日子里，两次高潮的高度不同（日均差）。在潮汐表内，会有不同的高高潮和低高潮。同样的，每天的两次低潮也会有高低潮和低低潮。日均差会随着时间变化，通常在月球越过赤道的时候最小。
的周期性变化（如8、12、24小时）称大气潮汐，简称气潮。
其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，由月球引起的称太阴潮。 根据潮汐周期又可分为以下三类： 半日潮型：一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮，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）。我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型，如大沽、青岛、厦门等。
全日潮型：一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。如南海汕头、渤海秦皇岛等。南海的北部湾是世界上典型的全日潮海区。
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。我国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。不论那种潮汐类型，在农历每月初一、十五以后两三天内，各要发生一次潮差最大的大潮，那时潮水涨得最高，落得最低。在农历每月初八、二十三以后两三天内，各有一次潮差最小的小潮，届时潮水涨得不太高，落得也不太低。
四）影響 潮汐的存在使天体之间的相对速度减小，对彼此的自转起刹车作用。比如，月球和地球之间的潮汐使月球的自转周期等于它的公转周期，称之为潮汐锁定。
潮汐使天体被拉长，如果是黑洞等质量巨大的天体引起的潮汐，一旦潮汐力超过分子间作用力，会把周围的物体撕得粉碎。
虽然潮汐对固体形变的影响不大，但是潮汐往往成为地球上地震（星震）的诱因之一。
五）形成原因
月球引力和离心力的合力是引起海水涨落的引潮力。地潮、海潮和气潮的原动力都是日、月对地球各处引力不同而引起的，三者之间互有影响。因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，月亮潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性—塑性潮汐形变，会引起相应的海潮，即对海潮来说，存在着地潮效应的影响；而海潮引起的海水质量的迁移，改变着地壳所承受的负载，使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振动，使海潮的变化更趋复杂。
六）潮汐的組成
潮汐的变化是多种不同周期活动最终的结果，这种影响称为潮汐的组成。潮汐变化的时间尺度范围从数小时到一年，所以要在固定的观测站以潮汐表精确的纪录水位的高低变化，可以筛选出变化周期短于一分钟的水位变化。这些资分钟的水位变化。分钟的水位变化。这些资料将会和参考值（或已知数），通常是平均海平面，做比较。
1.主太阴半日潮
因为地球自转快于月球公转， 涨潮会在月球至中天前到来（月球公转与地球自转方向相同），相差约3度。月球与潮汐隆起相互吸引，使得地球自转渐渐变慢，而月球公转渐快。这使得当前每一年月球轨道约推离地球38毫米，而地球的一日延长约23微秒。 因为月球对地球万有引力的作用，地球视作一固态整体，较背对月球一侧的海水更被拉近月球，因此背对月球一侧的海水形同“升高”了。这造成两端的潮汐隆起与每天两次的涨潮。
在大多数的地区，潮汐最主要的成分是主太阴半日潮，它的周期是12小时25.2分钟，正好是太阴潮汐日的一半，也是月球至下一次中天所需的一半时间，也是地球上同一个地点因为自转再一次正对着月球的周期。使用简单的潮汐钟就可以追踪这个成分的潮汐。因为月球以和地球公转相同的方向环绕着地球运转，因此太阴日比地球日长一点。以手表上的分针做比较就可以了解：分针与时针在12:00重合，但再次重合的时间是1:05，而不是1:00就可以了解了。
2.变动的范围：大潮和小潮
半日潮的潮差（在半天之内水域的最高
和最低位置的变化）各自有两个星期或
14天周期的不同变化。在新月和满月，
当太阳、月球和地球的在一条线上，也
就是朔望的时刻，太阳的潮汐力会加强
月球的潮汐，潮汐的潮差会达到最大：
称为大潮。当月球在上弦或下弦的位
置，从地球看到的太阳和月球相距90
图2： 艺术家概念下的图3： 艺术家概念下的度， 太阳的力量抵销了部分的月球力
量，使两者的合力效果最小。在月相周大潮
小潮
期的这种位置上，潮汐的潮差最小：称
为小潮。大潮的时候，高水位高于平均值，而低水位低于平均值，憩潮的时间比平均短，但潮流比平均值强大；小潮的结果是一切都小于平均值。大潮和小潮的时间间隔大约是7天。
月球与地球之间的距离变化也影响到潮汐的高度，当月球在近地点，潮汐的潮差会增加，而在远地点时潮汐的潮差会减少。每7.5
个朔望月，新月或满月会和近点月重合，会造
成近点月大潮使潮汐的潮差达到最大。如果在此时有风暴出现在沿海地区，其结果是造成的灾害会特别的严重。
3.半日潮潮差的差异
当一天有两次但高度不同的涨潮（也有两次高度不同的退潮），这种形式称为混合型半 日潮。
4.海洋的差异
滨线和海床形状的变化会改变潮汐的传播，所以潮汐时间和高度的预测不能单纯的只观测月球在天空中的位置。海岸的特性，如水下的深度和海岸的形状，都会影响到每个不同地区的潮汐预报；精确的海水高度和潮汐时间可能需要依据不同地区的海岸地形学特征对潮汐流动影响的模型来预报。但是，对给定地点的潮汐，月球的高度和满潮与干潮时间的关系（月潮间隔）是有相对应的常数和可预测的，而相同海岸的其他地点的潮汐之间也是有关联的。例如，维吉尼亚州诺福克的涨潮可预测出现在月球过中天之前的2.5小时。
大块的陆地和海滩对原本可以在全球自由流动的海水是一种障碍，它们不同的形状和大小经常会影响到潮汐的大小，结果是潮汐有不同的类型。例如，美国大陆东海岸的主要形式是单日潮，大西洋沿岸的欧洲也是如此，而美国大陆西岸的形式则是混合的半日潮
5.其它的成分
影响潮汐的因素包括太阳的引力、地轴的倾斜、月球轨道的倾角和地球与月球轨道的椭圆形状。
少于半天的周期变化称为谐振成分。反之，长周期的成分是超过一天、一个月或一年的循环。
6.相位和振幅
图4： M2 的曲线显示潮汐的方向，每个指示6小时的同步周期
因为M2的成分是主宰潮汐的最主要因素，潮汐的阶段或相位，使用在满潮之后
几小时来呈现是有用的概念。潮汐的阶段也可以用角度来测量，一个循环是360度。潮汐相位相同阶段的连线称为等潮线，类似地形图上的等高线。等潮线（也称为潮汐相位）沿着同时发生高潮的海岸延伸至海洋中，并且等潮线会沿着海岸
推进。半日和长期相位的成分由海水每日的最高水位的高度来测量。这些与下面讨论的精确性只适用于一个单一的潮汐成分。
对一个像水盆一样被海岸线环绕的海洋，等潮线的点会快速的向内并汇聚在 一个共同的点，称为无潮点。无潮点是在一次的满潮和干潮的高低水位之间，海面没有起与落，稳定不动的点（罕见的异常在潮期中经常发生在小岛和它的周围，如同环绕在新西兰和马达加斯加。）。潮汐的运动一般在扫过大陆的海岸线时会减少，因此横越过等潮线的是振幅相同的轮廓（在高潮和低潮之间一半的距离），并在无潮点衰减为零。一个半日潮的无潮点大约在潮汐钟正面的中间，时针指向满潮的等潮线的方向；它的方向与干潮的等潮线相对着。 满潮线以无潮点为中心，以等潮线上升的方向，远离退潮的等潮线，约每12小时旋转一周。由于柯氏力效应，这种转动通常在南半球是顺时针方向，而在北半球是逆时针方向。与参考潮汐相位在相位上的差异称为期。参考潮汐是在无陆地的0°经线，也就是
格林威治子午线上假设的一个平衡潮成分。
在北大西洋，因为等潮线是以无
潮点向逆时针方向旋转，在纽约港的满潮会比诺福克港早约一个小时。南方的哈特拉斯角的潮汐力更为复杂，因而不能只依靠北大西洋的等潮线来预测。 七）潮汐推算
潮汐的发生和太阳，月球都有关系，也和我国传统农历对应。在农历每月的初一即朔点时刻处太阳和月球在地球的一侧，所以就有了最大的引潮力，所以会引起“大潮”，在农历每月的十五或十六附近，太阳和月亮在地球的两侧，太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起“大潮”；在月相为上弦和下弦时，即农历的初八和二十三时，太阳引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分所以就发生了“小潮”，故农谚中有“初一十五涨大潮，初八二十三到处见海滩”之说。另外在第天也有涨潮发生，由于月球每天在天球上东移13度多，合计为50分钟左右，即每天月亮上中天时刻（为1太阴日=24时50分）约推迟50分钟左右，（下中天也会发生潮水每天一般都有两次潮水）故每天涨潮的时刻也推迟50分钟左右。
我国劳动人民在千百年来总结经验出来许多的算潮方法（推潮汐时刻）如
上式可算得一天中的一个高潮时，对于正规半日潮海区，将其数值加或减12时25分(或为了计算的方便可加或减12时24分)即可得出另一个高潮时。若将其数值加或减6时12分即可得低潮出现的时刻——低潮时。但由于，月球和太阳的运动的复杂性，大潮可能有时推迟一天或几天，一太阴日间的高潮也往往落后于月球上中天或下中天时刻一小时或几小时，有的地方一太阴日就发生一次潮汐。故每天的涨潮退潮时间都不一样,间隔也不同.
八）潮汐能 1.基本介绍
潮汐能是以位能的形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋转，这种水位的上升以周期为12小时25分和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作用力小些，其周期为12小时。当太阳、月球和地球在一条直线上时，就产生大潮（spring tides）；当它们成直角时，就产生小潮（neap tides）周期潮的变化外，地球和月球的旋转运动还产生许多其他的周期性循环，其周期可以从几天到数年。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用，月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。
2.潮汐系统
潮汐是因地而异的，不同的地区常有不同的潮汐系统，它们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量，并在吸收能量过程中使地球旋转减慢。但是这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不出来的，而且也并不会由于潮汐能的开发利用而加快。这种能量通过浅海区和海岸区的摩擦，以1.7TW的速率消散。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算，有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。
3.能源储量 全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3 ×10^9kw。我国海岸线曲折，全长约
1.8×10^4km，沿海还有6000多个大小岛屿，组成
1.4×10^4km的海岸线，漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达
1.1×10^8kw，其中浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国的80.9%，但这都是理论估算值，实际可利用的远小于上述数字。
九）開發和利用
潮汐是由于日月引潮力的作用，使地球上的海水产生周期性的涨落现象。它不仅可发电、捕鱼、产盐及发展航运、海洋生物养殖，而且对于很多军事行动有重要影响。历史上就有许多成功利用潮汐规律而取胜的战例。
1.发电应用
世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算，有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。 1912年，世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成。1966年，世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国在1958年以来陆续在广东省的顺德和东湾、山东省的乳山、上海市的崇明等地，建立了潮汐能发电站。
世界三大著名潮汐电站：加拿大安纳波利斯潮汐电站；法国朗斯潮汐电站；基斯拉雅潮汐电站
2.军事应用
1661年4月21日，郑成功率领两万五千将士从金门岛出发，到达澎湖列岛，进入台湾攻打赤嵌城。郑成功的大军舍弃港阔水深、进出方便、但岸上有重兵把守的大港水道，而选择了鹿耳门水道。鹿耳门水道水浅礁多，航道不仅狭窄且有荷军凿沉的破船堵塞，所以荷军此处设防薄弱。郑成功率领军队乘着涨潮航道变宽且深时，攻其不备，顺流迅速通过鹿耳门，在禾寮港登陆，直奔赤嵌城，一举登陆成功。
3．旅游应用
对于以浮潜为玩乐的人士来说，涨潮时比退潮时更适合进行潜水活动。
陡立，水花四溅，象一道高速推进的直立水墙，形成
十一)潮汐物理學的歷史
牛顿在他的自然哲学的数学原理(1687)一书中以科学的研究奠定了用数学解释潮汐发生的基础力量。牛顿首先应用牛顿万有引力定律计算由太阳和月球吸引造成的潮汐，并且提供了引潮力最初的理论。但是牛顿的理论和他的后继者是采用之前拉普拉斯的均衡理论，在很大的程度上是以近似值描述潮汐即使在覆盖整个地球的非惯性海洋中也会发生引潮力（或是相当于位能）对潮汐理论依然是有意义的，但做为一个中间的数值，而不是最终的结果；理论已经考虑地球动力学与潮汐的关系，而受到地形、地球自转和其它因素的影响。 在1740年，在巴黎的法国皇家科学院提供奖金给最佳的潮汐理论，由Daniel Bernoulli、Antoine Cavaller、Leonhard Euler、和柯林·马克劳林共享这笔奖金。 马克劳林使用牛顿的理论显示一个覆盖了足够深度海洋的单一平滑球体，在潮汐力的作用下会变形成为扁长的椭球体，而长轴就指向引起变形的天体。马克劳林也是第一个写下地球的柯里奥利力对运动的影响。 欧拉意识到在水平方向的力（引潮力）才是驱动潮汐的力（比垂直方向的起潮力大）。在1744年，Jean le Rond d'Alembert研究潮汐的大气方程式，但没有包括转动的因素。 皮埃尔-西蒙·拉普拉斯以偏微分方程的形式制订有关海洋在水平的流动和海表面高度的系统，是第一件主要的潮汐动力理论，而且拉普拉斯潮汐方程在今天仍在使用。William Thomson, 1st Baron Kelvin重写了拉普拉斯方程中的涡度项目，使方程式可以描述与解决驱动沿岸陷落波，也就是所知的克耳文波。
其他人，包括克耳文与亨利·庞加莱继续开发拉普拉斯理论，根据这些发展与E W 布朗和Arthur Thomas Doodson的月球理论在1921年开发和发布，第一个现代化的引潮谐波形式：道森列出了388项潮汐频率[，其中有些方法现在仍被使用着。
六．总结
研究性学习能够培养学生多方面的能力，综合起来可以归纳起来可以分为如下几点：------获得亲身参与研究探索的体验；
——培养发现问题和解决问题的能力；
——培养收集、分析和利用信息的能力；
——学会分享与合作；
——培养科学态度和科学道德；
——培养对社会的责任心和使命感。
潮汐的形成与应用
一． 提出课题的原因
1.对于自然科学的好奇与热情
2.对于学生探索能力的加强
3.对于可再生能源的探索
二．课题研究的目的
1.对于科学现象及自然现象的掌握
2对于未来清洁能源的了解
3.激发物理学习及自然科学学习的热情
4.激发学生的课外学习热情及探索精神
三．课题研究的意义
1.对潮汐等自然现象有了进一步了解
2.加深了对自然科学的学习热情
3.使学生的探索精神进一步加深
四． 研究方式
1．书籍查找
2．网络搜寻
3．同组讨论
五． 研究成果
一）大致概念
潮汐是地球上的海洋表面受到太阳和月球的潮汐力作用引起的涨落现象。潮汐造成海洋和港湾口积水深度的改变,并且形成震荡的潮汐流，因此制作沿海地区潮
汐流的预测在航海上是很重要的。在涨潮时会埋在海水中，而在退潮时会裸露出来的潮间带，是潮汐造成的重要海洋生态。地球上的海水或江水，受到太阳、月球的引力以及地球自转的影响，在每天早晚会各有一次水位的涨落，这种现象，早称之为潮，晚称之为汐。
潮汐的变化位置与月球、太阳和月球的相对位置有关，并且会与地自转的效应耦合和海洋的海水深度、大湖及河口。潮汐现象除了发生在海洋之外，也会在其它引力场的时间和空间系统内发生。
在每天的海平面变化，特别是在浅海和港湾实际发生的，不仅受到天文的潮汐力影响，还会受到气象（风和气压）的强烈影响，例如风暴潮。
二）特徵
潮汐是海平面以下面几个阶段变化的重复周期：
海水经历几个小时的上涨或在海滩上进展，
水达到被称为高潮的最大高度。
经历几个小时的海平面降低，或是像瀑布一样从海滩退出，
水面在所谓的低潮停止降低。
潮汐停止的瞬间称为滞水或憩潮，然后潮水会改变方向，称为转向。憩潮通常发生在潮水最高和最低的附近，但是在高低水位的时刻，它们的位置有着显著的不同。
潮汐可能是半日潮（一天有两次高潮和两次低潮），或一日潮（每天只有一次循环）。在大多数的地区，潮汐都是半日潮。每天的分担是不同的，因此在选定的日子里，两次高潮的高度不同（日均差）。在潮汐表内，会有不同的高高潮和低高潮。同样的，每天的两次低潮也会有高低潮和低低潮。日均差会随着时间变化，通常在月球越过赤道的时候最小。
的周期性变化（如8、12、24小时）称大气潮汐，简称气潮。
其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，由月球引起的称太阴潮。 根据潮汐周期又可分为以下三类： 半日潮型：一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮，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）。我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型，如大沽、青岛、厦门等。
全日潮型：一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。如南海汕头、渤海秦皇岛等。南海的北部湾是世界上典型的全日潮海区。
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。我国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。不论那种潮汐类型，在农历每月初一、十五以后两三天内，各要发生一次潮差最大的大潮，那时潮水涨得最高，落得最低。在农历每月初八、二十三以后两三天内，各有一次潮差最小的小潮，届时潮水涨得不太高，落得也不太低。
四）影響 潮汐的存在使天体之间的相对速度减小，对彼此的自转起刹车作用。比如，月球和地球之间的潮汐使月球的自转周期等于它的公转周期，称之为潮汐锁定。
潮汐使天体被拉长，如果是黑洞等质量巨大的天体引起的潮汐，一旦潮汐力超过分子间作用力，会把周围的物体撕得粉碎。
虽然潮汐对固体形变的影响不大，但是潮汐往往成为地球上地震（星震）的诱因之一。
五）形成原因
月球引力和离心力的合力是引起海水涨落的引潮力。地潮、海潮和气潮的原动力都是日、月对地球各处引力不同而引起的，三者之间互有影响。因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，月亮潮比太阳潮显著。大洋底部地壳的弹性—塑性潮汐形变，会引起相应的海潮，即对海潮来说，存在着地潮效应的影响；而海潮引起的海水质量的迁移，改变着地壳所承受的负载，使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振动，使海潮的变化更趋复杂。
六）潮汐的組成
潮汐的变化是多种不同周期活动最终的结果，这种影响称为潮汐的组成。潮汐变化的时间尺度范围从数小时到一年，所以要在固定的观测站以潮汐表精确的纪录水位的高低变化，可以筛选出变化周期短于一分钟的水位变化。这些资分钟的水位变化。分钟的水位变化。这些资料将会和参考值（或已知数），通常是平均海平面，做比较。
1.主太阴半日潮
因为地球自转快于月球公转， 涨潮会在月球至中天前到来（月球公转与地球自转方向相同），相差约3度。月球与潮汐隆起相互吸引，使得地球自转渐渐变慢，而月球公转渐快。这使得当前每一年月球轨道约推离地球38毫米，而地球的一日延长约23微秒。 因为月球对地球万有引力的作用，地球视作一固态整体，较背对月球一侧的海水更被拉近月球，因此背对月球一侧的海水形同“升高”了。这造成两端的潮汐隆起与每天两次的涨潮。
在大多数的地区，潮汐最主要的成分是主太阴半日潮，它的周期是12小时25.2分钟，正好是太阴潮汐日的一半，也是月球至下一次中天所需的一半时间，也是地球上同一个地点因为自转再一次正对着月球的周期。使用简单的潮汐钟就可以追踪这个成分的潮汐。因为月球以和地球公转相同的方向环绕着地球运转，因此太阴日比地球日长一点。以手表上的分针做比较就可以了解：分针与时针在12:00重合，但再次重合的时间是1:05，而不是1:00就可以了解了。
2.变动的范围：大潮和小潮
半日潮的潮差（在半天之内水域的最高
和最低位置的变化）各自有两个星期或
14天周期的不同变化。在新月和满月，
当太阳、月球和地球的在一条线上，也
就是朔望的时刻，太阳的潮汐力会加强
月球的潮汐，潮汐的潮差会达到最大：
称为大潮。当月球在上弦或下弦的位
置，从地球看到的太阳和月球相距90
图2： 艺术家概念下的图3： 艺术家概念下的度， 太阳的力量抵销了部分的月球力
量，使两者的合力效果最小。在月相周大潮
小潮
期的这种位置上，潮汐的潮差最小：称
为小潮。大潮的时候，高水位高于平均值，而低水位低于平均值，憩潮的时间比平均短，但潮流比平均值强大；小潮的结果是一切都小于平均值。大潮和小潮的时间间隔大约是7天。
月球与地球之间的距离变化也影响到潮汐的高度，当月球在近地点，潮汐的潮差会增加，而在远地点时潮汐的潮差会减少。每7.5
个朔望月，新月或满月会和近点月重合，会造
成近点月大潮使潮汐的潮差达到最大。如果在此时有风暴出现在沿海地区，其结果是造成的灾害会特别的严重。
3.半日潮潮差的差异
当一天有两次但高度不同的涨潮（也有两次高度不同的退潮），这种形式称为混合型半 日潮。
4.海洋的差异
滨线和海床形状的变化会改变潮汐的传播，所以潮汐时间和高度的预测不能单纯的只观测月球在天空中的位置。海岸的特性，如水下的深度和海岸的形状，都会影响到每个不同地区的潮汐预报；精确的海水高度和潮汐时间可能需要依据不同地区的海岸地形学特征对潮汐流动影响的模型来预报。但是，对给定地点的潮汐，月球的高度和满潮与干潮时间的关系（月潮间隔）是有相对应的常数和可预测的，而相同海岸的其他地点的潮汐之间也是有关联的。例如，维吉尼亚州诺福克的涨潮可预测出现在月球过中天之前的2.5小时。
大块的陆地和海滩对原本可以在全球自由流动的海水是一种障碍，它们不同的形状和大小经常会影响到潮汐的大小，结果是潮汐有不同的类型。例如，美国大陆东海岸的主要形式是单日潮，大西洋沿岸的欧洲也是如此，而美国大陆西岸的形式则是混合的半日潮
5.其它的成分
影响潮汐的因素包括太阳的引力、地轴的倾斜、月球轨道的倾角和地球与月球轨道的椭圆形状。
少于半天的周期变化称为谐振成分。反之，长周期的成分是超过一天、一个月或一年的循环。
6.相位和振幅
图4： M2 的曲线显示潮汐的方向，每个指示6小时的同步周期
因为M2的成分是主宰潮汐的最主要因素，潮汐的阶段或相位，使用在满潮之后
几小时来呈现是有用的概念。潮汐的阶段也可以用角度来测量，一个循环是360度。潮汐相位相同阶段的连线称为等潮线，类似地形图上的等高线。等潮线（也称为潮汐相位）沿着同时发生高潮的海岸延伸至海洋中，并且等潮线会沿着海岸
推进。半日和长期相位的成分由海水每日的最高水位的高度来测量。这些与下面讨论的精确性只适用于一个单一的潮汐成分。
对一个像水盆一样被海岸线环绕的海洋，等潮线的点会快速的向内并汇聚在 一个共同的点，称为无潮点。无潮点是在一次的满潮和干潮的高低水位之间，海面没有起与落，稳定不动的点（罕见的异常在潮期中经常发生在小岛和它的周围，如同环绕在新西兰和马达加斯加。）。潮汐的运动一般在扫过大陆的海岸线时会减少，因此横越过等潮线的是振幅相同的轮廓（在高潮和低潮之间一半的距离），并在无潮点衰减为零。一个半日潮的无潮点大约在潮汐钟正面的中间，时针指向满潮的等潮线的方向；它的方向与干潮的等潮线相对着。 满潮线以无潮点为中心，以等潮线上升的方向，远离退潮的等潮线，约每12小时旋转一周。由于柯氏力效应，这种转动通常在南半球是顺时针方向，而在北半球是逆时针方向。与参考潮汐相位在相位上的差异称为期。参考潮汐是在无陆地的0°经线，也就是
格林威治子午线上假设的一个平衡潮成分。
在北大西洋，因为等潮线是以无
潮点向逆时针方向旋转，在纽约港的满潮会比诺福克港早约一个小时。南方的哈特拉斯角的潮汐力更为复杂，因而不能只依靠北大西洋的等潮线来预测。 七）潮汐推算
潮汐的发生和太阳，月球都有关系，也和我国传统农历对应。在农历每月的初一即朔点时刻处太阳和月球在地球的一侧，所以就有了最大的引潮力，所以会引起“大潮”，在农历每月的十五或十六附近，太阳和月亮在地球的两侧，太阳和月球的引潮力你推我拉也会引起“大潮”；在月相为上弦和下弦时，即农历的初八和二十三时，太阳引潮力和月球引潮力互相抵消了一部分所以就发生了“小潮”，故农谚中有“初一十五涨大潮，初八二十三到处见海滩”之说。另外在第天也有涨潮发生，由于月球每天在天球上东移13度多，合计为50分钟左右，即每天月亮上中天时刻（为1太阴日=24时50分）约推迟50分钟左右，（下中天也会发生潮水每天一般都有两次潮水）故每天涨潮的时刻也推迟50分钟左右。
我国劳动人民在千百年来总结经验出来许多的算潮方法（推潮汐时刻）如
上式可算得一天中的一个高潮时，对于正规半日潮海区，将其数值加或减12时25分(或为了计算的方便可加或减12时24分)即可得出另一个高潮时。若将其数值加或减6时12分即可得低潮出现的时刻——低潮时。但由于，月球和太阳的运动的复杂性，大潮可能有时推迟一天或几天，一太阴日间的高潮也往往落后于月球上中天或下中天时刻一小时或几小时，有的地方一太阴日就发生一次潮汐。故每天的涨潮退潮时间都不一样,间隔也不同.
八）潮汐能 1.基本介绍
潮汐能是以位能的形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋转，这种水位的上升以周期为12小时25分和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作用力小些，其周期为12小时。当太阳、月球和地球在一条直线上时，就产生大潮（spring tides）；当它们成直角时，就产生小潮（neap tides）周期潮的变化外，地球和月球的旋转运动还产生许多其他的周期性循环，其周期可以从几天到数年。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用，月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。
2.潮汐系统
潮汐是因地而异的，不同的地区常有不同的潮汐系统，它们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量，并在吸收能量过程中使地球旋转减慢。但是这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不出来的，而且也并不会由于潮汐能的开发利用而加快。这种能量通过浅海区和海岸区的摩擦，以1.7TW的速率消散。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算，有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。
3.能源储量 全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3 ×10^9kw。我国海岸线曲折，全长约
1.8×10^4km，沿海还有6000多个大小岛屿，组成
1.4×10^4km的海岸线，漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达
1.1×10^8kw，其中浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国的80.9%，但这都是理论估算值，实际可利用的远小于上述数字。
九）開發和利用
潮汐是由于日月引潮力的作用，使地球上的海水产生周期性的涨落现象。它不仅可发电、捕鱼、产盐及发展航运、海洋生物养殖，而且对于很多军事行动有重要影响。历史上就有许多成功利用潮汐规律而取胜的战例。
1.发电应用
世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址。据最新的估算，有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h。 1912年，世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成。1966年，世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成。我国在1958年以来陆续在广东省的顺德和东湾、山东省的乳山、上海市的崇明等地，建立了潮汐能发电站。
世界三大著名潮汐电站：加拿大安纳波利斯潮汐电站；法国朗斯潮汐电站；基斯拉雅潮汐电站
2.军事应用
1661年4月21日，郑成功率领两万五千将士从金门岛出发，到达澎湖列岛，进入台湾攻打赤嵌城。郑成功的大军舍弃港阔水深、进出方便、但岸上有重兵把守的大港水道，而选择了鹿耳门水道。鹿耳门水道水浅礁多，航道不仅狭窄且有荷军凿沉的破船堵塞，所以荷军此处设防薄弱。郑成功率领军队乘着涨潮航道变宽且深时，攻其不备，顺流迅速通过鹿耳门，在禾寮港登陆，直奔赤嵌城，一举登陆成功。
3．旅游应用
对于以浮潜为玩乐的人士来说，涨潮时比退潮时更适合进行潜水活动。
陡立，水花四溅，象一道高速推进的直立水墙，形成
十一)潮汐物理學的歷史
牛顿在他的自然哲学的数学原理(1687)一书中以科学的研究奠定了用数学解释潮汐发生的基础力量。牛顿首先应用牛顿万有引力定律计算由太阳和月球吸引造成的潮汐，并且提供了引潮力最初的理论。但是牛顿的理论和他的后继者是采用之前拉普拉斯的均衡理论，在很大的程度上是以近似值描述潮汐即使在覆盖整个地球的非惯性海洋中也会发生引潮力（或是相当于位能）对潮汐理论依然是有意义的，但做为一个中间的数值，而不是最终的结果；理论已经考虑地球动力学与潮汐的关系，而受到地形、地球自转和其它因素的影响。 在1740年，在巴黎的法国皇家科学院提供奖金给最佳的潮汐理论，由Daniel Bernoulli、Antoine Cavaller、Leonhard Euler、和柯林·马克劳林共享这笔奖金。 马克劳林使用牛顿的理论显示一个覆盖了足够深度海洋的单一平滑球体，在潮汐力的作用下会变形成为扁长的椭球体，而长轴就指向引起变形的天体。马克劳林也是第一个写下地球的柯里奥利力对运动的影响。 欧拉意识到在水平方向的力（引潮力）才是驱动潮汐的力（比垂直方向的起潮力大）。在1744年，Jean le Rond d'Alembert研究潮汐的大气方程式，但没有包括转动的因素。 皮埃尔-西蒙·拉普拉斯以偏微分方程的形式制订有关海洋在水平的流动和海表面高度的系统，是第一件主要的潮汐动力理论，而且拉普拉斯潮汐方程在今天仍在使用。William Thomson, 1st Baron Kelvin重写了拉普拉斯方程中的涡度项目，使方程式可以描述与解决驱动沿岸陷落波，也就是所知的克耳文波。
其他人，包括克耳文与亨利·庞加莱继续开发拉普拉斯理论，根据这些发展与E W 布朗和Arthur Thomas Doodson的月球理论在1921年开发和发布，第一个现代化的引潮谐波形式：道森列出了388项潮汐频率[，其中有些方法现在仍被使用着。
六．总结
研究性学习能够培养学生多方面的能力，综合起来可以归纳起来可以分为如下几点：------获得亲身参与研究探索的体验；
——培养发现问题和解决问题的能力；
——培养收集、分析和利用信息的能力；
——学会分享与合作；
——培养科学态度和科学道德；
——培养对社会的责任心和使命感。