野外攀爬游走技能:潮汐

潮汐

文:伊丽莎白·劳勒

图:帕特·阿彻

潮汐

海洋的脉搏

今天晚上月亮会出来吗?月亮会是满月、半月还是月牙呢?月亮什么时候升起来呢?今天是早上还是下午会涨潮呢?涨潮是普通的潮水还是最高潮呢?这些问题好像对我们来说无关紧要,而且有些古怪,因为到了这个年龄,我们所关注的事情不外乎周一晚上的球赛以及晚间新闻上“一触即发的世界大战”,还有选举、奥运会以及电视上的特别报道等。除了晚上外出散步的行人和渔夫外,很少有人会注意到月亮和潮汐。

很久很久以前,我们的祖先大概就能够回答刚才有关月亮和潮汐的问题了,不过直到近代,月亮的圆缺和潮落潮涨之间的关系才成为人类日常生活的一部分。对于农夫和猎人来说,月亮的圆缺只是记录它在一年中所处的时间。月亮就像是天空中的日历一样,它向人们表明什么时间该去种植,什么时间该去打猎,什么时间去打鱼,什么时间该收获。月亮中蕴含着无穷无尽的神话和传说,很多重要的宗教事件也都是由月亮来标明时间的,比如复活节、逾越节和斋月等。

潮汐
潮汐

在过去,“什么时候涨潮”这个问题对于居住在海边、以海为生的渔民以及那些喜欢偶尔吃上一顿海鲜的人士来说非常重要,不过现在它对于我们每个人都很重要了,因为有些鱼类和蟹类只会在潮落的时候出现,而有些鱼类却只能在涨潮的时候出现。在铁路交通、公路、卡车、汽车、公家车和飞机出现之前,海洋是主要的交通要道时,潮汐的涨落就决定了人类和货物出发的时间。

我们的祖先不仅知道月亮什么时候圆缺,潮汐什么时候涨落,他们还知道月亮圆缺和潮汐涨落有着密切的关系。他们知道满月的时候,潮水会涨得特别高,而潮落的时候,会落得特别低;他们知道潮汐变化和农历一致,因此只要知道月亮的形状,就可以推断出明天的涨潮情况。古代的很多钟表都不仅能显示一天中的时间,还能表明月亮的圆缺,但很多现代人对这些都一无所知。根据我们现代的24小时制太阳钟表,月亮升起的时间每天都会比前一天晚50分钟,这一点你知道吗?如果今天早上海水涨潮,那么明天早上涨潮的时间会比今天晚50分钟,这一点你知道吗?

月亮的不同阶段:其位置和月相
月亮的不同阶段:其位置和月相

但是古人对月亮圆缺和潮汐涨落之间为什么有这样的关系感到迷惑不解。300年前,艾萨克·牛顿解释说,地心引力是一种物体作用于另一种物体上的力量,一种相互的吸引力,大的物体之间相互作用的力量会更大。这种力量使得超速行驶的行星沿着一定轨道绕着太阳运转,同时也使月亮绕着地球运转。这种相互作用的力量会达成一种平衡,这些不断运行的星球的前行运动会产生一种向外的力量。根据牛顿的这种观点,地球上海洋里的潮汐就是由于月亮和太阳对海洋的引力而造成的,在地球朝着月亮的一面,这种万有引力会把海水朝着月亮的方向吸引到半码高的地方。

地球每24小时自转一周,这股水流,或者潮汐,也同样围绕地球转上一周,这样,每个地方的海水每天都会涨落一次,不过,我们也知道,很多地方的海水甚至会一天涨潮两次,这是因为月球太大了,它的引力也很大,这就使得地球绕它转动的点不在地球中心,而是在偏向月球3000公里的地方。

结果,在地球的一面,由于万有引力而引起海水涨潮,而在地球的正对面,也会有海水第二次涨潮。在普雷斯托,那里的海水每天都涨潮两次,而第二次涨潮,就是由于地球运转的支点偏离中心的缘故,它比第一次涨潮时要低。

这种解释只是基于地球自转这个事实,而且这种说法会让人觉得任何地方的潮汐都同时涨潮落潮,不过,我们必须得记住一点,月亮在空中并不是静止的,它运转的速度约为每小时2000公里,每27.5天就能绕着地球转上一圈,这样潮汐的涨落就会随着月亮的脚步而有所不同,在地球上的某一地点,潮汐每天涨落的时间会比前一天晚50分钟,比如,在某个晴朗的晚上,你看见月亮像一个巨大的金黄色球体升起在东方地平线上,这时你可以把时间记下来,然后第二天晚上在同一地点观察月亮,你会发现,月亮升起的时间比前一天晚了50分钟。由于我们这里一般都是每天涨潮两次,所以它们之间的间隔时间肯定是12小时25分钟。

关于潮汐,还有另外一件有趣的事情需要解释。按照农历,在每个月29.5天的时间里,海面上会出现两次比平常要高的潮汐,被称作大潮,通常发生在满月和新月的时候;此外,还有两次潮汐要低于平常,被称作小潮,一般出现在农历每个月的第一周和第三周期间。大潮之所以叫“大潮”,因为涨潮时水面非常高,汹涌起伏,波浪翻腾,它和春天没有一点儿关系,它们主要是由于地球、太阳和月亮的相对位置引起的,也就是这三者位于一条直线时,就会产生大潮。而小潮里的“neap”这个词则是来源于德语,它表示潮汐非常小,简直像是没有动静,好像在打瞌睡一样。

牛顿对此也给出了自己的解释,他认为,这种大小潮的不断循环是由太阳对地球及地球上水面的万有引力引起的,太阳对地球也有一定的吸引力,它所引起的潮汐比平常差不多要小46%,但是太阳的引力并没有引发更多的潮汐,相反,它只是在太阳、月亮和地球成为直线时,加强了月亮的吸引力,所以就产生了比平时要大的潮汐,这就是大潮。当地球、月亮和太阳在太空中的位置呈直角时,由太阳对地球的引力抵消了月亮对地球的引力,所以造成的潮汐非常小,称为小潮。

关于潮汐的解释到此就好像很完整了,不过,由于地球表面的固体形状不规则,从而加剧了潮汐现象的复杂性。在纽约,高潮和低潮的高度相差大约只有5英尺,而在缅因州的洛克波特,高潮和低潮时期潮水高度相差10英尺,到了芬迪湾,这个差距就变成了30英尺,这些都是由其海岸的形状引起的。不管你去哪儿旅行,只要和当地的渔夫或者居民聊聊,你就会发现那里的潮水有其特殊的特征。很多地方的海面都会一天涨两次潮,但有些地方,比如佛罗里达的彭萨克拉以及墨西哥湾的海洋,一天都只涨一次潮,而旧金山的海洋,一天涨一次大潮一次小潮,这些现象都是由陆地和潮水的相互作用造成的。

每天涨潮两次
每天涨潮两次
大潮:地球在太阳和月亮之间
大潮:地球在太阳和月亮之间
小潮
小潮
大潮:月亮在地球和太阳之间
大潮:月亮在地球和太阳之间

即使在茫茫的大海上,潮汐也会引起海面上几乎不为人所察觉的波动,这一点好像很奇怪。每天都会有几个小时,船只离月亮的距离会近上半米,而6个小时以后,距离又会远上半米。潮水涌上浅水区时,海水会冲进海湾、港口等地,这样的潮水非常凶猛,巨大的洪水每天袭来一次。千百年来,人类一直希望可以利用这种水流来产生电力,现在,这种愿望实现了一小部分,但是要大规模地利用这种电力,可能会存在潜在的生态危害,这种危害甚至可能会超过它所节约的石油和煤炭。

由于地球上几乎所有区域都有生物生存,潮汐在它们的生活中也起着重要的作用。随着每一次涨潮,海里的营养物质都会被冲上海岸或者港口甚至小河沟,同样,退潮时,海水也会带走生长在沼泽地及河流里的生物。这样,经过潮涨潮落,这些生物就会被不停地横向搅拌或者竖向搅拌,滩涂地带生物的生长节奏会受到潮汐的很大影响。

仔细想想,我们这个叫作地球的行星上,每一个角落都会有令人惊叹的生命奇迹,即便是地球和月亮之间也形成了一种古老的合作关系,从而形成了一种生命脉搏,自古至今,生生不息,我们每个人都是这种亘古不变的生命脉搏中的一部分。


注意

  • 潮水涨落时速度不均

潮水水平上涨的水量非常有规律,在第1个小时内,潮水上涨很少,到了第2个小时,潮水上涨就很明显了,在第3个小时内(就是潮水涨了一半时),水量上涨的速度最大,潮水上涨的数量会逐渐下降,直到第6个小时,水量上涨又不太明显了。退潮时的模式也大概如此,起初很慢,然后加快,最后又会变慢。

  • 潮汐地图的购买渠道

潮汐地图由美国商务部的国家海洋气候局出版发行,你可以从华盛顿市北议会大厦街美国政府印刷所获得。同时在一些海洋物品商店、钓具商店、沿海书店、五金用品商店、银行、海运保险公司以及其他一些意想不到的地方都有类似的地图或者摘要出售。当然,有些地图上的信息多,有的信息少,一定要认真查看才行。

  • 高潮和低潮

在一天24小时之内,潮汐有2次高潮2次低潮,这种模式就叫作一天两次制,通常都发生在美国的大西洋和太平洋沿岸。

——摘自《发现自然之海岸篇》

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