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1.1.1 潮汐能
在地球与月球、太阳做相对运动中产生的作用于地球上海水的引潮力(惯性离心力与月球或太阳引力的矢量和,见图1-1),使地球上的海水形成周期性的涨落潮现象。这种涨落潮运动包含两种运动形式:涨潮时,随着海水向岸边流动,岸边的海水水位不断上升,海水流动的动能转化为势能;落潮时,随着海水的离岸流动,岸边的海水水位不断下降,海水的势能又转化为动能。通常称水位的垂直上升和下降为潮汐,海水的向岸和离岸流动为潮流。海水的涨、落潮运动所携带的能量也由两部分组成,海水的垂直升、降携带的能量为势能,即潮汐能;海水的流动携带的能量为动能,即潮流能。我们的祖先为了表示生潮的时刻,把发生在早晨的高潮叫潮,发生在晚上的高潮叫汐。
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图1-1 月球引潮力示意
潮汐根据周期又可分为以下三类:半日潮型、全日潮型、混合潮型。半日潮型是指一个太阳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,如我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型。全日潮型是指一个太阳日内只有一次高潮和一次低潮,如南海汕头、渤海秦皇岛等。混合潮型是指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,如我国南海多数地点属混合潮型。
潮汐的能量与涨、落潮的潮水量以及潮差(一个潮汐周期内最高潮水位与最低潮水位之差,见图1-2)成正比,因为一个潮汐周期内涨潮和落潮的水量为水库平均面积与潮差的乘积,所以也可以说潮汐的能量与潮差的平方以及水库平均面积成正比。
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图1-2 潮汐水位涨落示意