1、1.近岸浪,(1) 水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡：圓橢圓 (2) 水深變淺，其波速波長(zhǎng)都逐漸變小 (3) 折射：波峰線與等深線平行的趨勢(shì) (4) 波高的變化,一是折射因子,二是群速的變化,(5) 波浪的破碎 (6) 海浪的反射與繞射,為什么？（2）、（3）、（4）,復(fù)習(xí),2. 潮汐基本要素：高、低潮的潮高、潮時(shí),高潮高,低潮高,潮差,高潮,高潮,低潮,落潮時(shí),漲潮時(shí),高 度,時(shí)間,落,潮,潮,漲,潮汐要素示意圖,高潮時(shí),低潮時(shí),3. 潮汐類型：正規(guī)半日潮、日潮、混合潮,北天極,南天極,春分點(diǎn),2327,509,夏至點(diǎn),冬至點(diǎn),秋分點(diǎn),降交點(diǎn),升交點(diǎn),天 軸,時(shí)角Z,赤緯,天頂距,天子午圈,時(shí)圈,天赤道,天體

2、,日時(shí)圈,日赤緯,天頂,天底,天體方位圈,四個(gè)角距離,時(shí)角可用時(shí)、分、秒表示，每15 為1時(shí)，順時(shí)針?lè)较颍瑥?24時(shí)，T與地方時(shí)的關(guān)系t為 T=15 t+180,10. 五個(gè)運(yùn)動(dòng)方向,定義 向南（北）運(yùn)動(dòng)：沿經(jīng)圈或時(shí)圈或天子午圈向南極（北極）運(yùn)動(dòng)，終點(diǎn)在南極（北極），南北方向?yàn)橛邢薹较?東西方向?yàn)闊o(wú)限方向，運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致即向東運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)無(wú)終點(diǎn) 1) 地球的自轉(zhuǎn)方向：自西向東 2) 月球繞地球的公轉(zhuǎn)方向：自西向東 3) 地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)方向：自西向東 4) 太陽(yáng)周年視運(yùn)動(dòng)：自西向東 5) 天體周日視運(yùn)動(dòng)：自東向西,11. 時(shí)間單位,平太陽(yáng)日：天文學(xué)上假定有一個(gè)太陽(yáng)（平太陽(yáng)）在天赤道上作

3、等速運(yùn)行，其速度等于運(yùn)行在 黃道上的真太陽(yáng)的平均速度。這個(gè)假想的太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)上中天的時(shí)間間隔叫做一個(gè)平太陽(yáng)日。 1/24的平太陽(yáng)日=1個(gè)平太陽(yáng)時(shí) 平太陰日：假想的、等速在天赤道上運(yùn)行的平太陰連續(xù)兩次通過(guò)上中天的時(shí)間間隔，叫做一個(gè)平太陰日。 1平太陰時(shí)=1/24平太陰日 1平太陰日=24.8412時(shí)=24小時(shí)50分,地球自轉(zhuǎn)以及月球繞地球公轉(zhuǎn)都是自西向東轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)一周(24平太陽(yáng)時(shí))后月球也向東移了12.2，因此地球必須再轉(zhuǎn)50分鐘才能使月球重新位于觀測(cè)者的中天。,朔望月(Synodic Month）：月相完全更替一輪的周期。 其平均長(zhǎng)度約為29.5306日 地方時(shí)：當(dāng)某地的天子午圈與太

4、陽(yáng)的時(shí)圈重疊，且太陽(yáng)上中天時(shí)為12時(shí)，而太陽(yáng)下中天時(shí)為0時(shí)，這樣確定的時(shí)間稱為某地的地方時(shí)。,蘭色表示地球、黃色表示太陽(yáng)、灰色表示月球，其中面向太陽(yáng)的一面以淺灰表示。 地球中心表示北極或南極，地球自轉(zhuǎn)一周為24小時(shí)，時(shí)間如內(nèi)圈所示。綠點(diǎn)表示觀測(cè)者所在位置，圖中表示起始時(shí)刻為半夜0：00。月球繞地球一周大約30天，時(shí)間如外圈所示。地球邊上的紅色和灰色外圈分別表示太陽(yáng)和月球所引起的潮汐橢球，可見(jiàn)月球的引潮力比太陽(yáng)大。,地、月共同繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)之情形,Tide producing forces( 引潮力),Earth-Moon Earth-Sun,海洋潮汐是由天體（主要是月球和太陽(yáng)）的引潮力產(chǎn)生的Tid

5、es are generated by a combination of gravity and the motion of the Earth, moon and the sun,Gravitational and centrifugal forces act to keep the Earth-Moon system in balance,月球能夠穩(wěn)定地繞地球公轉(zhuǎn)，系因離心力與引力相平衡，從力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看與左下圖人甩流星錘時(shí)的力學(xué)平衡方式並無(wú)大異。摘自Stowe, K. (1995) Exploring Ocean Science, 2th ed.。,月球引力,公轉(zhuǎn)慣性離心力,Barycen

6、ter,The barycenter is located in the Earths mantle because the Earth is larger than the moon -is a balance point The barycenter is the center of orbit of the Earth-moon system around the Sun,Newtons Law of Gravitation(1686) (萬(wàn)有引力定律) every particle of mass in the universe attracts every other particl

7、e of mass The gravitational force is directly proportional to the product of the two masses and inversely proportional to the square of the distance between them,M Mass of the Moon D distance between the center of the moon and the earth K universal gravitational constant(萬(wàn)有引力常數(shù)),設(shè)地球繞地月公共質(zhì)心公轉(zhuǎn)的加速度a,Th

8、e centrifugal force acting on each unit mass on the Earth:,Centrifugal Force,Centrifugal force,方向與地月中心連線平行，且背離月球,Gravitational force(月球引力）,K=universal gravitational constant(萬(wàn)有引力常數(shù)) M is the masses of the Moon x is the distance between the centers of the masses,The gravitational force acting on each

9、 unit mass on the Earth:,Gravity,方向都指向月球中心,Balance Between Gravity and Centrifugal Forces,The Earth-Moon system act as a complete system with a common center of mass located somewhere between the two. The Net Result: these two forces are exactly in balance so that the system is in equilibrium. The r

10、esultant of these two forces is known as the Tide-Producing Force (TPF,引潮力).,月球引潮力：地球繞地月公共質(zhì)心所產(chǎn)生的慣性離心力與月球引力的合力,Balance of forces,(二) 引潮力公式,1. 任一點(diǎn)上的引潮力,設(shè)地球半徑r，月球中心到地球表面任一點(diǎn)P的距離為x。若考慮一個(gè)天體方位圈，即以地心為圓心，過(guò)天體(月球M)、天頂(P)做大圓圈。為天頂距（天體與天頂在天球上所張的角度）,則P處單位質(zhì)量海水所受的月球引力為,方向指向月球,公轉(zhuǎn)慣性離心力為,方向與地月連線平行，且背離月球,P點(diǎn)所受引潮力,將F投影到水平

11、和垂直方向上，稱之為水平引潮力和垂直引潮力,Q,Q,在MPQ中,此式根據(jù)牛頓二項(xiàng)式展開(kāi)，并略去(r/D)2等高階小量后得,而垂直分量FV,可見(jiàn)月球引潮力的鉛直分量和水平分量為,同理可得太陽(yáng)引潮力的鉛直分量和水平分量為,2. 結(jié)論,1) 引潮力天頂距，F(xiàn)V在A、B兩點(diǎn)最大(=0、180)，約為1.1510-7g，方向都背離地心。而在C、D點(diǎn)(=90)，F(xiàn)V只有A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)分量的一半，方向指向地心,2)FH在A、B、C、D點(diǎn)為0，而在F、G、H、K點(diǎn)達(dá)最大值。 當(dāng)月=0，F(xiàn)H與地軸或赤道成對(duì)稱分布。在一個(gè)半球都指向A，在另一個(gè)半球都指向B 當(dāng)月0，F(xiàn)H相對(duì)地軸或赤道的分布便不對(duì)稱,3) 地球中心

12、，fcm=fpm，月球引潮力為0,4) 太陽(yáng)引潮力（FH或FV) 與F月對(duì)應(yīng)分量的分布情況相似,5) 海洋潮汐現(xiàn)象主要是由月球引潮力產(chǎn)生的，其次是太陽(yáng),太陽(yáng)：,其他天體，如金星,Moon the major player,(三) 引潮力勢(shì),1. 定義：自地心(引潮力為0)移動(dòng)單位質(zhì)量物體至地表面上任一點(diǎn)克服引潮力所做的功,2. 對(duì)月球，其引潮力勢(shì)為，（只有垂直引潮力作功）,Equilibrium Tidal Theory平衡潮理論,假設(shè)前提 (1) 地球?yàn)橐粓A球，其表面完全被等深的海水所覆蓋，不考慮陸地的存在 (2) 海水沒(méi)有粘滯性(without viscosity)，也沒(méi)有慣性(witho

13、ut inertia)，海面隨時(shí)與等勢(shì)面重疊 (3) 海水不受地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力(without Coriolis force or friction force)的作用,2. 理論,基本思想：,等勢(shì)面：位勢(shì)相等的點(diǎn)連成的面。從地心移動(dòng)單位質(zhì)量物體到某一點(diǎn)，克服重力和引潮力所作的功，叫做這一點(diǎn)的位勢(shì)，,不考慮引潮力的等勢(shì)面,考慮引潮力后的等勢(shì)面,說(shuō)明：,1）當(dāng)月=0時(shí),橢球的長(zhǎng)軸垂直于地軸 正規(guī)半日潮,Rotating Earth beneath tidal bulges,=0，正規(guī)半日潮 |90，如B站，正規(guī)日潮 |=，如A站，潮汐日不等 | 90 ， |，潮汐日不等,2) 當(dāng)月0時(shí),B,A,3. 總結(jié),赤道上始終是正規(guī)半日潮 當(dāng)月0時(shí)，兩極高緯度地區(qū)(|90|)出現(xiàn)正規(guī)日潮 當(dāng)月0時(shí)，其他緯度出現(xiàn)日不等現(xiàn)象 0，半日潮成分越大 90，日潮成分越顯著,Effect of changing moon position,Example