图版 10 · 宇宙
月亮怎样拉动大海
为什么一天有两次涨潮?答案是:月亮不只拉近处的海,也把远处的海“留”在了身后。
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近处拉得多,远处拉得少
月亮的引力随距离减弱。它拉朝向它的那一侧海水最用力,拉地球的中心次之,拉背对它的那一侧海水最弱。
正是这种拉力的差别,把海洋拉成了长圆形:朝向月亮的一侧被拉向月亮,背对的一侧则被“落在后面”。于是海面鼓起两块,一块朝着月亮,一块背着月亮。
海面的隆起被大大放大 · 地月距离未按比例
一天两次
地球每天自转一圈,从这两块隆起下面转过去,所以大多数海岸一天会有两次涨潮、两次落潮。
月亮也在沿着轨道前进,地球要多转约 50 分钟才能再次对准它:一个“太阴日”长 24 小时 50 分。所以涨潮的时刻每天推迟约 50 分钟。
太阳也在拉
太阳的质量大得多,但离得太远,它的引潮力只有月亮的一半左右:引潮力来自远近两处拉力之差,距离越远,这个差减得越快。
新月和满月时,太阳、月亮和地球排成一线,两者的引潮力叠加,潮水涨得特别高,退得特别低,叫作大潮。大约一周后,太阳和月亮成直角,两者部分抵消,潮水的涨落变小,叫作小潮。大潮每个月出现两次,一年四季都有。
三个真实的海岸
下面是美国国家海洋和大气管理局对 2026 年 10 月三个验潮站的潮位预报。缅因州的伊斯特波特一天两涨两落,单日潮差最大将近 7 米;旧金山也是一天两涨两落,但两次高潮一高一低;墨西哥湾畔的彭萨科拉,多数日子只有一次涨落,最大潮差也只有六十来厘米。
伊斯特波特的潮差在 10 月 28 日最大,那是 26 日满月后的第二天;19 日最小,正是上弦月的第二天。
潮位:NOAA 潮汐与海流预报 · 当地标准时间
海岸的形状
月亮和太阳对这三处海岸的作用几乎一样,潮水却大不相同。海水要在大洋盆地里来回流动,海湾的形状、海底的深浅、海岸线的走向,都会把潮水放大、缩小或改变节奏。
所以“一天两次涨潮”只是开头。要知道一处海岸的潮汐,还得长期测量那里的海面。
你来试试
让时间流动,看海岸怎样转进、转出两块隆起;把太阳的引潮力调到零,看大潮和小潮怎样消失。
试一试新月和满月,哪一天的潮水涨得更高?
模型省略了什么
三维场景展示的是“平衡潮”:假设整个地球被海水均匀覆盖,海面即时跟着月亮和太阳变形。真实的海洋有陆地阻隔,潮水以波的形式在洋盆里传播,因此高潮常常并不发生在月亮正当头的时候。隆起的高度被大大放大,地球、月亮和太阳的大小和距离也未按比例。真实海岸的潮汐曲线来自 NOAA 的预报。
一个常见的误解
背对月亮的一侧也有一块隆起,并不是地球自转把那边的海水“甩”了出去,而是因为月亮拉那里的海水比拉地球中心更弱。另外,潮汐不只是月亮的事:太阳贡献了大约三分之一的引潮力,大潮和小潮正是两者合作与抵消的结果。
资料来源
数据
Tide predictions: NOAA CO-OPS, Tides & Currents. Earth: NASA Earth Observatory, Blue Marble Next Generation, October 2004 (Reto Stöckli); city lights, NASA Earth Observatory Black Marble 2016 (Joshua Stevens, Miguel Román, Suomi NPP VIIRS); clouds, NASA Blue Marble 2002 (Reto Stöckli, NASA GSFC). Elevation and seafloor (globe relief): Terrain Tiles on AWS Open Data; ETOPO1, NOAA; GMTED2010 and SRTM, USGS. Moon: NASA Scientific Visualization Studio, CGI Moon Kit (LRO LROC WAC colour mosaic; LOLA elevation). Stars: Yale Bright Star Catalogue, 5th revised edition (Hoffleit & Warren 1991), via CDS VizieR. Milky Way: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Deep Star Maps 2020; Gaia DR2: ESA/Gaia/DPAC.

