知识窗▏潮涨潮落，海水从哪里来，又去了哪里？

不管是在海边游玩还是在电视上，我们都能看见海水不停的拍打着海岸，并且也能看到海水涨潮以后淹没一些海岛或者海岸线，等退潮以后这些地方又会显露出来。那么问题来了，涨潮时这么多海水来自哪里？退潮以后海水又去了哪里？要弄清楚这个问题我们必须了解海洋中潮汐是怎样产生的。

在牛顿提出万有引力之前，人们根本无法理解潮水涨落的现象，也无法理解为何我们人类可以牢牢的站在地球上。或许你小时候有过这样的疑问，如果地球是圆的，那么生活的地球下面的人不就头朝下了，他们为何没有掉下去呢？

不少小朋友想过这样的问题，但是没有得出答案，这一直让人很困惑，那就是人怎么能牢牢站在地球上呢？牛顿就根据物体在没有受到支撑力的情况下会自由下落的现象，意识到了物体会受到一个向下的力，而这个力所产生的加速度就是物体下落的原因。

那么谁给物体施加了力？牛顿就想到了地球，并由此得出了万物之间会产生引力这个惊人的想法，万有引力和三大定律的提出就建立了一套完整的经典力学体系。

这是近代科学的开端，人们可以利用这套理论去科学的解决在地球上看见的所有宏观物理现象，也揭示了天上的行星运动的本质。

当然这也解决了许多人小时候的困扰，为什么地球下面的人头朝下而不会掉下去。将这套理论用在海洋的潮汐现象上，也能完美的解释。

不过要解决这个问题，我们的眼光停留在地球上是不行的。毕竟地球可以说是在匀速的自转，又不会急刹车，也不会加速，按道理来说整个海洋应该非常平静，不会出现涨潮和退潮。并且地球上除了海洋以外的其他物体都跟随着地球平稳的运动，为何海水就不行呢？

这里就要提到离我们最近的天体月球和离我们最近的恒星太阳，月球受到了地球的引力束缚，以28天为周期在轨道上绕地球运动。

而地球和月球这个系统又受到了太阳引力的束缚以365天为周期在轨道上绕着太阳运动，月球和太阳这两个天体的引力对地球的影响最大，其他天体都可以忽略不计。

不过虽然月球的质量要比太阳小的多，但是月球离地球的距离更近，因此月球和地球之间所产生的引力是地球和太阳之间引力的167倍。所以月球对地球的影响更大。

上图可以看到当一个天体的一面朝向引力源的时候，这一面就会比背面受到更大的引力作用，这就是我们常说的潮汐力。由于地球的直径为12756千米，因此背面和正面受到的引力差异还是非常大的。

当月球和太阳处在一条直线的同一侧时，两个引力源就会对地球的一面产生最强的引力，而海水又具有非常强的可塑性。因此，海水就会在潮汐力的作用下发生聚集并高高隆起，这个时候被称为大潮，而海水下降的地方就是低潮。所以涨潮的地方多出来的海水来自于其他地方下降的海水，因此就淹没了一些地势较低的地方。当月亮和太阳没有在一条直线上的时候，有月球的潮汐力所产生的海水隆起较小，因此称为小潮。

那么海水为何会拍打海岸呢？是因为海水本身在动么？

其实恰恰相反，由于月球围绕地球的公转速度较慢，而地球的自转速度明显快于月球的公转，因此海水的隆起就会滞后于地球的自转。

当地球自转时，就会不停的经过高潮和低潮的地区，因此就形成了涨潮和退潮的现象，其本身原因是地球在动，而不是海水主动在拍打海岸。

这就带来的另外一个问题，涨潮的地方总是滞后于地球的自转，因此地球就会和海水发生摩擦，导致地球自转的动量损失，并且地球也会通过海水的隆起将一部分自转动量传递给月球公转速度上。长此以往就会造成地球自转速度减慢，月球公转加快，使得月球逐渐远离地球。

月球能对地球产生影响，那么反过来地球对月球的潮汐力也会造成巨大的影响。月球刚诞生的时候，自转速度非常快，并不是现在的自转和公转周期一样，并且在早期的地球上我们也能看见月球的全貌，而不是现在只能看见月球的一面。

造成现在月球自转、公转同步的原因正是因为地球强大的潮汐力，因为当月球的一面朝向地球的时候，也会发生像地球上海水隆起的现象。不过在月球上时岩石的隆起，称为岩石潮，如果这是月球的自转快于公转的话，地球的引力就阻碍月球的自转导致其减速，例如上图中月球在逆时针自转，但是其B点受到的引力就要大于A点。

长时间的作用就使得月球的公转和自转同步，总的来说，地球上的潮汐来自于月球的引力，而海水能够不停的拍打海岸，或者是在不同的地方发生周期性的涨潮和退潮，是因为地球的自转要快于月球的公转。

如果某一天地球的自转速度减慢到和月球公转同步时，到时地球上的潮汐现象就会消失，海水就会平静的像一潭死水。

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■文章来源：量子科学论，作者观点不代表平台观点