潮汐研究课题

课题：潮汐现象的研究结题报告

撰 稿 人：车永乘

指导老师：王笑卿

【摘要】

地球上的海水周期性涨落称为潮汐。潮汐主要是月球对海水的引力造成的。潮汐现象现象的特点是每昼夜有两次高潮，这就对应着下面的事实：在任何时刻，围绕地球的海面总体上有两个突起部分，大体来说，他们分别出现在地表你月球最近和最远的地方。太阳对海水的引力对潮汐现象的产生也有一定的作用，但比月球弱得多。

【关键词】

潮汐 引力 引潮力 大潮 小潮

一、 课题提出的背景

如果说潮汐是月球引力造成的，那么海水在离月球最近的地方隆起，是可以理解的，而为什么离月球最远的地方的海水也隆起呢？如果说潮汐是由引力造成的，而太阳的质量比月球的质量约大27000000倍，而太阳到地球的距离的平方只比月球到地球的距离的平方约大150000倍，那么对同一位置的海水，太阳的引力似乎比月球要大180倍，而为什么月球对潮汐其主要作用呢？于是有必要进行调查研究以解决这些疑惑。

二、 目的和意义

初步了解潮汐形成的原因和什么情况下出现大潮和小潮；初步解释为什么海水有两个突起；初步学习海水对潮汐起主要作用的原因。以形成对潮汐的初步认识，激发自身对科学的兴趣。

三、 课题研究方法

参考文献

四、 课题研究进程

（一）进行开题讨论；

（二）完成开题报告；

（三）各成员分别查找资料；

（四）进行交流讨论；

（五）撰写结题报告。

五、 调查结果分析与结论

地球是有体积的，它的各部分与月球间距不同，因此受到的引力也不同，如下图所示，假设地球上有质量相等的四个点A、B、C、D、E（其中C点位于地球质心）。

将A、B、C、D四处受力（用长箭头表示）分解为一个与C点相同的力（用长箭头表示）和另一个力FA、FB、FC、F （用短箭头表示），可见FA、FB 都是向内的，而FC、FD是向外的，那么如果A、B、C、D四处为海水的话，FA、FB、FC、FD表示的就是引潮力（可以理解为引起潮汐的那种力），在它们的作用下，离月球最近（E）和最远（D）的地方的海水隆起，A、B两处海水凹陷。

另外，如图，取直角坐标系，以O点为地心，X轴沿地月连线。

设a为地表某处海水和地心连线与X轴的夹角，月球的质量为M1，地表某处海水的质量为△M，地月距离为R1，地球半径为R2，引力常数为G，则：

引潮力沿X轴方向的分力为：FX＝（2G· M1·△M· R COSa）／（R1·R1·R1）

沿Y轴方向的分力为：FY＝-（G· M1·△M· R2·SINa）／（R1·R1·R1）

可见，当a＝0或180°时，即离月球最近（E）和最远（D）处，引潮力沿地球半径，并背离地心，且最大（沿X轴方向），这里的海水将形成高峰；当a＝90°或270°时，（即A,B两处），引潮力沿地球半径，并向着地心，且最大（沿Y轴方向），将形成低谷。因此随着地球的自转，一昼夜之间，两个高峰和低谷分别扫过海洋，形成高潮和低潮各两次，即潮汐现象。

并且，从上面两个式子可以看出引潮力与引发潮汐的星体质量成正比，与两个星体的距离的三次方成反比。于是可以计算得出月球对潮汐现象的作用大约是太阳的2.18倍，所以，月球对潮汐现象起主要作用。

同时查阅资料表明，在朔日和望日，月、地和太阳几乎在同一条直线上，太阳潮与月亮潮叠加，形成每月两次的大潮。在上弦和下弦时，月球和太阳的夹角约为90°，太阳潮将月亮潮抵消了一部分，形成了每月的小潮。

六、参考文献

高一《物理》课本，人民教育出版社；

新概念《高中物理读本》（第一册） 第一版 第一次印刷。