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朝生為潮,夕生為汐 ──基本的潮汐觀念與必要認知
2011/04/06 23:24:19瀏覽1517|回應0|推薦2

談到台灣,最常被冠上的符碼,恐怕就是:「台灣是一個海洋國家」,卻身為一個海洋國家,國民要有那些基本知識,卻很少有人認真思考過。

認識海洋,其實有許多的方法與課題,無論是生態、海產、漁法、海岸…以至於潮汐,都是認識海洋最基本的元素,可惜的是,這些似乎都跟台灣島國的子民距離太遠了,就以潮汐來說好了,台灣島不只有水返腳、潮寮、水間…等地名,見證了潮汐與台灣土地的密切關係,加上台灣許多的沿海養殖業,也全都依賴著潮汐而生,然而,島上大多數的人民,還是看不懂潮汐表,更不要說搞懂什麼是潮汐了。

漢人眼中的潮汐,指的是不同時間上升的海水,唐余道安在《海潮圖序》載:「大海之水,朝生為潮,夕生為汐」,顯見所謂的「潮」,乃指午前上升的海水,「汐」則是午后上升的海水。

古代的漢人,不只觀察海面規律性上升與下降的現象,更早在漢代,便注意到潮汐現象與太陰有關,東漢哲學家王充在《論衡》中指出:「濤之起也,隨月盛衰,小大滿損不齊同…」,唐代的余道安在《海潮圖序》書中也說:「潮之漲落,海非增減,蓋月之所臨,則之往從之。」,此外,唐代的竇叔蒙也寫過《海濤志》指出:「月與海相推,海與月相期」,「盈於朔望,…虛於上下弦」,更重要的是,他還創造出以月相盈虧為橫座標,並以時間為縱座標的潮汐推算圖。

北宋的張君房,計算過潮汐的推遲現象,認為:「凡潮一日行三刻三十六分三秒忽,差二日半而行一時」,當時的一天分為一百刻,也就是一天的百分之三,換算成現代的時間單位,則為48.3分鐘,也就是說,每天的滿潮時刻,都比前一天推遲48.3分鐘,約每兩天半,就會晚上一個時辰,也就是現代人的二小時。 

航海技術逐漸成熟的宋代,更有人注意到在不同地區,往往會出現不同的潮型,周去非便記錄過南海一帶的全日潮;「慶曆四諫」之一的余靖,更意識到潮汐是一種波動現象:「潮之漲退,海非增減,蓋月之所臨,水往從之,…月臨卯酉,則水漲乎東西,月臨子午,則潮平乎南北,彼竭此盈,往來不絕」。

元代的大天文學家、數學家、水利專家和儀器製造家郭守敬,重修京杭大運河時,首度提出以海平面為大地測量基準面的觀念,他的作法是:「嘗以海面,較京師(北京)至汴梁(開封)地形高下之差」,郭守敬要以海平面做為地表高低的基準,不僅建立了基本的海拔觀念,更已深刻掌握隨潮汐起伏上下的平均海平面。

潮汐的發生,主要的因素乃因是天體之間受到萬有引力的影響,使得不同的部位產生差別,而引起的天體形變現象。

嚴格說來,宇宙間的每一個星球,都會因有萬有引力而相互吸引,但有些星球一方面距離地球太遠,或者是星球本身太小,對地球的影響較為有限,影響地球最大的,只有月球和太陽,太陽因為大,對地球的影響自然存在,月球雖然小,但距離地球最近,影響反而顯著。

萬有引力的大小,乃與天體的質量成正比,與兩者距離二次方成反比;太陽的質量是月球的27,154,000倍,日地距離是月地距離的390倍,所以月球對地球的萬有引力大約是太陽的2.2倍,所產生的影響力當然要大過太陽。

潮汐的發生,主要是海面受到月球萬有引力所引發的週期性流動,所產生的水面升降現象,也就是受到引潮力的影響。

引潮力指的是引起潮汐發生的力量;引潮力的大小,乃是地球繞著產生引潮力的天體(月球為主,太陽居次)做圓周運動,所產生的力量,在地球的質心處,天體運動的萬有引力和圓周運動的離心力大小相等,方向相反,但在地球的其他地方,萬有引力與離心力的合力,並不會等於零,兩力之間的差距,也就是引潮力。

地球最接近該天體(月球為主)的一面,由於兩者的距離最近,萬有引力則會大於離心力,因而產生一股向著該天體(月球為主)的淨力,反之,地球背向該天體(月球為主)的另外一面,離心力則大於萬有引力,產生的則是背離該天體(月球為主)的淨力,這股淨力也就是引潮力;整個地球表面的每一處,都會受到引潮力作用的影響,使得地球的海水面,形成一個對稱的潮汐橢圓,因此不論朔或望,月球與太陽在地球同側或者是兩側,地球上的引潮力,都是兩天體作用的加成。

如果是海水上升的現象,則稱為漲潮(flood);海水下降稱為退潮或落潮(ebb),每天的漲潮與退潮之間,海水位到達最高點,稱為滿潮或高潮(high water)海水位到達最低的那個點,則稱為低潮(low water),海水由退潮轉為漲潮時,會有一段時期海水位是處於最低潮,這段時間只有小幅的上下震盪,內眼見不到明顯的升降,也就是停潮期(stand of tide),停潮的時間,主要是跟潮差有關,潮差小的地方,停潮的時間自然較久,潮差大時,停潮時間也就較短。

在台灣,實際的海水面變化,每個地方的停潮時間都不同,台灣東北、西南及南端,停潮最長的時間,可以達到好幾小時,但次數並不多,其的地方,大都數的停潮,約都只有十分鐘以內。

潮汐可分為三大類型:一、一天之中,有兩次明顯漲、退潮的,稱為半日潮;二、一天只出現一次漲、退潮的,稱為全日潮;三、介於兩者之間,致使兩次漲退潮的時間不規則,名為混合潮。

在台灣,東、西兩地的沿海地區,屬於半日潮明顯的區域,東北部沿海的基隆海岸,則因全日潮和半日潮的影響各占一半,也就是所謂的混合潮,至於西南沿海的高雄,常被認為是只有一次漲退潮的全日潮,事實是混合潮,卻因一天之中的兩次漲退潮中,有一次非常不明顯,潮差只有幾公分而已,許多人都以為一天之中的漲、退潮只有一次,因而被誤認為全日潮。

在半日潮明顯地區,兩次滿潮(或乾潮)間,相距的時間約1225分,一天之中大多可見到兩次滿潮、兩次乾潮,但如果第一次乾(滿)潮的時間較晚,第二次的乾(滿)潮,會被推遲到第二天的凌晨發生,因此會出現一天之中,有二次滿潮、卻只有一次乾潮,或者兩次乾湖,卻只有一次滿潮的情形;至於在全日潮明顯地區,有時一天只有一次滿潮、一次乾潮。

所謂的潮差,指的是一次漲、退潮之間,滿(高)潮和乾(低)潮之間,水位的相差值。

潮差有明顯的週期性,週期約為14.8日,循環的過程中,會由小變大,再由大變小,潮差最大時,稱之為大潮,相對最小的時候,也就是小潮;在半日潮的地區,大潮大都發生在朔望之後的一至三日,主要是因為在朔、望時,月球、太陽與地球連線為一直線,引潮力大,產生大潮,因此,台灣沿海漁民俗話所說的:「初三流、十八涸」,指的就是陰曆每個月的初三及十八日,都為大潮之期。 

小潮則發生在上下弦以後的一至三日,乃因上下弦時,月球、太陽與地球連線呈90度,引潮力小,自然產生小潮。

在全日潮以及混合潮的地區,大潮和小潮則隨季節而改變,依據中央氣象局長年潮汐觀測的資料顯示,台灣沿海潮汐長期平均特性,大潮期大都在陰曆的每月29~4日,以及14~19日中的一天;除了每個月有兩次大潮之外,一年之中的春分及秋分之期,更各有一次的極大潮。

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