大气的潮汐力作用

如题所述

地球上的潮汐现象幅度最大的是发生在大气。从牛顿1687年提出大气潮汐到现在,越来越多的观测资料和认识提供了大气发生周期性涨落的事实。

在自然科学的发展史上,大气潮汐很早就被人们讨论过。关于大气潮汐的致潮理论更是林林总总,有月球引力论、太阳热辐射、共振理论、电离层中的电流驱动力(加藤进,1980)等,但都不能圆满地解释大气潮汐现象。

在地球的对流层、平流层、中层和电离层中都有大气潮汐现象,表现总是在地球的面向或背向太阳的一面出现涨潮或高潮,而中间地带出现落潮或低潮,大气潮汐的振幅在赤道带最大,向极区减小。在大气潮汐现象中,几乎觉察不到月球的影响,也没有除半日潮以外的其他衍射现象发生。

图5-12选择了黄纬等于零的黄道面,将地球的潮汐力受黄经影响的变化曲线与地球形态结合起来,使潮汐力在地球上的表现特征一目了然。

图5-12 地球受Fc作用分析

结合图3-4b,不难得出,在黄道坐标系内,南黄极和北黄极的潮汐力等于零。假如地球不自转,黄极点大气受潮汐力等于零的现象将很容易被区别开来,地球的自转使极圈上的每一点在一天之内有一次经过黄极点,其余时间里总是在做着穿切不同黄纬圈的运动,即极圈上每一点所受潮汐力都是随着地球的自转,发生着不断增加—极大—不断减小—零的往复运动。

不同的地点在不同的季节里的一天中的不同时刻,所测得的大气气压值是不同的。这是因为地球在不同季节里,各地的早半球和晚半球的时空组合不同,使各地正午正对太阳的角度不同,形成了潮汐力的黄经初始角度的出发地不同所致(见图5-13)。

图5-13 地球在不同季节里黄经初始角对应分析

以四川成都为例,成都地处北纬约30°,在一天中,随着地球的自转,成都所处的黄纬变化范围为6°33′~53°27′,即在不考虑黄经变化的影响时,黄纬的改变所导致的潮汐力的最大值在6°33′处,最小值在53°27′(参考图3-4a)。由于地球的公转,成都在一年之中黄经的初始角不断改变,导致不同天中的潮汐力最大值出现的时间不同。如春分这一天,成都当地受黄经影响的潮汐力最大值出现在傍晚18:00左右(地方时,下同);夏至这一天,成都当地受黄经影响的潮汐力最大值出现在正午12:00左右;秋分这一天,成都当地受黄经影响的潮汐力最大值出现在早晨6:00左右;冬至这一天,成都当地受黄经影响的潮汐力最大值出现在午夜24:00左右(对照图5-13)。

既考虑黄纬的影响,又考虑黄经的影响,比较不同季节里不同时刻的潮汐力变化情况,在单位质量条件下,列表5-1:

以时间为横坐标,潮汐力大小为纵坐标,根据表5-1中数据作图,得成都地区上空一年中不同季节中,一天之内大气所受潮汐力的变化曲线如图5-14。

图5-14 成都地区上空单位质量大气受潮汐力大小相对变化曲线

图5-14是理论计算曲线,实测曲线不可能与之完全对应,这是因为统计资料采用的是北京时间,而且太阳正对时间每天都有一定的“漂移”,在分析利用实际资料时应予注意。

显然,大气潮汐能比较完美地影射本书潮汐力的作用。

表5-1 成都地区大气潮汐振幅理论计算数据

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