在海邊待上一天,會看到水位慢慢升降;把時間拉長到一個月,潮差也會有規律地變大、變小。月球是主要原因,太陽也會參與。兩者的相對位置決定引潮力是互相加強,還是部分抵消;地球自轉和海盆地形再把這股作用變成各地不同的潮時與潮高。下面先用運行圖看地、月、日的位置,再說明大潮、小潮,以及為什麼圖上的時刻不能代替港口潮汐表。
月球同時吸引海水、陸地和地心。近月側離月球較近,加速度略大於地心;遠月側離月球較遠,加速度略小於地心。把地心的共同加速度扣除後,近月側相對向月球伸展,遠月側則相對落後,於是地球兩側各有一個潮隆。這裡比較的是重力在一個地球直徑內改變了多少,物理上稱為重力梯度。
太陽對整個地球的引力遠大於月球,但太陽離我們約 1.5 億公里,地球近端和遠端所受引力相差較小。月球雖然質量小得多,距離卻近,因此主導地球潮汐。以平均距離計算,太陽引潮力約是月球的 46%;這個比例足以明顯改變潮差。
引潮力會隨天體質量增加,也會隨距離迅速減弱。這裡的距離要算到三次方,所以月球從遠地點移到近地點,即使距離只縮短一部分,引潮力也會明顯增強。
先把地球想成被均勻海水覆蓋:沿地月連線的兩端是潮隆,和這條線相差 90 度處是潮谷。地球自轉時,一個地點會依序通過兩個潮隆和兩個潮谷,因此理想情況下一個月日有兩次高潮、兩次低潮。這張平衡潮示意圖用來說明週期;真實海水並不會維持整齊的橢圓外形繞著地球轉。
地球自轉一圈的同時,月球每天沿軌道向東前進約 13 度。地球平均還要多轉約 50 分鐘,原來的經線才會再次朝向月球,所以平均月日約為 24 小時 50 分。主要月球半日分潮 M2 的週期約 12 小時 25 分,這是許多港口潮時逐日延後的基本天文節奏。
海岸上的潮型不一定一天整齊出現兩高兩低。測站可能屬於半日潮、全日潮或混合潮,兩次高潮也可能高低懸殊。大陸位置、海底地形、科氏效應、摩擦和海盆共振會改變潮波的路徑,許多海域的潮波實際上繞著無潮點旋轉。
朔附近,月球位在地球與太陽之間;望附近,地球位在太陽與月球之間。兩種排列的共同點是三者接近一直線,太陽潮和月球潮的長軸因而對齊。兩者疊加後,平均高潮偏高、低潮偏低,高潮與低潮的差距增大,這段期間稱為大潮。大潮未必包含全年最高水位;英文 spring tide 裡的 spring 是湧起之意,和春季無關。
上弦和下弦附近,從地球看出去,太陽與月球相隔約 90 度。太陽潮的潮隆方向接近月球潮的潮谷方向,兩個成分部分抵消,於是高潮偏低、低潮偏高,潮差縮小,形成小潮。月球引潮力仍在作用,海水不會停止漲退。
朔望月平均長 29.5306 日。朔到望、望到下一次朔各約 14.765 日,因此大潮配置約每 14.765 日出現一次;小潮配置約落在兩次大潮的中間,相隔約 7.383 日。海盆需要時間回應,測站的最大或最小潮差常比月相晚一至數日,這段延遲稱為潮齡。
月球軌道的偏心率約為 0.055,近地點和遠地點的地月距離差可達數萬公里。引潮力受距離的三次方影響,因此朔或望若落在近地點附近,月球引潮力會比平均值強,稱為近地點大潮。新聞常用「王潮」描述特別高的天文潮期,但這不是精確的天文分類,也不能單憑這個名稱判定會不會淹水。
地球繞日軌道也有些微偏心。一月初接近近日點,太陽引潮力稍強;七月初接近遠日點,太陽引潮力稍弱。這項變化小於地月距離造成的影響,仍會和朔望、月球近遠地點及測站本身的分潮一起改變每次大潮。
另外還有更長的軌道週期:月球近地點方向在固定黃道座標中約每 8.85 年進動一圈,軌道交點約每 18.6 年回歸。JPL 表中的 5.997 年是近心點幅角相對移動交點的循環;本頁引擎把幅角與交點分別推進,合成後才得到固定座標中的近地點方向。月球赤緯的變化會造成日潮不等,長週期也會緩慢調制測站潮差。本頁沒有計算完整月球攝動,也沒有加入任何測站的調和常數。
日月引潮力提供潮汐的基本週期,港口水位則要等潮波實際傳到當地。潮波繞過大陸、通過海峽,傳播速度隨水深改變;海盆接近特定週期時還會發生共振。月球過中天、朔望發生,或圖上的潮隆朝向某條經線,都不代表那一刻當地正值滿潮。
測站預報來自長期水位觀測。分析時會把紀錄拆成 M2、S2、K1、O1 等分潮,求出每個分潮在該站的振幅和相位,再把它們相加成預測水位。附屬站有時還要套用時間差和潮高修正,所以相鄰港口也可能在不同時間滿潮。
潮汐表主要預測天文潮,實際水位還會受天氣影響。向岸風會堆高岸邊水位,低氣壓、河川流量、長浪和風暴增水也會造成偏差。遇到颱風警報、海岸封閉或現場浪況惡化,應以官方警告和現場管制為準。
大潮只表示這一段時間的潮差傾向較大,小潮則表示潮差較小。它們沒有直接說明某一刻的水位、流速或浪高。前往潮間帶、潛水、釣魚或行船前,潮位、潮流、波浪、天氣和岸形都要分開查。
閱讀方式:用本課判斷某段日期的潮差趨勢;用潮汐頁查指定測站的滿潮、乾潮時間與預報高度。活動時間依測站預報安排,安全判斷以現場狀況及官方警報為準。
| 行星 | 軌道傾角 | 離開平面的最大高度 | 從這裡看的最大偏離 |
|---|---|---|---|
| 水星 | 7.00° | 0.05 AU | ≈ 5.0° |
| 金星 | 3.39° | 0.04 AU | ≈ 8.6° |
| 海王星 | 1.77° | 0.94 AU | ≈ 2.0° |
月球同時吸引海水、陸地和地心。近月側離月球較近,加速度略大於地心;遠月側離月球較遠,加速度略小於地心。把地心的共同加速度扣除後,近月側相對向月球伸展,遠月側則相對落後,於是地球兩側各有一個潮隆。這裡比較的是重力在一個地球直徑內改變了多少,物理上稱為重力梯度。 太陽對整個地球的引力遠大於月球,但太陽離我們約 1.5 億公里,地球近端和遠端所受引力相差較小。月球雖然質量小得多,距離卻近,因此主導地球潮汐。以平均距離計算,太陽引潮力約是月球的 46%;這個比例足以明顯改變潮差。
朔附近,月球位在地球與太陽之間;望附近,地球位在太陽與月球之間。兩種排列的共同點是三者接近一直線,太陽潮和月球潮的長軸因而對齊。兩者疊加後,平均高潮偏高、低潮偏低,高潮與低潮的差距增大,這段期間稱為大潮。大潮未必包含全年最高水位;英文 spring tide 裡的 spring 是湧起之意,和春季無關。 上弦和下弦附近,從地球看出去,太陽與月球相隔約 90 度。太陽潮的潮隆方向接近月球潮的潮谷方向,兩個成分部分抵消,於是高潮偏低、低潮偏高,潮差縮小,形成小潮。月球引潮力仍在作用,海水不會停止漲退。
日月引潮力提供潮汐的基本週期,港口水位則要等潮波實際傳到當地。潮波繞過大陸、通過海峽,傳播速度隨水深改變;海盆接近特定週期時還會發生共振。月球過中天、朔望發生,或圖上的潮隆朝向某條經線,都不代表那一刻當地正值滿潮。 閱讀方式:用本課判斷某段日期的潮差趨勢;用潮汐頁查指定測站的滿潮、乾潮時間與預報高度。活動時間依測站預報安排,安全判斷以現場狀況及官方警報為準。
相關工具: 潮間帶觀察 · 潮汐預報 · 月相資訊 · 黃道面
軌道元素取自 NASA/JPL「Keplerian Elements for Approximate Positions of the Major Planets」(Standish & Williams, 1992),適用 1800–2050 年。位置為幾何位置,未計入光行時與光行差——這是黃道面的教學圖,不是望遠鏡視野的模擬。