胡寧生

每逢農(nóng)歷八月十八，到海寧觀賞那壯觀的錢江大潮自古以來就是國人的一件盛事。不少科普輔導(dǎo)員都曾遇到過下列三個(gè)關(guān)于錢江潮而尚未解答的難題，即：一.在長達(dá)六小時(shí)的漲潮過程中，因?yàn)樵铝良疤柕囊绷κ沁B續(xù)變化的，錢江口也是連續(xù)變窄的以及江底淺灘也是連續(xù)變化的，但是錢江潮為什么卻能是不連續(xù)變化而像一堵突然奔來的水墻呢？二.農(nóng)歷十六日的月齡為15滿月，那時(shí)月亮、地球和太陽排成一直線，以致此時(shí)月、日的引潮力最大，所以錢江最大潮的日期應(yīng)該是十六日，但實(shí)際的錢江最大潮的日期為什么會(huì)推遲到八月十八日呢？三.在農(nóng)歷五月十八的夏至前后，錢江口的月亮和太陽能升達(dá)天空中的最高位置，這時(shí)的錢江潮應(yīng)達(dá)一年中的最大值。但是實(shí)際的錢江潮最大的日期為什么會(huì)推遲到八月十八日呢？

對(duì)海潮成因的解釋

目前對(duì)海潮的成因常被說成是，海潮是海水受到月亮及太陽的萬有引力所致。這種說法往往使人產(chǎn)生如下誤解，即我國的海潮就是近海的海水受日、月引力而產(chǎn)生的。但是實(shí)際上，月亮對(duì)海水的引力只有地球?qū)ＫΦ娜f分之一。顯然，這么微小的月亮引力是不可能對(duì)近海不太深的海水產(chǎn)生可察覺的影響的。

事實(shí)上，我國的海潮是月亮在幾小時(shí)內(nèi)對(duì)寬達(dá)約一萬千米的整個(gè)太平洋的海水產(chǎn)生水平加速作用而產(chǎn)生的。在圖1中，在太平洋遠(yuǎn)處的C處，月亮對(duì)那里海水的引力方向是水平的。而在太平洋的各處，如B處，月亮對(duì)那里海水的引力也有水平分量。這樣，整個(gè)太平洋的海水在長達(dá)數(shù)小時(shí)月亮引力的水平分量加速作用下，到達(dá)錢江口外海的海潮其流速只達(dá)每秒半米都不到。但這潮流在進(jìn)入較淺的大陸架后，由于水流截面積的縮小，其流速就會(huì)顯著增加，如達(dá)每秒2米左右。

日、月潮還有一個(gè)較難說明的特點(diǎn)，就是：圖1中，月亮在錢江口A處過中天（過南北子午線）時(shí)，此時(shí)的月亮引力方向當(dāng)如箭頭所示，而出乎意料的是，此時(shí)的月亮引力竟還能使地球?qū)γ娴腅處同時(shí)產(chǎn)生起潮力。同理，圖1中的太陽也能對(duì)地球的E點(diǎn)和A點(diǎn)同時(shí)產(chǎn)生起潮力（見《趣味力學(xué)現(xiàn)象》之第40頁），只是太陽的起潮力只有月亮的5/11，即一半左右。

陡潮產(chǎn)生的原因

作者認(rèn)為：如果有兩股具有相當(dāng)速度的對(duì)撞水流，當(dāng)兩者的流速一旦相等而勢(shì)均力敵時(shí)，相撞的水無路可走才會(huì)向上形成水墻。于是前人也想到，錢江水的流速如果和反向的海潮流速相等時(shí)，兩股相撞的水流不是可以產(chǎn)生陡潮了嗎？但我們高興得太早了，經(jīng)過查找水文資料，才知錢江水的流量平均才每秒1400立方米，而錢江起潮處澉浦的江面寬達(dá)近20千米，這樣，測得的澉浦處的錢江流速每秒連0.1米都不到。顯然這么慢的兩股對(duì)撞水流是不可能產(chǎn)生平均高達(dá)1.4米的陡潮的。因力學(xué)計(jì)算指出，要能產(chǎn)生那么高陡潮的水流，其速度應(yīng)達(dá)每秒4米。

作者將海岸有時(shí)會(huì)產(chǎn)生“離岸流”的機(jī)制用到錢江口，就發(fā)現(xiàn)了錢江口會(huì)產(chǎn)生離岸流的可能性。

圖2中表示了從遠(yuǎn)海涌來的海潮和，它們到達(dá)錢江的喇叭口后，潮流先是倒灌進(jìn)錢江而使狹窄的河道的水位升高，當(dāng)水位升高到米級(jí)左右時(shí)，江水在重力的作用下已能抗住涌來的海潮。于是不能再前進(jìn)而變成掉頭的離岸流。正是這股高速的離岸流，它與涌來的海潮正好達(dá)到流速相等而發(fā)生對(duì)撞后，就產(chǎn)生了陡壁水墻。實(shí)際上，陡潮發(fā)生后它還會(huì)以每秒約10米的速度向錢江上游奔去，它往往能繼續(xù)增強(qiáng)到陡潮的高度達(dá)到三至四米。

錢江潮還有一個(gè)不該被忽略的重要特點(diǎn)就是，陡潮經(jīng)過后的幾十分鐘內(nèi)，江面會(huì)緩慢升高好幾米以致達(dá)到最高潮位。這種不引人注意的漲潮當(dāng)?shù)胤Q為暗潮。

對(duì)“最大的錢江潮為什么會(huì)推遲（二天）而發(fā)生在每月十八日”的解釋

海洋學(xué)告訴我們，錢江潮是由月亮潮、太陽潮和近岸海底地形影響的幾股分支潮流疊加而形成的。這幾種潮流的漲潮過程都長達(dá)約6小時(shí)。

每月十六滿月時(shí)，太陽潮和月亮潮是同時(shí)到達(dá)錢江口的。由于兩潮的同時(shí)性，那天的（暗）潮差能達(dá)到極大值。二天后的十八日時(shí)，太陽潮會(huì)比月亮潮早到錢江的起潮處（澉浦）約96分鐘。這個(gè)早到的太陽潮峰值及時(shí)地加在月亮潮上后，能使當(dāng)時(shí)的陡潮增強(qiáng)約4%。然而那天隨后的（暗）潮差卻會(huì)比十六滿月時(shí)的低3%左右。

十八那天，由于觀潮者只注意到陡潮比往日壯觀而完全沒有注意到陡潮之后的（暗）潮差是反而略有降低的。

對(duì)“最大的錢江潮為什么會(huì)推遲三個(gè)月才發(fā)生”的解釋

人們分析和實(shí)測都得知：錢江潮主要來自兩個(gè)方面。當(dāng)農(nóng)歷五月夏至?xí)r，錢江口天空中的月亮和太陽是從正東升起的。此時(shí)正東方向由太平洋遠(yuǎn)方來的潮流會(huì)被日本東南一道海底山脈阻擋而衰減（見圖3）。

這樣只剩不太寬的日本海和中國東海產(chǎn)生的主要潮流能到達(dá)錢江口。然而到農(nóng)歷八月時(shí)，因地球自轉(zhuǎn)軸傾斜的原因，錢江口天空中的月亮和太陽移到從東南的印度尼西亞、菲律賓方向升起。那時(shí)從太平洋遠(yuǎn)方來的潮流仍然被日本南部的那條很長的海底山脈阻擋，但甚寬甚深的菲律賓海所產(chǎn)生的較大潮流能在流到中國海岸后繼續(xù)北上而到達(dá)錢江口。由于菲律賓海的潮流比日本海的潮流大得多，所以中秋時(shí)由菲律賓海對(duì)錢江口引起的潮流也就比三個(gè)月前夏至?xí)r的大了。

作者只學(xué)過天文和力學(xué)，沒有學(xué)過海洋學(xué)，所以上面提出的三個(gè)解釋很可能有欠妥之處，敬希專家指正。

（作者單位：中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所）