海水的涨潮和落潮是什么原因 海水为什么会涨潮落潮?( 四 )


开发利用
潮汐能
潮汐能是以位能的形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能 。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的 。在海洋中,月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高 。由于地球的旋转,这种水位的上升以周期为12小时25分和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播 。
太阳引力的作用与此相似,但是作用力小些,其周期为12小时 。当太阳、月球和地球在一条直线上时,就产生大潮(springtides);当它们成直角时,就产生小潮(neaptides) 。除了半日周期潮和月周期潮的变化外,地球和月球的旋转运动还产生许多其他的周期性循环,其周期可以从几天到数年 。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用,月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力 。
开发潜力
潮汐因地而异的,不同的地区常有不同的潮汐系统,它们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征 。尽管潮汐很复杂,但对任何地方的潮汐都可以进行准确预报 。海洋潮汐从地球的旋转中获得能量,并在吸收能量过程中使地球旋转减慢 。但是这种地球旋转的减慢在人的一生中是几乎觉察不出来的,而且也并不会由于潮汐能的开发利用而加快 。这种能量通过浅海区和海岸区的摩擦,以1.7TW的速率消散 。只有出现大潮,能量集中时,并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮汐中提取能量才有可能 。虽然这样的场所并不是到处都有,但世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址 。据最新的估算,有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h 。
潮能储量
全世界潮汐能的理论蕴藏量约为3×10^9kw 。我国海岸线曲折,全长约1.8×10^4km,沿海还有6000多个大小岛屿,组成1.4×10^4km的海岸线,漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源 。我国潮汐能的理论蕴藏量达1.1×10^8kw,其中浙江、福建两省蕴藏量最大,约占全国的80.9%,但这都是理论估算值,实际可利用的远小于上述数字 。
发电原理
潮汐发电与普通水力发电原理类似,通过出水库,在涨潮时将海水储存的水库内,以势能的形势保存,然后,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电 。差别在于海水与河水不同,蓄积的海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性,从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点 。
潮汐电站
世界各国已选定了相当数量的适宜开发潮汐能的站址 。据最新的估算,有开发潜力的潮汐能量每年约200TW·h 。1912年,世界上最早的潮汐发电站在德国的布斯姆建成 。1966年,世界上最大容量的潮汐发电站在法国的朗斯建成 。我国在1958年以来陆续在广东省的顺德和东湾、山东省的乳山、上海市的崇明等地建立了潮汐能发电站 。
对天体影响
潮汐与地球自转变慢
由于各层海水作相对运动时会发生粘滞力以及海水与陆地和海床的摩擦作用,潮汐对地球自转有一种制动作用,使地球自转逐渐变慢 。研究表明,地球自转周期每个世纪变长1-2毫秒,如果把这一减慢效应应用到长的时间跨度上,则距今37000万年以前(泥盆纪)的一年天数约有400天左右,这与泥盆纪珊瑚化石的生长环数目相符(珊瑚环一天长一环) 。
月球总是以同一面对着我们
人们发现月球总是以同一面对着我们,它的另一面我们在地球上是看不到的,这是由于月球自转周期恰好和月球绕地球转动的周期相等造成的,而这两个周期相同则是潮汐长期作用的结果 。由计算可得地球对月球的起潮力为月球对地球起潮力的22.17倍 。如此强大的起潮力加上月球的转动惯量又比地球小得多,因此潮汐所造成的自转速度减慢对于月球尤为显著 。可以设想,早期的月球有较大的自转速度,在潮汐的作用下,使月球自转逐渐减慢,最后月球自转周期和月球绕地球转动的周期相等 。此时月球潮汐消失,月球的自转周期不再发生变化,所以今天的月球总是以相同的一面对着地球 。


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