潮汐涨退的奇观
海滩一日游!男孩没有耐性等待。他走在家人前头,越过棕榈树向海滩奔去。但他在半路突然停下来,脸上的高兴神色一扫而空。
“爸爸!”他叫喊,“海不见了!水去了那里?”
“孩子,不要担心,”父亲答。“这是潮水。潮水退了,你会看到它在午餐之后的时间再来。”
在岸上不远处,一群用通气管潜游的青年对潮退表示欣喜。由于没有高潮时候的大浪,海砂轻柔地沉底,海水澄如水晶,既和暖又安全。他们在蔚蓝色的浅水里绕着珊瑚礁慢慢地游泳,以惊异的心情欣赏着一个全新的世界,那里有珊瑚、贝壳动物、绿色植物和无数颜色鲜艳的游鱼。
两小时之后潮水重来。这时男孩已在一个高崖顶上,探头望海。他看着滚滚而来的浪潮冲激下面的岩石,浪花如雾般飞溅在空中。啊,另一个浪又来了,海水被搅成白色的泡沫。
他被这个令人生畏的惊涛拍岸景象迷住了,再也不能抑制他的好奇心。
“爸爸,大水是从那里来的?它为什么又去又来?”
你能解释这项伟举是怎样完成的吗?把几十亿吨的海水推到预测的“水线”数寸以内的力量是什么?
难以置信的伟举
几千年来,海潮每日的涨退曾经被人视为一项奥秘。有人认为它是地球的呼吸。只有像牛顿这么绝顶聪明的人才能想出答案。他在关于引力的著作中提出潮水流动的解释。
潮水的涨退基本上是太阳和月球对海洋的引力牵扯的结果。既然月球离地球较近,因此牵力比太阳大一倍。月球把海水直接从最底部吸引或拉高成为潮水“高涨”。在大洋的中央,高涨的程度也许只有一英尺(30公分)。可是,当高涨的潮水冲激一片广大的陆地,例如加拿大新斯科夏半岛的芬地湾,潮涨就成为奇景了。由于海口广阔和海岸线徐徐收狭而集中于一点的奇妙凑合,高潮和低潮的相差可能达到50英尺(15米)之巨。因此在明月当头时,你就能期望高潮出现。
月球的移动同时把地球上的水牵动。潮水于是开始退下或落下,直至月球行至环绕地球轨道的四分之一为止。既然月球需时24小时另50分才环绕地球一次,低潮通常出现在高潮之后6小时左右。
那么,你也许纳罕,何以低潮发生在月球从你那里环绕地球轨道的四分之一的时候而不是在行到地球背面的时候。关于这点,我们可以再度查考引力定律来取得答案。简单地说,物体越近引力来源,吸引力就越强。当月球在地球的一面造成高潮时,另一面的水是在8000英里(12,800公里)以外,它只受到较弱的引力。事实上,这水被遗留下来形成一个与在月球之下的潮水相同的高潮。
因此,在第一次高潮之后,月球环绕地球半周或12小时另25分之后时,你会见到第二次高潮。随之而来的另一次低潮则在大约6小时之后,在月球从你那里环绕地球四分之三周时发生。因此,在大多数地方每日都可见到两次高潮和两次低潮,每日的涨退都比前一日迟50分钟左右。
请记得太阳对潮水也有影响力。太阳可以增加或减少月球的牵引力,视乎相对的位置而定。每隔两周,在新月和满月时,太阳和月球在同一线上合力牵引。这时候高潮和低潮两者都达到极点,因而称为大潮。在上弦月和下弦月的时候,太阳和月球在直角上互相牵引而造成所谓小潮,小潮涨得不高,退得不远。
浪潮的无穷变化
太阳和月球虽是潮水涨退的背后力量,但海岸线和海底的实际地形以及许多其他因素却能决定最后的结果。因此,潮水的涨退因地而异,变化无穷。
在近岸海床十分浅平的地方,潮退时海水一退数百米,露出大片陆地。例如,诺曼第的著名圣米迦勒岛在退潮时全岛又高又干,人们可以踏砂步行前往岛上。但在潮水高涨时,这个中世纪的要塞完全被水围绕,只有高架的道路和大陆相连。因此你下次行一条远道去探究露出的珊瑚礁时,要确知海潮何时复返。急涨的潮水能使你留落在远离岸边的深水之处。
在亚美逊河口、英国的塞汶河和许多其他河流,潮满时的潮水被奔流入海的河水击退。水位在河口以外增高。随后,激潮以万马奔腾的声势冲回河里。在中国大陆的钱塘江,壁立的奔腾水势可达25英尺(7.6米)之高!
在太平洋的若干岛屿,每日潮水涨退只有一次而非通常的两次。墨西哥湾有些地方每月有些日子天天有两次高潮和低潮,其余的日子只有一次。因为月球并非恒常直接在赤道之上的轨道运行,在环绕的方式改变时,引力中心随之向北和向南移动。同时,大量的水在移动时也有本身的动力。这一切会使海洋对太阳和月球的影响的反应发生变化。
潮水的涨退虽然因地而异,但在特定地点的正确水位高度却可以在一年多之前准确地预测出来。各地的‘潮汐表’也告诉我们太阳和月球在什么时候最接近地球而带来该年最高和最低的潮水。
例如,打捞作业船从不同的潮汐获得颇大帮助。当船搁在礁上时,往往要等待下一次满潮才能将之‘浮起。’可是那船若在大潮满潮时坚牢地搁在礁上就有祸了!它可能要被留在那里成为弃船。请记得,切勿在满潮时用短索系住小船。否则,在潮退时你的小船可能仍然留在那里,安全地系着,只是在没有水的地方高悬起来。
在大潮退落的时候,渔夫们正好乘机修补捕鱼机,它们在其他时候是半浸在水里的。新码头的打桩工作、人造斜坡的完成或其他近水的建造工程也可在这时进行。高潮飘来的浮木可以制成台灯或其他装饰品。高潮可让船舶安全地驶离港口。目前有人甚至打算利用高潮的巨大力量作为发电动力。
无言的证据
你曾试过在月明之夜坐在海滩,悠然神往地欣赏海浪轻柔地在砂滩滑上滑落的低语吗?沿着海岸慢步最好是在黎明时分。感受一下那清洁的幼砂在足趾间滑动的瑟瑟之声,在你的四周只看见自己的足印。一夜之间,潮水冲去了昨日的一切痕迹,好像在以前从没有人到过似的。这时你岂不怀有深刻的安宁与满足感吗?
请想想——这一切的美与和谐都是太空中的太阳和月球无言地日复一日带给我们的。但这仅是太阳和月球之功吗?它岂不是设立律则,支配天体运行的造物主的功劳吗?变化无穷的潮汐奇观乃是将造物主的仁爱和体贴表露无遗的无言证据。“自从造天地以来,上帝的永能和神性是明明可知的,虽是眼不能见,但借着所造之物就可以晓得。”——罗马书1:20。
[第28页的图解]
(排版后的式样,见出版物)
大潮
太阳
新月
月的引力
太阳的引力
高潮
低潮
地球
低潮
高潮
月的引力
满月
在每个月的新月和满月时,地球、月球和太阳成一直线,太阳和月球合力产生特别的高潮和低潮,称为大潮
小潮
太阳
太阳的引力
上弦月
月的引力
地球
月的引力
下弦月
在上弦月和下弦月时期,月球和太阳彼此在直角位置相牵,潮位相差不大而成为小潮