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1、Physical OceanographyPhysical OceanographyPhysical OceanographyPhysical Oceanography （物理海洋学物理海洋学物理海洋学物理海洋学） 第七章第七章第七章第七章 Instructed by L Huaqing（吕华庆） Marine Science School of Zhejiang Ocean Uni. Feb.,2012 一一一一、潮波及其特征潮波及其特征潮波及其特征潮波及其特征 潮波是天体引潮力所引起的海水运动，它的运动律与地球和天 体（主要是月亮和太阳）的相对运动有关，同时也受到海洋地理环 境的影响。 潮
2、波包含两项内容，一是海面起伏，二是海水的水平运动。 海面起伏称为潮汐，海水的水平运动称为潮流。 海洋中的潮波是海水在天体引朝力的驱动下受具体的海洋地理 环境和地球自转影响的产物。 我国还将白天的海水涨落称为潮，晚上的海水涨落称为汐。 虽然潮汐与波浪一样都是海水的波动，但与波浪有所不同： 1、起伏不明显，周期（半日、全日，长周期）和波长都要大得 多； 2、外力不同，前者是天体引朝力，后者是重力。 第七章 潮波 54 2 1010/ ; 101/ . m s m s 海面起伏速度为 水平运动速度为 二二二二、潮汐理论潮汐理论潮汐理论潮汐理论 潮汐理论有两种。 1、牛顿平衡潮理论（潮汐静力学理论）
3、该理论假定： (1)地球为一个圆球，其表面完全被等深的海水所覆盖，不考虑 陆地的存在； (2)海水没有粘滞性，也没有惯性，海面能随时与等势面重叠； (3)海水不受地转偏向力和摩擦力的作用。 海面在月球引潮力的作用下离开原来的平衡位置作相应的上升 或下降，直到在重力和引潮力的共同作用下，达到新的平衡位置为 止。 2、拉普拉斯潮汐动力学理论 潮汐动力理论还认为，海洋潮汐实际上指的是海水在 月球和太阳水平引潮力作用下的一种潮波运动，即水 平方向的周期运动和海面起伏的传播，海洋潮波在传 播过程中，除了受引潮力作用之外，还受到海陆分 布、海底地形(如水深)、地转偏向力(即科氏力)以及摩 擦力等因素的影响
4、。 7.1 天文名词和天球坐标系统天文名词和天球坐标系统天文名词和天球坐标系统天文名词和天球坐标系统 7.1-1 天文名词天文名词天文名词天文名词 1、天球天球天球天球 2、天赤道天赤道天赤道天赤道，南南南南、北极北极北极北极 天文学等领域中天文学等领域中天文学等领域中天文学等领域中，天球是一个想象的旋转的球天球是一个想象的旋转的球天球是一个想象的旋转的球天球是一个想象的旋转的球，理论上具有无理论上具有无理论上具有无理论上具有无 限大的半径限大的半径限大的半径限大的半径，与地球与地球与地球与地球同心同心同心同心。天空中所有的物体都想象成是在天球上天空中所有的物体都想象成是在天球上天空中所有的物
5、体都想象成是在天球上天空中所有的物体都想象成是在天球上。 与地球相对应与地球相对应与地球相对应与地球相对应，它有天赤道它有天赤道它有天赤道它有天赤道，南南南南、北天极北天极北天极北天极。 天球可被它的天赤道分成北天半球和南天半球两部分天球可被它的天赤道分成北天半球和南天半球两部分天球可被它的天赤道分成北天半球和南天半球两部分天球可被它的天赤道分成北天半球和南天半球两部分。对应着对应着对应着对应着 有北天回归线有北天回归线有北天回归线有北天回归线、南天回归线南天回归线南天回归线南天回归线、天南极天南极天南极天南极、天北极天北极天北极天北极。 3、地面天球地面天球地面天球地面天球 因为地球是自西向
6、东旋转因为地球是自西向东旋转因为地球是自西向东旋转因为地球是自西向东旋转，所有我们就把天球看成是自东向西所有我们就把天球看成是自东向西所有我们就把天球看成是自东向西所有我们就把天球看成是自东向西 旋转旋转旋转旋转。根据观测位置的不同根据观测位置的不同根据观测位置的不同根据观测位置的不同，就具有不同的天球中心就具有不同的天球中心就具有不同的天球中心就具有不同的天球中心。严格的讲严格的讲严格的讲严格的讲，不不不不 同的观测者就有不同的天球中心同的观测者就有不同的天球中心同的观测者就有不同的天球中心同的观测者就有不同的天球中心。在地面上观测时在地面上观测时在地面上观测时在地面上观测时，观测者的眼睛就
7、观测者的眼睛就观测者的眼睛就观测者的眼睛就 是天球中心是天球中心是天球中心是天球中心，这样建立起来的天球叫做地面天球这样建立起来的天球叫做地面天球这样建立起来的天球叫做地面天球这样建立起来的天球叫做地面天球。 4、地心天球地心天球地心天球地心天球 如果从地心观测如果从地心观测如果从地心观测如果从地心观测，则叫做地心天球则叫做地心天球则叫做地心天球则叫做地心天球。把地轴无限延长把地轴无限延长把地轴无限延长把地轴无限延长， 就是假想的天轴就是假想的天轴就是假想的天轴就是假想的天轴，地球北极指的一点是北天极地球北极指的一点是北天极地球北极指的一点是北天极地球北极指的一点是北天极，地球南极指的一地球南
8、极指的一地球南极指的一地球南极指的一 点就是南天极点就是南天极点就是南天极点就是南天极。 5、天赤道天赤道天赤道天赤道 通过地球中心和天轴垂直的平面叫做天赤道面通过地球中心和天轴垂直的平面叫做天赤道面通过地球中心和天轴垂直的平面叫做天赤道面通过地球中心和天轴垂直的平面叫做天赤道面，天赤道天赤道天赤道天赤道 面和天球的会合处就是天赤道面和天球的会合处就是天赤道面和天球的会合处就是天赤道面和天球的会合处就是天赤道。 6、黄道黄道黄道黄道、白道白道白道白道 太阳在天球上每天移动约太阳在天球上每天移动约太阳在天球上每天移动约太阳在天球上每天移动约1度度度度，一年则移动一周一年则移动一周一年则移动一周一
9、年则移动一周，这称之这称之这称之这称之 为为为为太阳周年视运动太阳周年视运动太阳周年视运动太阳周年视运动，太阳中心在天球上视运动的轨迹则是黄道太阳中心在天球上视运动的轨迹则是黄道太阳中心在天球上视运动的轨迹则是黄道太阳中心在天球上视运动的轨迹则是黄道。 月球在天球上每月移动一周月球在天球上每月移动一周月球在天球上每月移动一周月球在天球上每月移动一周，在天球上视运动的轨迹则称为白在天球上视运动的轨迹则称为白在天球上视运动的轨迹则称为白在天球上视运动的轨迹则称为白 道道道道。 7、天顶天顶天顶天顶、天底天底天底天底 将观察点的铅垂直线无限延伸后与天球交于两点将观察点的铅垂直线无限延伸后与天球交于两
10、点将观察点的铅垂直线无限延伸后与天球交于两点将观察点的铅垂直线无限延伸后与天球交于两点，向上向上向上向上 于天球的交点称为于天球的交点称为于天球的交点称为于天球的交点称为天顶天顶天顶天顶，而向下延伸与而向下延伸与而向下延伸与而向下延伸与天球天球天球天球的交点的交点的交点的交点，成为天底成为天底成为天底成为天底。 8、天子午圈天子午圈天子午圈天子午圈 天子午圈是以天子午圈是以天子午圈是以天子午圈是以地球地球地球地球为圆心为圆心为圆心为圆心，通过通过通过通过天极天极天极天极和天顶所作的大圆和天顶所作的大圆和天顶所作的大圆和天顶所作的大圆。天顶和天顶和天顶和天顶和 天子午圈随地点的不同而不同天子午圈
11、随地点的不同而不同天子午圈随地点的不同而不同天子午圈随地点的不同而不同，所以它们具有地方性所以它们具有地方性所以它们具有地方性所以它们具有地方性。 9、天体方位圈天体方位圈天体方位圈天体方位圈 通过天顶通过天顶通过天顶通过天顶、天底和天体的大圈称为天体方位圈天底和天体的大圈称为天体方位圈天底和天体的大圈称为天体方位圈天底和天体的大圈称为天体方位圈。 10、天体时圈天体时圈天体时圈天体时圈 以地球为圆心以地球为圆心以地球为圆心以地球为圆心,通过天极和天体所作的半个大圆通过天极和天体所作的半个大圆通过天极和天体所作的半个大圆通过天极和天体所作的半个大圆,叫做天体时圈叫做天体时圈叫做天体时圈叫做天体
12、时圈。 11、天体距天体距天体距天体距、天顶角天顶角天顶角天顶角 天体方位圈上天顶与天体之间的弧长叫天体距天体方位圈上天顶与天体之间的弧长叫天体距天体方位圈上天顶与天体之间的弧长叫天体距天体方位圈上天顶与天体之间的弧长叫天体距，或叫天顶或叫天顶或叫天顶或叫天顶 距距距距，对应的圆心角为天顶角对应的圆心角为天顶角对应的圆心角为天顶角对应的圆心角为天顶角。 12、时角时角时角时角 天子午圈和天体时圈之间的夹角叫做时角天子午圈和天体时圈之间的夹角叫做时角天子午圈和天体时圈之间的夹角叫做时角天子午圈和天体时圈之间的夹角叫做时角。时角系从天子午时角系从天子午时角系从天子午时角系从天子午 圈向西量算为正圈
13、向西量算为正圈向西量算为正圈向西量算为正，天体在上天体在上天体在上天体在上、下中天时下中天时下中天时下中天时，相应时角分别为相应时角分别为相应时角分别为相应时角分别为0 和和和和 180 。 13、偏心率偏心率偏心率偏心率 偏心率用来描述轨道的形状偏心率用来描述轨道的形状偏心率用来描述轨道的形状偏心率用来描述轨道的形状，用焦点间距离除以长轴的长度用焦点间距离除以长轴的长度用焦点间距离除以长轴的长度用焦点间距离除以长轴的长度 可以算出偏心率可以算出偏心率可以算出偏心率可以算出偏心率。 地球轨道是指地球围绕地球轨道是指地球围绕地球轨道是指地球围绕地球轨道是指地球围绕太阳太阳太阳太阳运行的路径运行的
14、路径运行的路径运行的路径，偏心率偏心率偏心率偏心率（e）为为为为160 或或或或0.017，太阳即位于该椭圆的一个焦点上太阳即位于该椭圆的一个焦点上太阳即位于该椭圆的一个焦点上太阳即位于该椭圆的一个焦点上。 地球轨道所在的平面地球轨道所在的平面地球轨道所在的平面地球轨道所在的平面，就是黄道面就是黄道面就是黄道面就是黄道面。 7.1-2赤道坐标系统与黄道坐标系统赤道坐标系统与黄道坐标系统赤道坐标系统与黄道坐标系统赤道坐标系统与黄道坐标系统 1、赤道坐标系统赤道坐标系统赤道坐标系统赤道坐标系统 赤道坐标系统把天球分为赤纬及赤经。 （1）赤纬赤纬赤纬赤纬 赤纬的算法是从天球赤道开始至两极止，天球赤道
15、是0度，向北 至天球北极是+90 度， 向南至天球南极是-90 度。 （2）赤经赤经赤经赤经 赤经的算法较特别，与地球经度（由-180度至+180度）的算法 不同。赤经是在天球赤道自西向东由0小时至24 小时来标记，就是把 一周360度平均分成24份。可以知道其中的1小时就等于15度。 （3）赤经起点赤经起点赤经起点赤经起点 赤经计算的起点为春分点。春分点是黄道与天赤道的交点。太 阳处于每年春分的日期约为3月21日前后。 （4）天球坐标天球坐标天球坐标天球坐标记年制记年制记年制记年制 地球自转轴在太空中其实并不固定，而是以26,000年的周期在转动，这 个运动称为岁差，所以，春分点和天球北极的位置亦会非常缓慢地移动。所 以，当我们使用天球坐标来表示天体位置时，应该同时指出是哪一年的坐 标。 天球 2、黄道坐标系统黄道坐标系统黄道坐标系统黄道坐标系统 由于月球和行星都在黄道附近运行，天文学中还常采用 黄道坐标系统。这个坐标系以黄道取代赤道作基本圆，与黄道 垂直的天球直径与天球的两个交点为北、南黄极，因此相应地 就有黄径、黄纬的概念。 黄径起点黄径
