钱塘潮与杭州湾地形
如图所示,钱塘潮的成因首先与三角形的杭州湾地形有关,每当潮水涌入三角形海湾中,潮位堆高,潮差增大。
其次,每当夏秋季节,夏季风即东南季风盛行,受风浪影响,进一步加剧了潮势。
第三,钱塘潮大潮的出现,又离不开天体引潮力的影响,日、地、月三者成一直线的朔望日之后,潮差较大。
总之,在夏季风盛行的夏秋季节,在朔望日尤其是望日之后,三角形的杭州湾沿岸(海宁一带)出现一年中最大的钱塘潮,故民间流传着“八月十八观大潮”之说。
防御潮灾的主要措施是修建海堤。
钱塘潮指发生在浙江省钱塘江流域,由于月球和太阳的引潮力作用,使海洋水面发生的周期性涨落的潮汐现象。
钱塘江大潮:钱塘潮(Qiantang Tide)——最壮观的海潮 中国历史上,最著名的涌潮有三处:山东青州涌潮、广陵涛和钱塘潮。
清费饧璜(1664-年)《广陵涛辩》云:“春秋时,潮盛于山东,汉及六朝盛于广陵。唐、宋以后,潮盛于浙江,盖地气自北而南,有真知其然者”。
钱塘潮比广陵涛出现的时间晚一些,至迟在东汉就已形成。王充《论衡·书虚篇》提到“浙江、山阴江、上虞江皆有涛”。又说当时钱塘浙江“皆立子胥之庙,盖欲慰其恨心,止其猛涛也”。但是,王充只说“广陵曲江有涛,文人赋之”,没有说赋钱塘江潮。可见,东汉时,钱塘潮远没有广陵涛出名。估计,当时还未形成钱塘观潮风俗。
钱塘江大潮是天体引力和地球自转的离心作用,加上杭州湾喇叭口的特殊地形所造成的特大涌潮。每年农历八月十八,钱江涌潮最大,潮头可达数米。海潮来时,声如雷鸣,排山倒海,犹如万马奔腾,蔚为壮观。观潮始于汉魏(一世纪至六世纪),盛于唐宋(七世纪至十三世纪),历经2000余年,已成为当地的习俗。每年农历8月18日在钱塘江上检阅水军,以后沿习成节。除农历8月18日前后三天观潮节外,农历每月初与月中皆有大潮可观,并可作一潮三看“追潮游”。在中秋佳节前后,八方宾客蜂拥而至,争睹钱江潮的奇观,盛况空前。距杭州50公里的海宁盐官镇是观潮最佳处。
钱江潮成因
天时:农历八月十六日至十八日,太阳、月球、地球几乎在一直线上,所以这天海水受到的潮引力(月球、太阳或其他天体对地球上单位质量物体的引力和对地心单位质量物体的引力之差,或地球绕地-月(日)质心运动所产生的惯性离心力与月(日)引力的合力。)最大。
地利:跟钱塘江口状似喇叭形有关。钱塘江南岸赭山以东近50万亩围垦大地像半岛似地挡住江口,使钱塘江赭山至外十 二工段酷似肚大口小的瓶子,潮水易进难退,杭州湾外口宽达100公里,到外十二工段仅宽几公里,江口东段河床又突然上升,滩高水浅,当大量潮水从钱塘江口涌进来时,由于江面迅速缩小,使潮水来不及均匀上升,就只好后浪推前浪,层层相叠。其次还跟钱塘江水下多沉沙有关,这些沉沙对潮流起阻挡和摩擦作用,使潮水前坡变陡,速度减缓,从而形成后浪赶前浪,一浪叠一浪涌。
风势:沿海一带常刮东南风,风向与潮水方向大体一致,助长了潮势。
钱塘江海潮的形成与涌潮的壮观景象与杭州湾得天独厚的地理环境有关。
古时的钱塘江从富阳鹳山入海河口只有一般的潮汐涨落,天长日久,北面的长江从上游挟带泥沙逐渐在杭州湾北岸形成太湖冲积平原,与相对稳定的南岸形成独特的河口形状。现在,杭州湾口从北岸的南汇咀至南岸的镇海相距有100公里,而往上游132公里至盐官,江面竟缩小到2.5公里宽,在平面上形成一个巨大的喇叭形,喇叭形的河口结构使得在每日的潮汐中有更多的海潮汇入杭州湾,推动湾口附近沉积的泥沙向湾内移动,慢慢地便在河口段形成沙坝,进入湾口的潮波遇到一个个沙坝的阻碍,前锋变陡,涌出水面,不断涌来的后浪又推动着受阻的前浪滚滚向前。与此相同,由于受喇叭口形状的约束,河口越往里缩,潮水与江面的落差就越大,涌潮就此形成。在月球引力的作用下,长驱直入的潮水至达海宁盐官附近时,潮头最高可达3米以上,以每秒5-7米的速度浩浩荡荡向上游挺进,势如破竹,蔚为壮观。
月球引潮力
引起潮汐的原因是很复杂的,但主要是受月球和太阳“引潮力”引起的。现在我们先看看月球引潮力的两个构成因素。
第一个因素是月球的引力。万有引力定律告诉我们,宇宙中一切物体之间都是互相吸引的。月球和地球是一对天体,因此月球对地球存在着引力。在地球上不同的地方,月球的引力是方向不同、大小不等的。引力的方向指向月球中心,引力的大小因地球上各地距月球中心的距离而不同。如附图所求,在月球直射点B距月球中心最近,引力最大,A点和C点次之,B点的对蹠点D处,月球的引力最小。
月球引潮力的第二个因素是地球绕地月公共质心转动而产生的离心力。由于月球对地球有引力,地球对月球也有引力,在地月之间就构成了一个互相吸引的引力系统,并有一个公共质心,位于距地心0.73倍地球半径的地方。地球除一刻不停地进行着自转和绕日公转外,它还要绕地月公共质心转动,产生离心力。这股离心力刚好和月球对地心的吸引力大小相等,方向相反,从而使地月之间能够保持一定距离。这种情况就好象人们用强子拴信一块石头使其转动,石头受到人手对它的拉力,并在转动时产生了离心力,并与该拉力正好平衡。由于地球在绕公共质心运动时,地球上各点之间处于平动状态,所以在地球上的不同地方,这股离心力是方向相同,大小相等的。
月球引力和地球离心力是两种对立的力,两者结合起来产生的合力(矢量和),就是月球使海水发生潮汐现象的力量,称为“月球引潮力”。 月球引潮力在地球不同地方各不相同。在面向月球的直射点B,引力大于离心力,两者合成的引潮力,使海水向上(向月球方向)运动,造成涨潮。在背向月球的对蹠点D,离心力大于引力,两者合成的引潮力,也使海水向上(背向月球方向)运动,也造成海水上涨现象。在A点和C点,引力和离心力合成的引潮力向下(向地球中心),使海水向下运动,造成海水下降现象。 在地球自转过程中,地球表面上任何一点,都有经过类似A、B、C、D四个位置的机会,因此在一个太阴日内常见的潮汐有两涨两落的现象。
钱塘江潮是一种潮汐(xī)现象。潮汐是海水周期性的有规律涨落运动,它是由月亮和太阳对地球表面海水的吸引力造成的(天体之间存在着万有引力)。月亮离地球近,太阳离地球远,故月亮的引潮力大于太阳的引潮力,大致是10:4.5。当月亮、太阳、地球处在同一条直线上时,月亮和太阳的引潮力加在一起,使潮水涨得更高。每月的农历初一、十五以后两三天,月亮、太阳、地球排列在一条直线上,所以这几天世界各地的潮水普遍比平时高涨。特别是中秋后的两三天,是一年中地球离太阳最近的时候,因此这时候的秋潮是全年中最大的一次。
钱塘江的秋潮比其他地方的秋潮更壮观,是与杭州湾的特殊地形分不开的。钱塘江入海的地方(即钱塘江口)叫杭州湾,那里外宽内窄,呈喇叭形,出海处宽达100公里,而往西逐渐收缩为20公里左右,最狭窄处海宁县盐官镇附近,只有3公里宽。潮水涌来时,一路上越往西越受到两岸地形的约束,只好涌积起来,潮头越积越高,好像一道直立的水墙,向西推进。同时,由于潮流的作用,把长江泻人海中的大量泥沙,不断地带到杭州湾来,在钱塘江口形成一个体积庞大、好像门坎一样的“沙坎”。当潮水向钱塘江口内涌去时,被拦门沙坎挡住了潮头,就形成了后浪推前浪、一浪叠一浪、汹涌澎湃、势如千军万马排山倒海的天下奇观!
我国自古以来,钱塘观潮之风盛行,著名诗人对之吟咏不绝。孟浩然、白居易、刘禹锡、范仲淹、苏东坡、辛弃疾、陆游等都有观潮佳作。观潮最盛之期,莫过于宋朝。那时观潮,农历八月十一日始二十日止,而以十八日为高潮。苏东坡诗云:“八月十八潮,壮观天下无。”相传这一天称“潮诞”,又是朝廷检阅水师的日子。因此这一天倾城观潮,士女云集,江岸搭彩棚看台,十余里间,人山人海,地无寸隙。先是水师操演,战船在江上趋浪腾空,演出各种阵势变化,并且鸣放烟炮。等到炮息烟散,战船隐藏得无影无踪,然后有数百名凫水健儿跃入水中,迎潮而上,有的手擎大幅彩旗,踏波踩浪,出没于波峰浪谷之中,而旗尾一点儿也不沾湿,显示了“弄潮儿”的英雄本色。
由此看来,农历八月十八日定为钱塘江大潮的观潮日,除了上面讲的自然、地理原因之外,还有它的历史的继承性,反映了中华民族深厚的文化底蕴。
出示钱塘江口地形图,补充钱塘江大潮形成的有关知识:钱塘江口是喇叭形,外宽内窄,外深内浅,水底还有一道人们看不见的“沙坎”,迫使潮水上升,因此潮波传来,受到很大的约束,这是地理因素。另外是引力的因素,八月十八,太阳、地球、月亮三球的引力对涨潮影响最大。再有是八月中旬这段时间海面上常常刮东南风,所以潮波来势特别猛烈。
从现代科学来看,地球上的海洋潮汐是海洋水体受到天体(主要是月亮和地球)引力作用及地球自转产生的离心力而形成的一种周期性运动。每逢农历初一、十五,地球、太阳和月球差不多在一条直线上,太阳和月球的引力在一起,力量特强,易形成大潮。中秋前后,不但它们的位置连起来恰好接近直线 ,而且这时又是一年中地球比较接近太阳的时候,所以秋潮较大,这也是一般的自然现象。
钱江潮为什么特别大
世界上有涌潮的河流很多,如南美的亚马逊河、北美的科罗拉多河、法国的塞纳河、英国的塞汶河等,但钱塘江涌潮的强度和壮观现象,除亚马逊河外,其它河流均无法与之媲美。亚马逊河的涌潮强度与钱塘江虽可一比,但钱塘江河口江道摆动频繁,涌潮潮景变化万千。因此钱江潮可说是独占鳌头,无与伦比。
为什么钱塘江大潮特别汹涌和巨大呢?喇叭形的河口是原因之一。杭州湾外的江面宽度约100千米,往里则急剧收缩,到距湾口90千米的钱塘江口的海盐澉浦时,宽度只有20千米,而杭州市区的河宽仅1千米左右。当大量潮水涌进狭窄的河道时,水面就会迅速地壅高。又由于这里的河底有大量的泥沙淤积形成沙坎,进入湾口的潮波遇到沙坎,水深减小,阻力增大,前坡变陡,后坡相应变缓。当前坡陡到一定程度后,前锋水面明显涌起,从而形成涌潮,甚至翻出浪花。
不过世界上有好些江河的河口,也是外大内窄、外深内浅,为什么没有象钱塘江大潮那样汹涌澎湃?原来高潮的出现与河水流动的速度也有关系,当潮水涌来时,它的前进方向是和河水流动的方向相反的。中秋前后,钱塘江河口的河水流速与潮水流速几乎相等,力量相等的河水与潮水一碰撞,就激起了巨大的潮头。另外,浙北沿海一带,夏秋之交常吹东南风或东风,风向与潮水方向大体一致,也助长了它的声势。总之,钱塘江大潮的形成是受天文和地理(包括河口形状、河床地貌、水文、气候等)因素综合的影响。
近年来,钱塘江周围环境有很大改善,两岸修起了防洪堤,路面铺着彩色地砖,路边植起了草皮,到了夏天,去江边看潮、乘凉、欣赏夜景的人越来越多,特别是一对对谈情约会的恋人,他们喜欢走下防洪堤台阶看潮,当潮水如雄狮惊吼跃起,激浪千重,向人扑来时,观潮者往往措手不及,没有思考的空间,人已被巨浪吞噬了。江边埠头上写有“涌潮危险游人止步”的警示语,观潮心切的游人总是看不见,而到了晚上,要想看也看不清了。据江边居民反映,一些青年,往往站在地势较低、不是观潮点的地方观潮,不懂潮水涨落规律,也不清楚潮水的威力能伤人性命,就那么糊里糊涂,年轻的生命一去不复返。