【高中地理讲了啥】(026)海水的运动
海水的运动主要有三种形式,即波浪、潮汐、洋流
波浪在高中阶段讲得非常简单,很多东西都不讲,重点是波浪的应用与意义。
说到底还是资源、环境、污染、减碳等等这些热门话题。
波浪
波浪在高中阶段可以理解为就是风吹的,也就是风浪,因此它有利于把一个地方的污染给吹散,这样就叫有利于降低污染。但这个污染消失了吗?解决了吗?并没有,因为这相当于扫地机器人扫狗屎,并没有扫干净,而是给抹匀了。
对于狗屎原本所在地来说,狗屎含量降到了一定的程度,但别的地方本来没有狗屎现在也被抹上了啊,所以风浪也会导致污染物的扩散。很多人学到这的时候不明白,为什么风浪即能降低污染,却又会导致污染物的扩散,这不矛盾吗?其实并不矛盾。后面的洋流往往也有一样的功效,可以一起理解。不管是波浪还是洋流都是运动的,会把污染物从集中发生区给匀开。
波浪是运动的,只要是运动的物体就含有动能,所以可以用来发电。我们知道,我们人类因为大量使用化石燃料,导致全球气候变暖,产生温室效应。那么,为了缓解温室效应,我们应该减少化石燃料的使用,以减少碳的排放。但是,人类就不发展了吗?人类要发展,没有能源怎么发展呢?所以我们要找无污染、不排碳的新能源来代替化石能源,这种新能源包含了风、太阳能、海洋能、核能等等。不管哪一种能源,都是一条路,路越宽、越多,效果就越明显,因为现在化石能源的比重太大了。那么,多种能源齐头并进不但可以合力代替化石能源,而且还可以互相搭配、互相印证技术、互相补充。所以,能源多样化也是非常重要的,说白了,就是只要能成为能源的,我们都要试着先拿来用,等哪天可控核聚变或者大功率远距离微波输电技术成熟了,我们能把太阳能电站放宇宙中去了的时候,这些能源也就可以淘汰了。但这些技术目前来看还遥遥无期,所以未来几十年内仍要努力开发这些能源。
波浪不断的拍击海岸,会对海岸进行侵蚀,而当波浪冲上沙滩时,又会把侵蚀的物质堆积下来,年长日久,地表形态得以改变,这也是波浪的影响之一。
当然,波浪的影响并不总是好的,它有时也会摧毁港口建筑,影响航运、船只停泊、渔业捕捞海洋勘探等,引发海啸、风暴潮,给沿岸地区带来灾难性后果。
潮汐
潮汐的形成非常复杂,但在高考中考得不多,
简单来说就是万有引力,互相有引力的两个天体,会让二者在二者共同所在的轴的轴向上受力。如果天体足够软,就会被拉成椭球体。对,地球上有足够软的东西,那就是水。
根据万有引力定律,引力与二者质量的乘积呈正比,但与距离的平方成反比。所以太阳虽然大,但离我们太远了,所以对地球的引力不够大,但若没有月球,太阳也会对地球形成一个引力,而形成小潮。而月球就近多了,所以引力更大,所以会形成比较大的潮。万有引力表现在对潮汐的影响上叫引潮力,月球的引潮力比太阳的大两倍(2.17倍)以上。但太阳潮还不是地球上潮汐最小的时候,月亮潮也不是最大潮,最大潮是二者叠加,也就是地月日共线时,不管位置如何,即不管月球是在日地之间(农历每月初一)还是地球在日月之间(农历每月十五),都是大潮。当然,你非要比一下,一般来说农历每月十五的潮更大些,比如钱塘江大潮就是要看十五的。最小潮是二者抵消,即日月与地球的连线呈90度夹角时(农历每月初七、初八,或廿二廿三)。
水位上涨叫涨潮,涨到最高时叫高潮,过了高潮后水位回落叫落潮,落到最低点叫低潮,高潮位与低潮位之间的水位差叫潮差,涨落间淹没的海岸叫潮间带。
地球自转的同时,月球也在绕地球自西向东公转,导致每天看到月球在天球上同一位置的出现时间不同,月球大概每28天绕地球一周,所以月球连续两次出现在天球上同一位置的时间大概为24h50‘,称为一太阴日。因为潮汐主要受月球影响,所以,在一太阴日内涨落一次的潮汐叫全日潮,涨落两次的叫半日潮。半日潮的两次涨落潮差相差不大,如果相差很大,即一次涨落幅度大一次涨落幅度小被称为混合潮。
在半日潮中,白天的涨落都叫潮,晚上的涨落都叫汐。涨潮时如遇台风或飓风,则会形成风暴潮。
潮汐也可以用来发电,其发电原理和一般的水电站差不多,所以选址是一个问题。
宜尽量选在海弯出口处,这样可以利用水坝两侧的水位差来发电。
我国1981年就在渐江温岭建设了潮汐发电试验电站。总装机容量3000千瓦,可昼夜发电14~15小时,每年可向电网提供1000多万千瓦时电能。
洋流
1992年,一艘从中国香港出发的货轮在太平洋海域遭遇风暴,船上近3万只塑料玩具鸭坠入大海,漂浮在海面上,形成一支庞大的“鸭子舰队”,并随波逐流。随后几年,玩具鸭先后抵达印尼、澳大利亚、美洲等地,平均每天漂流7英里。其中的1万多只玩具鸭组成的“小鸭舰队”在海上漂流了15年后,于2007年抵达英国海岸。
那么,是什么动力使得这些玩具鸭从太平洋漂到英国海岸的?
1912年4月,“泰坦尼克号”从英国的南安普敦港驶向美国的纽约港,不料在航行的第四夜,也就是4月14日晚11点40分,大约在41°43‘N 、49°56'W附近,撞上了一座高达30米的冰山,两小时四十分钟后,4月15日凌晨2点20分1294人眼睁睁地随船下沉。
泰坦尼克号”首航没有进入北极海区,那么,使船沉没的冰山是怎样进入纽芬兰海域的呢?
这一切是道德的,呃,对不起,串台了,重来
那么,这一切究竟是因为什么呢?答案就是——洋流
大规模的海水流动被称之为洋流,洋流的产生动力之源是风。也就是说,洋流的根本动力是太阳辐射,直接动力是大气环流。
风海流
东北信风来自东北,吹向东南,低纬的海水在地转偏向力的影响下最终会向西流,形成北半球的赤道暖流,同时,东南信风与会吹拂南半球的低纬海水向西流,形成南半球的赤道暖流。来自西南吹向东北的西风会把北纬60度的海水吹向东方,形成西风漂流。若没有陆地,赤道暖流和西风漂流间不会有什么关系(其实在地转偏向力影响下二者间会形成无数环流)。但地球上是有陆地的,无论是赤道暖流还是西风漂流都无法畅通无阻的绕地球转圈(南半球的西风漂流除外),而是撞到陆地后就会拐弯。赤道暖流撞到陆地后会向两侧分流,一侧与另一半球的分流汇合,形成赤道逆流向东流。另一侧则向高纬流动补充西风漂流流走后留下的亏空,形成暖流。西风漂流撞到陆地后也会兵分两路,一路向低纬流动补充赤道暖流的亏空,一路向高纬,受到陆地影响最后会回头,补充西风漂流流走后的亏空。
在理想情况下,会在每个半球形成一个8字形的洋流圈。中低纬的圈北半球是顺时针的,而南半球是逆时针的,这与反气旋的旋转方向相同,所以被称之为反气旋环流。高纬洋流环流北半球是逆时针的,而南半球是顺时针的,与气旋旋转方向相同,所以被称之为气旋环流。
一般来说,纬向上的洋流都是由于大气环流形成的,这种洋流被称之为风海流。而经向上的洋流都是补偿风海流流走后的亏空,所以叫补偿流。纬向上低纬的洋流都是暖流,中高纬的(其实就是西风漂流)因为水温低,都应该是寒流(实际并不都是)。经向上由低纬流向高纬的,因为是从热水区流向冷水区,比沿途和目的地的水温都高,所以是暖流,反之从高纬流向低纬的是从冷水区流向热水区的,水温比沿途和目的地都低,所以是寒流。所以一般来说,只要我们见到由低纬流向高纬的,或者由水温高流向水温低的就都是暖流,反之就是寒流(偶尔有特例,但大部分是这样的)
但现实中没有那么简单,陆地的分布虽有一定规律,但并不规则,导致部分洋流的流向和位置都出现了问题,甚至因为南极大陆的影响整个南半球球的气旋环流直接消失,取而代之的是绕南极大陆一周的,与西风漂流相反的南极环流。所以实际上的洋流分布由理论上的两个“8”,变成了北“8”南“0”。
南半球的西风漂流是环绕地球一周的环流,是寒流,而北半球西风漂流受海陆轮廓影响流向高纬,形成了暖流,并且分成了北大西洋暖流和北太平洋暖流两个,纬度位置也并不相同。其中北大西洋暖流对于欧洲气候的影响十分深远,这一点我们在气候一节有深入讨论,这里不在赘述。
季风洋流
全球洋流也许会随着季节有规律的南北移动,但绝大多数方向不会改变。方向会改变的洋流一般是受季风影响的。
比如北印度洋的季风环流造成洋流在一年中有规律的转向。
冬季时,盛行风向为东北风,所以阿拉伯海和孟加拉湾中的海水向南流,形成逆时针洋流,此时索马里沿岸的洋流明明是从高纬流向低纬的,但因为流出区是副热带,降水少晴天多,太阳辐射充足,海水相对较为封闭,周围都是陆地,导致实际水温比赤道附近高,因此形成暖流,不同于一般情况。
而在夏季,风向转为西南风,因此阿拉伯海与孟加拉湾中的海水受季风吹拂转为顺时针,尤其是索马里沿岸的洋流虽然从低纬流向高纬,但由于前述原因而成为寒流。并且这个寒流也是离岸流,因此也会形成上升补偿流而形成渔场。
补偿流
补偿流可以分为两类三种,两类即水平补偿流和垂直补偿流,所有理论上的经向补偿流均为水平补偿流。垂直补偿流还可以分为上升补偿流和下沉补偿流,一般来说,到岸流会形成下沉补偿流,而离岸流则会形成上升补偿流,上升补偿流为冷水流,也会导致海底营养物质上泛,进而形成渔场。
说到渔场,渔场的形成就两种原因,一是寒暖流交汇,如英国的北海渔场、日本的北海道渔场、北美的纽芬兰渔场,我国的舟山渔场等。另一个便是上升补偿流,如秘鲁渔场、索马里渔场。这里也要注意,我们常背的只是四大渔场,但并不是说除了这四个地方外就没有渔场了,只要附和上述两个条件的都有可能出现渔场。
密度流
除了风海流、补偿流外,还有一种密度流,相对比较少见,一般只出现在较为封闭的海的出口处。比较典型的就是地中海出口直布罗陀海峡处,和红海出口曼德海峡处。
因为地中海地处副热带,夏季受副高控制时间较长,降水较少,蒸发旺盛,海水盐度较大导致密度较大,再加上海域较为封闭,与外界沟通较少,使得直布罗陀海峡两侧海水密度不同。地中海高密度的海水会从海峡底部流向大西洋,导致海面下降,吸引大西洋表层海水补充,形成密度流。
这里还有个小故事,二战时的潜艇技术落后,噪音较大,很容易被敌军监听到。当时的地中海在德国和意大利的控制下,德军曾多次关闭推进系统从直布罗陀海峡的海底顺密度流飘出去,给英法联军以沉重的打击。
密度流在广阔的大洋中很少出现,但也不是真的就不出现。美国的潜艇也在大西洋中遇到过海中断崖。
影响
洋流会深刻影响沿岸的气候,暖流因为水温较高,蒸发旺盛,所以会使流经地气温升高、空气湿度增大。而寒流温度低,蒸发微弱,因此会使流经地气温降低,气候干燥。
洋流也可以发电,洋流非常稳定,所以发电也非常稳定、连续。