说到大海
除了阳光沙滩、海浪
还有一个神秘的现象让人困惑
那就是涨潮和退潮
可能你也经历过
上午站在海边
水位逐渐升高
下午再来
海水却退得远远的
那么,究竟什么时候涨潮?
什么时候退潮?
今天咱们就来聊聊这背后的科学原理
帮你搞懂潮汐的“时间表”!
潮汐的“大boss”:月亮和太阳

首先,涨潮和退潮不是随机发生的,这里背后的“主导者”主要是月亮,其次还有太阳。
当月亮绕着地球转时,月亮对地球的引力会吸引地球表面的海水,形成涨潮。
而太阳虽然远在150万公里之外,但它的引力也会对潮汐产生一定影响。
简化来说,地球表面面对月亮的一侧因为引力作用形成“水峰”,即涨潮。
同时,地球背对月亮的那一侧也会因为离心力产生涨潮现象。
所以,你可以理解为,每天会有两次涨潮和两次退潮。
涨潮和退潮的时间规律
那么,具体什么时候涨潮、什么时候退潮呢?这其实没有一个固定的时间表,因为潮汐时间受地理位置和天文因素的影响。
不过,有一个大致规律:
一天24小时内,涨潮和退潮各发生两次,而且每次涨潮和退潮之间的时间间隔大约是6小时12分钟。
通常每隔12小时25分钟,你会看到相反的潮汐现象,比如上午看到了涨潮,那么大约12小时25分钟后,你会看到退潮。
比如说,如果上午8点开始涨潮,那么到了下午2点半左右就会开始退潮。
这个时间表有点像海洋的“呼吸”,每一次涨潮和退潮都是海水在自然规律下的“起伏”。
为什么不同地方的潮汐时间不一样?

既然月亮是涨潮退潮的“主导者”,那么是不是全球所有地方的潮汐时间都一样呢?答案:不是。
潮汐的时间表也受到很多其他因素的影响。
地理位置:不同海域的地形、深度、距离海岸线的远近都会影响潮汐时间。
比如内海和外海的潮汐时间就不一样,内陆的海湾通常因为水域封闭,潮汐反应会滞后于外海。
天气因素:大风、大浪、台风等极端天气也会对潮汐产生影响,有时甚至会出现风暴潮,使潮水的高度和时间与正常潮汐有所不同。
潮汐周期:除了月亮的引力影响,地球的自转、公转等因素也会导致潮汐出现周期性变化,因此不同季节的潮汐情况也有所差别。
潮汐的基本成因和潮汐术语
潮汐:海面在外力作用下产生的周期性的升降现象;外力是天体的引潮力,即天体的引力和惯性离心力的合力。
对潮汐影响较大的是月球和太阳的引潮力,其中月球引潮力是产生潮汐的主要因素。
①平潮(高潮前后的一段时间内,海面处于停止状态);②停潮(低潮前后的一段时间内,海面处于停止状态);③潮高基准面(计算潮高的起算面,一般即为海图深度基准面);④潮差(相邻高、低潮潮高之差);⑤潮流(伴随海面周期性的升降运动而产生的海水周期性的水平方向的流动);⑥回归潮(月球赤纬最大时的潮汐);⑦分点潮(月球赤纬最小时潮汐);⑧大潮升(从潮高基准面到平均大潮高潮面的高度);⑨小潮升(从潮高基准面到平均小潮高潮面的高度)。

潮汐不等现象
1. 周日不等现象:在同一太阴日中所发生的两次高潮或两次低潮的潮高以及相邻的高潮低潮的时间间隔并不相等的现象,主要成因是月赤纬不等于零以及测者纬度不等于零;
2. 半月不等现象:主要成因是由于月球、太阳和地球在空间周期性的改变相对位置。
月亮从朔望到两弦,又从两弦到朔望的位置改变,引起潮差的不断变化。
即从新月到上弦,潮差逐渐变小,从上弦到满月则逐渐变大,从满月到下弦,从下弦到新月又产生同样的变化。
这样以半个朔望月为周期的潮汐变化称为潮汐的半月不等;
3.视差不等现象:是由于月球和太阳与地球间的距离变化,使月球引潮力和太阳引潮力发生变化,从而引发的潮汐的视差不等现象,其周期为一个恒星月,约27.3天。
潮汐类型
在一个潮汐周期(约24小时50分钟,天文学上称一个太阴日,即月球连续两次经过上中天所需的时间)中,各地潮水涨落的次数、时刻、持续时间也均不相同,大致分为三种类型:
1.半日潮型:在一个太阴日内发生两次高潮和低潮,前一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同,涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等(6小时12.5分)。
我国大多数港口为半日潮港,如厦门港、天津港、青岛港;
2. 全日潮型:在一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。
如南海汕头港、渤海秦皇岛港等,南海的北部湾是世界上最典型的全日潮海区;
3. 混合潮型:一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮,但两次高潮和低潮的潮差相差较大,涨潮过程和落潮过程的时间也不等;而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。
我国南海多数地点属混合潮型。
如榆林港,十五天出现全日潮,其余日子为不规则的半日潮,潮差较大。

潮汐的计算
每当农历初一(朔)或十五(望)时,地球、月球、太阳的位置几乎在同一直线上,月球和太阳的引潮力是一致的,两种力量迭加在一起,便出现大潮。
可是每当农历初七、八(上弦)或二十二、三(下弦)时,月球对地球的引潮力与太阳对地球的引潮力互相垂直,太阳引潮力削弱了月球引潮力,因而就出现小潮。
实际上,大潮往往发生在朔望后二、三天,小潮大都出现在上、下弦后二、三天,其原因是海水在流动过程中受到本身粘滞性和海底地形因素的影响造成的。
由于海水的涨退潮是受到月球引力影响而产生的一种地理现象,因此涨退潮有规可循:下一天涨潮是第一天涨潮时间推迟0.8小时,即48分钟,可根据农历日期计算每天涨潮的时间,具体测算方法:
(1)农历日期小于十五的:涨潮时间=农历日期×0.8,退潮时间=农历日期×0.8-6;
(2)农历日期大于十五的:涨潮时间=(农历日期-15)×0.8,退潮时间=(农历日期-15)×0.8-6;
所计算的时间是12小时制的。

潮汐对船舶航行安全的影响
潮汐与船舶航行安全的关系非常重要,潮汐的涨落将导致长江水深、流速、流向的变化,直接影响船舶航行计划的实施和船舶航行安全,因此为了保证船舶安全地行驶在计划航线上,需随时掌握当地潮汐与潮流资料,观测船位、调整航向。
同时为了保证船舶正常的进出港作业,减少能源的消耗,吃水较大的海轮、小型船舶、轮队等往往选择“涨进落出”的航行方式。
此外,若为感潮河段,水位深浅、水流方向的变化受潮汐的涨落影响十分明显。
水位的由浅至深可能导致部分锚泊船发生走锚险情,水流方向的变化则可能改变靠港船缆绳的受力方向而引发断缆事故,因此在港内也不能忽视潮汐、潮流对船舶航行安全的影响。
该模型能够将一年的卫星观测数据压缩成数值指纹,最小分辨率下每个指纹对应10米乘10米的地面区域,同时也提供64平方米和128米分辨率的版本。
这种数值指纹捕捉的模式信息,可供其他软件用于区分农田、森林、矿区等不同类型的地表覆盖。
此前,使用OlmoEarth的主要方式是通过OlmoEarth Studio进行微调,针对每项任务训练一个模型,再将其应用于卫星数据以生成地图。
这种方式需要大量图形处理单元资源,以及下载和存储影像的能力。
此次发布的OlmoEarth嵌入浏览器是一款基于浏览器的地图制作工具。
这意味着任何人都可以将OlmoEarth用于实际工作,从追踪时间变化到寻找相似地点,无需注册登录即可使用。
嵌入数据代表了模型从数百万张卫星图像中学习到的内容。
OlmoEarth会读取一年的雷达图像及相关数据,包括Sentinel-1、Sentinel-2和Landsat的数据。
Sentinel和Landsat是提供地球互补视角的卫星任务:Sentinel-1测量雷达反射信号,而Sentinel-2和Landsat则捕捉可见光和红外波长的光线。
该公司表示,与以往版本的OlmoEarth模型相比,v1.3是其训练成本最低的模型。
其训练所用计算时间仅为最新版本(v1.2)的53%,为第一版(v1)的18%,碳排放量也分别仅为两者的50%和22%。
不过v1.2仍是一款强大的微调模型,对研究机构和合作实验室而言依然具有价值。
这些模型在现实世界中的应用场景 这些卫星模型有助于压缩跨越时间和空间的大量数据,这对于理解地球的变化方式非常有用。
在秘鲁马德雷德迪奥斯地区,围绕拉潘帕的非法金矿开采活动在2017年和2018年达到顶峰,在坦博帕塔国家保护区缓冲区内清除了超过1200公顷的森林。
亚马逊保护团队的MAAP监测项目报告了这一活动。
2019年2月,秘鲁的"水银行动"关闭了大部分采矿作业。
我们如何得知这一事实? 嵌入数据给出了明确答案。
无需进行模型训练,仅通过比较不同年份的数据像素,观察2016年至2020年间的情况,可以清晰看到南部矿区带内有明显的向东扩张趋势:显著变化区域达34平方公里。
而同样的比较放在2020年至2024年间,这一面积降至9平方公里。
关闭行动的效果显而易见。
Ai2表示,对许多团队来说,针对某个想法测试OlmoEarth通常意味着需要进行一次微调运行,这是一项耗时数小时、成本高昂的艰巨任务。
而在浏览器工具中,初步分析仅需几秒钟即可完成。
仅凭少量标签对某个区域进行分析,无需使用GPU。
当某项任务确实需要进行微调实验时,嵌入数据可以帮助判断该实验是否值得投入计算时间,以及模型存在哪些不足之处。
只不过,会不会提前多久,这个可能会看我国整个月球任务的进度情况,一般来说,从个人的角度来讲,应该就是在2029年左右进行,不太可能直接踩到线上来是吧,那下面我们就先看看着陆器的问题。
揽月着陆器要无人飞行:1次载荷不超50kg 对于揽月着陆器来说,其实这是我国月球计划之下最为核心的部分,因为要上月球,月球着陆器就是核心,它是带航天员,物资等上月球的关键。
按照我国针对揽月着陆器的设计来看,由登月舱和推进舱组成,主要用于环月轨道与月表间的航天员运输,可搭载2名航天员往返,并可携带月球车和科学载荷,是航天员驻月期间的月面生活中心、能源中心及数据中心。
只不过,这里大家看到2人不要误解,我国首次登月任务计划是3人前往月球,到月球表面是2人,这个要分开,这也说明了其中1人是在轨支持任务了。
所以,这一次我国发布的揽月着陆器进行无人飞行任务,那也说明了我国在正式“载人登月”前,要进行测试,确保各个航天器,火箭等系统的稳定性,这都是常态化的事情。
也就是借用这样的机会,我国推动一次无人上月球的测试,按照说明情况来看——这一次征集的载荷,单次任务搭载载荷总质量不超过50kg,总功耗一般不超过100W,这也说明了给出的空间还是较大,具体搭载什么,可能需要在后续公布了才知道。
所以,针对这一次任务来说,也是值得期待的,要进行无人飞行任务了,在无人飞行之后,必然也就会推动载人登月任务的执行,同时,要发射月面着陆器的话,我国登月火箭系统等方面的测试,也会到来,而且本身从方案来讲,我国是要利用2枚火箭来执行任务,那就是先采用两枚运载火箭分别将月面着陆器(“揽月”)和载人飞船(“梦舟”)送至地月转移轨道。
这说明了可以单独发射月面着陆器测试,但要测试整个系统的话,那肯定也是要进行梦舟飞船的发射测试才行,这还是组合体,具体的安排,就看我国后面航天中心公布了再看看。
中国2030年前登月,能更快吗? 的确,针对我国整个月球计划来说,一直都是说在2030年前登月,但是相对来说,快也不是没有可能的,我前面也说了,一般来说,在2029年左右的概率是最大的,因为在此前,我国深空探测实验室就给出了一个时间表,那就是在2029年-2030年前登月,这说明了最快还是有可能在2029年,只不过,这一切都是取决我国的整个月球计划的执行过程,只有执行了,才是确定性的。
而从如今的揽月着陆器的征集载荷问题来讲,其实也说明了我国很可能会加速推进了,可以说针对登月任务来说,提前进行测试,这完全也是可以理解的,毕竟测试就是最为核心的。
如果测试都没有问题,那下一步就可以进行载人登月,要是出现了一部分的问题,那还是可以进行相关性的调整,也是具有充足的时间,所以,其实节点还是足够了。
而且,我国在今年也宣布了要进行长征十号甲,梦舟一号飞船的测试,当下还没有给出明确的调整时间,要是整个都测试完成了,后续只需要进行升级测试就行了,毕竟这都是我国登月之下的先锋版。
同时,载人登月火箭依照初期的节点,也是在2027年进行测试,这些都是相互相的,那么,我们就等待时间的到来吧,我国反正也是多次对外公布了,载人登月稳定推进,那说明了一切都没有问题。
如果真的存在变化,我国肯定早就做好了说明准备,不会类似于要执行人了,临时进行任务的改变,大家完全可以放心,不排除我国更快的登月,至少在任务节点之下,都在加速推动之中,这就是趋势。
载人登月难不难? 对于载人登月来说,肯定是难得。
自从美国阿波罗计划之后,人类再也没有执行过载人登月,就算是美国重启载人登月任务——执行重返月球计划,美国也是面临各种困境,这不仅是烧钱的问题,还是技术上的问题,都是挑战性的。
当然,在载人登月的过程之中,也是推进人类走向深空的关键,所以,都进行。
那到底有多难? 如在执行载人登月任务的过程之中,对飞船要求有极强的变轨能力,因为登月舱要进行近月制动,其变轨速度大约在八九百米每秒,且要留相当的变轨能力从环月轨道返回月地转移轨道。
登月舱着陆月面和返回环月轨道的速度增量都接近两千米每秒,要实现这个速度,飞船一半以上的重量都是推进剂,而且还需要精确的测控能力,对地面具有动态观察能力,自主调整能力等等,这些都是任务之下的难题。
所以,如果很简单的话,世界上早就有很多国家都已经执行了载人登月任务了,也就是难,如今也没有看到多少国家突破,而且在阿波罗计划之后,当下也还没有谁完成过载人登月任务,这就是问题的根本。
那么,时间虽然紧张,但是在执行载人登月任务之下,我们必须确保每一次的任务都可以完美的执行,并且确保火箭,飞船等方面全面的稳定,具有安全性等之后,才会开启登月任务,前夕的无人测试就是确保的关键。
而我国这一次发布揽月着陆器要无人飞行,其实也就是其中测试的一部分,那么,我们期待早点到来,只要无人测试稳定了,那么载人登月的任务也就来了,这就是趋势。