到过海边的人,都会发现海水有周期性的涨落现象,每天大约涨落两次。海水的这种有规律的周期运动,就是海洋潮汐现象。古人把海水白天的上涨称为“潮”,晚上的上涨称为“汐”,合起来总称为“潮汐”。

是谁把海水掀起来又推下去的呢?古代的科学家们早已洞察到潮汐和月球的吸引力有关。我国东汉时期著名的思想家王充说过：“涛之兴也,随月盛衰。”甚至唐代张虚若(660—720年)在《春江花月夜》诗中就有“春江潮水连海平,海上明月共潮生”的诗句。

17世纪,科学家发现了万有引力定律,18世纪提出了潮汐的动力理论,使人们对潮汐现象的产生原因有了进一步的认识。潮汐是由于月亮和太阳对地球不同地方的海水质点的引力不同而形成的。

近海岸处,海水呼啸澎湃。科学家在海水中竖起一根刻有刻度的尺杆,随时从尺杆上读出海面的高度,即从尺杆零点起算的潮位高度(潮高)。这种尺子称为水尺。进行这项工作称为验潮。海面在水尺上的读数随时间而变化,每隔一定时间记下一个读数值,就可以得到一组时间与潮高的数据。如果以时间为横坐标,以潮高为纵坐标,就可以绘出形状与正弦曲线相似的曲线,从曲线中可以直观地看出海面的变化。海面升到最高位置时,称为高潮；海面降到最低位置时,称为低潮。

低潮过后潮位上涨,上涨速度由慢到快,到低潮和高潮的中间时刻涨得最快,然后上涨速度又由快到慢,一直到高潮。这时,在一个短时间内,出现海面不涨不落的现象,称为平潮。取平潮的中间时刻为高潮时,平潮时的潮高就称为潮高；从低潮到高潮的过程,称为涨潮。高潮过后,潮位下落,下落速度由慢到快；同样,到低潮和高潮的中间时刻落得最快,然后又由快到慢,一直到低潮。这时,在一个短时间内,又出现海面不涨不落的现象,称为停潮。

取停潮的中间时刻为低潮时,停潮时的潮高,称为低潮高；从高潮到低潮的过程,称为落潮。停潮过后,海面又开始上涨。就这样,由涨潮转落潮,由落潮转涨潮,日复一日,年复一年,循环往复,海水涨落不停,这就是潮位随时间变化的基本轮廓。

人们习惯地把海面的一涨一落两个过程,称为一个潮,或称为一个潮汐循环。在一个潮汐循环中,高潮与前一个低潮的潮位差,称为涨潮潮差；与后一个低潮的潮位差,称为落潮潮差。涨潮潮差与落潮潮差的平均值,就是这个潮汐循环的潮差。

涨潮所经过的时间,称为涨潮历时。很明显,涨潮历时等于高潮时减去前一个低潮时。落潮所经过的时间,称为落潮历时。落潮历时等于后一个低潮时减去高潮时。涨潮历时和落潮历时之和,就是这个潮汐循环的周期。

有些地区(例如我国的温州港),大约在一天中,海面有两涨两落,也就是说有两个潮汐循环。一个潮汐循环的周期大约为半天,这种潮汐称为半日潮。而有些地区(如我国海南岛西部濒临北部湾的洋浦港),大约在一天时间内,海面只有一涨一落,即一个潮汐循环的周期大约为一天,这种潮汐称为全日潮。总之,各地的潮汐情况不相同,可分为半日潮、全日潮和混合潮三大类型。

1775年,法国著名科学家拉普拉斯开创了潮汐动力学理论,这是海洋潮汐研究的一个里程碑。此后的200多年内,特别是近30多年来,由于科学技术的发展,潮汐能的开发,使潮汐理论日臻完善。

潮汐动力学理论认为,海洋潮汐现象是在月球和太阳引潮力作用下,海水的一种强迫振动。

这种振动形成了一个长周期的波动,称为潮波。潮波在大洋(如太平洋、印度洋等)中产生,传播到世界各海港湾(如黄海、东海、南海、北部湾等)。潮波波峰到达之处,形成高潮；波谷到达之处,形成了千姿百态的潮汐现象。在潮汐能的开发利用中,人们最关切的问题是海区的潮差和潮时。因为潮差的大小直接反映了潮汐能量的大小,潮差大的海区开发价值大,反之就小。潮差的情况在潮汐能的开发利用中也是十分重要的。特别是在潮汐发电站建成后,潮时直接关系到潮汐发电站的操作运行,以及发电量的大小,发电的稳定性等一系列技术问题和经济效益问题。

由于各海区形式、水深等自然地理条件的差别,使各海区中海水的振动频率各不相同,当某海区海水的振动频率与潮波频率接近或相等时,就会发生共振现象,因此这里的潮差特别大,反之就小一些。地形复杂的海区,即使是相距很近的港口,潮汐性质差别也很大；同纬度上的海区潮汐现象也各不相同。加拿大芬地湾,为什么是世界潮差最大的海区呢?它的最大潮差可达19.6m,这就是由于海区海水的振动频率与大洋潮波的振动频率接近或相等造成的。芬地湾长约270km,平均深度约70m,海水振动周期为11.5h,与半日潮波的周期比较接近,于是发生共振,从而产生很大的潮差。

此外,潮差大小还与海岸地形、海底地形变化有关。世界上一些喇叭形的河口地区所出现的涌潮现象,例如,扬名中外的钱塘江大潮,就是涌潮的典型例子。潮波进入杭州湾,由于两岸急骤变窄,水深急剧变浅,大块水体的能量高度集中在狭窄的水道中,同时潮波进入浅水后,传播速度受到水深影响,使潮峰的速度远远大于潮谷的速度,到一定时候,潮峰追上了潮谷,潮波前坡趋于陡立,并发生倾倒和破碎,那时,潮声如雷,似万马奔腾,滚滚而来,形成钱塘潮涌的壮观景象。