涨潮和落潮的主要原因是 海水为什么涨潮和退潮

海水涨落的主要原因就是月球引力与地球离心力的合力。海水被月球吸引，地球表面各点距离月球距离不同，因此所受引力不同。正对月球的地方所受引力较大，海水就会向外膨胀，而背对月球的地方虽然引力小，但是受到的地球自身离心力变大，因此也会膨胀，此时地球表面的海洋分布像一个橄榄球，有水位升高的涨潮也有水位降低的潮落。

我们都知道，地球上的海洋每天都会有规律的涨潮和退潮，当涨潮时，大量的海水会不断地涌来，而退潮时，海水又会渐渐地退去。那么海洋为什么会有潮起潮落？涨潮时的海水哪来的？退潮时的海水跑到哪去了呢？下面我们就来讲一下。

从本质上来讲，海洋的潮起潮落其实就是海水的运动状态发生了改变，根据牛顿第一定律，物体总是会保持匀速直线运动或者静止状态，直到有外力迫使它改变运动状态为止，那么是什么外力改变了海水的运动状态呢？答案就是其他天体的引力。

在太阳系中，地球主要受到太阳和月球这两个天体的引力影响，尽管太阳的质量非常大（与月球相比），但因为太阳与地球的平均距离高达1.5亿公里，而月球与地球的平均距离却只有大约38万公里，而引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比，所以月球引力对地球的影响就比太阳更大，而这也就意味着，地球海洋的潮起潮落主要是月球的引力造成的。

地球表面与月球距离最近的点，受到的月球引力最大，我们可以将其称为“近月点”，然而这个点在地球表面的位置并不是固定的，由于地球大约每24个小时完成一次自转，而月球大约每27.32天围绕地球公转一次，因此“近月点”在地球表面的位置就会出现有规律的变化。

另一方面来讲，因为海水可以认为是液态物质，很容易受到月球引力的影响，所以海水就会向“近月点”附近区域汇聚，从而形成涨潮现象，而由于地球的海洋都是连在一起的，因此当海洋中的某一区域出现涨潮，其他海域中的海水就会出现减少，从而形成退潮。

所以我们可以做一个简单的总结：地球海洋的潮起潮落，其实就是在地球的自转以及月球的公转过程中，海水在月球引力作用下进行有规律地流动，所以涨潮时的海水其实是来自于退潮的海域，反过来讲，退潮时的海水其实是跑到涨潮的海域去了。

那问题就这样简单地解释了吗？其实不然。通常情况下，地球上的海洋每天都有两次潮起潮落，而之所以会这样，则是因为地球“面对”着月球的一面和“背对”着月球的一面都会出现涨潮，大概就是这图这个样子。

所以问题就来了，如果说海洋的潮起潮落是月球引力造成的，那地球“背对”着月球的一面为什么会涨潮呢？这一面所受到的月球引力不是更小吗？其实这是可以解释的。

我们通常会将地月系统想象成“月球在围绕着地球公转，而地球却一动也不动”，就像下图这样。

但事实却并非如此，要知道引力的作用是相互的，在月球的影响下，地球其实也会运动，实际上，地球和月球都在围绕着它们的共同质心运动，只不过由于地球的质量比月球大得多，这个共同质心就落在了地球内部（如下图所示）。

在这个过程中，地球上的物质就会受到“离心力”的影响，从而具备了远离地月共同质心的趋势（注：“离心力”是为了便于讨论非惯性系的相关问题而引入的虚拟力，其本质是物体惯性的表现，所以我们将这种力加上了引号）。

“离心力”（F）可用“F = mω^2r”来描述，其中m、ω、r分别代表物体的质量、角速度以及与物体与旋转中心的距离，可以看到，“离心力”的大小与r成正比例。

这就意味着，地球表面与月球距离最远的区域，其受到的“离心力”最大，所以海水也会向这个区域汇聚，因此地球“背对”着月球的一面出现涨潮现象也就不足为奇了。