東西觀海探潮汐

陳巍

潮漲潮落，浪奔浪流，地球受到太陽和月球的萬有引力作用，而使各類水體廣泛存在潮汐現(xiàn)象。在垂直方向上它表現(xiàn)為上升和下降，水平方向上表現(xiàn)為漲潮和退潮。海面上升到最高處和海面下降到最低處之間，海灘和港灣水面和水深變化很大，因此預(yù)測潮汐時間對沿海地區(qū)居民的生活和航?；顒佣挤浅Ｖ匾?。為實現(xiàn)這項功能，人們制定了潮汐表，預(yù)報沿海某些地點在未來一定時期的每天潮汐情況。這種表格是如何起源和發(fā)展的呢？

潮動?xùn)|方

中國古代有發(fā)達(dá)的航海、漁業(yè)、制鹽、潮灌、海岸工程建設(shè)等海洋活動，這些活動都與潮汐密切相關(guān)。我國東部、東南部海岸線面對著浩瀚的太平洋，受到海潮猛烈沖擊，因此迫切需要掌握潮汐時刻及其變化規(guī)律。我國海區(qū)多為比較規(guī)律的半日潮，潮差較大，所以潮汐的變化規(guī)律比較容易得到認(rèn)識和觀察，為先民積累潮汐相關(guān)知識創(chuàng)造了環(huán)境條件。

“潮汐”兩字最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國時成書的《管子》一書，“朝（潮）夕（汐）迎之，則遂行而上”，論述了航海與潮汐的關(guān)系，并從中可見潮與汐原本對應(yīng)于清晨與傍晚時分。公元前2 世紀(jì)，西漢文人枚乘所著的《七發(fā)》中，記載了著名的涌潮“廣陵濤”，它發(fā)生在今揚州附近長江的一段，這里水道曲折，江心又有沙洲，故浪潮上溯到這里，形成怒濤奔涌之勢，甚至能令觀者心驚膽戰(zhàn)，其聲勢在八月十五尤甚?？上щS著長江所挾帶的泥沙日益淤積，到公元8 世紀(jì)末（唐代），廣陵濤完全消失，現(xiàn)在更舉世聞名的是浙江錢塘江大潮。

古人把天、地、人等自然界萬物視為一個普遍聯(lián)系的整體。由于潮汐時間以半日或一日為周期，大潮時間又以陰歷一月為周期，我們的祖先很早就察覺到潮汐與月亮之間存在聯(lián)系。通過一系列計算，古人發(fā)明了潮汐表。它又可細(xì)分為理論潮汐表（即天文潮汐表）和實測潮汐表兩種。

按表觀潮

根據(jù)記載，3 世紀(jì)三國時期吳國嚴(yán)畯撰寫的《潮水論》是我國古代最早專門論述潮汐的著作，可惜該書已佚。

到唐朝寶應(yīng)、大歷年間（762—779），出身于浙江東部的竇叔蒙完成了一部研究海洋潮汐的《海濤志》，又名《海嶠志》。這是中國現(xiàn)存最早的潮汐學(xué)專著，對潮汐的許多方面進(jìn)行了細(xì)致的論述和研究。

《海濤志》共分六章，討論了海洋潮汐的成因、潮汐漲落循環(huán)規(guī)律、相當(dāng)長時間內(nèi)潮汐循環(huán)次數(shù)、對高低潮時的推算創(chuàng)立了一種科學(xué)的圖表法，以及對一個朔望月里潮汐與月亮的對應(yīng)變化進(jìn)行生動描述，指出潮汐周月不等現(xiàn)象。

竇叔蒙所列的圖表，上方羅列出月相，從初一的朔、新月（朏）、上弦、接近滿月的“盈”、滿月（望）、滿月之后月面開始減少的“虛”、下弦、僅剩月牙的“魄”，到每月最后一天“晦”，共九個時間點。在表格縱軸，排列一日十二時辰。把表示月相和此月相的月亮經(jīng)過上、下中天時辰的點，標(biāo)記在表格里，連接各點后，形成斜線，這樣便構(gòu)成一個朔望月的潮時推算圖?？吹疆?dāng)天月相，人們就可以通過圖表查出這一天的高潮時辰。

由于潮汐緊密聯(lián)系月球運行至中天的時刻，或者月球和這一地點在本日內(nèi)最近或最遠(yuǎn)的時刻，因此它的周期并非與月相變化或一天時刻嚴(yán)格對應(yīng)。經(jīng)竇叔蒙計算，潮汐周期每日會推遲約50分鐘。此外，他還推算了太陽和月亮對地球的引力形成合力達(dá)到最大的時候，所引發(fā)的大潮時間。這一時間并不在看不見月亮的朔或滿月的望，而是在3 天以后月亮位于“大婁”或“大火”的位置，正如今天人們會選在農(nóng)歷八月十八，而不是八月十五去觀看錢塘江大潮。

竇叔蒙所處的時代可以說是人們對潮汐現(xiàn)象產(chǎn)生興趣，并加深認(rèn)識的一個發(fā)展速度較快的時期。此后唐宋期間還有許多學(xué)者進(jìn)一步細(xì)化了對潮汐的論述，以及圖表的繪制。

宋代之后， 實測潮汐表又得到迅速發(fā)展。它實際上起源很早，距今五六千年，在沿海地區(qū)廣泛分布的貝丘遺址就透露出這里居住的中國先民們，普遍靠退潮后在海灘上采集海洋生物為生。他們需要大致掌握漲潮、退潮時間。有明確記載的中國最早實測潮汐表為公元41 年東漢馬援在瓊州海峽兩岸所立的潮信碑。它能反映各地區(qū)地形、水文等地理差異造成的潮汐遲到現(xiàn)象，因此更適用于具體海區(qū)和港口，實用價值更大。

鑒于實際潮時與理論推算有出入，因此區(qū)域性的實測潮汐表則顯得更為實用，其中水平最高的當(dāng)推錢塘江潮汐表。公元1056 年，呂昌明編制了錢塘江的實測潮汐表《浙江四時潮候圖》，該表分春秋、冬、夏三部分，記錄每天高潮的時辰。宋代科學(xué)巨人沈括在《補筆談》中也對潮汐進(jìn)行了思考，他認(rèn)為隨著海港與大海之間距離的遠(yuǎn)近不同，那里出現(xiàn)潮漲潮落的時刻也相應(yīng)會有遲早之別。

明清實測潮汐表編制工作有了更大發(fā)展，各重要海區(qū)都編制了形式多樣的實測潮汐表。明清之際中國潮汐表編制開始受到外來科技知識影響。揭暄將西方傳入的大地球形觀與傳統(tǒng)潮汐學(xué)相結(jié)合，建立了潮汐運動的橢圓形模型，基本正確地解釋了潮汐的運動規(guī)律，將中國潮汐研究水平推到了一個新的高度。

歐人訪潮

在歐亞大陸西部，雖然地中海沿海生活的民族長期與潮汐相伴，但他們對這一現(xiàn)象的研究卻相當(dāng)滯后。即便是在重視觀察自然現(xiàn)象的亞里士多德那里，潮汐似乎也是很不規(guī)則的現(xiàn)象，他認(rèn)為比起月球等天體，潮汐與氣象的關(guān)系更密切。

歐洲人來到其他海域后，才開始對潮汐更為重視。公元前325 年，亞歷山大大帝率軍來到印度河口，被那里的大潮所震驚。而公元前5 世紀(jì)末之后的一些希臘航海家，駛出直布羅陀海峽，探索西歐、北歐和西非海岸時，也不得不面臨大西洋幅度更大的潮汐。這些記載雖有所夸張，但對后世地中海一帶學(xué)者形成啟發(fā)。

生活在北非的地理學(xué)家埃拉托色尼（Eratosthenes，前276—前195）聯(lián)系到原本不起眼的地中海沿海河口水面漲落情況，推測它們的潮汐與月球穿過當(dāng)?shù)刈游缇€，以及地平線下正相對的子午線有關(guān)。另一名居住在東方的天文學(xué)家巴比倫的塞琉古（Seleucus，活躍于前150 年左右），在波斯灣沿岸對潮汐進(jìn)行了測量，觀察到那里的早潮和晚潮存在顯著的差異，而這是歐洲沿海很少見的。塞琉古還認(rèn)為月球的軌道位于地球大氣之中，它的運動會拉扯外圍大氣，從而使海面產(chǎn)生波動。這個觀點為波希多尼（Posidonius，前135—前51）所吸收，后者抵達(dá)今天西班牙的大西洋沿岸港口加迪斯，在那里連續(xù)觀察潮汐30 天，對潮汐與月亮相關(guān)的晝夜節(jié)律，以及春分和秋分出現(xiàn)一年內(nèi)最大的漲潮等規(guī)律作出更加詳細(xì)的描述。

伊斯蘭文化里率先對潮汐進(jìn)行解釋的是9 世紀(jì)學(xué)者肯迪（Al-kindi），他認(rèn)為潮汐源于恒定數(shù)量水的膨脹和收縮。他認(rèn)為熱帶潮汐規(guī)模比溫帶大，并把其主因歸結(jié)于太陽。另一名學(xué)者馬沙爾在繼承波希多尼的觀點的同時，也認(rèn)可太陽對潮汐也具有一定作用。

從世界范圍看，潮汐對于海邊生活的人們影響巨大，很難被他們忽視。而在長期與海洋共處的過程中，不同地方的人們也容易根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出潮汐與月亮圓缺變化之間的關(guān)系，古人據(jù)此提出的種種猜想，直到萬有引力發(fā)現(xiàn)后才逐漸得到近代力學(xué)的正確解釋。

另一方面，潮汐表能夠應(yīng)用于航運、軍事、生產(chǎn)等方方面面，直到今天仍在社會生產(chǎn)和生活中發(fā)揮顯著作用。在中國以外，明確以表格形式對潮汐時間作出預(yù)報的，要遲至13 世紀(jì)的英國，這比竇叔蒙的潮汐表晚約5 個世紀(jì)。這不能不說是古代中國一項出色的科技成就。