浅析“引潮力”学说的错误所在（第三版）

摘要：目前，对于潮汐现象，公认的解释为“引潮力”学说。1972 年 10 月出版、由“上海师范大学河口海岸研究室”编著的《潮汐》一书（以下称《潮汐书》）颇具代表性。

目前，对于潮汐现象，公认的解释为“引潮力”学说。1972 年 10 月出版、由“上海师范大学河口海岸研究室”编著的《潮汐》一书（以下称《潮汐书》）颇具代表性。

然而，书中在多个方面存在瑕疵与错误。例如，“地月公共质心离心力方向相同、大小相等”的说法值得商榷；对“潮汐椭圆”形成的解释不够全面；关于落潮时合力方向的阐述不够准确；太阳引力对潮汐现象的影响仍需进一步验证；在解释“近地潮”、“远地潮”、“赤道潮”和“回归潮”的潮差时，忽略了公共质心离心力的作用。此外，“回归潮”的解释也存在逻辑问题，月球在天赤道时引潮力与潮汐涨落的现象矛盾。

节选《潮汐书》第17至20页：“月球对地球有引力，同样，地球对月球也有引力。这样，地月之间就构成一个互相吸引的引力系统，并有一个公共的质心，称‘地月系中心’，位于距地心 0.73 倍地球半径的地方。地球一刻不停地进行着自转和绕日公转，同时，它还要绕地月系中心转动，产生离心力。在地球上的不同地方，这个离心力是方向相同、大小相等的……

在地心（E 点）月球引力和离心力方向相反、大小相等，两者抵消；但是在地球上的其他地方，引力和离心力均不能相互地抵消，两者结合产生合力。在这种合力的作用下，海洋中的海水就要发生运动，形成潮汐现象。我们把这种合力称为‘引潮力’（图 1)，并且必然与月球对地心（F）点的引力方向相反、大小相等，这样，地月之间才能保持一定距离。

……

如图 1 所示，在直射点 B，引力大于离心力，两者合成向上（向月球方向）的引潮力，使海水向上运动，造成海水上涨现象；……在对应点 D，离心力大于引力，两者也合成向上（背月球方向）的引潮力，也使海水向上运动，造成 D 点的海水上涨现象……

在 A 点和 C 点，引力和离心力两者合成向下（向地球中心）的引潮力，使海水向下运动，造成海水下降现象。

……

假设地球表面全被海水所覆盖，则在引潮力作用下，海水将形成一椭球体，对于通过 A、B、C、D 四点的一个剖面来讲，就是一个椭圆，潮汐学上称之为‘潮汐椭圆’（图 1)。”[1]

月球在围绕地球转动的过程中，总有一面始终朝向地球。从地球的视角来看，月球并非独自旋转，而是围绕地心转动。这恰似在一个转动的圆盘外侧套着一个圆环，圆环与圆盘同向围绕圆盘的中心转动，只不过圆环的转动速度比圆盘慢。圆环需一个月才围绕盘心转一圈，而圆盘一天就能围绕盘心转一圈。现今假设将圆环与圆盘之间的缝隙无限扩大，并且把圆环去掉绝大部分，剩余的小部分如同月球，而圆盘则相当于地球。

也就是说，月球和地球的相互位置，决定公共质心的位置。

首先，公共质心指的是在由多个物体构成的系统中，存在的一个特殊点，能够视作整个系统质量的集中点。

地月公共质心的特性在于地球和月球并非彼此紧挨。倘若让月球和地月相挨在一起，经计算，其公共质心距离地心约 100 公里，接近地心。此时，月球上各点的公共质心离心力和地球上各点的公共质心离心力应如图 2 所示，大小不等，方向由公共质心向外呈放射状。

其次，即便公共质心离心力是平行的，其方向也应该如图 3 所示，以公共质心为分界点，方向指向公共质心的两侧。

第三，倘若将月球放回原位，那么地月引力系统的公共质心离心力应该如图 4 所示，大小不等，方向由公共质心向外呈放射状。

小结：由图 2、图 3、图 4 可知，“引潮力”学说中将“地月系统”公共质心离心力定义为“方向相同，大小相等”这一观点应当受到质疑。本文认为，在地球上不同的地方，其地月公共质心离心力方向不同，大小不等。

有人认为“方向相同，大小相等”这一结论是在“非惯性系”下成立的，则本文上述结论应该存在错误，所以该部分标题使用了“商榷”二字。

1. 在图 5 中，ABCD 在白道面上，因月球引力与离心力也在此平面，所以 ABCD 平面上会呈现“潮汐椭圆”。而平面 EFGH 不通过地心和月心，月球引力与该平面相交，无法与平面内的离心力在此平面上形成合力，所以不能形成“潮汐椭圆”。

2. 在图 6 中，月心和地心在 ABCD 所在的竖向平面上，按“引潮力”学说，B、D 两点在月球引力和离心力合力作用下海水上涨，A、C 两点海水下降，那么 ABCD 地圈应出现“潮汐椭圆”。但 ABCD 平面在竖直方向不会每天同向转动，所以 B、D 两点海水会永远上涨，A、C 两点海水会永远下落，即赤道附近的海水一直上涨，两极处海水一直下落，这不符合实际潮汐现象，因此竖直平面内不会出现“引潮力”学说所需的“潮汐椭圆”。同样，竖直方向的其他平面上，也不会出现所需要的“潮汐椭圆”。

3. 综上所述，在同一时期，只有当地心和月心（日心）共同围绕“地（日）月系中心”转动的平面上，才会出现“潮汐椭圆”，其余位置均不会出现。由于并非所有地圈都存在“潮汐椭圆”，所以“引潮力”学说犯了以偏概全的严重错误，进而其对“一日两次潮汐”现象的解释缺乏严谨性，失去了权威性。

节选《潮汐书》第29页：“由图 7 可见，弧 EE1 大于弧 E1E2。因为地球在作自转时地球上各点都以固定不变的速度转动着，所以很明显，通过较长的弧 EE1 比通过较短的弧 E1E2 要多费时间。即在此情况下，第一次高潮到第一次低潮的时间要大于第一次低潮到第二次高潮的时间，这就是潮高周日不等与潮时周日不等，合称为‘潮汐周日不等’。……此时的潮汐称‘回归潮’。”[1]

在图 7 中，EE2 应该是跟随地球做水平方向旋转的直线，而弧 EE1 和弧 E1E2 在图中明显属于竖直平面内的弧线，由此推导出的“通过较长的弧 EE1 比通过较短的弧 E1E2 要多费时间。”犯了逻辑推理错误，则“回归潮”的解释自然也是错误的。

摘抄《潮汐书》：“在 A 点和 C 点，引力和离心力两者合成向下（向地球中心）的引潮力，使海水向下运动，造成海水下降现象。”[1]

然而，对于地球上所有横向平面上的“潮汐椭圆”而言，这一结论存在错误。

因为只有当地心和月心正在共同围绕“地月系中心”转动的平面上，落潮时的引力和离心力的合力才能够指向地球中心，在其它位置，合力仅指向潮汐椭圆中心。如此一来，引力、离心力及其合力，才能处于同一个平面上。

实际上，“引潮力学说对”海水下降的阐释中，未充分考量海水自身的重力因素。当海水上涨时，其势能显著增加，并且在涨潮发生时，涉海面积颇为广阔。当引潮力减弱乃至消失之际，鉴于水具有向低处流动的固有属性，势能遂转化为动能，此能量非常巨大。

摘抄《潮汐书》第20至21页页：“起作用的是水平引潮力

引潮力是由两个分力（天体引力和地球离心力）合成的，也可以将它分解为另外两个分力：垂直于地球表面的‘垂直引潮力’和平行于地球表面的‘水平引潮力’。由于潮汐现象表现为海面涨落，因此很容易使人们产生一种错觉，认为海面涨落是由垂直引潮力引起的。其实，使海面发生潮汐涨落现象的并不是垂直引潮力，而是水平引潮力。”〔1〕

假设“引潮力”成立，当月球在天赤道上时，图 1 中，B 点为直射点，D 点为 B 点的对应点。那么，B 点和 D 点的合力仅有垂直地球表面的“垂直引潮力”，无法分解出平行地球表面的“水平引潮力”。由上述书中所述可知，此时不能使海面发生潮汐涨落现象。

太阳与地球之间的距离极为遥远，太阳的体积又十分庞大，即便把太阳的中心看作一个点，这个点也要比地球大很多倍。在如此巨大的尺度下，太阳对不同位置海水引力的方向差异极其微小，就如同太阳光一样近乎平行，对不同处海水引力的大小也近乎相等。这表明，太阳对海水的引力与“日地公共质心离心力”是平行的，其合力也与这两个力平行，这样，合成不了使海水落潮所需要的合力，因此产生不了“潮汐椭圆”。故此，关于太阳引力引起潮汐现象这一说法，应当受到质疑。

既然太阳引力产生不了“潮汐椭圆”，那么也就无法与月球“潮汐椭圆”合成“潮汐椭圆”。如此一来，由于月球和太阳的相对位置变化出现的“初一、十五涨大潮，初八、二十三涨小潮”这一规律的原因相应地也理应受到质疑。

七、《潮汐书》中对近地潮、远地潮、赤道潮和回归潮的解释犯了“因为遗漏条件，导致结果错误”

摘抄《潮汐书》第34页：“月球的引力潮力是和它到地心的距离的立方成反比例。所以，在近地点的引潮力要大一些，在远地点的引潮力要小一些。我们将前者称为‘近地潮’，后者称为‘远地潮’。[1]

然而，这种说法仅仅强调了月球引力的作用，却忽视了“地月公共质心离心力”的作用。实际上，“引潮力”的形成需要同时考虑月球引力和“地月公共质心离心力”，仅依据月球与地球的相对距离来判定“在近地点的引潮力要大一些，在远地点的引潮力要小一些”的结论存在错误。

图 8 是月球位于近地点和远地点的中点时的引潮力情况