东西观海探潮汐

陈巍

潮涨潮落，浪奔浪流，地球受到太阳和月球的万有引力作用，而使各类水体广泛存在潮汐现象。在垂直方向上它表现为上升和下降，水平方向上表现为涨潮和退潮。海面上升到最高处和海面下降到最低处之间，海滩和港湾水面和水深变化很大，因此预测潮汐时间对沿海地区居民的生活和航海活动都非常重要。为实现这项功能，人们制定了潮汐表，预报沿海某些地点在未来一定时期的每天潮汐情况。这种表格是如何起源和发展的呢？

潮动东方

中国古代有发达的航海、渔业、制盐、潮灌、海岸工程建设等海洋活动，这些活动都与潮汐密切相关。我国东部、东南部海岸线面对着浩瀚的太平洋，受到海潮猛烈冲击，因此迫切需要掌握潮汐时刻及其变化规律。我国海区多为比较规律的半日潮，潮差较大，所以潮汐的变化规律比较容易得到认识和观察，为先民积累潮汐相关知识创造了环境条件。

“潮汐”两字最早出现于战国时成书的《管子》一书，“朝（潮）夕（汐）迎之，则遂行而上”，论述了航海与潮汐的关系，并从中可见潮与汐原本对应于清晨与傍晚时分。公元前2 世纪，西汉文人枚乘所著的《七发》中，记载了著名的涌潮“广陵涛”，它发生在今扬州附近长江的一段，这里水道曲折，江心又有沙洲，故浪潮上溯到这里，形成怒涛奔涌之势，甚至能令观者心惊胆战，其声势在八月十五尤甚。可惜随着长江所挟带的泥沙日益淤积，到公元8 世纪末（唐代），广陵涛完全消失，现在更举世闻名的是浙江钱塘江大潮。

古人把天、地、人等自然界万物视为一个普遍联系的整体。由于潮汐时间以半日或一日为周期，大潮时间又以阴历一月为周期，我们的祖先很早就察觉到潮汐与月亮之间存在联系。通过一系列计算，古人发明了潮汐表。它又可细分为理论潮汐表（即天文潮汐表）和实测潮汐表两种。

按表观潮

根据记载，3 世纪三国时期吴国严畯撰写的《潮水论》是我国古代最早专门论述潮汐的著作，可惜该书已佚。

到唐朝宝应、大历年间（762—779），出身于浙江东部的窦叔蒙完成了一部研究海洋潮汐的《海涛志》，又名《海峤志》。这是中国现存最早的潮汐学专著，对潮汐的许多方面进行了细致的论述和研究。

《海涛志》共分六章，讨论了海洋潮汐的成因、潮汐涨落循环规律、相当长时间内潮汐循环次数、对高低潮时的推算创立了一种科学的图表法，以及对一个朔望月里潮汐与月亮的对应变化进行生动描述，指出潮汐周月不等现象。

窦叔蒙所列的图表，上方罗列出月相，从初一的朔、新月（朏）、上弦、接近满月的“盈”、满月（望）、满月之后月面开始减少的“虚”、下弦、仅剩月牙的“魄”，到每月最后一天“晦”，共九个时间点。在表格纵轴，排列一日十二时辰。把表示月相和此月相的月亮经过上、下中天时辰的点，标记在表格里，连接各点后，形成斜线，这样便构成一个朔望月的潮时推算图。看到当天月相，人们就可以通过图表查出这一天的高潮时辰。

由于潮汐紧密联系月球运行至中天的时刻，或者月球和这一地点在本日内最近或最远的时刻，因此它的周期并非与月相变化或一天时刻严格对应。经窦叔蒙计算，潮汐周期每日会推迟约50分钟。此外，他还推算了太阳和月亮对地球的引力形成合力达到最大的时候，所引发的大潮时间。这一时间并不在看不见月亮的朔或满月的望，而是在3 天以后月亮位于“大娄”或“大火”的位置，正如今天人们会选在农历八月十八，而不是八月十五去观看钱塘江大潮。

窦叔蒙所处的时代可以说是人们对潮汐现象产生兴趣，并加深认识的一个发展速度较快的时期。此后唐宋期间还有许多学者进一步细化了对潮汐的论述，以及图表的绘制。

宋代之后， 实测潮汐表又得到迅速发展。它实际上起源很早，距今五六千年，在沿海地区广泛分布的贝丘遗址就透露出这里居住的中国先民们，普遍靠退潮后在海滩上采集海洋生物为生。他们需要大致掌握涨潮、退潮时间。有明确记载的中国最早实测潮汐表为公元41 年东汉马援在琼州海峡两岸所立的潮信碑。它能反映各地区地形、水文等地理差异造成的潮汐迟到现象，因此更适用于具体海区和港口，实用价值更大。

鉴于实际潮时与理论推算有出入，因此区域性的实测潮汐表则显得更为实用，其中水平最高的当推钱塘江潮汐表。公元1056 年，吕昌明编制了钱塘江的实测潮汐表《浙江四时潮候图》，该表分春秋、冬、夏三部分，记录每天高潮的时辰。宋代科学巨人沈括在《补笔谈》中也对潮汐进行了思考，他认为随着海港与大海之间距离的远近不同，那里出现潮涨潮落的时刻也相应会有迟早之别。

明清实测潮汐表编制工作有了更大发展，各重要海区都编制了形式多样的实测潮汐表。明清之际中国潮汐表编制开始受到外来科技知识影响。揭暄将西方传入的大地球形观与传统潮汐学相结合，建立了潮汐运动的椭圆形模型，基本正确地解释了潮汐的运动规律，将中国潮汐研究水平推到了一个新的高度。

欧人访潮

在欧亚大陆西部，虽然地中海沿海生活的民族长期与潮汐相伴，但他们对这一现象的研究却相当滞后。即便是在重视观察自然现象的亚里士多德那里，潮汐似乎也是很不规则的现象，他认为比起月球等天体，潮汐与气象的关系更密切。

欧洲人来到其他海域后，才开始对潮汐更为重视。公元前325 年，亚历山大大帝率军来到印度河口，被那里的大潮所震惊。而公元前5 世纪末之后的一些希腊航海家，驶出直布罗陀海峡，探索西欧、北欧和西非海岸时，也不得不面临大西洋幅度更大的潮汐。这些记载虽有所夸张，但对后世地中海一带学者形成启发。

生活在北非的地理学家埃拉托色尼（Eratosthenes，前276—前195）联系到原本不起眼的地中海沿海河口水面涨落情况，推测它们的潮汐与月球穿过当地子午线，以及地平线下正相对的子午线有关。另一名居住在东方的天文学家巴比伦的塞琉古（Seleucus，活跃于前150 年左右），在波斯湾沿岸对潮汐进行了测量，观察到那里的早潮和晚潮存在显著的差异，而这是欧洲沿海很少见的。塞琉古还认为月球的轨道位于地球大气之中，它的运动会拉扯外围大气，从而使海面产生波动。这个观点为波希多尼（Posidonius，前135—前51）所吸收，后者抵达今天西班牙的大西洋沿岸港口加迪斯，在那里连续观察潮汐30 天，对潮汐与月亮相关的昼夜节律，以及春分和秋分出现一年内最大的涨潮等规律作出更加详细的描述。

伊斯蘭文化里率先对潮汐进行解释的是9 世纪学者肯迪（Al-kindi），他认为潮汐源于恒定数量水的膨胀和收缩。他认为热带潮汐规模比温带大，并把其主因归结于太阳。另一名学者马沙尔在继承波希多尼的观点的同时，也认可太阳对潮汐也具有一定作用。

从世界范围看，潮汐对于海边生活的人们影响巨大，很难被他们忽视。而在长期与海洋共处的过程中，不同地方的人们也容易根据经验总结出潮汐与月亮圆缺变化之间的关系，古人据此提出的种种猜想，直到万有引力发现后才逐渐得到近代力学的正确解释。

另一方面，潮汐表能够应用于航运、军事、生产等方方面面，直到今天仍在社会生产和生活中发挥显著作用。在中国以外，明确以表格形式对潮汐时间作出预报的，要迟至13 世纪的英国，这比窦叔蒙的潮汐表晚约5 个世纪。这不能不说是古代中国一项出色的科技成就。