Tide - tide

Japanese: 潮汐 - ちょうせき（英語表記）tide

The rising and falling of sea levels caused primarily by the gravitational forces of the moon and the sun. The slow rise and fall of sea levels that occurs once or twice a day on the coast, that is, the ebb and flow of the tides, is called tides.

[Masami Okada]

Tidal Phenomena

When the sea level has risen to its highest point, it is called high water or storm surge, and when it has fallen to its lowest point, it is called low water or storm surge. When the sea level is rising between low tide and high tide, it is called flood or inrush tide, and when it is falling from high tide to low tide, it is called ebb or ebb tide. High tide and low tide usually occur twice a day, with a delay of several tens of minutes each day. The time between high tide and high tide (or low tide and low tide) varies considerably, but on average it is 12 hours and 25 minutes. The tidal levels of these two high tides (or low tides) can differ significantly, which is called diurnal inequality. In extreme cases, high tide and low tide may occur only once a day, resulting in a single tide.

The times of high and low tides and the range of tides (the difference in height between high and low tides) vary considerably depending on the phase of the moon. The greatest tidal range often occurs around the time of the new moon (new moon) and full moon (full moon), and is called spring tide. Around the first and last quarter moons, the tidal range is small and is called neap tide. Calendars and other documents list the names of the tides, determined from lunar dates. In addition to the phase of the moon, tidal range also changes depending on the declination of the moon. In places where there is significant diurnal inequality, the greatest tidal range can also occur around the first and last quarter moons.

Fluctuations in air pressure, wind, and seawater temperature also cause changes in tide levels, and these are called meteorological tides. These can be periodic, such as daily or annual, or temporary, such as storm surges. Meteorological tides are also considered a type of tide. In contrast to meteorological tides, tides caused by the gravitational forces of celestial bodies are called astronomical tides.

The flow of ocean water caused by the tides is called a tidal current. It moves back and forth with the same period as the tides, or in an elliptical motion, and is a different type of flow from ocean currents such as the Kuroshio Current. Tidal currents also vary greatly from place to place, and are altered by factors such as the phase of the moon. They are strongest in straits, and in some places, such as the Naruto Strait, they can reach speeds of over 10 knots (5 meters per second).

The gravitational forces of the moon and the sun affect not only the oceans but the entire Earth. This causes the Earth (solid Earth) to deform and the atmosphere to move. The former is called earth tide, and the latter atmospheric tide. To distinguish between these, ocean tides are called ocean tides.

[Masami Okada]

Causes of tides

The Moon and Earth move in an almost circular motion around their common center of gravity, but their mutual gravitational forces and the centrifugal force due to rotation are balanced overall. However, at each point on Earth, the distance and direction to the Moon are slightly different, so the gravitational and centrifugal forces are not perfectly balanced. At the point closest to the Moon, the gravitational force is greater, so you are pulled towards the Moon. At the farthest point, on the opposite side of the Moon, the centrifugal force is greater than the gravitational force of the Moon, so you are pushed in the opposite direction to the Moon. At the midpoint of the Earth's surface, you are pulled towards the center of the Earth due to the difference in the direction of the gravitational and centrifugal forces. The force that arises when the gravitational forces of celestial bodies differ slightly at each point on Earth is called the tide generating force. If the Earth was completely covered by ocean, and the tidal force, or tidal force, and the deformation of the sea surface were perfectly balanced, the height of sea level, h , would be:
h = 1/2( M / E )・( r / D ) ³ r (3cos ² θ−1)
Here, h is the amount of sea level rise caused by tidal force, M is the mass of the celestial body (the Moon or the Sun), E and r are the mass and radius of the Earth, D is the distance from the center of the Earth to the center of the celestial body, and θ is the angle from the center of the Earth to the celestial body and the observation point. The magnitude of the tidal force is proportional to the mass M of the celestial body and inversely proportional to the cube of the distance D. The Sun has a much larger mass than the Moon, but because it is farther away from the Earth, its tidal force is just under half that of the Moon (about 46%). The tidal forces of other celestial bodies are extremely small and do not pose a problem. The tidal force causes the sea level to rise near the Moon and on the opposite side. And because the Earth rotates once a day, high tides and low tides occur twice a day at each observation point, but the time of high and low tides is delayed by several tens of minutes each day due to the Moon's revolution.

The theory that assumes that the tidal force and the deformation of the sea surface are statically balanced is called the equilibrium theory of tides, or hydrostatic tide theory. It was first proposed by Newton. According to this theory, the maximum tidal range of the lunar tide is 53.4 cm, and the maximum tidal range of the solar tide is 24.6 cm. The maximum tidal range of the spring tide, when the two tides overlap, is only 78 cm. High tides also occur before and after the moon passes over the meridian of the observation point. In the real ocean, the tidal range of the spring tide can reach more than 10 meters, and it is not uncommon for low tide to occur before and after the moon passes over the meridian, which is quite different from the equilibrium tide. However, spring tides, neap tides, and diurnal inequality can be explained by the equilibrium theory of tides. Compared to ocean tides, earth tides are closer to equilibrium tides. Atmospheric tides have a large 24-hour cycle of fluctuation due to solar radiation, while fluctuations caused by tidal forces are small.

[Masami Okada]

observation

Observing tides is called tidal observation. A simple method is to set up a tide pole in the sea or on a quay and observe the tide level. For full-scale observation, a tidal station is built near the coast and a tide gauge is used. A tidal station is also called a tide observation station, tidal observation field, water gauge, or water level observation station, and a tide gauge is sometimes written as a tide gauge or tidal gauge. At a tidal station, seawater flows in and out of the water pipe as the tide level in the open sea changes, and the water level in the well fluctuates. Waves are largely eliminated by the effect of the water pipe. A float is floated in the well and its up and down movement is detected by a tide gauge and is continuously recorded on paper at an appropriate scale on the spot, or digitized and transmitted to a monitoring location. At harbor wharves, metal poles are assembled and arms are extended over the sea, from which ultrasonic pulses are emitted onto the sea surface, and the sea level is measured from the time it takes for the pulses to be reflected and returned. Since the change in water depth is roughly proportional to the change in water pressure on the seabed, tidal observations are also carried out using water pressure gauges. This method requires a relatively simple facility, as the sensor is sunk to the seabed, but is not very suitable for long-term observations.

The curve of tide level change obtained through observations is called a mareogram. In tidal observations, the hourly tide level, the time of high and low tides, and the tide level are read from the mareogram and compiled. Tide gauges may also record tsunamis, high tides, and seiches. Some institutions also observe these phenomena.

For offshore tidal observations, a water pressure gauge with a built-in IC memory or other recording device is used. The observation is made on the seabed, and the instrument is retrieved after the observation is completed and the records are played back. Since the 1970s, observations have been made at depths of several thousand meters. However, this method of dropping and retrieving the instrument does not allow for instantaneous recording, so water pressure signals are sometimes sent to land via cable and recorded continuously. There are seven seafloor earthquake observation systems around Japan (as of 2011) using long cables that reach 100 to 250 kilometers offshore, and these systems are equipped with water pressure sensors and are mainly used for tsunami observation. A method has also been put into practical use in which the position (height) of a buoy floating on the sea surface is measured by GPS every minute to observe waves, tsunamis, and tides. In addition, in order to observe tsunamis and other disasters far from land, a method has been developed in which data from a water pressure gauge installed on the seabed is sent using sound waves to a buoy floating on the surface of the ocean, and the data is then transmitted from the buoy to an observatory via satellite.

Tide observations have been carried out since ancient times, with the port of Brest in France having been continuing since the 17th century. Modern observations began in Japan in 1872 (Meiji 5), but systematic observation data only exists from after 1894. Currently, observations are carried out by various organizations, including the Japan Meteorological Agency and Japan Coast Guard (external bureaus) of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, the Geospatial Information Authority of Japan (special agency), the Port and Harbor Bureau, the Hokkaido Bureau, as well as prefectures, and there are approximately 500 tide observation stations throughout the country.

[Masami Okada]

Tides in various areas

The fluctuations in seawater caused by tidal forces propagate through the ocean as waves called tidal waves. In the process, they are affected by the distribution of land and sea and the topography of the ocean floor, and are deformed by complex diffraction, reflection, and attenuation due to friction. For this reason, the tidal conditions vary greatly from place to place.

The place with the largest tides in the world is the deep Bay of Fundy in southeastern Canada, where the spring range (average tidal range during spring tides) reaches 15 meters. There are also places on the west coast of England, the northwest coast of France, the Strait of Magellan, and the west coast of the Korean Peninsula where the tides reach around 10 meters.

Along the coast of Japan, the spring tidal range is about 1 to 1.5 meters along the Pacific coast north of Kanto, and about 1.5 to 2 meters from the Tokai region to Kyushu and the Nansei Islands. It is somewhat larger inside bays such as Tokyo Bay and Ise Bay. The Seto Inland Sea is complex, with the range reaching around 3 meters in the central and western parts of the country, but only about 1 meter near Akashi Strait. On the west coast of Kyushu, the range is large at 2.5 to 4 meters, and the Ariake Sea in particular is the largest in Japan, reaching over 5 meters in the inner bays. Meanwhile, along the coast of the Sea of Japan, the range is small at 20 to 50 centimeters.

The time from when the moon crosses the meridian until high tide is called the high water interval. It is about 4 hours along the Pacific coast from Hokkaido to Kanto, but it slows down as you move westward, reaching about 7 hours in southeastern Kyushu. Co-tidal charts are useful for checking the phase of the tides and the progression of tidal waves.

The tide patterns in a particular location vary greatly depending on the degree of diurnal inequality. In places such as the Gulf of Mexico and Manila Bay, the diurnal inequality is significant, with most areas only experiencing one tide per day. Within Japan, the Sea of Japan, the Sea of Okhotsk, and the eastern Seto Inland Sea have large diurnal inequality, and it is not uncommon for the tides to occur once a day.

Tides are seen near the mouth of rivers that flow into the sea, and such areas are called tidal rivers. Tides in rivers are predominant near the mouth, where the riverbed is lower than the sea's still water level (mean water level), and are weak upstream. As tidal waves move upstream from the sea, they gradually become deformed due to the river current and friction, and the flood tide becomes shorter in duration. In extreme cases, the front of the flood tide becomes steep and collapses as it moves forward. This is called a tidal bore (also translated as tidal bore or tsunami), and can be seen in the Amazon River (Brazil), the Qiantang River (China), and the River Severn (England), among others.

[Masami Okada]

Tidal Research

In his book Principia (1687), Newton derived the tidal force from gravitation and proposed the theory of equilibrium tides. This theory only considered static balance. Later, Laplace and others considered the movement of ocean water and developed a theory based on the equations of fluid dynamics (dynamic theory of tides). These studies dealt with the case where the entire Earth is covered by oceans. According to these studies, the tidal range varies depending on the depth of the ocean, and can be several times the equilibrium tide.

Tides in oceans bounded by land masses have also been studied, including the polar ocean bounded by 60 degrees latitude, a belt of oceans bounded by two latitude circles, and a spindle-shaped ocean bounded by two meridians.

In a relatively small area, such as a lake surrounded by land, the effects of latitude change can be ignored, making it relatively easy to handle. Tides are caused by tidal forces acting on a lake (or a closed bay) and are represented as standing waves. The tides of the Black Sea, Lake Baikal, etc. can be adequately explained using this concept.

With the development of computers, tides in complex seafloor topography that could not be solved by analytical methods can now be studied numerically. Numerous surveys have been conducted using actual seafloor topography in areas of various sizes, and large-scale calculations have reproduced the tides in almost the entire ocean quite well. Meanwhile, numerical experiments have been carried out under various conditions on tides in small coastal areas in relation to high tides, marine pollution, and other issues. In Japan, tides and currents have been investigated in various sea areas, such as Tokyo Bay, Osaka Bay, the Seto Inland Sea, and the Ariake Sea, contributing to elucidating the phenomenon.

[Masami Okada]

Tidal forecast

Tides are closely related to fishing and navigation, and lunar calendars have been used to predict them in various regions since ancient times. To make highly accurate predictions, tidal constants are calculated based on the movements of celestial bodies.

The motion of the moon is complex, and the time variation of the tidal force cannot be expressed by a simple formula. However, for short periods of time, less than about a year, the tidal force can be well expressed as a superposition of several periodic fluctuations (trigonometric functions). Actual tides are basically forced oscillations caused by the tidal force, and can be decomposed into fluctuations with the same period as the tidal force. The individual periodic fluctuations that make up the tides are called tidal constituents, and there are a very large number of them, including very small ones.

When observing the tides at a certain observation point, the periods of each tidal component are perfectly consistent, but the amplitude and phase differ for each tidal component. The long-term average amplitude H _i and phase difference K _i (the angle of delay relative to the equilibrium tide) are called the tidal constant. The tidal constant does not change much unless there is a change in the topography. Calculating the tidal constant from observational data is called tidal harmonic analysis.

The tide forecast formula is

Here, f _i and δ _i are values theoretically determined from the motion of celestial bodies, and are treated as constants over short periods of time. V _i is the speed of the tidal component, and t is the time. High tides and low tides are determined from the maximum and minimum tide levels. A full-scale tidal forecast uses several dozen tidal components, which requires a huge amount of calculation. For this reason, a computer is used, but calculations can also be done on a personal computer if the tidal constant is known.

The "Tidal Table" is a forecast of tides and currents, printed and published annually by the Japan Coast Guard. It lists the times and tide levels of high and low tides in various locations, as well as currents at major points. The "Tidal Table" is calculated by the Japan Meteorological Agency, lists the times and tide levels of high and low tides in various locations, and is available on the Internet.

[Masami Okada]

Tides and human life

Tides are related to coastal fishing and ship navigation, and many things have been known about them from experience since ancient times. Plankton, which fish feed on, is carried away by the tides, so the amount of fish caught varies depending on the tide. At high tide and low tide, when the current almost stops, not many fish are caught. Low tide is best for shellfish gathering. Clam digging is carried out at low tide during the spring spring tide all over the country, due to unequal diurnal tides, which result in low tides during the day. During the autumn spring tide, low tides are often at night along the Pacific coast.

Ships can travel fast and economically if they go with the tide, and in the old days, when there were no large engines, they would often wait in port for the tide and then sail along with the tide. Even today, relatively slow small cargo ships try to avoid strong tidal currents as much as possible. Also, navigation and loading/unloading operations in ports are often affected by the height of the sea level. In particular, the launching of large ships at shipyards requires deep water, so high tide is chosen.

The energy of tides and tidal currents is very large, and people have been thinking about ways to utilize it for a long time. Tidal power generation is one of the most promising. In France, a dam is built at the mouth of the Rance River, and electricity is generated by operating a sluice gate in accordance with the tides to create a head of several meters. Including those currently in planning, there are about 20 such dams around the world, some of which use tidal currents. Tidal power generation is excellent in that it does not cost much for power energy and is not affected much by weather, but since the head is smaller than that of normal dams, it is not possible to build large power plants. In addition, generators may stop for several hours a day, and the power generation capacity may vary depending on spring and neap tides. Not only the magnitude of the tides and tidal currents but also the location conditions (topography) are involved, so no full-scale power plants have been built in Japan.

[Masami Okada]

Folklore

The ebb and flow of ocean waters is of great concern, especially to those involved in fishing and navigation. The direction, speed and time of the tides are related to fishing and ships entering and leaving port, and are therefore one of the most basic pieces of knowledge. There are various ways to refer to the tides, but in many places high tide is called tatae or todoe, low tide is called sokori or hiocchi, and the state when the tides are stationary is called tarumi or toromi. In many regions, the tidal currents that accompany the ebb and flow of the sea from land to the open sea are called outgoing tides (deshio) and the tides that accompany the open sea from the open sea are called incoming tides (irishio), and these currents are used for ships entering and leaving port. In some places on the Izu Peninsula, the incoming tides are called okazuka, a name that is clearly a reference to maneuvering ships. In Sagami Bay, the outgoing tide is called Haraidashi or Tajimajio, the incoming tide is called Komishio or Tsukeshio, the easterly current is called Kashima, and the westerly current is called Washio. In addition, the tidal boundaries caused by the tides are called Shiozai, Shiome, Saejio, etc.

There are many popular beliefs about the tides. There is a local legend that people are born at high tide and die at low tide, but there are also various other legends, such as that house-raising ceremonies and boat-launching ceremonies are held at high tide, that fires that break out at high tide get bigger, and that injuries bleed more at high tide. Some of these tide-related legends are simply popular beliefs based on associations with the tides, but on the other hand, there are words related to human physiological phenomena such as blood tide and menarche (first menstruation), so it can be said that there was a deep connection between blood, life, and tides.

[Naoyuki Ogawa]

"Religion of the Sea" by Sakurada Katsunori (1970, Tankosha)" ▽ "Tides" by Hikosaka Shigeo (included in "Physical Oceanography III", 1971, Tokai University Press)" ▽ "Reprint of "Classified Vocabulary of Fishing Villages" by Yanagita Kunio and Kurata Ichiro (1975, Kokusho Kankokai)" ▽ "Physical Oceanography II" edited by Teramoto Toshihiko (1976, University of Tokyo Press)" ▽ "Color Series: Japan's Nature 3, Japan's Seas" edited by Hoshino Michihira and Kubota Tadashi (1987, Heibonsha)" ▽ "Coastal Oceanography" by Unogi Sanae (1993, Tokai University Press)" ▽ "Introduction to Solid Earth Science - The Earth and Its Physics" 2nd Edition by Rikitake Tsunetsugu (1994, Kyoritsu Shuppan)" ▽ "The Science of Ocean Waves and Currents" by Sanae Unoki and Masahisa Kubota (1996, Tokai University Press) " "New Ocean Science" by Gen'emon Nozawa, revised edition (1999, Seizando Bookstore) " "Lectures on Marine Meteorology" by Akira Fukuchi, revised edition (2003, Seizando Bookstore)"

Principle behind tides
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Principle behind tides

Major tidal components that make up the tides
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Major tidal components that make up the tides

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

主として月と太陽の引力によって生じる海面の昇降現象。海岸などでみられる1日に1～2回のゆっくりした海面の昇降、すなわち潮の干満が潮汐である。

［岡田正実］

潮汐の現象

海面が上がりきった状態を満潮high waterまたは高潮(こうちょう)、下がりきった状態を干潮low waterまたは低潮(ていちょう)という。干潮から満潮までの間で、海面が上昇しつつあるときを上げ潮floodまたは差し潮、満潮から干潮までの下降しつつあるときを下げ潮ebbまたは引き潮という。満潮や干潮は1日2回ずつ現れるのが通例で、その時刻は毎日数十分ずつ遅れる。満潮から満潮（または干潮から干潮）までの時間はかなり変動するが、平均すると12時間25分となる。これら2回の満潮（または干潮）は、その潮位が著しく異なる場合があり、これを日潮不等(にっちょうふとう)diurnal inequalityという。極端な場合は満潮と干潮が1日1回しか現れず、一回潮(ちょう)となることがある。

　干満の時刻や潮差(ちょうさ)range of tide（満潮と干潮の高さの差）は月齢によってかなり変動する。最大の潮差は新月（朔(さく)）および満月（望(ぼう)）の前後に現れることが多く、大潮(おおしお)spring tideという。上弦および下弦のころは、潮差が小さく小潮(こしお)neap tideとなる。暦などには太陰暦の日付から決めた潮名(しおな)が掲載されている。潮差は、月齢のほかに、月の赤緯などによっても変化する。日潮不等が著しい所では、最大の潮差が上・下弦のころに現れることもある。

　気圧、風、海水温などの変動によっても潮位の変化が生じるが、それを気象潮(きしょうちょう)meteorological tideとよぶ。それには1日周期、1年周期のような周期的変動と、高潮(たかしお)storm surgeのように一時的なものとがある。気象潮も一種の潮汐として扱われている。気象潮に対し、天体引力による潮汐を天文潮(てんもんちょう)astronomical tideという。

　潮汐に伴う海水の流れを潮流(ちょうりゅう)tidal currentという。潮汐と同じ周期の往復運動または楕円(だえん)運動で、黒潮のような海流とは異質な流れである。潮流も場所によって大きく異なり、月齢などによって変化する。海峡部で強く、鳴門海峡(なるとかいきょう)のように10ノット（毎秒5メートル）以上に達する所もある。

　月や太陽の引力作用は、海洋だけでなく全地球に及ぶ。このため地球（固体地球）が変形したり、大気の運動が生じる。前者を地球潮汐earth tide、後者を大気潮汐atmospheric tideとよぶ。これらと区別するときは海の潮汐を海洋潮汐ocean tideという。

［岡田正実］

潮汐の原因

月と地球は共通重心を中心としてほぼ円形の運動をしているが、相互の引力と回転による遠心力は全体としてつり合っている。しかし、地球上の各地点では、月までの距離と方向がすこしずつ異なるために、引力と遠心力が完全なつり合いを保っていない。月にもっとも近い所では引力が大きく、月のほうへ引かれる。月と反対側のもっとも遠い所では、月の引力より遠心力が大きく、月と反対の方向へ押し出される。地球表面の中間点では、引力と遠心力の方向のずれなどによって、地球中心の方向へ引かれる。このように、天体の引力が地球上の各地点ですこしずつ異なるために生じる力を起潮力(きちょうりょく)tide generating forceという。地球がすべて海で覆われ、起潮力または潮汐力と海面の変形が完全につり合っているとすれば、海面の高さhは、
　　h＝1/2(M/E)・(r/D)³r(3cos²θ－1)
で表される。ここで、hは起潮力による海面の上昇量、Mは天体（月または太陽）の質量、Eとrは地球の質量および半径、Dは地球中心から天体中心までの距離、θは地球中心からみた天体から観測点までの角度である。起潮力の大きさは天体の質量Mに比例し、距離Dの3乗に逆比例する。太陽は月よりはるかに大きい質量であるが、地球からの距離が遠いために、その起潮力は月の半分弱（約46％）にすぎない。その他の天体による起潮力はきわめて小さく、問題とならない。起潮力によって、月の真下付近およびその反対側では海面が高くなる。そして、地球が1日1回自転するので各観測点では1日2回満潮と干潮が生じるが、月の公転のために干満の時刻は毎日数十分ずつ遅れる。

　このように、起潮力と海面の変形が静力学的につり合うと仮定して得られる理論を平衡潮汐論equilibrium theory of tideまたは静力学的潮汐論とよぶ。これは最初にニュートンが提唱した理論である。この理論によれば、月による潮汐（太陰潮(たいいんちょう)lunar tide）の最大潮差は53.4センチメートル、太陽潮(たいようちょう)solar tide（太陽による潮汐）の最大潮差は24.6センチメートルである。両者が重なる大潮の最大潮差をとっても78センチメートルにすぎない。また、満潮は月が観測点の子午線を通過する前後に現れる。実際の海洋では大潮の潮差が10メートル以上に達する所があるし、月が子午線を通過する前後に干潮となる所も珍しくなく、平衡潮汐とはかなり大きく食い違っている。しかし、大潮・小潮、日潮不等などは平衡潮汐論により説明できる。なお、海洋潮汐に比べると、地球潮汐は平衡潮汐に近い。大気潮汐では日射による24時間周期の変動が大きく、起潮力によって生じる変動は小さい。

［岡田正実］

観測

潮汐の観測を検潮(けんちょう)tidal observationという。簡便な方法は海中や岸壁に標尺（検潮柱tide pole）を立て、潮位の観測を行う。本格的な観測では、海岸近くに検潮所tidal stationを建て、検潮儀tide guageを用いて行う。検潮所を験潮所、験潮場、量水標、水位観測所などともよび、検潮儀を験潮儀、検潮器などと表記することもある。検潮所では、外海の潮位変化につれて導水管から海水が出入りし、井戸内の水位が変動する。波浪は導水管の効果でかなり除かれる。井戸には浮きを浮かべて、その上下変動を検潮儀で検出し、その場で自記紙に適当な縮尺で連続記録したり、デジタル化して監視場所へ伝送する。港の岸壁などでは、金属柱を組み立てて海上にアームを伸ばし、そこから海面に超音波パルスを発射し、反射して返ってくるまでの時間から海面の高さを測る方法もある。なお、水深の変化は海底での水圧変化にほぼ比例するので、水圧計を用いた潮汐観測も行われている。この方式ではセンサーを海底に沈めるので、比較的簡単な施設でよいが、長期間の観測にはあまり適さない。

　観測などで得られた潮位変化の曲線を潮候(ちょうこう)曲線mareogramという。潮汐観測では毎時潮位、満干潮の時刻と潮位を潮候曲線から読み取り、整理する。検潮儀には津波、高潮、セイシュなども記録されることがある。機関によってはこれらの現象についても観測している。

　海岸から離れた沖合いでの潮汐観測では、ICメモリーなどの記録装置を内蔵した水圧計が用いられる。海底で観測し、観測終了後に測器を回収して記録を再生する。1970年代ごろからは数千メートルの深海でも観測が行われている。しかし、このような投入・回収方式では即時に記録をみることができないので、ケーブルで水圧信号を陸上へ送り、連続的に記録する場合もある。沖合い100～250キロメートルに達する長大なケーブルを用いた海底地震観測システムが日本周辺7か所（2011年時点）に設置されているが、それらには水圧センサーも付設されており、おもに津波観測用として使用されている。海面に浮かべたブイの位置（高さ）をGPSで時時刻刻と測定し、波浪、津波および潮位を観測する方式も実用化されている。また、陸からはるか遠くで津波などを観測するために、海底に設置した水圧計のデータを音波で海上に浮かべたブイに送り、ブイから人工衛星を経由して観測所に送信する方式も開発されている。

　潮汐の観測は古くから行われ、フランスのブレスト港では17世紀から継続されている。日本では1872年（明治5）に近代的な観測が開始されたが、系統的な観測資料が現存するのは1894年以後である。現在では、国土交通省の気象庁および海上保安庁（外局）、国土地理院（特別機関）、港湾局、北海道局のほか、都府県などさまざまな機関で観測を実施しており、検潮所は全国で約500か所ある。

［岡田正実］

各地の潮汐

起潮力で生じた海水の変動は、潮浪(ちょうろう)tidal waveまたは潮汐波とよばれる波となって海洋中を伝播(でんぱ)する。その過程で海陸分布や海底地形の影響を受けて、複雑な回折・反射および摩擦による減衰などで変形する。このため、潮汐の状況は場所によって大きく異なる。

　世界でもっとも潮汐が大きい所はカナダ南東部のファンディ湾の奥で、大潮差(だいちょうさ)spring range（大潮の平均潮差）が15メートルにも達する。イングランド西岸、フランス北西岸、マゼラン海峡、朝鮮半島西岸などでも10メートル前後に達するところがある。

　日本沿岸では、関東以北の太平洋岸で大潮差が1～1.5メートル程度、東海地方から九州・南西諸島にかけては1.5～2メートル程度である。東京湾、伊勢湾(いせわん)などの湾内ではやや大きい。瀬戸内海は複雑で、中西部では3メートル前後になるが、明石海峡(あかしかいきょう)付近では1メートル程度である。九州西岸は2.5～4メートルと大きく、とくに有明海(ありあけかい)は日本最大で、湾奥では5メートル以上に達する。一方、日本海沿岸では20～50センチメートルと小さい。

　月が子午線を通過してから満潮になるまでの時間を高潮(こうちょう)間隔high water intervalという。北海道から関東にかけての太平洋岸では4時間程度であるが、西に向かうにつれて遅れ、九州南東部では7時間程度となる。潮汐の位相や潮浪の進行を調べるには、同時潮図(ちょうず)co-tidal chartをみると便利である。

　ある特定の場所での潮汐の型は日潮不等の程度によって大きく異なる。メキシコ湾やマニラ湾などでは日潮不等が著しく、大部分1日1回しか干満が生じない。国内では日本海、オホーツク海、瀬戸内海東部で日潮不等が大きく、一回潮となることも珍しくない。

　海に注ぐ河川では河口近くで潮汐がみられ、そのような部分を感潮河川tidal riverという。河川での潮汐は、河床が海の静水面（平均水面）より低い河口付近で卓越し、上流では微弱である。潮浪が海から上流へ進むにつれて、川の流れや摩擦などのためにしだいに変形し、上げ潮が短時間となる。極端な場合は、上げ潮の前面が急勾配(こうばい)になり崩れながら進む。これをボアtidal bore（潮津波、海嘯(かいしょう)などとも訳する）といい、アマゾン川（ブラジル）、銭塘江(せんとうこう／チエンタンチヤン)（中国）、セバーン川（イギリス）などでみられる。

［岡田正実］

潮汐の研究

ニュートンは著書『プリンキピア』Philosophiae Naturalis Principia Mathematica（1687）で万有引力から起潮力を導き、平衡潮汐論を提唱した。この理論では静力学的なつり合いのみを考慮している。その後、海水の運動を考え、流体力学の方程式に基づく理論（動力学的潮汐論）がラプラスその他の人々によって論じられた。これらの研究では、地球全体が海洋で覆われている場合を扱っている。それによると、海洋の深さによって潮差が異なり、平衡潮汐の数倍になることがある。

　陸に囲まれた海洋の潮汐についても研究されている。緯度60度で囲まれた極海、二つの緯度圏で囲まれた帯状海、および二つの子午線で囲まれた紡錘状海洋における潮汐などが考察された。

　陸地に囲まれた湖など比較的狭い範囲では、緯度変化による影響が無視できるので取扱いが比較的容易になる。潮汐は湖（または閉鎖的な湾）に作用する起潮力で生じ、定常波として表される。黒海、バイカル湖などの潮汐はこの考え方で十分説明される。

　コンピュータの発達に伴い、解析的手法で解けなかった複雑な海底地形における潮汐も数値実験的に研究されるようになった。これまでに大小さまざまな範囲について実際の海底地形を用いて数多く調査されており、大規模な計算では、ほぼ全海洋の潮汐がかなりよく再現されている。一方、沿岸の狭い範囲の潮汐は、高潮や海洋汚染などに関連して、種々の条件の下で数値実験が行われている。日本でも東京湾、大阪湾、瀬戸内海、有明海など各海域における潮汐・潮流が調べられており、現象の解明に貢献している。

［岡田正実］

潮汐の予報

潮汐は漁業や航海に密接に関連しており、古くから各地で太陰暦を利用した予報が行われてきた。精度の高い予報を行うには、天体の運動に基づいて、潮汐定数tidal constantsを用いて計算する。

　月の運動は複雑で、起潮力の時間変化を簡単な式で表現することはできない。しかし、1年程度以内の短期間であれば、起潮力をいくつかの周期変動（三角関数）の重ね合わせでよく表すことができる。実際の潮汐は基本的に起潮力による強制振動であり、起潮力と同じ周期をもつ変動に分解できる。潮汐を構成する個々の周期変動を分潮constituentというが、微小なものまでを含めると非常に多数ある。

　ある観測点における潮汐をみると、各分潮の周期は完全に一致するが、振幅および位相は各分潮ごとに異なる。長期間の平均的な振幅H_iと位相差K_i（平衡潮汐に対する遅れの角度）を潮汐定数という。潮汐定数は、地形変化などがない限り、あまり変化しない。なお、観測資料から潮汐定数を求めることを潮汐調和解析tidal analysisという。

　潮位の予報式は

である。ここでf_iとδ_iは天体の運動から理論的に求める値で、短期間であれば一定として扱う。V_iは分潮の速度、tは時刻である。満潮と干潮は潮位の極大および極小から求める。本格的な潮汐の予報では、数十個の分潮を採用するので、計算量が非常に多い。このため、コンピュータを用いるが、潮汐定数があればパソコンでも計算できる。

　潮汐・潮流を予報したものに『潮汐表』があり、海上保安庁から毎年印刷発行されている。各地の満潮・干潮の時刻と潮位および主要地点の潮流が掲載されている。『潮位表』は気象庁で計算したもので、各地の満潮・干潮の時刻と潮位が掲載されており、インターネットで公開されている。

［岡田正実］

潮汐と人間生活

潮汐は沿岸での漁業や船の航海に関係しており、さまざまなことが昔から経験的に知られている。魚の餌(えさ)となるプランクトンが潮流で流されるために、潮時によって漁獲量が変動する。流れがほとんど停止する満潮・干潮には、魚があまり釣れないことが多い。貝類の採取作業には干潮時がよい。潮干狩(しおひがり)は全国各地で春の大潮の干潮時に行われているが、日潮不等で日中の干潮がよく引くことなどによるものである。秋の大潮は、太平洋岸では夜の干潮がよく引く。

　船は潮流にのって進めば速くて経済的であり、大きな動力がなかった昔には、港で潮待ちし、潮流に従って航海することが多かった。現在でも比較的速度の遅い小型貨物船などでは、潮流の強い所をできるだけ逆流時を避けて通過している。また、港湾での航行や荷役作業には、海面の高さによって影響を受ける場合が少なくない。とくに、造船所で行う大型船の進水には大きな水深を必要とするので、満潮時を選んで行う。

　潮汐・潮流のエネルギーは非常に大きく、その活用方法が古くから考えられている。潮汐発電はもっとも有力な一つである。フランスのランス川では河口にダムをつくり、潮汐にあわせた水門の操作によって数メートルの落差を得て、発電が行われている。計画中のものを含めると、世界中に20か所程度あり、そのなかには潮流を利用する方式もある。潮汐発電は動力エネルギーに費用がかからないことや、天候などの影響をあまり受けない点では優れているが、通常のダムと比べて落差が小さいために、大きな発電所はつくれない。また、1日のうち何時間か発電機が停止したり、大潮・小潮によって発電能力が変動することもある。潮汐・潮流の大きさだけでなく、立地条件（地形）も関係するので、本格的な発電所は日本国内につくられていない。

［岡田正実］

民俗

海水の干満は、とくに漁業や航海に携わる人々にとっては重大な関心事である。潮汐の方向、速さ、時刻などは漁獲や船の出入港にかかわり、もっとも基本的な知識の一つといえる。干満の呼び方にはいろいろあるが、満潮をタタエ、トドエ、干潮をソコリ、ヒオチ、干満の止まった状態をタルミ、トロミなどという所が多い。干満に伴う潮流については、陸から沖へ行く潮を出潮(でしお)、沖から陸へ向かうのを入潮(いりしお)という地方が多く、この流れは船の出入港に利用されている。伊豆半島には入潮をオカヅケとよぶ所があるが、これは明らかに操船にちなむ名である。相模湾(さがみわん)では出潮をハライダシ、タジマジオ、入潮をコミシオ、ツケシオというほか、東流の潮をカシマ（鹿島）、西流の潮をワシオとよんでいる。また、潮の流れなどによる潮境にはシオザイ、シオメ、サエジオなどの呼び方がある。

　潮汐については多くの俗信もある。人は満潮時に生まれ、干潮時に死ぬという伝承は各地にあるが、ほかに家の棟上げ式や船に船霊(ふなだま)を祀(まつ)り込んだり、船下(ふなお)ろし（進水式）は満潮時に行う、満潮時におこった火事は大きくなる、満潮のときのけがは出血が多いなどさまざまな言い伝えがある。これら潮汐についての伝承のなかには単なる干満からの連想に基づく俗信もあるが、一方には人間の生理現象に関することばに血潮、初経（初潮）などがあることからすれば、血液、生命と潮との間には深い関係があると考えられていたともいえよう。

［小川直之］

『桜田勝徳著『海の宗教』（1970・淡交社）』▽『彦坂繁雄著『潮汐』（『海洋物理Ⅲ』所収・1971・東海大学出版会）』▽『柳田国男・倉田一郎著『分類漁村語彙』復刻版（1975・国書刊行会）』▽『寺本俊彦編『海洋物理学Ⅱ』（1976・東京大学出版会）』▽『星野通平・久保田正編著『カラーシリーズ・日本の自然3　日本の海』（1987・平凡社）』▽『宇野木早苗著『沿岸の海洋物理学』（1993・東海大学出版会）』▽『力武常次著『固体地球科学入門――地球とその物理』第2版（1994・共立出版）』▽『宇野木早苗・久保田雅久著『海洋の波と流れの科学』（1996・東海大学出版会）』▽『能沢源右衛門著『新しい海洋科学』改訂版（1999・成山堂書店）』▽『福地章著『海洋気象講座』改訂版（2003・成山堂書店）』

[参照項目] | 上げ潮 | 引力 | 遠心力 | 大潮 | 海底 | 海洋 | 海洋開発 | 海流 | 干潮 | 感潮河川 | 気象潮 | 起潮力 | 検潮所 | 潮干狩 | セイシュ | 大気潮汐 | 高潮 | 地球潮汐 | 潮汐発電 | 潮汐表 | 潮流 | 津波 | ニュートン | プリンキピア | ボア | 満潮 | ラプラス | 流体力学

潮汐の発生原理

潮汐を構成するおもな分潮

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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