潮

最高潮位から最低潮位まで、以下の基準潮位を定義することができる。

• 最高天文潮位（HAT） – 予測可能な最高潮位。気象条件によっては、HATがさらに高くなる場合があることに注意してください。
• 平均満潮位（MHWS） – 大潮の日の2回の満潮位の平均値。
• 平均満潮位（MHWN） – 小潮の日の2回の満潮位の平均値。
• 平均海面水位（MSL） – これは平均的な海面水位です。MSLは、長期間にわたってどの場所でも一定です。
• 平均干潮位（MLWN） – 小潮の日の2回の干潮の平均値。
• 平均干潮位（MLWS） – 大潮の日の2回の干潮の平均値。
• 最低天文潮位(LAT) – 予測可能な最低潮位。 ^{[ 7 ]}

半日潮位差（約半日における満潮と干潮の高さの差）は、2週間周期で変化します。新月と満月の頃、太陽、月、地球が一直線に並ぶとき（合と呼ばれる配置^{[ 8 ]}）、月に約2回、太陽による潮汐力が月による潮汐力を強めます。このとき潮位差は最大となり、これを大潮と呼びます。季節にちなんで名付けられたのではなく、その言葉と同様に、自然の泉のように「跳ね上がる、噴出する、上昇する」という意味に由来しています。大潮は合潮と呼ばれることもあります。^{[ 9 ]}

月が上弦または下弦のとき、地球から見ると太陽と月は90°離れており（直交）、太陽の潮汐力が月の潮汐力を部分的に打ち消します。月の周期のこれらの時点では、潮位差は最小になります。これを小潮、またはneapsと呼びます。「neap」はアングロサクソン語で「力がない」という意味です。^{[ 10 ]} 小潮は直交潮と呼ばれることもあります。^{[ 9 ]}

大潮は、満潮時の水位が平均より高く、干潮時の水位が平均より低く、潮止まりの時間が平均より短く、潮の流れが平均より強くなります。小潮は、潮汐が穏やかになります。大潮と小潮の間には約7日間の間隔があります。

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  大潮：太陽と月が同じ側にある状態（0度）
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  小潮：太陽と月が90度の位置にある時
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  大潮：太陽と月が反対側（180度）にある時
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  小潮：太陽と月が270°の位置にある
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  大潮：太陽と月が同じ側に位置する（サイクルが再開する）

ほとんどの場所で、最大の潮汐成分は主半日潮汐であり、 M2潮汐成分またはM2潮汐成分とも呼ばれます。その周期は約12時間25.2分で、潮汐朔望日の_ちょうど半分です。朔望日とは、月の天頂から次の天頂までの平均的な時間であり、したがって地球が月に対して1回転するのに必要な時間です。単純な潮汐時計はこの成分を追跡します。月の公転方向が地球の自転方向と同じであるため、朔望日は太陽日よりも長くなります。

月は地球の自転と同じ方向に公転しているため、月が空の同じ位置に戻るには1日強、約24時間50分かかります。この間に、月は地球の真上（南中）を1回、真下（時角00:00と12:00）を1回通過します。そのため、多くの場所で潮汐力が最も強く働く期間は、前述の約12時間25分です。満潮の瞬間は必ずしも月が天頂または天底に最も近い時ではありませんが、潮汐力の周期によって満潮と満潮の間隔が決まります。

月の重力場は月との距離が離れるにつれて弱まるため、地球の月面側には平均よりもわずかに強い力が働き、反対側にはわずかに弱い力が働きます。そのため、月は地球を両天体を結ぶ線に沿ってわずかに「引き伸ばす」傾向があります。固体である地球はわずかに変形しますが、海水は流体であるため、潮汐力に応じて、特に水平方向に大きく動きます（平衡潮汐を参照）。

地球が自転するにつれて、地球表面の特定の地点における潮汐力の大きさと方向は絶えず変化します。海は決して平衡状態に達することはありません。つまり、潮汐力が一定であれば最終的に到達するであろう状態に流体が「追いつく」時間がないのです。しかし、変化する潮汐力は、それでも海面の高さにリズミカルな変化をもたらします。

1日に2回の満潮があり、その高さが異なる場合（そして2回の干潮があり、その高さも異なる場合）、そのパターンは混合半日潮と呼ばれます。^{[ 13 ]}

月と地球の間の距離の変化も潮位に影響を与えます。月が最も地球に近づく近地点では潮位差が大きくなり、遠地点では潮位差が小さくなります。1年に6回から8回、近地点が新月または満月と重なり、潮位差が最大となる近地点大潮が発生します。近地点大潮時の潮位と月が遠地点にあるときの大潮時の潮位の差は場所によって異なりますが、最大で1フィート高くなることがあります。^{[ 14 ]}

約62の構成要素は、海洋潮汐予測に役立つと考えられるほど十分な大きさであり、^{[ 15 ]}これらには太陽の重力効果、地球の赤道と自転軸の傾斜（傾き）、月の軌道面の傾斜、地球の太陽軌道の楕円形などが含まれる。

浅水域の潮汐成分には、単一の支配的な潮汐周波数の高調波であるオーバータイドと、主要な月潮と太陽潮の成分間の相互作用によって生じる複合潮が含まれます。これらの成分は通常、基本潮汐ポテンシャルよりも振幅が小さいですが、河口域や大陸棚域における上昇潮と下降潮の間の非対称性を変化させます。^{[ 16 ] [ 17 ]}

ほとんどの場所ではM ₂潮汐成分が支配的であるため、満潮後の時間（時間単位）で表される潮汐の段階または位相は有用な概念です。潮汐段階は度数でも測定され、1 回の潮汐サイクルで 360° です。一定の潮汐位相の線は同潮線と呼ばれ、地形図の等高線に類似しており、プロットすると同潮図または同潮図が作成されます。^{[ 20 ]}満潮は海岸から外洋に伸びる同潮線に沿って同時に到達し、同潮線（したがって潮汐位相）は海岸に沿って進みます。半日周潮と長潮の位相成分は満潮から測定され、日周潮は最大満潮から測定されます。これとそれに続く議論は、単一の潮汐成分についてのみ正確に当てはまります。

海岸線に囲まれた円形の海盆の形をした海洋では、潮汐線は放射状に内側に向かい、最終的には共通の点、すなわち無潮点に交わります。無潮点は満潮と干潮が同時に存在する点で、これは潮汐運動がゼロになることで満たされます。（まれな例外として、ニュージーランド、アイスランド、マダガスカルのように潮が島を一周する場合があります。）潮汐運動は一般的に大陸沿岸から離れるにつれて弱まるため、潮汐線を横切る等高線は一定の振幅（満潮と干潮の間の距離の半分）を持ち、無潮点でゼロになります。半日潮の場合、無潮点は時計の文字盤の中心に大まかに例えることができ、時針は満潮時の潮汐線の方向を指し、満潮時の潮汐線は干潮時の潮汐線の真反対に位置します。満潮は、上昇する潮汐線と同じ方向に、そして干潮線とは反対方向に、12 時間ごとに両潮点を中心に回転します。この回転はコリオリ効果によって引き起こされ、一般的に南半球では時計回り、北半球では反時計回りです。潮汐位相と基準潮汐の位相の差はエポックです。基準潮汐は、グリニッジ子午線である経度 0° で測定された、陸地のない地球上の仮想的な構成要素「平衡潮汐」です。^{[ 21 ]}

北大西洋では、潮汐線が両潮汐点の周りを反時計回りに循環するため、満潮はノーフォーク港よりも約1時間早くニューヨーク港を通過します。ハッテラス岬の南では潮汐力がより複雑になり、北大西洋の潮汐線に基づいて確実に予測することはできません。

科学以前の伝統では、潮汐は神話的またはアニミズム的な原因によるものとされ、インドや東アジアの文献では海が生き物のように呼吸したり脈打ったりすると描写され、他の記述では、周期的な水の上昇と下降を説明するために超自然的な海の力の活動が言及された。^{[ 22 ] [ 23 ]}

潮汐物理学の研究は、天体力学の初期発展において重要であり、1日に2回発生する潮汐は月の重力によって説明された。その後、1日の潮汐は月と太陽の重力の相互作用によってより正確に説明されるようになった。

セレウキアのセレウコスは紀元前150年頃、潮汐は月によって引き起こされるという説を唱えた。月が水域に及ぼす影響については、プトレマイオスの『テトラビブロス』にも言及されている。^{[ b ]}

725年のベーダの『時間の計算』 （De temporum ratione）では、半日潮と潮位の変化現象が月とその満ち欠けと結び付けられています。ベーダは、潮の満ち引き​​が毎日4/5時間遅れて起こり、ちょうど月が4/5時間遅れて昇り沈むのと同じであると述べることから始めます。^{[ 25 ]}彼は続けて、2つの太陰月（59日）で月が地球を57回周し、114回の潮汐があることを強調します。^{[ 26 ]}ベーダは次に、潮位が1か月を通して変化することを指摘します。潮位の上昇はマリナエ、下降はレドネスと呼ばれ、1か月はマリナエとレドネスが交互に現れる7日または8日の4つの部分に分けられます。^{[ 27 ]}同じ箇所で、彼は風が潮位を遅らせる効果についても言及しています。^{[ 27 ]}ベーダはまた、潮の満ち引き​​の時刻が場所によって異なることも記録している。ベーダのいる場所（モンクウェアマス）の北では潮の満ち引き​​が早く、南では遅くなる。^{[ 28 ]}彼は、潮が「他の海岸に到達したときに、より容易に他の海岸を浸水させるために、これらの海岸を捨て去る」と説明し、「ここで潮の満ち引き​​を知らせる月は、この天のこの方角から遠く離れた他の地域では潮の引きを知らせる」と述べている。^{[ 28 ]}

中世後期の潮汐に関する理解は、主にイスラム天文学者の著作に基づいており、12 世紀以降、ラテン語訳を通じて入手可能になった。 ^{[ 29 ]}アブー・マアシャル・アル＝バルヒー（886 年頃没）は、著書『天文学入門』の中で、干潮と満潮は月によって引き起こされると説いた。^{[ 29 ]}アブー・マアシャルは、風と太陽に対する月の満ち欠けが潮汐に及ぼす影響について論じた。^{[ 29 ]} 12 世紀には、アル＝ビトルージ（1204 年頃没）が、潮汐は天体の一般的な循環によって引き起こされるという考えを提唱した。^{[ 29 ]}

シモン・ステヴィンは、1608年に著した『干潮の理論』 （De spiegheling der Ebbenvloet ）の中で、干潮について当時まだ存在していた多くの誤解を否定した。ステヴィンは、月の引力が潮汐の原因であるという考えを擁護し、干潮、満潮、大潮、小潮について明確に述べ、さらなる研究が必要であることを強調した。^{[ 30 ] [ 31 ]}

1609年、ヨハネス・ケプラーも月の引力が潮汐を引き起こすと正しく提唱した^{[ c ]}。これは古代の観測と相関関係に基づいていた。

ガリレオ・ガリレイは、 1632年に出版した『二つの主要な世界体系に関する対話』（仮題は『潮汐に関する対話』）の中で、潮汐理論をコペルニクスの地動説を物理的に擁護する重要な要素とし、潮汐は地球の自転と公転の複合運動によって生じると提唱した。彼は、月が海に影響を与えるというケプラーの主張を明確に否定し、そのような月の引力は機械的に理解可能な原因ではなく、神秘的な性質に訴えるものとして退けた。 ^{[ 33 ]}

アイザック・ニュートン（1642～1727）は、潮汐を天体の重力による引力の産物として説明した最初の人物です。彼の潮汐（および他の多くの現象）の説明は『プリンキピア』（1687年）^{[ 34 ] [ 35 ]}に掲載され、万有引力の理論を用いて、月と太陽の引力が潮汐発生力の起源であると説明しました。^{[ d ]} ニュートンとピエール＝シモン・ラプラス以前の人々は、静的システム（平衡理論）の観点からこの問題に取り組み、地球全体を均等に覆う非慣性海洋で発生する潮汐を記述する近似を提供しました。^{[ 34 ]}潮汐発生力（またはそれに対応するポテンシャル）は、潮汐理論において依然として重要ですが、最終結果ではなく中間量（強制関数）としてです。理論では、地球が加えられた力に対して示す累積的な動的潮汐応答も考慮する必要があり、その応答は海洋の深さ、地球の自転、その他の要因によって影響を受ける。^{[ 36 ]}

1740年、パリ王立科学アカデミーは潮汐に関する最高の理論論文に賞を授与した。ダニエル・ベルヌーイ、レオンハルト・オイラー、コリン・マクローリン、アントワーヌ・カヴァレリがこの賞を共同受賞した。^{[ 37 ]}

マクローリンはニュートンの理論を用いて、単一の変形体の潮汐力によって十分に深い海に覆われた滑らかな球は、変形体の方向を向いた長軸を持つ長球（本質的には三次元の楕円）であることを示した。マクローリンは、地球の自転が運動に及ぼす影響について最初に記述した人物である。オイラーは、潮汐力の水平成分（垂直成分よりも大きい）が潮汐を駆動していることに気づいた。1744年、ジャン・ル・ロン・ダランベールは、自転を含まない大気の潮汐方程式を研究した。

1770年、ジェームズ・クックの帆船HMSエンデバー号がグレートバリアリーフに座礁した。次の潮で再浮上させようと試みたが失敗し、その次の潮で容易に浮上した。エンデバー川の河口で修理されている間、クックは7週間にわたって潮汐を観察した。小潮の時は1日の2回の潮位はほぼ同じだったが、大潮の時は朝の潮位は7フィート（2.1メートル）上昇したが、夕方の潮位は9フィート（2.7メートル）上昇した。 ^{[ 38 ]}  

ピエール＝シモン・ラプラスは、海洋の水平流と表面高さの関係を表す偏微分方程式系を定式化し、これが潮汐に関する最初の主要な動的理論となった。ラプラスの潮汐方程式は今日でも使用されている。初代ケルビン男爵ウィリアム・トムソンは、ラプラスの方程式を渦度の観点から書き直し、ケルビン波として知られる潮汐駆動の沿岸捕捉波を記述する解を可能にした。^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}

ケルビンやアンリ・ポアンカレなど他の研究者もラプラスの理論をさらに発展させた。これらの発展と、月の運動を記述したEWブラウンの月理論に基づいて、アーサー・トーマス・ドゥードソンは1921年に潮汐発生ポテンシャルの最初の現代的な調和形式での展開を開発し発表した^{[ 42 ] 。ドゥードソンは388の潮汐周波数を区別した[ 43 ]} 。彼の方法の一部は現在も使用されている^{[ 44 ] 。}

古代から、潮汐の観測と議論は洗練され、最初は日々の周期を記録し、次に潮汐と太陽や月との関係を明らかにするようになった。

現存する初期の潮汐観測記録によると、紀元前325年頃のブリテン諸島への航海中にピュテアスは月の周期に応じて変化する潮汐の挙動を観察したとされ、彼の著書『海について』に帰せられる断片は潮位と月の満ち欠けの間の初期の関連性を示している。^{[ 45 ]}

紀元前2世紀、ヘレニズム時代の天文学者セレウキアのセレウコスは、自身の地動説を支持するために潮汐現象を正しく記述した。^{[ 46 ]}彼は潮汐は月によって引き起こされると正しく理論づけたが、その相互作用はプネウマによって媒介されると信じていた。彼は潮汐が世界のさまざまな地域で時間と強さが異なることに気づいた。ストラボン（1.1.9）によると、セレウコスは潮汐を月の引力と結びつけ、潮汐の高さは太陽に対する月の位置に依存すると最初に考えた人物である。 ^{[ 47 ]}

大プリニウスの『博物誌』には、多くの潮汐観測がまとめられており、例えば、大潮は新月と満月の数日後（または数日前）に起こり、春分と秋分の頃に最大となるが、プリニウスは現在では空想的とみなされる多くの関係性を指摘している。ストラボンは『地理学』の中で、ペルシャ湾の潮汐は月が赤道面から最も遠いときに最大となることを記述している。これらはすべて、地中海盆地の潮汐の振幅が比較的小さいにもかかわらずである。（エウリポス海峡とメッシーナ海峡を通る強い海流はアリストテレスを困惑させた。）フィロストラトスは『テュアナのアポロニウス伝』第5巻で潮汐について論じている。フィロストラトスは月に言及しているが、潮汐を「精霊」の仕業としている。西暦730年頃のヨーロッパでは、ベーダ尊者が、ブリテン諸島の片側の海岸で潮が満ちるのと同時に反対側の海岸で潮が引く様子を記述し、ノーサンブリア海岸沿いの満潮の時間の経過について説明した。

中国で最初の潮汐表は西暦1056年に記録され、主に銭塘江の有名な潮汐波を見たい観光客のために作成された。イギリスで最初に知られている潮汐表は、1213年にセント・オールバンズ修道院長として亡くなったジョン・ウォリングフォードのもので、満潮が毎日48分遅れ、テムズ川河口では上流のロンドンよりも3時間早く起こるという前提に基づいていると考えられている。^{[ 48 ]}

1614年、クロード・ダブヴィルは「マラニャン島とその周辺地域におけるカプチン会宣教の歴史」という著作を出版し、トゥピナンバ族がヨーロッパよりも先に月と潮汐の関係を理解し​​ていたことを明らかにした。^{[ 49 ]}

ウィリアム・トムソン（ケルビン卿）は、1867年から潮汐記録の体系的な調和解析を初めて主導した。主な成果は、6つの調和時間関数を加算する滑車システムを使用した潮汐予測機の構築であった。位相と振幅を調整するためにギアとチェーンをリセットすることで「プログラム」された。同様の機械は1960年代まで使用された。^{[ 50 ]}

春と小潮の周期全体にわたる最初の海面水位記録は、1831年にテムズ川河口の海軍ドックで記録された。1850年までには、多くの主要港に自動潮位計が設置された。

ジョン・ラボックは、1840年にイギリス、アイルランド、および隣接する海岸の同潮線を最初に地図化した人物の一人である。^{[ 51 ]}ウィリアム・ヒューウェルはこの研究を拡張し、1836年にほぼ全世界の海図を完成させた。^{[ 52 ]}これらの地図の一貫性を保つために、彼は同潮線が大洋の中央で交わる、潮の満ち引き​​のない領域の存在を仮説として立てた。現在では両潮点として知られるそのような場所の存在は、1840年にイギリス海軍のウィリアム・ヒューエット大尉が北海での綿密な測深によって確認した。^{[ 53 ] [ 54 ] [ 39 ]}

ずっと後の20世紀後半に、地質学者は潮汐リズムに気づきました。これは、特に石炭紀の地質記録に古代の潮汐の発生を記録したものです。^{[ 55 ] [ 56 ]}

アイザック・ニュートンによる、1日に2回の潮汐を説明する最も単純なモデルは、平衡理論として知られています。平衡理論では、次の3つの単純化が行われます。1) 地球の陸地を無視する、2) 水の粘性を無視して、水が重力に瞬時に反応できるようにする、3) 地球と水の間の摩擦を無視する。地球と月が回転する座標系では、地球と月の間の距離は一定です。つまり、両者は平衡状態にあります。この平衡は、月の重力と回転による遠心力のバランスとして説明できます。地球の中心では、力は等しく反対方向です。^{[ 57 ]}他の点では、力は正確にはバランスしておらず、残りの力は潮汐発生力と呼ばれます。地球の表面で月に最も近い点では、重力がわずかに強く、最も遠い点では、遠心力がわずかに強くなります。地球と月の線から離れた極では、小さな正味の力が地球に向かっています。海水はこれらの力の影響をほとんど受けません。極と赤道の間では、小さな力の成分が地球の表面に水平で赤道に向かっています。この小さな力に抵抗する力はありません。海水はこの力に応じて流れ、極から流れ出て赤道付近に集まります。^{[ 58 ] : 10 [ 59 ]}その結果、地球と月の軸に沿って二重の潮汐の膨らみができ、月に近い側の方がやや大きくなります。地球が自転すると、地球上のさまざまな点がこれらの膨らみを通過し、おおよそ1日2回の潮汐を説明します。海水と固体地球の両方がこれらの引力の差を経験しますが、硬い地球は変形に抵抗してほぼ球形を維持し、流体は不均衡に合わせて再分配され、膨らみを形成します。^{[ 60 ] [ 61 ]} 平衡潮汐は、陸地のない地球を仮定した理想化された潮汐です。^{[ 62 ]}

質量のある物体（以下、月）が、広大な物体（以下、地球）の表面または内部にある小さな粒子に及ぼす潮汐力は、月がその粒子に及ぼす重力と、その粒子が地球の重心に位置していた場合に及ぼされるであろう重力とのベクトル差である。

天体が地球に及ぼす重力は地球からの距離の二乗に反比例するのに対し、最大潮汐力はおおよそこの距離の三乗に反比例する。 ^{[ 63 ]}もし各天体によって引き起こされる潮汐力がその天体の全重力に等しい場合（地球全体、つまり海洋だけでなく地球全体がこれらの天体に向かって自由落下しているため、これは当てはまらない）、潮汐力の異なるパターンが観測されるだろう。例えば、月よりも太陽の影響がはるかに強い場合などである。地球に対する太陽の重力は平均して月の重力の179倍強いが、太陽は平均して地球から389倍遠いため、その磁場勾配は弱くなる。全体的な比例関係は

${\displaystyle {\text{潮汐力}}\propto {\frac {M}{d^{3}}}\propto \rho \left({\frac {r}{d}}\right)^{3},}$

ここで、Mは天体の質量、dはその距離、ρはその平均密度、rはその半径です。比r / dは、天体が空でなす角度に関係しています。太陽と月は空でほぼ同じ直径を持つため、太陽の平均密度がはるかに小さく、月の 46% しかないため、太陽の潮汐力は月の潮汐力よりも小さくなります。^{[ e ]}したがって、大潮のときは、月が 69% を占め、太陽が 31% を占めます。より正確には、月の潮汐加速度 (月-地球軸に沿って、地球の表面で) は約 1.1 × 10 ⁻⁷ gであり、太陽の潮汐加速度 (太陽-地球軸に沿って、地球の表面で) は約 0.52 × 10 ⁻⁷ gです。ここで、gは地球の表面での重力加速度です。 ^{[ f ]}他の惑星の影響は、地球からの距離によって変化します。金星が地球に最も近いとき、その影響は太陽の影響の 0.000113 倍になります。^{[ 64 ]}他の時期には、木星や火星が最も大きな影響を与える可能性があります。  

海面は、地球の重力と自転による遠心力を考慮したジオイドと呼ばれる表面で近似されます。ここで、月や太陽のような巨大な外部天体の影響を考えてみましょう。これらの天体は、距離とともに弱まる強い重力場を持ち、海面をジオイドからずらします。その結果、片側が月に向かって膨らみ、もう片側が月から離れる方向に膨らんだ、新たな平衡状態の海面が形成されます。この形状に対する地球の自転が、日々の潮汐サイクルを引き起こします。海面はこの平衡形状に近づこうとしますが、この形状は常に変化しており、完全に平衡状態に達することはありません。海面が平衡形状と一致しないときは、まるで海面が傾斜しているかのように、水は下り坂の方向に加速します。

海洋の深さは水平方向の広がりよりもはるかに小さい。したがって、潮汐力に対する応答は、以下の特徴を組み込んだラプラス潮汐方程式を用いてモデル化することができる。

• 垂直方向（または半径方向）の速度は無視できるほど小さく、垂直方向のせん断力も存在しない。これはシートフローである。
• 作用力は水平方向（接線方向）のみです。
• コリオリ効果は、流れの方向に対して横方向に作用し、速度に比例する慣性力（仮想的な力）として現れる。
• 海面高度の変化率は、速度の負の発散に水深を乗じた値に比例する。水平速度が海面をシート状に引き伸ばしたり圧縮したりすると、海面の体積はそれぞれ薄くなったり厚くなったりする。

境界条件により、海岸線を横切る流れはなく、底面では自由滑りとなる。

コリオリ効果（慣性力）は、赤道に向かう流れを西向きに、赤道から離れる流れを東向きに方向づけ、沿岸に閉じ込められた波を発生させる。最後に、粘性に類似した散逸項を加えることができる。

月によって引き起こされる海洋潮汐の理論上の振幅は、最高点で約54 センチメートル (21インチ)であり、これは海洋の深さが均一で、陸地がなく、地球が月の軌道と同期して自転している場合に達成される振幅に相当します。太陽も同様に潮汐を引き起こし、その理論上の振幅は約25 センチメートル (9.8インチ) (月の潮汐の 46%) で、周期は 12 時間です。大潮では、これら 2 つの効果が加算されて理論上のレベルは79 センチメートル (31インチ)になりますが、小潮では理論上のレベルは29 センチメートル (11インチ)に減少します。地球の太陽の周り、および月の地球の周りを回る軌道は楕円形であるため、地球と太陽、および地球と月の距離が変化するため、潮汐の振幅は多少変化します。これにより、潮汐力と理論上の振幅に、月の場合は約±18%、太陽の場合は約±5%の変動が生じます。太陽と月が最も接近し、新月の時に一直線に並んだ場合、理論上の振幅は93センチメートル（37インチ）に達します。     

実際の振幅は、水深の変化や大陸の障害物だけでなく、海洋を伝播する波の固有周期が自転周期と同程度の大きさであることもあって、大きく異なります。陸地がなければ、長波長の表面波が赤道に沿って地球を半周するのに約30時間かかります（比較として、地球の岩石圏の固有周期は約57分です）。海底を上下させる地球の潮汐と、潮汐自身の重力による自己引力はどちらも重要であり、潮汐力に対する海洋の反応をさらに複雑にしています。

地球の潮汐振動は、平均で約 3.75テラワットのエネルギー散逸を引き起こします。^{[ 65 ]}この散逸の約 98% は海洋潮汐運動によるものです。^{[ 66 ]}散逸は、盆地規模の潮汐流がより小規模な流れを駆動し、乱流散逸を受けることによって生じます。この潮汐抵抗は月にトルクを発生させ、それが徐々に角運動量を月の軌道に伝達し、地球と月の間の距離を徐々に増加させます。地球に作用する等しく反対方向のトルクは、それに応じて地球の自転速度を低下させます。したがって、地質学的時間スケールでは、月は地球から年間約3.8 センチメートル (1.5インチ)ずつ遠ざかり、地球の 1 日を長くします。^{[ g ]} 

過去6億年の間に、日の長さは約2時間増加した。減速率が一定であると仮定すると（大まかな近似として）、7000万年前は日の長さが約1%短く、1年あたり約4日多かったことになる。

海岸線や海底の形状によって潮の満ち引き​​の仕方が変わるため、月の位置から満潮時刻を予測する単純な一般法則はありません。海底地形や海岸線の形状といった沿岸の特徴は、個々の場所の特性が潮汐予測に影響を与えることを意味します。実際の満潮時刻と満潮高さは、沿岸地形が潮の流れに及ぼす影響により、モデル予測と異なる場合があります。しかし、特定の場所においては、月の高度と満潮または干潮時刻（朔望潮間隔）の関係は比較的一定で予測可能であり、同じ海岸の他の地点に対する満潮または干潮時刻も同様です。例えば、米国バージニア州ノーフォークの満潮は、月が真上を通過する約2時間半前に予測可能です。

陸塊や海洋盆地は、地球上を自由に移動する水に対する障壁として機能し、それらの形状や大きさの違いは潮汐の頻度の大きさに影響を与えます。その結果、潮汐パターンは変化します。たとえば、米国では、東海岸は主に半日潮であり、ヨーロッパの大西洋沿岸も同様ですが、西海岸は主に混合潮です。^{[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]}人間による景観の変化も、局地的な潮汐を大きく変化させる可能性があります。^{[ 71 ]}

月と太陽による潮汐力は、非常に長い波を発生させ、その波は潮汐図に示された経路に沿って海洋全体を伝わります。波の頂上が港に到達する時刻が、その港の満潮時刻となります。波が海洋を一周するのにかかる時間によって、月の満ち欠けと潮汐への影響の間には遅延が生じます。例えば、北海の大潮と小潮は、新月/満月と上弦/下弦の月から2日遅れます。これを潮汐年齢と呼びます。^{[ 72 ] [ 73 ]}

The ocean bathymetry greatly influences the tide's exact time and height at a particular coastal point. There are some extreme cases; the Bay of Fundy, on the east coast of Canada, is often stated to have the world's highest tides because of its shape, bathymetry, and its distance from the continental shelf edge.^[74] Measurements made in November 1998 at Burntcoat Head in the Bay of Fundy recorded a maximum range of 16.3 metres (53 ft) and a highest predicted extreme of 17 metres (56 ft).^[75][76] Similar measurements made in March 2002 at Leaf Basin, Ungava Bay in northern Quebec gave similar values (allowing for measurement errors), a maximum range of 16.2 metres (53 ft) and a highest predicted extreme of 16.8 metres (55 ft).^[75][76] Ungava Bay and the Bay of Fundy lie similar distances from the continental shelf edge, but Ungava Bay is only free of pack ice for about four months every year while the Bay of Fundy rarely freezes.

Southampton in the United Kingdom has a double high water caused by the interaction between the M₂ and M₄ tidal constituents (Shallow water overtides of principal lunar).^[77]Portland has double low waters for the same reason. The M₄ tide is found all along the south coast of the United Kingdom, but its effect is most noticeable between the Isle of Wight and Portland because the M₂ tide is lowest in this region.

Because the oscillation modes of the Mediterranean Sea and the Baltic Sea do not coincide with any significant astronomical forcing period, the largest tides are close to their narrow connections with the Atlantic Ocean. Extremely small tides also occur for the same reason in the Gulf of Mexico and Sea of Japan. Elsewhere, as along the southern coast of Australia, low tides can be due to the presence of a nearby amphidrome.

アイザック・ニュートンの万有引力の法則は、潮汐が通常1日に1回ではなく2回起こる理由を初めて説明し、潮汐の力と挙動を詳細に理解する希望を与えた。瞬間的な天文学的強制力に関する十分な詳細な知識があれば潮汐を予測できるように思えるかもしれないが、特定の場所における実際の潮汐は、水域が何日にもわたって蓄積する天文学的力によって決定される。さらに、正確な結果を得るには、すべての海洋盆地の形状、すなわち水深と海岸線の形状に関する詳細な知識が必要となる。

潮汐解析の現在の手順は、1860年代にウィリアム・トムソンによって導入された調和解析法に基づいています。この方法は、太陽と月の運動に関する天文学的理論によって多数の成分周波数が決定され、各周波数には潮汐運動を引き起こす力の成分が存在するものの、地球上の各観測地点では、潮汐は各周波数においてその場所固有の振幅と位相で応答するという原理に基づいています。そのため、各観測地点では、潮位が十分に長い期間（これまで調査されていない新しい港の場合は通常1年以上）測定され、解析によって各重要な潮汐発生周波数における応答を区別し、実用的な潮汐予測を可能にするために、天文学的潮汐力の既知の最も強い成分の十分な数の潮汐定数を抽出します。潮位は、各成分に対して一定の振幅と位相遅延で潮汐力に追従すると予想されます。天文学的な周波数と位相は確実に計算できるため、天文学的な潮汐発生力の調和成分に対する応答が分かれば、他の時期の潮位を予測することができる。

潮汐の主なパターンは

• 1日2回投与のバリエーション
• 一日の第一潮と第二潮の差
• 春と小川の周期
• 年間変動

天文潮位が最も高くなるのは、太陽と月が地球に最も近づく近地点大潮の時である。

周期的に変化する関数を扱う場合、標準的なアプローチはフーリエ級数を用いることです。これは、特定の基本サイクルの周波数の 0 倍、1 倍、2 倍、3 倍などの周波数を持つ正弦関数を基底セットとして使用する解析形式です。これらの倍数は基本周波数の高調波と呼ばれ、このプロセスは高調波解析と呼ばれます。正弦関数の基底セットがモデル化される挙動に適している場合、比較的少ない高調波項を追加する必要があります。軌道はほぼ円形であるため、正弦波の変化は潮汐に適しています。

潮位の解析においては、フーリエ級数法は、単一の周波数とその高調波を用いるよりも、実際にはより精緻なものにする必要がある。潮汐パターンは、多くの基本周波数を持つ多数の正弦波に分解され、それらは（月理論と同様に）地球、月、そしてそれらの軌道の形状と位置を規定する角度の様々な組み合わせに対応する。

したがって、潮汐の場合、調和解析は単一周波数の調和に限定されません。^{[ h ]}言い換えれば、調和は、より単純なフーリエ級数アプローチの基本周波数だけでなく、多くの基本周波数の倍数です。それらを、1つの基本周波数とその（整数）倍数のみを持つフーリエ級数として表現すると、多くの項が必要になり、有効な時間範囲が著しく制限されます。

調和解析による潮位の研究は、ラプラス、ウィリアム・トムソン（ケルビン卿）、ジョージ・ダーウィンによって始められました。A.T . ドゥードソンは彼らの研究を発展させ、結果として得られる数百の項を整理するためにドゥードソン数表記法を導入しました。この方法はそれ以来国際標準となっており、次のような複雑さが生じます。潮位上昇力は、いくつかの項の和で表されます。各項は次の形式です。

${\displaystyle A_{o}\cos(\omega t+p),}$

どこ

A _oは振幅です。

ωは角周波数で、通常は1時間あたりの度数で表され、 tは時間単位で測定されます。

pは、時刻t = 0における天体状態に対する位相オフセットである。

月の周期と太陽の周期にはそれぞれ1つの周期があります。月の周期における第1高調波の位相pは、朔望周期または満潮周期と呼ばれます。

次の改良は、軌道の楕円形状による調和項を考慮することです。そのためには、振幅の値を一定ではなく、平均振幅A _{o を}中心に時間とともに変化するものとします。そのためには、上記の式でA _{o を}A ( t )に置き換えます。ここでAは、プトレマイオス理論の周期と周転円に似た別の正弦波です。これにより、次の式が得られます。

${\displaystyle A(t)=A_{o}{\bigl (}1+A_{a}\cos(\omega _{a}t+p_{a}){\bigr )},}$

つまり、平均値A _oを中心として、大きさA _a、周波数ω _a、位相p _aの正弦波状の変動があるということです。これを元の式A _oに代入すると、2 つのコサイン因子の積が得られます。

${\displaystyle A_{o}{\bigl (}1+A_{a}\cos(\omega _{a}t+p_{a}){\bigr )}\cos(\omega t+p).}$

任意のxとyに対して

${\displaystyle \cos x\cos y={\tfrac {1}{2}}\cos(x+y)+{\tfrac {1}{2}}\cos(xy),}$

2 つのコサイン項の積を含む複合項は、それぞれ固有の周波数を持つ 2 つのコサイン項の積と、元の周波数と積項の 2 つの周波数の和と差の周波数で加算される3 つの単純なコサイン項と同じであることは明らかです。（式全体が 2 つではなく 3 つの項であるため、${\displaystyle (1+\cos x)\cos y}$さらに、ある地点にかかる潮汐力は、月（または太陽）が赤道面より上にあるか下にあるかにも依存し、これらの属性には日や月とは相容れない独自の周期があることを考慮すると、多くの組み合わせが生じることは明らかです。基本的な天文学的周波数を慎重に選択することで、ドゥードソン数は、各単純コサイン項の周波数を形成する特定の加算と差を注釈します。

天文潮位には気象の影響は含まれていないことに注意してください。また、測定時の状況とは異なる局地的な状況（砂州の移動、港湾河口の浚渫など）の変化は、実際の潮位のタイミングと大きさに影響を与えます。ある場所の「最高天文潮位」を提示する組織は、分析上の不確実性、最寄りの測定地点からの距離、前回の観測時からの変化、地盤沈下などに対する安全係数として、その数値を誇張している場合があります。これは、土木工事が潮位を超えてしまった場合の責任を回避するためです。観測された潮位から天文潮位を差し引いて「気象高潮」の大きさを評価する際には、特に注意が必要です。

19 年間 (米国では国家潮汐基準期) にわたる慎重なフーリエデータ解析では、潮汐調和成分と呼ばれる周波数を使用します。19 年が好ましいのは、地球、月、太陽の相対位置が19 年のメトン周期でほぼ正確に繰り返されるためで、これは 18.613 年の月のノード潮汐成分を含めるのに十分な長さです。この解析は強制周期の知識のみを使用して実行できますが、数学的導出の詳細な理解は必要ありません。つまり、有用な潮汐表が何世紀にもわたって作成されてきました。^{[ 78 ]}結果として得られる振幅と位相は、予想される潮汐を予測するために使用できます。これらは通常、12時間付近の成分 (半日潮成分) によって支配されますが、24時間付近 (日周潮) にも主要な成分があります。より長期の成分は、14日または2 週、月、および半年です。海岸線では半日潮が支配的だが、南シナ海やメキシコ湾などの一部の地域_では主に日潮である。半日潮の地域では、主要な構成要素であるM2（太陰）周期とS2 （太陽）周期_がわずかに異なるため、相対的な位相、ひいては合成潮の振幅が2週間ごと（14日周期）に変化する。^{[ 79 ]}       

上記のM2潮汐図では、各潮汐線_は隣接する潮汐線と1時間ずつずれており、太線はグリニッジ標準時と同位相の潮汐を示しています。北半球では、これらの線は両潮点の周りを反時計回りに回転するため、バハ・カリフォルニア半島からアラスカ、そしてフランスからアイルランドにかけて、M2潮汐_{は北向きに伝播します。南半球では、この方向}は時計回りです。一方、ニュージーランドではM2潮汐は反時計回りに伝播しますが、これは島々がダムのように機能し、島の両側で潮位が異なるためです。（理論通り、潮汐は東側では北向きに、西側では南向きに伝播します。）

例外はクック海峡で、潮流が周期的に満潮と干潮を結びます。これは、両潮域を中心とする180°の同潮線が逆位相になっているためです。例えば、クック海峡の両端では満潮と干潮が向かい合っています。各潮汐成分は振幅、位相、両潮域のパターンが異なるため、M2パターン_を他の潮汐成分に適用することはできません。

潮汐表は、特定の場所における予測時刻と振幅（または「潮位差」）を求めるために使用できます。予測は、太陽と月の配置、潮汐の位相と振幅（深海の潮汐パターン）、海洋の無潮汐系、海岸線の形状と沿岸の海底地形など、多くの要因に影響されます（タイミングを参照）。^{[ 80 ]}

表は予測値を示しており、実際の潮汐の時刻と高さは風と気圧の影響を受けます。多くの海岸線では半日潮が発生し、1日にほぼ等しい2回の満潮と干潮があります。その他の場所では日潮が発生し、1日に1回の満潮と干潮があります。「混合潮」は、1日に2回、大きさが異なる潮汐が発生するもので、3番目の通常のカテゴリーです。^{[ 81 ] [ i ]}

月は地球の周りを公転しており、地球の自転と同じ方向に動いているため、地球上の地点は月の動きに追いつくためにわずかに自転する必要があり、その結果、半日潮の間隔は12時間ではなく12.4206時間、つまり25分強長くなります。2つのピークは同じではありません。1日に2回起こる満潮は、最大水位が交互に変化します。低い満潮（3フィート弱）、高い満潮（3フィート強）、そして再び低い満潮です。干潮も同様です。

地球、月、太陽が一直線に並ぶとき（太陽－地球－月、または太陽－月－地球）、2つの主要な影響が合わさって大潮が発生します。月－地球－太陽の角度が90度に近いときのように、2つの力が互いに反対し合うときは、小潮が発生します。月が軌道上を移動すると、赤道の北から南へと位置が変わります。満潮の高さの交代は小さくなり、最終的には同じ高さになります（春分点では月は赤道の北に位置します）。その後、逆極性で再び発生し、最大差まで大きくなり、再び小さくなります。

潮汐が流れや流量に与える影響を分析するのははるかに難しく、データの収集もはるかに困難です。潮位はスカラー量であり、広い範囲で滑らかに変化します。流量はベクトル量であり、大きさと方向を持ち、どちらも局所的な海底地形のために水深や短い距離で大きく変化する可能性があります。^{[ 82 ]}また、水路の中心が最も有用な測定地点であるにもかかわらず、船員は流速測定装置が水路を塞ぐことに反対します。湾曲した水路を上流に進む流れは、方向が水路に沿って連続的に変化しても、大きさはほぼ同じになる可能性があります。驚くべきことに、満潮と干潮の流れは反対方向ではないことがよくあります。流れの方向は、下流の水路の形状ではなく、上流の水路の形状によって決まります。同様に、渦は1つの流れの方向にのみ形成される可能性があります。

しかしながら、潮流解析は潮位解析と類似している。単純なケースでは、ある地点において満潮時の流れはほぼ一方向であり、干潮時の流れは別の方向である。満潮時の流速は正の符号、干潮時の流速は負の符号で表される。解析は、これらが潮位であるかのように進められる。

より複雑な状況では、主要な干潮と満潮の流れが支配的ではありません。代わりに、流れの方向と大きさは、干潮線と満潮線に沿ってではなく、潮汐周期（極座標図上）にわたって楕円を描きます。この場合、解析は、主方向と副方向が直角になるように、2つの方向のペアに沿って進めることがあります。別の方法として、潮汐の流れを複素数として扱うこともできます。これは、各値が大きさと方向の両方を持つためです。

潮汐情報は、一般的に海図に記載されており、潮流速度と方位を1時間ごとに表にしたもので、大潮と小潮でそれぞれ別の表が用いられています。潮汐のタイミングは、潮汐パターンが似ている港湾の満潮時を基準としていますが、その港湾は遠く離れている場合もあります。

潮位予測と同様に、天文学的要因のみに基づく潮汐流予測は気象条件を考慮しておらず、気象条件によって結果が大きく変わる可能性がある。

クック海峡

ニュージーランドの二つの主要な島の間にあるクック海峡の潮の流れは特に興味深い。海峡の両側の潮汐はほぼ完全に位相がずれており、片側の満潮と反対側の干潮が同時に起こるためである。その結果、強い潮流が発生し、海峡の中央部では潮位の変化がほぼゼロとなる。しかし、潮汐の高潮は通常、一方向に6時間流れ、逆方向に6時間流れるものの、逆方向の高潮が弱まり、8時間または10時間続く場合もある。特に荒れた天候では、逆方向の高潮が完全に打ち消され、3回以上の高潮期間にわたって同じ方向に流れが続くこともある。

クック海峡の潮汐サイクルの特性も海岸によって異なる。西海岸とタスマン/ゴールデン湾では、潮位差は月と太陽の配置によって、大潮時に潮位差が大きく、小潮時に潮位差が小さくなるという典型的な2週間周期の大小潮サイクルに従う傾向がある。対照的に、ウェリントンやネーピア周辺などの東海岸の一部では、潮汐パターンは近地点-遠地点信号（月の距離の変化）に関連したより強い月ごとの変動を示し、2週間周期の大小潮信号はそれほど顕著ではない。^{[ 83 ]}

クック海峡の潮汐グラフは、2007年11月までの満潮と干潮の高さと時間を別々に示しています。これらは測定値ではなく、何年も前の測定値から導き出された潮汐パラメータから計算された値です。クック海峡の海図には潮流情報が記載されています。例えば、1979年1月版の41°13.9′S 174°29.6′E / 41.2317°S 174.4933°E / -41.2317; 174.4933 （テラウィティ岬の北西）では、時刻はウェストポートを指していますが、2004年1月版ではウェリントンを指しています。

クック海峡の中央にあるテラウィティ岬付近では、潮位の変化はほぼゼロですが、潮流は最大となり、特に悪名高いカロリ海流付近で顕著です。^{[ 84 ]} 天候の影響を除けば、クック海峡を通る実際の潮流は、海峡の両端の潮位差によって影響を受けます。ご覧のとおり、海峡の北西端（ネルソン付近）の2つの大潮のうち、南東端（ウェリントン）に対応する大潮があるのは1つだけなので、結果として生じる挙動はどちらの基準港にも従いません。

潮力発電は、潮流に水力タービンを設置する方法と、タービンを通して水を放出・流入させる貯水池を建設する方法の2つで実現できます。前者の場合、発電量は潮流のタイミングと大きさに完全に左右されます。しかし、タービンが船舶の航行を妨げるため、最適な潮流を利用できない場合があります。後者の場合、貯水ダムの建設には費用がかかり、自然の水循環が完全に阻害され、船舶の航行にも支障をきたします。ただし、複数の貯水池があれば、選択した時間に発電することが可能です。現在までに、潮力発電の実用化はごくわずかで（最も有名なのはフランスのサン・マロにあるラ・ランス）、多くの課題に直面しています。環境問題に加え、腐食や生物付着に耐えること自体が、工学的な課題となっています。

潮力発電は風力発電よりも予測しやすいが、流速が低いとタービンの効率が低下し、出力は流速の3乗に比例するため、ピーク出力は短時間しか持続しない。変動は、エネルギー貯蔵、高度なタービン制御、分散型潮力発電アレイ、または他の再生可能エネルギーとのハイブリッド化によって緩和できる。^{[ 86 ]}

潮間帯生態学とは、海岸の干潮線と満潮線の間の生態系を研究する学問である。干潮時には潮間帯は露出（または露出）し、満潮時には水没（または浸水）する。そのため、潮間帯生態学者は、潮間帯生物とその環境との相互作用、および異なる種間の相互作用を研究する。最も重要な相互作用は、潮間帯群集の種類によって異なる場合がある。最も大まかな分類は、岩礁海岸か軟底かといった基質に基づいている。

潮間帯の生物は、非常に変化に富み、しばしば過酷な環境にさらされており、こうした環境に適応し、さらには利用するように進化してきた。容易に観察できる特徴の一つに垂直帯状分布があり、これは干潮時の水位に応じて、特定の種からなる明確な水平帯に生物群集が分かれる現象である。種の乾燥耐性がその上限を決定し、他の種との競争がその下限を決定する。

人間は潮間帯を食料やレクリエーションのために利用しています。過剰な利用は潮間帯に直接的な被害を与える可能性があります。外来種の侵入や気候変動といったその他の人為的活動も大きな悪影響を及ぼします。海洋保護区は、地域社会がこれらの地域を保護し、科学研究を支援するために活用できる選択肢の一つです。

約12時間周期で2週間ごとに繰り返される潮汐周期は、潮間帯^{[ 88 ]}や海洋生物^{[ 89 ]}に大きな影響を与えます。そのため、生物のリズムはこれらの周期の倍数で発生する傾向があります^{[ 90 ]} 。脊椎動物など、他の多くの動物も同様の潮汐リズムを示します^{[ 91 ]。}例としては、妊娠や卵の孵化が挙げられます。ヒトの場合、月経周期は潮汐周期の偶数倍である太陰月とほぼ同じです。このような類似性は、少なくともすべての動物が海洋の祖先から共通の祖先を得たことを示唆しています^{[ 92 ] 。}

成層した海洋において、潮汐流が不均一な海底地形の上を振動しながら流れるとき、潮汐周波数を持つ内部波が発生する。

スペリオル湖やエリー湖のような大きな湖では、 1～4 cm (0.39～1.6インチ)の潮汐が発生することがありますが、これは静振などの気象現象によって隠されることがあります。^{[ 93 ]}ミシガン湖の潮汐は1.3～3.8 cm (0.5～1.5インチ) ^{[ 94 ]}または4.4 cm ( 1 + 3/4インチ) ^{[ 95 ]}とされています。これは非常に小さいため、他のより大きな影響によって潮汐は完全に隠されてしまい、そのためこれらの湖は非潮汐湖とみなされています。^{[ 96 ]}      

大気潮汐は、地上や航空高度では無視できるほど小さく、気象のより重要な影響によって隠されています。大気潮汐は重力と熱の両方に由来し、中間圏と下部熱圏（約80～120キロメートル（50～75マイル））で支配的な力学です。この高度より上では、分子密度が低すぎて流体の挙動を維持できなくなります。^{[ 97 ]} 

地球潮汐、または地表潮汐は、非常に薄い地殻を持つ液体ジャイロスコープのように作用する地球全体の質量に影響を与えます。地球の地殻は、月と太陽の重力、海洋潮汐、および大気の負荷に応じて（内外、東西、南北に）移動します。ほとんどの人間の活動では無視できる程度ですが、地表潮汐の半日周期振幅は、赤道で約55センチメートル（22インチ）に達することがあり、そのうち15センチメートル（5.9インチ）は太陽によるもので、GPSの校正やVLBIの測定において重要です。正確な天文学的角度測定には、地球の自転速度と極運動に関する知識が必要ですが、これらはどちらも地球潮汐の影響を受けます。半日周期のM2地球潮汐は月とほぼ同位相で、地球の主要な半日周期の月潮汐との遅れは0.204°±0.047°であり、これは約25秒の時間遅れに相当する。これは、固体潮汐が少なくとも110 GW（1億5000万hp）の潮汐エネルギーを散逸させていることを意味し_、これは海洋潮汐が散逸させるエネルギーの約5%に相当する。^{[ 98 ]}    

銀河が内部の星や周囲を公転する衛星銀河に及ぼす潮汐力。銀河潮汐が太陽系のオールトの雲に及ぼす影響は、長周期彗星の90パーセントの原因であると考えられている。^{[ 99 ]}