潮汐予測はどのように計算されるか

潮汐がどのように予測されるか：月と太陽による重力の作用、M2やS2などの調和分潮、そして観測される水位が天文潮とずれる理由。

潮汐は何年も先まで予測できます。なぜなら、潮汐は月と太陽の運動によって引き起こされ、それらの運動はきわめて正確にわかっているからです。ある場所の潮汐は、その重力の作用に対する海の応答であり、局所的な海岸線と水深によって形づくられます。天文学を潮汐表に変える手法は、調和分解と呼ばれます。

分潮の総和としての潮汐

調和分解では、潮汐を多数の単純な波の総和として扱い、その一つひとつを分潮と呼びます。各分潮の周波数は天文学によって定まり——地球・月・太陽が互いにどう動くかによって決まり——一方、その振幅と位相は、その場所での実際の水位観測のある期間に分潮を当てはめることで求められます。主な分潮には次のものがあります：

M2 — 主太陰半日周潮。周期12.42時間で、通常は最も大きい。
S2 — 主太陽半日周潮。周期12.00時間。
N2 — 月の楕円軌道に由来する太陰分潮。
K1 and O1 — 主要な日周潮。多くの場所で、1日2回の満潮の一方を他方より大きくします。

おなじみの大潮・小潮の周期は、ここから自然に現れます。M2とS2はわずかに周期が異なるため、次第に位相がずれたり合ったりし、14.8日ごとに強め合って大潮を、部分的に打ち消し合って小潮をつくります。

先の予測

ある場所について各分潮の振幅と位相がわかれば、潮汐の予測は、任意の未来の時刻でその総和を計算するだけのことになります。天文学的な周波数は決して変わらないため、計算は決定論的で、何十年も先まで実行できます。

実際の潮がずれる理由

予測はあくまで天文潮です。天候は含まれません。強風、低気圧や高気圧、大雨、河川の流入は、実際の水位を上げ下げすることがあります。高潮（ストームサージ）は予測より1メートル以上水位を高めることがあり、一方、高気圧と沖に向かう風は水位を予測よりかなり低く抑えることがあります。したがって予測は、潮の時刻や大きさを知るうえで非常に優れた目安ですが、その日に観測される水位は異なることがあります。