十年观潮著成《海潮论》

潮汐是由于月球和太阳对海水的引力和地球的不断自转相配合而形成的，在海洋上表现为海水涨落、进退的一种自然现象，也是海水运动的主要形式。

我国的海岸线很长，还拥有观潮胜地钱塘江。由于潮汐对于沿海人民的生产、生活有着重要意义，我们的祖先很早就认识了潮汐现象，很早就有了关于潮汐的文字记载。古代称白天为“朝”，晚上为“夕”；这样就把白天发生的海水涨落称为“潮”，而把晚上的海水涨落叫做“汐”，合称为“潮汐”。

古时候的人们对潮汐这一自然现象不了解，因而作出了许多荒诞的解释，多数人迷信神灵，有的把海潮说成是“天河激流”，有的说成是“地机翕张”，有的则认为是海神夜叉的威力……燕肃认为这些说法极不可信。

为了揭开这一自然现象之谜，在廉州任职时，燕肃就开始观察雷州半岛一带的海潮状况。到宁波、绍兴时又长期观察了东海的海潮变化，还研究了钱塘江潮涌的形成原因和规律。他利用在沿海州县做官的机会，在各地进行观察、试验，并对各地海潮进行了分析、比较，他先后用了十年的时间，足迹遍及东南沿海。他曾到过广东、浙江等地进行实地观测。终于在乾兴元年（1022年）写出了著名的论著《海潮论》，并绘制《海潮图》。可惜图已失传，论文则保留在宋王明清所撰的《挥麈录》中。

《海潮论》首先对形成海潮的原因作了论述。他指出，这段话的意思是说：元气总是一呼一吸的，天随着元气的呼吸而一涨一缩，而潮汐也随之涨落进退。由于太阳是所有阳性事物的本源，而阴性事物又是从阳性事物中产生的，因此，潮汐也从属于太阳。由于月亮是太阴的精华，而水又属于阴性事物这一类，所以潮汐便随月亮的运行而变化。这样一来，潮汐也就是依阴而附阳，随日应月的一种自然现象。因此，潮差在朔望时最大，在上、下弦时最小，及至下一次朔望时又变到最大，这也就是潮汐所以显得时大时小的原因。

在这里，燕肃用我国传统的阴阳五行说来立论，当然是不科学的方法，但他已经认识到日月的吸引是形成海潮的原因，并且指出一月之中朔望潮大，上下弦潮小，这都是科学的论断，是完全正确的。其次，在这篇论文中，他还对潮候进行了推算，指出了每天海潮涨落的时间，其所举数据是非常精确的。指出日月的引力是形成潮汐的原因。与现代的科学论证极其接近。其次，《海潮图》给出了计算公式：上半月高潮时＝（农历日数－1）×53.57分，下半月高潮时＝（农历日数－16）×53.57分＋12时。据此可推算出每天的满潮时间，其所举数据是非常精确的，分秒不差。

近代，牛顿用严格的数学方法得出了“万有引力”制约着太阳和行星以及行星和卫星运动的结论，并通过月亮对地球的引力在地球表面上分布的差异（即引潮力）解释了潮汐现象。潮汐是由太阳和月球对地球的引力与地球自转所产生离心力的合力作用的结果。因为太阳的引潮力比月球引潮力小得多，所以太阳潮通常不易单独观测到，它只是增强或减弱太阴潮（由月球引力产生的海潮），从而造成大潮和小潮。在朔日和望日时，月球、太阳和地球几乎在同一直线上，太阴潮与太阳潮彼此重迭相加，以致潮特别大。在上下弦时，月球与太阳的黄经相距九十度，太阴潮被太阳潮抵消一部分，所以潮特别小。由此可见，古人应用元气学说解释潮汐的成因与现代的万有引力有着异曲同工之妙。

潮汐现象在垂直方向上表现为潮位的升降，而在水平方向上则表现为潮流的进退，二者是一个现象的两个侧面，它们都由同一规律所控制共同作用的结果。这与地震的发生所产生的纵波和横波有着惊人的相似。

再者，在《海潮论》中，他还对钱塘江潮作了解释。钱塘江潮高浪涌，声若雷鸣，号称世界奇观。沿海的江河入海很多，为何唯有钱塘江入海口的海潮特别大呢？前人未能作出科学的回答。燕肃在《海潮论》中抓住了泥沙堆积、河床升高这个关键问题，第一个较为科学地解释了钱塘江潮。另外，燕肃还根据自己的海潮理论，用自己生动的绘画天赋绘制了《海潮图》。

他通过详尽细致的观察，绘制了宁波的潮汐表和《海潮图》，《海潮论》中有相当一部分就是由详细的宁波潮汐表组成的。燕肃的理论对海潮的形成原因作了详细的论述，对宁波沿海每日潮候推算达到了当时最高的精确度，正确地提出潮汐的起落依附于日月，但主要与月亮在时间上有对应关系，即朔、望潮大，上弦、下弦潮小。所以后来城中的月湖要比日湖大得多。潮时逐日推迟，时间有大尽、小尽（一个月三十天和二十九天）之分，将一天定为100刻，大尽3.72刻，小尽3.73刻，具体在时间上可能出现快慢进退的小差异，但整个潮水的涨落和大小是不会错过固定的时间的。这一精确的时刻值，令西方学者惊讶。

《海潮论》和《海潮图》的问世，不仅是理论上的重大突破，更重要的是对当时的渔业生产和海上交通提供了重要数据，有力地促进了社会经济发展，造福国家人民。

作为明州知州，燕肃用自己的研究成果，科学指导、促进了明州当时的渔业生产和浙东水路交通、水利建设，对明州经济繁荣和社会发展作出了重大贡献。燕肃还将自己的研究成果刻在石碑上，以便在百姓中广泛传播。