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什么是潮汐力?四个由地月的潮汐力引发的有趣现象

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发表于 2019-5-3 18:42:07 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 中国
潮汐是海边是最常见的现象,每天都有着固定的时间潮涨潮落。
) g7 V0 `- ^2 D3 Y! p3 M潮汐现象主要就是月亮引起的。
, j3 ~* U7 k/ U7 |4 `1 q月亮作为一个直径达3476公里的天体,虽然相比较地球很小,但是月球其实还是有着非常巨大的引力。. s! x8 e" A7 h* K7 f
5 e% w" k7 e+ `2 R/ I
潮汐力就是由月球对地球的引力差。
: a* }* |0 a5 P; d潮汐力是引力源对一个物体产生引力作用时,物体上各个点因为离引力源的距离不同,受到的引力也不同。
, O/ X/ U* I6 r) z比如像我们,其实地球对我们身体各个地方的引力是不一样的,站在地面上,头部受地球的引力是小于脚受到的引力。
+ r; T* U% ^' [& |$ _- D但是因为我们的身高距离并不明显,而且地球的引力并不是特别大,所以地球对我们的潮汐力能在我们身体上提现的效果微乎其微。
# U- l4 S5 ~  p3 Z
$ w; _  T& q1 }  A) j* T但是如果碰到像《流浪地球》电影里描述的,地球被木星引力捕获,正在向木星落下时。
! d+ J5 f! M5 A/ E& Y0 W由于地球的直径太大,达到1.27万公里的明显差距,而且木星这个引力源又非常的强大,所以地球靠近木星的地方和远离木星的地方受到的引力差异很明显。8 v( ]! A5 O) Y; x# A) a8 @) z
地球靠近木星的那边受力比较大,会把地球往里拉,地球就会被撕扯。
4 @4 y/ M7 V9 R1 [# ~当地球越来越靠近木星时,一旦引力差引起的潮汐力大于地球自身可承受的力量极限时,地球将无可避免的被撕碎。& O% @/ d: k1 ~0 a9 K( j' t. m# N

3 I1 g* Y! A0 Y& ?0 ~而因为月球和地球的潮汐力,出现了不少很有意思的现象。
/ G/ M1 G4 q4 m) f( ^* Z第一个自然就是海水的潮汐现象。
8 b  Q* g0 j4 ~' }5 \/ u3 S
0 `9 N! \( S, j, M5 K6 o5 r因为地球71%的面积是海洋覆盖的,所以地球基本上就是个水球。6 {7 q" a4 z- S* E, |
比如当地球转到太平洋最靠近月亮时那一边时,月亮对太平洋的巨大引力把太平洋提了起来,就像大人抓住小孩的头发往上提……; q8 T# a" K, W9 R- a

0 ]* W$ v! A3 H7 e这时候靠近月球的太平洋中间的海平面就被引力拉了起来,这样处在岸边的海水就开始退潮。8 a4 N/ _' p, m2 U7 W
而离月球最远的地球背面的大西洋,则是由于月球引力最小,所以地球自转产生的离心力产生的效果最为明显。
/ _, X) n. z, j! S离心力效果明显导致大西洋的水就像被甩出去一样,海平面同样也是升高。  `( Q( P7 f, l
所以此时,太平洋和它对面的大西洋海平面均会有所升高,这2个大洋的岸边就会都会出现退潮的现象。0 E7 L4 K% S9 N8 Q6 K1 B* }
% x% m# I+ W8 d! ]+ Q, n
当地球继续转动的时候,月球引力对太平洋逐渐减弱,对大西洋逐渐加强,甚至是转动到把岸边的水拉过来。
6 B9 l) O) o% V9 o这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。
8 ]3 q: U2 Y# O$ S2 X这也就形成了所谓的潮汐。
! u6 ~5 {; _% C4 U- @
9 v: v7 \3 M  Z3 i. [第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。
, a! j8 I+ x8 h5 g  ]9 F: q4 d! V1 m0 a( c$ \
月球自转一周和绕地球公转一周的时间是一模一样的,而且是不差一分一秒的。
* v4 v  i( f3 ^, i% a! H: l在了解过太阳系内有几十颗卫星都是自转和公转时间一样后,可以很肯定的说,这并不是偶然的,而是有原因在里面。
6 J# s# v% Q! c4 j$ r7 y6 d) }这个原因就是"潮汐锁定"
7 I( V! d; ~5 c6 i/ _' P) f8 Y/ s  Y5 f# H% j- V& M9 }4 X) ?
月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。
+ A. w7 S# y" \5 y5 c/ ~8 A因为地球对月球的潮汐力影响,月球各个点受到的万有引力不同,导致月球面向地球的一面会稍稍凸起,质心也随着朝地球的方向靠近。# }6 ~7 {3 u; G2 q7 p
在地月系统刚形成的时候,月球的自转速度比现在快很多,所以月球收到的地球潮汐力影响不停的改变,导致月球内部岩石的互相位移摩擦。
2 A' G) u4 T$ |+ N0 O" `所以月球的质心不断改变,而月球内部岩石的运动产生的热能会因为角动量守恒,会减少月球自转的速度来抵消这部分热量。
1 ]  h6 i5 U9 h/ Z8 p. r于是月球的自转速度一直在。直到当自转时间和公转时间一样时,也就是月球的一面永远面对这地球时,各个点受力不再变动,内部不再产生摩擦。, m+ B- ?2 v$ t7 s) b" L; W
这就是"潮汐锁定"。就像是地球用一根名为引力的绳子把月球捆住转圈。+ M- D; m9 ]2 n: c9 `
* z( F$ B  @9 Z* I
至于为什么地球没有被月球或者太阳潮汐锁定,那是因为月球或者太阳对地球的潮汐力太小,不足以让地球快速达到潮汐锁定的程度。- J! t' a* ?1 o" O
第三个是地球的自转速度在不停的减慢。
9 d; t. j. E6 O
4 W6 F7 ?! \/ G6 }在45亿年前,地球的自转速度可能非常的快,达到8小时自转一周的速度,但是现在是24小时自转一周。" f0 k6 b* K4 E% q. ^
为什么现在的自转速度降低这么多。
% _# e) A3 [8 ~0 r1 V- [造成这种情况的主要当事人就是月球。2 u" k7 v5 P0 q0 b
前面说的地球对月球的潮汐力降低了月球的自转速度,从而使得月球被地球"潮汐锁定"了。. K! {. }; `  c  M5 t8 e. X% d
同样的,月球对地球的潮汐力当然也会对地球的自转速度造成一定的影响。' n2 Q- q4 W0 s5 r6 _1 ~
+ O3 Q: ?  a7 t' D7 y
但是因为地球个子大,质量大,月球对地球的潮汐力影响非常小。1 p5 s# l- X! T9 }. P
但是月球还是在逐渐的减缓地球的自转速度,以达到月球对地球得"潮汐锁定"。# Z- m: U5 L) N: s* [3 i. t
不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。# w: D' Z7 I. ?* L
# T" @4 o+ V' ]+ J
还有太阳也在对地球造成潮汐锁定的动作,不过同月球一样,效果非常不明显。/ \/ D) _" D( g. T
虽然经过漫长的日积月累,地球的自转速度会不停地下降,但是在太阳的有生之年里是达不到潮汐锁定的状态。
: x: s" f" _* L. ]' z) @8 t3 l其实在太阳系中也是存在着互相潮汐锁定的行星和卫星,那就是此前被踢出九大行星行列的冥王星和它的卫星冥卫一。
. m# h3 U2 c- g+ \( w
8 f) U( P& K% y) C; n冥王星直径2370公里,冥卫一直径1210公里。这2个星球由于直径差距和质量差距不像其他行星卫星体系差距那么大。1 `) f' D: z+ r# |$ ]" S
而且这2个星球组成的共同质心点是在冥王星外面的,所以这两个星球都很快的互相被潮汐锁定了,它们都会6.387天的周期互相面对面转圈
" w! b4 ?; q  Q: u8 g! L* N" p也就是说冥王星和冥卫一永远都是一个面面向对方,另一面则永远背对对方。$ e7 V7 C1 ]8 x) X# M

6 Y9 ]/ e' T$ W) n4 Q& m* p2 M第四个是月球在不停的远离地球。
. ^+ A0 W$ _8 Q' h% M" x8 p' i* O
+ ?2 V( z8 e5 v0 G' n" S, u3 {美国阿波罗登月计划中曾在月球上放下一个激光探测器,用于测量地月距离的。
& p. P# B6 `6 n5 h! M/ r经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。6 c- M5 M7 N4 _7 l1 v) c
当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。* R$ L+ E5 U, w; K% T

- u9 c0 g, T1 g' I- E0 k# Y# ~前面说的月球和地球的自转速度都在不停的降低,因为角动量的关系,地月间的距离会因此而不停的增加。- z% n- G7 S1 J* g4 F% |
虽然增加幅度不大,每年只有3.8cm,但是日积月累后的距离是非常明显的。
% z; t+ x  G. d! L科学家预测,6亿年后,地月间的平均距离会从38.4万公里基础上再增加23500公里,达到近41公里。  I' b- |9 R: [, e3 z
到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。1 c9 S. F1 l8 U1 G. P7 b* c; Q3 s. q
地月实际距离比) X. M0 ]0 {5 k! ]5 c
" w9 p& S# \# ]  c+ ]" A& s
来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/
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