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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。
" \9 x# t, y$ B9 o1 @* ?潮汐现象主要就是月亮引起的。$ J2 K- F( c% V9 e- W8 R/ u: ]$ M
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。' g; d9 N4 O! f  _; L8 Y# H
! U1 N; {/ b% p- i+ z; k- s
潮汐力就是由月球对地球的引力差。
. |9 b( V' `5 Z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。3 v! m. }% e$ q6 y
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。
3 Q# N! n% z; T" r9 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。/ a/ m6 O4 A- B, v: L

% H, B! ?+ H# R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。/ l2 _3 U; |1 B8 R  B5 h9 `
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。: L# d# ?- w/ x$ y) K; j
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。9 V9 b5 [  {" d$ G: I
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。
  s8 b! B4 A( E" O9 d# k  f) ~) D1 b
而因为月球和地球的潮汐力,出现了不少很有意思的现象。, i+ |2 M% q: s2 c1 Q4 f
第一个自然就是海水的潮汐现象。8 m9 S8 b# w$ Z# N& v) N
! V0 a5 i3 m1 J6 }+ M
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。
. L7 G- f9 a, w. V( N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……2 o, d# g- b1 G% p6 x
2 y8 f+ T1 x: t5 b) E5 S# @
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。3 h4 c: [. p: Z0 P% ~1 v: r
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。5 k0 f  |0 Z3 f8 q" A% j
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。9 ?- Z5 @, I$ i1 o) }
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。
  ?8 q$ ?. z6 o5 t! l' c$ A. m$ N* A1 X  Z8 x0 G: K% @! A
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。9 b3 r! d" L* B9 o
这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。) Q, p3 U7 r' `  ]
这也就形成了所谓的潮汐。( V! x1 P* J) t% ]

7 }! S6 S( q( P第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。5 d- c$ B, T1 y- i) L  ~7 x

3 X$ I* G/ L, I/ K" Y; r1 T, h7 W. B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。
" a5 h2 `& n3 t6 c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 D: R" w+ @" r' y  ]这个原因就是"潮汐锁定") d" j5 M' D7 R2 Z' v- v! E7 a  g, ^8 N
* K  A$ h7 _% {; [) W5 l- P' Z8 `; v
月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。
/ b6 z6 {8 Z6 m: v3 k& |0 Z. k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。" w8 G* g0 y3 z/ ~% l1 a; \9 D7 z
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。" C6 `: ~6 U3 M# Y4 B! h8 @
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。
3 p5 P+ P* s  B4 z0 Y3 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。
% ~0 I; a2 z5 j" r1 B, d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。
" j7 A, y4 ~& m: ?5 v0 x  J
: m, k; B& T: |' L" C- [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。
2 {7 H1 K% i) V+ q! J" w7 W第三个是地球的自转速度在不停的减慢。
! V- x' K; Z8 `6 i7 o
3 I  O# x. _6 X$ {0 r" g) G/ v3 q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。: ?! d0 l: i1 Q6 ^% Q; x
为什么现在的自转速度降低这么多。
5 U3 j8 n. y$ f/ N3 I造成这种情况的主要当事人就是月球。
8 X; \9 j5 I; ?/ K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。
/ E! S0 ?: |0 s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。
! i/ ~/ O; N- V& f9 W2 Q# y8 C
0 r" P) A1 s* b- y6 s! O/ l$ L& p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。9 R# G& h6 x4 i, T4 \: q" z
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"。7 A3 D  S) a8 [& t; o1 D
不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。& n5 @% T# {' z6 B
  P# u! O6 C# O) l
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。
" y5 g, T& D, s  g9 \9 i( B; X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。
2 n+ }3 O" L: a5 v: F6 Z) k* w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。" q+ o+ v1 `/ O% ~5 T. ^% {& m  k

7 S) D- E( \  H  q$ x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。
% e6 Q/ v9 _% Z& t! j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, e* C( c) b" ?, Z
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。
9 _1 @! L2 D: ]$ J6 x. s4 O, s2 E; w
3 G$ g7 v8 X1 O6 t2 w) Q, t5 g/ E第四个是月球在不停的远离地球。0 R! H. _( x  c7 @, }/ X0 u
& s6 X# M5 \& w( j$ G. u% I2 J
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。. o2 @2 u& V. ]% d, a- o
经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。/ O3 g7 H' B' Q2 n% B
当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。9 u( w% M1 T1 w: X+ Z
0 h: s1 f  ~2 O7 g& u$ }
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。2 E; P, Q2 W9 `
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。7 c/ q. M: I* Q9 t  m/ ^8 U& k& F
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' P6 G& @0 J" b! q7 H: q: ~, A% ?5 r到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。
4 Z: }* N5 o& u5 J2 l# w, K地月实际距离比
* d* c( K9 ~4 ~4 n4 {3 x0 E. g' S: m3 f& q9 a; r9 W9 ]# O) u/ `7 ]
来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/
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