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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。+ T, d% n/ G' T) Q: A5 @
潮汐现象主要就是月亮引起的。" Z8 N  o+ Y: U+ t6 A  y  }- {- _2 z
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。! k# r+ s* i! C' X6 t4 e- }
# E; e4 p7 K/ e+ E
潮汐力就是由月球对地球的引力差。( S, U" `9 b6 Z$ a6 z/ k$ h; g, v
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。
+ x7 g/ ^) P$ S% g' x1 y+ \5 n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。
# V1 U$ Y4 R1 P) b! W7 A3 M( A7 U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。, z9 {8 t. r" L) ~( S# Q

7 d! a0 M4 B: z! r$ \9 {3 J1 X/ l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。* R* f7 g0 J" {2 c5 G" Q2 \: s6 \
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 Y0 A% p, H, o8 V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。3 O6 p! ^& T6 p0 c7 v
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。
5 u, u% {# A# X& M+ e
. w' D  ]5 i3 L1 o" `而因为月球和地球的潮汐力,出现了不少很有意思的现象。0 {4 x/ l  t) C* H' ?: i5 |
第一个自然就是海水的潮汐现象。
4 }: N2 D, Q5 o# t- ^9 r" }+ [: ?& i/ }" k% c& A5 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。
! d9 ]" }8 A* t5 {' b8 X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……
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) g- P6 a7 m+ t+ 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。! u) d1 V. `: h/ |2 @! b
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。
, `- R' O0 a  r! G* \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。
% G4 R8 X% W7 Q% W% e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。
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' f' z5 x' W& V2 X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。
) P2 D# F) M7 u9 i这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。
/ g2 p4 F+ Y8 G! D% n这也就形成了所谓的潮汐。
% Q2 g4 e3 d3 ?/ l# j! i6 q/ s9 D6 U- M. d# d8 W. C& G
第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。, R% b, m# J8 q& i, A8 k5 X0 R# q# n
# C1 V( M; `/ P" g3 o
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。* ^; J8 Y7 @8 p9 B
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。
2 v9 F( \" \6 l( Y这个原因就是"潮汐锁定"
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月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。
8 `: @. y! @# t' m1 b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。$ D* }2 I  M. k! d( D
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。3 v! x1 u; f& D- k. _
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。7 h& {0 [: x& U
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。6 |$ g7 L7 f  t1 H
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。( i! Z; @, Y; R" H9 P& h; J/ x2 ~
8 q  W3 I2 V$ ~; s
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。  V5 L0 O* C- ?/ [" z: @1 S
第三个是地球的自转速度在不停的减慢。" |+ K" C9 M( v9 g6 m; k

, t. O( `. i# a4 R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。
( e4 b! D8 B; r- L! p- s为什么现在的自转速度降低这么多。' M7 W* u  @/ b& ?: s
造成这种情况的主要当事人就是月球。; A% W- i( Y4 @# A7 t* K5 d' x
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。
6 a, j3 a* v7 Z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。( R; X4 d: M" S. p. E. ~
7 O9 Y: w" I% M1 ~5 U4 l- u
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。
+ A3 A8 l  m# ~/ l- W/ Y  O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"。
4 S2 T& P" }# F' I8 G. `$ t不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。: ]2 o& c* Y+ y$ a2 v! O, r
4 `$ f' s4 _& R; z/ U9 Y2 |. Z9 T
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。
8 D# ~" v! c- D/ u5 V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。+ d! `" C( H; E6 x7 M4 ~
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。
) v: v( t; C* I& H/ R1 a8 h$ g, ~9 ]% ?5 s9 x! A. K
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。$ s, a$ p- w; g, _6 z& u3 l
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
" E3 B! F3 ?. [& c$ h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。
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第四个是月球在不停的远离地球。+ S5 r3 a3 y3 K; Q! |7 ]) m5 X
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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。4 W5 f: h  i0 h+ b* j, R- o. O$ Z* e
经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。
; \- L) @( J6 Y* G/ N" D当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。& W2 Y3 m' x( L$ ?0 v% T0 c
9 O' \7 ~* V1 p" P
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。) H1 a( L- Y: S/ ~  ?. R6 f7 I
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。
5 {' D$ d* ^( @; n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。
# n; b! ~5 G/ o. U" {  @" L到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。
5 \' W2 V( y& {: o$ I& r! n! t% i地月实际距离比0 J- r! w5 M5 W! t6 ]* y
; y2 z6 G: @. ?
来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/
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