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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。
2 i) Z) H4 L2 W( U6 @1 j潮汐现象主要就是月亮引起的。2 |: d; J" G" x, Q. e- L) b
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。& s6 e* B" W2 |' Q- o" z

( }5 j  g4 F* n1 K6 y" w潮汐力就是由月球对地球的引力差。; e& @0 J) f, T( ]/ [- P
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。
" y# {# r( B' f+ q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。7 z. F! S. |1 n  y0 o/ y1 o$ _
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。
  }+ F  \$ d; f( Z
# ?* f0 h3 }, U; o: _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。
; y+ U( v1 S) F2 ?1 q$ L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 l/ O" E. i* F' C. S/ p8 b
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。/ _! L1 l+ }5 g2 ?& H
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。- w* `, Z1 r! j# T2 P
/ j# Q' i( a/ s# S+ }# P' N
而因为月球和地球的潮汐力,出现了不少很有意思的现象。
# }) l- m/ c, M. k3 P2 ~; r7 |; q8 I第一个自然就是海水的潮汐现象。
! n* x; Y* b6 m0 G% i
- o9 K8 L+ h8 d2 Y- V5 B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。2 w- e7 c3 y' m- ]8 s4 g1 w
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……- j/ i' N8 D( A4 s1 [1 c& y
+ o8 D' B) ^. L6 H  ^. N3 ^% P0 `
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。% e$ k1 u* Q* {
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。! S5 o' a2 |9 g- u
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。
2 ^8 E; M) C! t% z% S% c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。/ Y* ^+ p" p$ D, V

$ e! [/ I8 c4 Q1 Z) a6 b. K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。; N. n" E& L) g7 _1 j) N+ L" I
这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。
! b, u& t. W0 E, b  m0 ^3 V5 f2 I这也就形成了所谓的潮汐。& z( S7 J$ \  I5 ^0 x" F
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第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。
' v) m# z. ?/ a; d8 t& X& Z4 V
8 ^1 B  A7 T9 r! m7 h, G  k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。6 `5 {3 k0 M! w1 C' y& X
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 }8 j. K1 _4 g& S
这个原因就是"潮汐锁定"
' v) J  r* w! _, [* J9 s/ h0 |8 P& L$ H& e; t5 I* K8 q( [9 w, C
月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。. v. q4 }5 O6 d# J1 t, n
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。/ V; o3 |  Z' r) n2 }
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。+ b  {( x7 E, I( A7 ]  m
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。  W  C4 Z# m" J
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。  p, R7 O: w4 l( d6 X, n  X
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。3 l0 u3 n) d# G" j1 z, v
% u, r0 D& }7 |# ~) j6 F- ^
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。
# i  O6 Y$ Q4 Z- h. u) ]) P' q第三个是地球的自转速度在不停的减慢。
2 j7 ]/ ^5 ~, C) B0 H9 o! d& e! C' b! g" u4 q7 t, Z6 ]
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。+ T/ B% b% n$ z! U
为什么现在的自转速度降低这么多。
+ _% L4 I% R4 E( l. ~3 J造成这种情况的主要当事人就是月球。
2 A$ P5 g/ N. W% `4 \: F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。. V: n# ~/ p9 g5 [. y; w$ 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。
* W: c6 P$ B5 w0 z
$ [- R, C2 ]( s' O& ~( M0 s0 s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。. K8 R* n, ^  V1 t! x6 C
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 E) h9 y6 z! T0 q# ?. S5 g+ l3 s
不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。
3 a* ]6 P6 D* k! V1 z6 ~" T8 W9 `* P  f: a( I  l5 m1 c
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。
' G8 _( N4 [, L: C* [+ u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。
) K. _6 m% v1 a, p. A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。8 o8 u- o( L% h$ B: ~
8 ]% \7 K: W# h2 C2 p; Z9 D
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。
( v% ]% ?8 B. f3 R4 ?& G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
4 w- K& K2 V5 q. G" L# H; i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。' ~' q& D# p8 o6 A: x; A) ~7 ^3 C
6 a1 I/ A' U& r# K+ `
第四个是月球在不停的远离地球。9 `- }) n* R" e/ h; t
2 @2 u3 j! E7 ~9 n
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。2 W9 b, p$ `1 p* k/ J1 @
经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。1 m+ _7 v! b5 _: l' c
当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。
" f4 l3 |8 `9 _& v; I! P, A' N
2 s1 R- F" x; g: |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。
3 f1 \4 l, z# ~- b' D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。
4 a0 e1 p, U7 Q- c- t& 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。
% \3 O$ K5 T  w& f- b$ E% \到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。
9 b% F+ c; w9 S3 g: s( F地月实际距离比, T8 c! u0 Z) i6 c, M
& p( H: z0 V( C5 L2 e
来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/" g8 w& k, e3 y, u
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