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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。  c7 h' q# ^8 D- p
潮汐现象主要就是月亮引起的。
- {, j( a! m+ S/ T/ l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。/ @3 w; e  k- K1 S. ^

/ g8 }. Y  w( O( G( v' A潮汐力就是由月球对地球的引力差。
& M5 B/ m) D$ A, K& 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。5 f: C/ f$ G: c0 d* g' @3 k
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。$ C# A! r( N' k$ P) }$ J4 R
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。
/ L" H4 T$ e- O: V" x: [
. i' F% g) X; D- B2 ]! J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。( O- D3 @0 I6 P; F% \+ L( [& T. {
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。
# R8 r) i3 |+ `1 `/ {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 ?5 f7 E  s+ t" M; A  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。9 Z0 V. ]2 z0 F& K% @# Q* p

9 c% Q/ _' v$ H9 w7 d而因为月球和地球的潮汐力,出现了不少很有意思的现象。
8 t) S+ p8 j4 F8 d1 a第一个自然就是海水的潮汐现象。
7 K4 {; S6 r, M6 a1 h
7 J) B4 S2 g3 F! H9 o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。
8 o0 D* S5 _3 w* z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……3 [; O% F' o: w# o
3 u, V, |, ?( J3 `
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。
& M( c0 P* p2 `( s! \# s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。
6 S: c6 C( V# s4 Z, j7 c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。
" T0 T- f2 C2 d  @9 A! V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。
% f, D: y. p. f) E- i* F/ I( ?  C% ]
3 f* m4 f2 L1 H( ]  ?; z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。8 V" ]+ `/ D) O- F% w# d' A
这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。9 I% T6 f# w% a
这也就形成了所谓的潮汐。
2 w3 f6 D4 ]* C) a9 H, p/ b8 R& c( J+ l( D: o
第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。6 g. \/ W' Z2 Y. F
( Y; _$ d2 J6 J/ m5 S5 {
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。' g. K4 v9 j; p# S
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。0 F3 K# m8 x% y: ]' `
这个原因就是"潮汐锁定"
+ `% D' |& Z( ?5 x
8 J7 E' q* g) V4 H; L4 Z月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。
2 x% e) q3 x8 K0 N% k) E0 u% 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。
2 h) R- C  C% _' j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。
; t' Z; h4 G5 Y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。0 }' p3 q2 Y+ I: U0 S2 E: 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。3 d6 b1 R  Z. Y, X0 Z# C; G
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。9 c3 v' B6 W6 W- N0 O

5 ?! _. A9 L! R$ \  M, e7 G3 d+ 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。$ p2 X! p/ [, x4 ?) x
第三个是地球的自转速度在不停的减慢。
, x+ A) z) Z" V/ f) u# T& v! B- }* u+ n5 k/ U. l1 {
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。
! A, l4 g& y3 e5 i' z. g为什么现在的自转速度降低这么多。
/ A6 d5 ^; N& k: [' n/ g造成这种情况的主要当事人就是月球。& p7 y5 {: z0 _+ c5 H4 w6 q
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。" L3 G9 H4 x9 n2 r5 e) x! A
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。$ ]0 {: E% v' S) W3 ^

% Z0 P; Y5 r& ?! m3 s: _: Z0 U, o8 ^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。, `; C" I2 J/ Q6 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"。3 D8 I# T# Z& I
不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。! n/ h. D! O; Z1 x. F3 L6 u
8 p/ @) t: q" w/ a' Y1 C- 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。
. b9 z! Q" y& q  L6 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。
+ g' a; {: Y, P% t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。
1 S0 {' W3 ]3 d$ N
. v( A! ~# |7 j3 s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。
( m! q3 h: ?: x7 S4 K6 ^! |6 I1 E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
& A0 w  a2 _" k9 e6 g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。
" X! P* ]6 B/ u9 e$ e1 O
( O+ c! X8 f1 B5 Q4 m% t6 _第四个是月球在不停的远离地球。/ ~/ A/ Y. p* l9 M# Q; c
3 f, f% i1 t5 r0 Y
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。
9 W6 `- i  d0 m, B经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。
! V; j: b! D0 a! ^0 ~9 A当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。: y& I% C! p$ @2 L- @% t
; a7 Z# m5 q# ^/ a5 P* X" u$ t
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。: b( I' Z' S% [% u6 x& 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。
: F1 Q6 X  S1 W8 c/ E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$ E5 Q/ _  s
到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。2 Q+ D, V/ O$ V4 L6 o
地月实际距离比
; H, C. Q/ T# H8 x6 B
* `. h# L2 _3 [" `2 k- B  A# J来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/* W, Z8 a4 _5 e) i1 e+ G# M0 f
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