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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。8 p0 R- t2 g$ X: v. A' J* T" _  n1 C
潮汐现象主要就是月亮引起的。
7 z/ a9 p) R9 n. z9 E4 W  ^8 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。% e  l( Z0 M4 N: V
# N8 x. Q" f7 S: Y3 e9 P
潮汐力就是由月球对地球的引力差。* V* V" F, k  }) H3 [! G0 h
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。+ J: k( V1 n3 Z( s  T
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。
5 b" t3 f$ I  L7 r7 \% ?9 i/ V$ W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。
! Y. h% g* b1 i3 s0 n( |$ x/ v) e
1 A2 A& X4 m( ^1 Y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。
) j: A1 I' F0 Z4 w/ M) B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。
4 j/ h1 |5 k( }7 f5 v+ }4 G% e% A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 l9 d  Z; H) `! y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* H" b& ]" m
2 u( t7 t! p; H/ J而因为月球和地球的潮汐力,出现了不少很有意思的现象。; D0 m) o! P1 b3 r
第一个自然就是海水的潮汐现象。6 P# @, `$ l5 I$ O" ?3 U8 Q

1 a) S" n2 G* ^9 I1 T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。
; Y! P3 s; D' i. P' c& Y1 n. Y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……
. d* A# B7 W9 S# {2 g; `
# p& D5 s- u% O$ v) o7 \) m% T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。
, a! G, R, O- e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/ D0 m' P3 `9 n# 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。
# }( q: d2 B( x) Y! m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。
9 X$ T+ u3 v+ w) r% d! ?
; g* S& y& x9 M4 C( q+ E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。+ c- b2 M0 x: [4 J9 i+ B8 t3 U
这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。% X, J8 I+ r+ M6 x: Z$ Y
这也就形成了所谓的潮汐。
! P9 P4 n: ?2 `! h5 r1 i. m% y+ O, q* g
第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。
" a- M7 ]3 ^8 A& R# r
' W2 L, A( }7 m" j0 C8 P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。
) I( k" C( X0 a" {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。
- ]1 U6 W" e1 K1 F这个原因就是"潮汐锁定"- [* O5 l5 ]2 e5 f  J4 k
! x' D0 }' i5 V! c% i- _- J
月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。
6 R; ?8 i; `- l0 R8 y- 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。( \" K9 d6 \4 R2 m
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。+ p# d' ~3 {+ Q; y) Y: E3 {0 x+ N
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。
$ ^" k' v# U: b2 }: F0 `& ~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 f, a- p+ O; r& P1 t# P  J  f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 S- S- b5 Z, O! k$ P' f
8 j0 e9 D& e4 U5 i! M
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。
# l8 u  N9 Z- q, F7 j* T第三个是地球的自转速度在不停的减慢。! g' M! r& C2 B' u( z

; |7 Z% Z7 z0 _0 d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。' R9 n3 S3 n! z! a! d4 }
为什么现在的自转速度降低这么多。2 V. a4 S9 |: @; G% ~
造成这种情况的主要当事人就是月球。
3 i* K( K& r# K* \4 [3 R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。
+ n# |1 j# ?! m* ^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+ e1 I$ A7 i

# I1 |7 M* E' H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。8 j8 J; a* {3 Z: @9 ^7 o) U2 ^
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"。! z3 R( b# T: o/ q2 v0 q
不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。
0 ?" n' S3 W; Y$ a3 L; w0 H3 o% S6 e, a! F  r* ~5 }" y) x: W
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。  _6 {" l3 b; q9 A
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。
0 ?1 F9 `9 @9 {; W- C) `& T" s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。" G. ]" E" L9 f9 s
% K0 ]! n% ?& j+ z, ~4 f
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。. t2 |2 _4 `2 M
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
/ T6 u3 m. ?+ U+ k0 O9 N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。3 e. Z, c+ F, x; d% \) H% {

- c! p0 R' d) f: x2 p第四个是月球在不停的远离地球。
8 o0 f3 |$ ?- Q1 o" Z% y  X1 b' W5 O* a+ q
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。* O" b1 P% N7 q5 K
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: {# Z* M
当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。
4 M$ o& \  G2 ^7 L+ ?  B, J
! r# W- M( K" H% 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。  A; K: H  }8 S& s% s/ h) g% ?
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。
: C- ^8 J, Z" \7 i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。
; A7 ?; P3 A8 U$ t5 o# M到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。2 Y4 I. u4 h2 U: {/ j. K
地月实际距离比8 k# V# @8 E3 n! t* a( p

7 _4 \- p; g' ^! |: r" R来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/& N% K8 j9 G9 _- c3 K
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