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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。
5 j8 p! d6 b4 m/ D: d* ?0 C+ `8 \1 s潮汐现象主要就是月亮引起的。2 I( F5 x! R1 I8 D
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。+ u5 B- p+ C' E+ ]. _

" m$ W* J3 \# z: ~6 B潮汐力就是由月球对地球的引力差。
: q# m9 F( v4 a7 E) A% `0 E8 ]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。
' Z9 P7 n9 r' a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。4 w( Z- w( U' ?8 J- F
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。
( B- I; u1 z9 c8 g! s! `
# O+ m$ ]6 w  f& j8 O+ E! ?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。0 {0 l# \0 L3 d4 M: i8 W8 z
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。3 @" s' a" E+ o$ O. Q) K! s
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。+ I+ I' J6 {7 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。: i$ m1 N6 x0 p0 ]6 B& I+ l: r

0 b6 z6 E: q: u; R2 e而因为月球和地球的潮汐力,出现了不少很有意思的现象。
9 r! b. j* Y; @0 S6 J/ X5 y8 Q第一个自然就是海水的潮汐现象。0 k+ s1 P: R; `

2 B% P6 A; y* I* S/ e$ S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 e' `$ g5 _" p' ]5 k# 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……" \9 X% _7 j4 q+ U* q( T) B9 h+ k& Z

% ~' V8 o7 P1 H) M; _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。: |5 @4 P4 J* o% u- ?. S) L
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。
1 ~9 D  o% ^! J" N6 f  X3 X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。7 w' B  ]" b# ]* L6 ]7 o: p0 L, {
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。
: `# N! @2 |8 N2 E4 A* v4 }+ d2 [0 O1 {1 M, b+ o( h5 q
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。
5 \# O( J$ C) d" I- @这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。& B5 s8 g2 Y) b' ]
这也就形成了所谓的潮汐。  |9 W9 ~4 F' G  j2 c! P

6 s: a- J( {: v9 F第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。
! H. ~, t6 |8 N* X& a6 I2 [# Y+ c/ G1 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。
* s$ j, x0 C. \# ?2 h" R' s: V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。% \% R6 j# n) S; t2 U  v
这个原因就是"潮汐锁定"# l  W% Z* A3 [9 p+ \* w$ G
8 s# x: ?3 Y! }$ u) k* C
月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。6 O' C4 d: T5 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。
! Y1 a& @( e& g; J6 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。: u2 D7 c, j. r
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。
* Z' J3 b, t2 B% p4 @0 z+ C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。
$ ~7 M9 m" q+ b/ T' t: t9 A' F5 W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。
; {; F2 s; e0 |6 G' \
7 W9 j+ U% T% d$ H$ V' r" U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。
0 @6 o% l$ W- R8 S第三个是地球的自转速度在不停的减慢。* ^* P$ T' L" c9 m. Q
. W2 _8 G) Y" }( [. L
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。
) w# k, B( \2 X  d( F" X' d为什么现在的自转速度降低这么多。
( I4 M# S& Y5 E# W造成这种情况的主要当事人就是月球。# g! [* m# J  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。
" ?; D" T1 ]# z( Y1 b4 T& v+ p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。. U+ D2 N! ^6 \7 K, X4 m* A
% D' U) H# G5 ~
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。
) h- s9 n4 y, p8 d7 I/ h( h9 B: u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"。
: a; h5 Q. E. L不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。% i  n" N, m6 e! Q
& y  U7 H/ c$ H
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。# u# Q7 q4 w' [; O6 a2 c
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。
+ [( I. Q$ c& P4 C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。# _+ l7 a; N) E
$ Y' }5 x% X! R" L4 ]) J; P0 q
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。
( u- E$ K9 {5 K2 ~( I0 L9 Z+ O3 p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
7 r- U$ C4 @+ ~& @& h$ i: R; _7 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。
1 _" ]" i  T, Z& ^# X2 t
: s0 @5 b- l8 O& c: v& R) P5 W2 \第四个是月球在不停的远离地球。
) `" t" K* P5 k6 G. X; I
' Q# M% J& I! @$ ~" A4 K4 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。
7 B9 I- V4 s) {7 Z) F2 R. M经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。
8 p# }. `; h, a* F! n当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。( `$ }8 F: h: ~, I' g/ p
" L0 D! w' k8 r6 v4 ~$ h9 j% 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。- V% q, U3 r3 p
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。
/ @0 b- H9 D7 Z1 A* h: b( 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。
. L" c7 ~- f# ^: @) l2 m& w到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。
, J6 I! C. @, p% D地月实际距离比
3 [! Z) U# H1 ^8 Y% j3 z. q9 d7 }! `* f2 l
来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/
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