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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。
, h1 n0 j% c$ `/ w5 c+ |# A潮汐现象主要就是月亮引起的。* V8 ~- o# e  e' k% Q" r# n- G# G
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。7 k3 d) Y/ A' i) d0 t

9 v: q' I) t7 f% R( F潮汐力就是由月球对地球的引力差。0 i) T) t: u# A+ r2 E# ]
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。
% s- q7 V. {2 u4 _$ o# G5 |; B+ P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。( b3 ]' ^* {; C' j# 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。: j1 N0 R% `0 X7 ?( [

9 E  `: e" S. s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。7 C/ V+ F3 H1 T0 }
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。/ H) @. t0 @2 O; o
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。4 e9 J3 D! M; r+ h  ^  \; P4 |8 x" 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。
( g" |( D5 w/ T  r1 O! X6 h& q: n2 ?$ K/ i- 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。4 I6 u& P& _% X$ p9 q, G
第一个自然就是海水的潮汐现象。
. P/ K9 g8 U2 \: M5 U1 x8 m
, e5 ?. a8 k6 R0 l8 M& c- k- 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。
* ?6 P# k3 y. d% l8 x2 Q" l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……
, n; c9 u$ V1 R$ p0 ?, e& Q9 i' \4 X$ d# H1 n
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。( D% U# F- z( P. H
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。# P4 n; }2 E3 X3 U% 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。
8 G" _; u2 N3 U, o- o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。- P% o- n7 `" R1 n0 e1 b

" S+ N: g3 }5 \* v5 b: U0 ?$ |3 [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。/ A) Z5 g2 d; Y$ T; O/ D
这时候太平洋和大西洋的海水就会出现涨潮的现象了。
/ y5 R$ n. H4 x. ~这也就形成了所谓的潮汐。
* ~* M5 Q2 R5 p' l" |8 @6 P
: R( Y  b/ Q5 U+ l3 R0 F0 s5 \第二个就是月球的自转时间和公转时间是一样的。
! n/ k, Y, J5 Q: N* p0 M. {, T; N5 e, N/ u, g, q6 q$ @5 F
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。" \: z" b2 u- g/ K& Y! d
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。
9 X! }2 l8 h" {/ F这个原因就是"潮汐锁定"
* H3 a- s  p8 S! |) r; H5 _& u
$ Q3 t: r  I2 U, j( \月球虽然是个球体,但是它的质心点并不是在最中间的。
+ o/ \) c3 e$ y2 v* f. P* i. c: h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。0 [& Z) R+ @  V
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。( Z2 R3 I0 n0 P, }
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。
1 g2 C5 e& V  Z4 s9 ]4 w: u% i3 f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。
" o9 `3 G! H0 z, p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。
" V$ @; Q0 t- a: {- [' \; [- r+ j. b3 @# L/ h  J+ {
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。% Y0 @* \8 `0 s; V, I
第三个是地球的自转速度在不停的减慢。
0 P6 K8 p8 r) N: O1 ?1 N# D# }+ M3 e+ V
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。
2 h/ s3 w. t7 d+ c为什么现在的自转速度降低这么多。; `; q3 ^  m/ M
造成这种情况的主要当事人就是月球。
) J5 K6 E& G( _$ l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。- |4 |0 A7 g( `2 {
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. {8 c5 \4 Y" ^8 a

5 x1 p+ g  I% n! N4 [) h: y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。" x, Y, N1 ^! O  C  i0 a& d9 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"。' x: j" Y1 i. j& S9 ]
不过能真要达到这种程度,太阳都已经毁灭了。. ^. L- e7 h2 ^, s( r" w& z
" }! H& p. ]  M. Q# P6 g
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。1 w3 U& [& y; x% t. ]: 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。
4 {4 J9 I( A0 V4 x7 Z' x/ r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。
: E( M- V8 P; m; H; j6 D  h8 I0 _: S* N
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& Y) z2 W$ ~1 t0 \0 ~! b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
8 w+ K5 [- G6 U; S! E1 O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。& [8 S7 M% \7 ]) q/ K8 r* Y

- ~  b) V& E" d7 n4 d% {& H第四个是月球在不停的远离地球。
+ J/ \. L" E( b; N) T
3 E' I& f3 Z$ n( ?& 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。% w7 ]# W: c2 B6 d: f  X& ]! T& c, u
经过测量发现,月球现在在以每年3.8cm的速度远离地球。
. X: `, y8 J$ h, d4 m当然,这还是由于地月的潮汐力造成的。
6 C. H( f8 Z, \& j: c4 g- B8 Y' J- `
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。
& i4 @6 H" d9 ?, R& q* `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。
2 I/ ^5 O  j7 P3 J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。
' k3 J' H$ Z) h' B到那时候,地球上就再也看不到"日全食"的现象了。8 C- x; v: ?9 l7 C7 {+ c$ k$ ?9 S/ F1 d
地月实际距离比
7 z' t! l4 P2 N4 a
2 ~. `) y$ }) A5 q% x来源:https://www.toutiao.com/a6685608207106179592/0 `4 y+ K  x6 O$ W. m
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