地球上很多的現象都是其他星體對於地球的影響產生了,比如極光和潮汐就和太陽、月亮的活動息息相關,今天我們來仔細了解電磁和潮汐。
雖然指南針上的指針總是指向北方的,但是這個指針總是左右搖動不能停止,指針所指的方向在每一個世紀都是有一定變化的。300多年前在巴黎指針的角度偏東,公元1666年指針能指向正北方後來又偏向西邊,1700年的時候指針偏向西邊8度,1800年的時候指針偏向西邊22度,1814年是時候指針又正好指向北方。其實這個磁偏角的變化度數也是有規律的。
即使在一天中指南針上的指針也會經常繞著軸搖動,早上8點的時候指針向東偏,到了下午1點的時候指針就偏向西方。一天中這樣的變化非常多角度也有大有小,地磁不斷變動的頻率和太陽的活動有緊密的聯繫。人們發現太陽黑子數目的變化和磁偏角的變化頻率是同步的,如果在紙上繪製出兩條表示它們變化的頻率的曲線你會發現這兩條曲線非常的相似。
如果說磁偏角的變化是受到電離層的影響就很容易理解了。大氣中的電離層是因為太陽光中的紫外線輻射形成的,電離層的電離程度自然和太陽表面的活動有密切的聯繫。磁針擾亂的周期是變化不定的,偏角最大的時候能達到幾度,這種現象叫做暴磁。地球上出現暴磁一般是太陽表面上發生了爆發的現象,太陽射出帶電粒子流穿過我們的高層大氣的時候,地球上會發生極光和暴磁現象。極光只能在高緯度的地區出現,但是暴磁現象出現的地方就很多了。在高緯度地區像挪威或者瑞典只要出現了暴磁一般能看到美妙的極光。
我們仔細的研究地球還會發現天文現象和一些地球物理現象有非常密切的聯繫。大海上的潮汐就是因為太陽和月亮對於地球的引力作用導致的,看著澎湃的波濤怕打著海岸我們敬畏的大自然很多的景象是與廣闊的宇宙密不可分的,地球絕不是一個孤獨的星球獨自在宇宙中運轉,所有的事情都是一脈相承緊緊相連的,我們是不可分割的整體絕不是一個孤島。拉普拉斯曾經寫到「當風和日暖之際去看這麼大規模的海水在洶湧澎湃,猛烈的撞擊海岸釀成滔天的波濤,真是一件驚人是事情。」
潮汐的原因人們很早就探究出來了。牛頓建立的理論很好地解釋了潮汐的形成和太陽以及月亮對於地球的引力有關。我們假設地球被海水完全覆蓋,海水在引力的作用下會產生形變,突出的海面最高點對著月亮或者太陽,另一個最高點就在地球的另一面同一個位置。引力吸起一面的海水向月亮凸起很容易理解,但是為什麼在另一面的海水也是突起而不是凹陷呢?
其實海水凸起來不是因為引力作用在海水上,引力真正作用的地方是海水下面的地表上。
這兩處受到的引力作用最大地球本身這兩點的地心引力就減小了,所以這兩處的海水受到的壓力也小了自然就會上漲,同時在這兩點的對稱軸上的兩點處海水就會下落。因為地球的自轉運動,所有海水上漲的地點會陸續的發生在每一個點上,所以一天之中會出現兩次潮漲潮落。每逢新月的時候,太陽和月亮同時作用它們引發是分別叫做太陽潮、太陰潮。兩者相疊,潮汐的現象更加明顯,滿月的時候也是如此。在上弦月和下弦月的時候,因為月亮更靠近地球所以太陰潮力量強過太陽潮。地球上的潮汐主要還是跟隨著月亮的變化而變化,在上下弦月的時候潮汐的幅度明顯比塑望月的時候小。