潮漲潮落,看似自然平常的事。卻是月亮和太陽共同的「傑作」

2020-09-19 科學空間站

生活在海邊的人都知道,海水每天都在漲落,有時候漲落的幅度大有時候小,那麼海水為什麼會周期性漲落呢,而且每天漲落的幅度也不同?

其實上面說的這個現象叫「潮汐現象」,是在太陽和月亮潮汐力的作用下,地球上的海洋(江河,比如錢塘江大潮)產生的周期性漲落的現象。在我國古代,白天的河海湧水稱為「潮」,晚上河海水退卻稱「汐」,一漲一落稱作「潮汐」。

潮汐現象是怎麼產生的?

河海的漲漲落落,肯定是受到力的作用,這個力就是上文中提到的潮汐力。這裡以太陽潮為例解釋潮汐現象形成的原理。

為了便於理解,我們首先來理解一個概念:慣性離心力,這個力並不是真實存在的,而是為了形象的描述一個物理過程抽象出來的一個虛擬力,舉個例子,當你坐在拐彎的公交車上時,總有一種被甩出去的感覺,我們把這個把你甩出去的力就稱作慣性離心力,這個力的大小和角速度、拐彎半徑成正比。

下面再來理解潮汐力就容易多了。

我們的地球之所以能夠圍太陽按照一定的軌道正常公轉,是因為地球受到的萬有引力和公轉產生的慣性離心力(為說明問題引入的虛擬力)達到平衡,但這個平衡僅限於地球地心的位置,由於地球是一個巨大的球體,所以地球表面某一點受到的萬有引力和慣性離心力並不是相等的。

為了便於說明問題我們把地球近太陽的一端記作A點,地球遠離太陽端的位置記作B點,根據萬有引力公式我們知道地球表面的萬有引力和離心力並不是平衡的,近太陽端A點的半徑相對於地心變小,萬有引力變大,慣性離心力變小,所以A點的萬有引力大於慣性離心力,同樣的分析方法,遠太陽端B點的萬有引力小於離心力,這樣就產生了兩個方向相反的力,即是潮汐力。

在潮汐力的作用下,地球上的水就會產生向AB兩點「膨脹」的現象,這個「膨脹」也就是漲潮,隨著地球的自轉,同一個地方的海洋膨脹程度逐漸減小,也就是落潮,這就解釋了不同時間潮起潮落有幅度的差異。

月球潮和太陽潮的關係是怎樣的?

同樣的道理,月球也會產生月亮潮,由於地月距離遠小於地日距離,月球的引潮力也幾乎是太陽的兩倍,所以生活中說到潮汐現象一般指月球潮,當然隨著地月以及太陽相對位置的變化,太陽潮和月亮潮之間還會疊加和削弱,形成所謂的「大潮」、「小潮」。

潮汐現象在生活的應用和意義

和水利常規的水利發電站類似,潮汐現象也可以用來發電,利用海灣、河口等有利地形,建築水堤,形成水庫,積蓄大量海水,並在壩中或壩旁建造水利電站進行發電。

潮汐除了能夠發電還有助于洋流的運動,影響海洋生物的周期性遷徙,當然還會為海邊趕潮的人們送上美味的海鮮。

潮漲潮落看似自然的現象,但其中蘊藏著一定的科學,你還發現了身邊哪些有趣的科學現象,歡迎評論區留言評論。

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