什麼是潮汐力?四個由地月的潮汐力引發的有趣現象

2020-12-05 必得網絡

潮汐是海邊是最常見的現象,每天都有著固定的時間潮漲潮落。

潮汐現象主要就是月亮引起的。

月亮作為一個直徑達3476公裡的天體,雖然相比較地球很小,但是月球其實還是有著非常巨大的引力。

潮汐力就是由月球對地球的引力差。

潮汐力是引力源對一個物體產生引力作用時,物體上各個點因為離引力源的距離不同,受到的引力也不同。

比如像我們,其實地球對我們身體各個地方的引力是不一樣的,站在地面上,頭部受地球的引力是小於腳受到的引力。

但是因為我們的身高距離並不明顯,而且地球的引力並不是特別大,所以地球對我們的潮汐力能在我們身體上提現的效果微乎其微。

但是如果碰到像《流浪地球》電影裡描述的,地球被木星引力捕獲,正在向木星落下時。

由於地球的直徑太大,達到1.27萬公裡的明顯差距,而且木星這個引力源又非常的強大,所以地球靠近木星的地方和遠離木星的地方受到的引力差異很明顯。

地球靠近木星的那邊受力比較大,會把地球往裡拉,地球就會被撕扯。

當地球越來越靠近木星時,一旦引力差引起的潮汐力大於地球自身可承受的力量極限時,地球將無可避免的被撕碎。

而因為月球和地球的潮汐力,出現了不少很有意思的現象。

第一個自然就是海水的潮汐現象。

因為地球71%的面積是海洋覆蓋的,所以地球基本上就是個水球。

比如當地球轉到太平洋最靠近月亮時那一邊時,月亮對太平洋的巨大引力把太平洋提了起來,就像大人抓住小孩的頭髮往上提……

這時候靠近月球的太平洋中間的海平面就被引力拉了起來,這樣處在岸邊的海水就開始退潮。

而離月球最遠的地球背面的大西洋,則是由於月球引力最小,所以地球自轉產生的離心力產生的效果最為明顯。

離心力效果明顯導致大西洋的水就像被甩出去一樣,海平面同樣也是升高。

所以此時,太平洋和它對面的大西洋海平面均會有所升高,這2個大洋的岸邊就會都會出現退潮的現象。

當地球繼續轉動的時候,月球引力對太平洋逐漸減弱,對大西洋逐漸加強,甚至是轉動到把岸邊的水拉過來。

這時候太平洋和大西洋的海水就會出現漲潮的現象了。

這也就形成了所謂的潮汐。

第二個就是月球的自轉時間和公轉時間是一樣的。

月球自轉一周和繞地球公轉一周的時間是一模一樣的,而且是不差一分一秒的。

在了解過太陽系內有幾十顆衛星都是自轉和公轉時間一樣後,可以很肯定的說,這並不是偶然的,而是有原因在裡面。

這個原因就是「潮汐鎖定」

月球雖然是個球體,但是它的質心點並不是在最中間的。

因為地球對月球的潮汐力影響,月球各個點受到的萬有引力不同,導致月球面向地球的一面會稍稍凸起,質心也隨著朝地球的方向靠近。

在地月系統剛形成的時候,月球的自轉速度比現在快很多,所以月球收到的地球潮汐力影響不停的改變,導致月球內部巖石的互相位移摩擦。

所以月球的質心不斷改變,而月球內部巖石的運動產生的熱能會因為角動量守恆,會減少月球自轉的速度來抵消這部分熱量。

於是月球的自轉速度一直在。直到當自轉時間和公轉時間一樣時,也就是月球的一面永遠面對這地球時,各個點受力不再變動,內部不再產生摩擦。

這就是「潮汐鎖定」。就像是地球用一根名為引力的繩子把月球捆住轉圈。

至於為什麼地球沒有被月球或者太陽潮汐鎖定,那是因為月球或者太陽對地球的潮汐力太小,不足以讓地球快速達到潮汐鎖定的程度。

第三個是地球的自轉速度在不停的減慢。

在45億年前,地球的自轉速度可能非常的快,達到8小時自轉一周的速度,但是現在是24小時自轉一周。

為什麼現在的自轉速度降低這麼多。

造成這種情況的主要當事人就是月球。

前面說的地球對月球的潮汐力降低了月球的自轉速度,從而使得月球被地球「潮汐鎖定」了。

同樣的,月球對地球的潮汐力當然也會對地球的自轉速度造成一定的影響。

但是因為地球個子大,質量大,月球對地球的潮汐力影響非常小。

但是月球還是在逐漸的減緩地球的自轉速度,以達到月球對地球得「潮汐鎖定」。

不過能真要達到這種程度,太陽都已經毀滅了。

還有太陽也在對地球造成潮汐鎖定的動作,不過同月球一樣,效果非常不明顯。

雖然經過漫長的日積月累,地球的自轉速度會不停地下降,但是在太陽的有生之年裡是達不到潮汐鎖定的狀態。

其實在太陽系中也是存在著互相潮汐鎖定的行星和衛星,那就是此前被踢出九大行星行列的冥王星和它的衛星冥衛一。

冥王星直徑2370公裡,冥衛一直徑1210公裡。這2個星球由於直徑差距和質量差距不像其他行星衛星體系差距那麼大。

而且這2個星球組成的共同質心點是在冥王星外面的,所以這兩個星球都很快的互相被潮汐鎖定了,它們都會6.387天的周期互相面對面轉圈

也就是說冥王星和冥衛一永遠都是一個面面向對方,另一面則永遠背對對方。

第四個是月球在不停的遠離地球。

美國阿波羅登月計劃中曾在月球上放下一個雷射探測器,用於測量地月距離的。

經過測量發現,月球現在在以每年3.8cm的速度遠離地球。

當然,這還是由於地月的潮汐力造成的。

前面說的月球和地球的自轉速度都在不停的降低,因為角動量的關係,地月間的距離會因此而不停的增加。

雖然增加幅度不大,每年只有3.8cm,但是日積月累後的距離是非常明顯的。

科學家預測,6億年後,地月間的平均距離會從38.4萬公裡基礎上再增加23500公裡,達到近41公裡。

到那時候,地球上就再也看不到「日全食」的現象了。

地月實際距離比

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