為什麼會漲潮和落潮?是什麼原理?

2021-01-07 科學黑洞

地球之上的漲潮、退潮和月球對地球的引力有主要關係,而太陽對於地地球的引力是次要原因,太陽系內其他行星對地球的影響幾乎可以忽略不計。

我們可以簡單的地去理解,地球上的潮起潮落是一種運動,運動的產生意味著力的存在。而地球主要受太陽和月球的引力,當太陽地球和月球處在同一條直線上的時候,地球受到的潮汐力是太陽和月亮兩個「始作俑者」的疊加效果,屬於地球上的大潮;而當太陽、地球、月球處在一個直角上的時候,地球受到的潮汐力是削弱的狀態,也被稱為小潮。

地球潮起潮落的原因是潮汐力的存在,但潮汐力和引力並不是等價的!

自從牛頓發現萬有引力定律之後,我們知道使月球高高「掛」在天空上的力和使蘋果掉落在地面上的力本質上是同一種力-引力。同時給出了計算萬有引力的公式,引力的大小和兩個天體之間距離平方成反比,質量乘積成正比。

而兩顆天體的距離一般都是把天體理想化為有質量沒體積的一個點,把地球和月球都近似看作正圓的話,那麼計算它們的引力就指得是地心和月心之間的距離。但實際上地球的各個點受到的月球引力是不相同的,各點之間和地心之間的引力差被稱為潮汐力。而正是這種力引起了地球上的潮起潮落,通過計算月球對地球的潮汐力大約是太陽對地球潮汐力的兩倍多,所以地球上的潮主要是跟月球有關。

簡單的理解就是,距離月球越近受到的引力越大,各點之間受到的引力不同自然會引起地球內部的變化「撕裂」。這種「撕裂」效果主要體現在海水潮汐、大氣潮汐和固體潮汐三方面。其中海水潮汐是我們最熟悉也是接觸最多的,而在《流浪地球》電影中我們看到的地球大氣層被木星吸引吞噬,也是潮汐力的原因。

潮汐力還會引起其它的天文現象,例如地球對月球的潮汐力導致月球自轉速度逐漸減慢,最終和公轉速度嚴格一致,形成了潮汐鎖定現象在地球之上我們只能看見月球的正面。簡單的理解就是像抓一個人的頭髮去旋轉,這個人就是一種被「撤曳」的狀態。如果是地球的話,表面上的海水是流動的,收到潮汐力的作用自然而然會潮起潮落,而固體我們不易察覺,氣體就更沒有直觀的感受了。

文/科學黑洞,圖片來源網絡輕鬆。

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