細說潮汐力產生的種種現象,探索月球和地球本身的秘密

2020-12-24 每日講述科學

了解天文學的人都知道,月球永遠只有一面對著地球,我們永遠看不到月球的背面,很多科幻的電影就會拿這個事情大做文章,比如有一部動畫片叫做《宇宙騎士》,裡面就說到月球的背面其實是外星侵略者的大本營,它們躲在月球背面,人類看不到他們。月球只有一面面向地球這個事實確實是引發了人們無數的遐想,那為什麼會這樣呢?其實這是潮汐力的作用,這個現象就是傳說中的潮汐鎖定。為什麼叫潮汐鎖定?因為月球就好像被地球鎖定了一樣,月球的視線永遠都不能離開地球,這就是所謂的潮汐鎖定。月亮對地球有潮汐力的影響,而地球對月球也有潮汐鎖定,這一切的原因恰恰也是因為地球對月球的潮汐力導致的,這個潮汐力是相互的。

在很久很久以前,月球自轉的速度其實要比現在快很多的,而現在的月球一個月就繞著地球轉一圈,我們知道潮汐力的本質是整個月球上的不同位置,受到地球上的引力會不一樣,引力不一樣會導致什麼後果呢?我們可以從兩個層面來看這個問題。首先,如果把月球當成一個整體的話,我們來看看它會有什麼效果。首先離地球近的那一側,要比離地球遠的那一側感受到更大的來自於地球的引力,這樣的情況下,整個月球的感受,就好像是有一個沿著地球和月球連線方向的力一直在兩端拉伸它。這樣的情況下,月球其實就不是一個完整的星球了,這個時候我們要再來思考一下月球是由什麼物質構成的。

月球明顯不是一個均勻材質構成的一個均勻球體,如果是一個均勻的球體倒是沒什麼,它可能就不會被鎖定,正是因為月球是一個材料豐富、元素各異的天體才會被潮汐鎖定,我們可以把月球想像成一個內部比較鬆軟的球,因為內部都是一些石頭、沙子、土,甚至可能會有一點點液體,這個時候由於月球在地球潮汐力的作用下,它就不是一個圓形了,而且月球還沒有被鎖定,還有自轉的時候,被拉伸的部分也是一直在變的,這會導致一個什麼效果呢?月球被地球的潮汐力全身作用了一遍之後,它就變得非常鬆軟,而且也會作用在月球的內部。那麼在這樣穿透性的潮汐力的作用下,月球就像受了內傷一樣,發生了內部結構的變化,整個土質就比較鬆軟,這是第一部分。

第二層我們怎麼來看接下來會發生什麼事,由於有潮汐力,靠近地球的那一面一定是受到比較大的引力,所以月球相對來說,這些鬆軟的物質都會有往地球那一面跑的趨勢,就等於整個月球的重心不在正中央了,但是潮汐力的作用,方位是一直在變的,因為月球還在自轉,月球內部的這些物質,本質上也在經歷地球海洋一樣的潮汐,那麼這些物質在月球看來就是在動來動去,那會產生什麼效果呢?明顯是會在內部產生一種摩擦力,因為位置不斷在變,本來月球轉動比較快的話,它就是需要能量的,但是能量會逐漸被消耗在摩擦力所產生的熱量上,久而久之,轉動的動能就會越來越弱,轉得也就越來越慢。

這種摩擦什麼時候才能停呢?當然是在月球不再轉動的時候,自然就不會再摩擦了。這就是所謂的潮汐鎖定,月球就這樣被地球的潮汐力鎖定了。那麼問題來了,後面的事情是很可怕的,你想想,我們地球也是球,地球上面也有海洋,海洋在進行漲潮和退潮的過程當中,也在和地球的表面不斷地發生摩擦,那地球會不會被月亮潮汐鎖定了呢?會的,但是非常非常久,而且同樣的事情太陽也會作用在地球上,太陽對地球也有潮汐力,也會產生潮汐鎖定。但是太陽對地球的潮汐鎖定作用只有月球的一半,因為太陽離我們太遠了,鎖定了之後也是很恐怖的,因為鎖定了之後,地球只有一面對準太陽,這一面就只有白天,這一面上的生物可能都沒有辦法生存。

地球的另外一面可能也沒有辦法生存,因為獲得不到陽光,萬物沒有辦法生長,所以說如果這個事情發生的話,地球上應該就很難有生命再存在,可能只有白天跟黑夜交界的那一圈還會有一些生命,但是你也不用太擔心,因為地球還是比較大的,這種潮汐鎖定就算發生估計也要過75億年,而且在那之前,我相信人類應該已經移民外星了。不過在逐漸被鎖定的過程當中,我們地球的轉速會越來越慢,越來越慢的情況下,我們一天的時間就會變長,當然可能減速的速度也非常慢,一年可能只會慢0.000001秒, 所以在我們現在的有生之年,還是不需要擔心這些現象的。

相關焦點

  • 月球到底是怎麼引起地球潮汐現象的?
    大家知道,自古以來,月球它就是地球的一個忠實的護衛,每個夜晚它都會如約的掛在高高的天空中,給我們指引著方向,它不停的在圍繞著地球公轉,也因此為地球擋下了很多的災難,我們看到在它的表面坑坑窪窪的環形山,其實就是在億萬年來,它替地球擋下那些外來小行星的有力證據。而它和地球之間也存在著這種萬有引力的作用。
  • 月球為何會被潮汐鎖定?地球因這個力的作用也轉動得也越來越慢
    無論是自轉還是公轉,追溯其形成的原因,都是在星體或者星系在形成的過程中,依靠吸聚星際氣體和塵埃物質來不斷壯大自身的質量而成。原先的星際氣體和塵埃物質在引力擾動作用下,都會產生相應的角動量,而組合形成的星體,都會繼承這些組成物質原本的角動量,從而對外表現出旋轉狀態,無論是太陽、地球和月球都不例外。
  • 神秘的月亮,探索太陽和月亮對地球的引潮力與潮汐的關係
    何以解憂,唯有東風,大家好我是你們的老朋友小東,通過一個比例的關係可以知道太陽地球的引力是月球地球引力的174倍,乍一看上去感覺是太陽潮汐的影響更大,這裡面所說的是萬有引力,所以還是會受到月球或太陽引力的。同時那地球本身也是受到引力的作用。
  • 宇宙新理論(之)潮汐是如何產生和演變的
    地球上的潮汐現象主要是由於地球的形狀和旋轉速度所決定的。每天兩次漲落潮。而根據萬有引力定律,月球對地球物質的引力和距離的平方成正比。由於地球不是理想的質心點。但是,隆起原理或面朝月球一側稍有不同,這就造成了地球上一天中會出現兩次漲落潮。其中低潮期出現在兩次高潮之間,變化周期與月球公轉周期相同。據萬有引力定律,太陽也對地球的潮汐現象起作用。但是作用沒有月球的影響大,理論計算月球對地球的引力是太陽的兩倍。月球和太陽的共同作用下,有時候兩者的引潮力相互抵消,有時候互相疊加了,也就造成了大潮和小潮之分。
  • 為什麼海洋有潮汐,而湖泊等水體沒有產生潮汐?
    早在漢朝時期,我國民眾就已觀察到潮汐現象同月亮的關係,即有所謂「濤之起也,隨月盛衰」的記載。其中的「濤」就是指海水的潮汐現象。不過,推動海水形成潮汐的成因,還是很複雜的,主要原因是月球、太陽的引力對海水的影響,尤其是月球的引力影響。
  • 神秘的月亮與潮汐現象:潮汐是如何形成的(圖)
    配圖:資料圖    大洋潮汐是在月球、太陽等天體引力作用下所產生的,在萬有引力的作用下,月亮對地球上的海水有吸引力,人們把吸引海水漲潮的力叫引潮力,地球表面各地離月亮的遠近不一樣,所以,各處海水所受的引潮力也出現差異,一般正對著月亮的地方引潮力就大,而背對著的月亮的海水所受引潮力變小,離心力變大了,海水在離心力的作用下,象背對月亮那面跑,於是也會出現長潮,由於天體是運動的,各地海水所受的引潮力不斷在變化,使地球上的海水發生了時漲時落的運動,從而形成了潮汐現象。
  • 地球上的潮汐是怎樣形成的?
    經常在海邊玩的人會發現海水常出現規律性的漲落現象,海水會快速地上漲然後迅速下降,那麼地球上的潮汐是怎樣形成的呢?潮汐只是海水才會出現的現象嗎?答案當然是否定的,潮汐不僅僅是海水的運動,地球的巖石圈,水圈和大氣圈受到日、月引潮力的作用,都會產生規律性的運動。潮汐可分為固體潮汐、海洋潮汐和大氣潮汐,它們分別是固體,液體和氣體在日、月引潮力作用下引起的固體變形,海水升降、漲落與進退等周期性變化。
  • 什麼是潮汐鎖定?我們在地球上為什麼看不到月球的背面?
    什麼是潮汐鎖定?在讀這篇文章之前,你可能從未聽說過潮汐鎖定,或許會好奇它到底是什麼?它是怎樣一種現象,以及它究竟意味著什麼?潮汐鎖定是指當空間中的某個物體繞著另一個物體旋轉,該物體的年和日在時間長度上相等。
  • 月球到底有沒有自轉,這種被潮汐鎖定的星球是獨特現象嗎?
    所謂潮汐鎖定,又叫同步自轉或受俘自轉,是指發生在重力梯度下,導致天體永遠以同一個面對著另一個天體的現象。這種現象一般發生在A和B兩個由於引力相互作用組合在一起的雙星系統,比如地球和月球。這裡F表示引力值,G為引力常量,M和m為引力相互作用的大小物體,r為引力作用雙方的質心距離。這個公式表示,引力大小是與質量成正比,與距離平方成反比的。天體之間的潮汐力派生於引力,這種潮汐力大小與引力是成正比的。但潮汐力與引力是有區別的,一般來說,但天體靠得較近時,潮汐力才會顯示出來,而且越近顯示的越厲害。
  • 假如月球突然消失了,我們的地球會產生什麼樣的後果?
    我們現在通過學習和研究,知道月球還有助於引導洋流和潮汐,有助於地球的大氣和氣侯運動,甚至有助於穩定地球自轉軸的傾斜。可以說月球已然成了地球不可分割的一部分。但是,它畢竟不是地球,不是一體。所以有人就展開想像,如果哪天,月球突然消失了。對地球以及包括人類在內的地球上的所有生命將會產生什麼樣的影響呢?我們還能不能健康快樂地生存下去呢?
  • 因為潮汐鎖定,月球只有一面朝向地球,若地球被太陽鎖定會怎樣?
    當然,月球並不是從一開始就只有一面朝向地球的,導致月球自轉和公轉速度趨於一致的原因就是地球對月球的潮汐鎖定。在宇宙之中,兩個天體發生潮汐鎖定是一種很常見的現象,僅在太陽系之中就有很多這樣的例子。太陽系八大行星之中離太陽最近的水星就被太陽潮汐鎖定了。
  • 如果月球突然消失,會對地球產生什麼影響?地球或因此淪陷
    幾十億年來月球一直圍繞著地球做公轉運動,兩者構成地月系統產生了多種聯繫,以至於如果該系統中缺少了哪一者都會出現不穩定。那麼如果月球突然間消失了,會對地球造成什麼樣的影響呢?月球對地球產生的最明顯影響是潮汐作用。正因為地月之間的潮汐作用,使得地球上的海洋河流都增加了湧動翻滾的動力。
  • 潮汐由月球引起,月球每月才公轉一圈,為啥每天潮起潮落兩次?
    如果不精確的計算,地球上潮汐一天兩次與月亮公轉沒有多大關係,因為潮汐的次數隻與地球自轉有關。但潮汐主要是由月球引起的,這一點也沒有錯。潮汐是由於太陽和月球的引力作用下,形成海水周期性的漲落現象。太陽和月球對地球的引潮力,是指太陽和月球對地球上單位質量物體的引力,以及地球旋轉時產生的慣性離心力,這兩種力組成的合力導致的。因此引潮力與引力是有一定區別的。太陽質量是月球質量的2706萬倍,太陽到地球或者月球的平均距離約1.5億千米,而地月距離為38.4萬千米,相差約390倍。
  • 月球與地球互看效果大不相同,為何從月球上看地球會心生恐懼?
    提及離人類的家園地球最近的天體,大家應該首先會想到月球,而月球這個美麗的星球,因為會反射太陽光,照亮著地球的每個日夜,甚至有時候在白天,也能隱約看到朦朧般的月球,讓人產生嚮往的美感。因此,一直以來,月球的美麗一直吸引著人們不斷探索,嫦娥奔月的故事也在證明,從遠古時期,人們就幻想著能夠飛上月球看一看它的真容。隨著人類科技的不斷進步,阿波,羅登月計劃前後已經把12位太空人送上了月球表面,他們不但探索到了這一個完全陌生的外星世界,而且還站在地球之外的星球上,親眼目睹了我們美麗的地球。
  • 嫦娥四號所處的區域,發現重力異常現象,月球上還有什麼秘密?
    嫦娥四號所處的區域,發現重力異常現象,月球上還有什麼秘密?人類總是對未知充滿了恐懼,因為對於未知的事物我們並不了解,我們也不知道它們會給我們帶來哪些影響。現在航天領域發展的過程當中,我們就是在不斷的恐懼探索當中不斷前進的。
  • 月亮對潮汐的作用
    對於潮漲潮落,古人和我們一樣,覺得美妙又神奇。但潮汐是怎麼形成的,要搞清楚可不容易。直到公元1000年,北宋官員餘靖根據實測,認為潮汐的形成主要與月亮有關,即「月亮起潮論」,並將之寫入自己的《海潮圖序》中。他指出潮汐是以月亮作用力為主而引起的,這個後來成為中國科技史上一篇重要的論文,並為地方海塘建設、治潮防災和海洋貿易等產生了指導性作用,有效地促進了生產活動。
  • 月球和太陽都在遠離地球,背後是什麼原因?科學家終於說出實情
    海洋潮汐是地球的一種自然現象,但你知道這種自然現象是如何出現的嗎?根據科學研究的結果表明:潮汐現象是月球給地球帶來的,如果沒有月球的話,地球就無法產生潮汐作用,而沒有了潮汐作用,海洋就如同一汪死水,這會給整個海洋生態系統帶來沉重的打擊,也是人類無法接受的。
  • 潮汐是怎麼產生的,漲潮時的海水又是哪裡來的?看完才明白
    那說起大海,很多人都知道海水是有潮汐變化的,漲潮時水就上漲,退潮時水位就降低。那漲起來的水是從哪裡來的?潮汐是一種自然現象。早在古代時期,人們就發現海水會規律的漲潮退潮。但是又納悶是什麼原因造成的,經過很久時間後人們慢慢發現每天漲潮退潮時間都會比前一天推遲一會,並且人們發現這和每天月亮出來的時間非常接近,於是聰明的古人聯想到這肯定和月亮有關。
  • 月球的一面為何總是面向地球?深層解讀「潮汐引力」!
    始終朝著地球的月球「正面」什麼是潮汐?在解答潮汐鎖定之前,首先要了解什麼是潮汐,在地球上的一些含水量大的地方,特別是海洋,每到一個特定的時間都會潮汐現象,那麼潮汐這種壯觀的現象如何形成的呢?這就很好理解了,雖然太陽對地球的引力是月球的174倍,但太陽的距離卻是月球的389倍,距離比質量對引潮力的影響更大,月球的引潮力還是太陽的2.2倍。所以地球上海洋的潮起潮落主要由月亮引力作用形成的。潮汐鎖定的形成了解了潮汐形成的原理之後,現在回到潮汐鎖定上面來。目前科學上對地月系的形成原因與時間還沒有明確的定論,但是可以肯定的是地月系已經形成數億年之久了。
  • 地球上的火山噴發和月球有什麼關係?
    古時候,人們就注意到了月球與地球之間似乎存在某種緊密的聯繫,例如,月球能引起潮漲潮落。後來,科學家才用萬有引力解釋了月球為何能引起地球上的潮汐變化。潮汐,是月球和太陽對地球的引力形成的,由於太陽的引力基本上變化不大,而月球圍著地球轉,在不同的角度,其引力會對地球產生不同的影響力。在農曆初一、十五時,太陽和月球的潮汐力迭加,此時潮汐潮差達到最大,稱為大潮。