一些人常常把地球潮汐力简单的归结于大海的涨潮和退潮,对这种现象迷惑不解,于是问:地球的潮汐力事怎么产生的呢?
其实潮汐力是一切天体之间都有的一种性质,是万有引力的本质属性,并不是地球所特有,也不单单是指涨潮和退潮。
引力源对物体产生的作用是不均衡的,这是由于物体上各点到引力源的距离不一样,受到的引力大小就不同,从而产生了引力差,对物体产生撕扯效应,这就是潮汐力。在这种力的长期作用下,天体的自转就会越来越慢,最终被锁定。首先是小天体被大天体锁定,然后是相互锁定。
我们地球与月球的关系就是这样。月球诞生时,自转是很快的,在地球引力潮汐力的作用下,就被渐渐锁定了。现在的月球自转与公转高度一致,月亮围绕着地球转一圈,自己也自转一圈,这样就永远是一面对着地球。
在太阳系很多行星的卫星都已经被潮汐锁定。理论上说,所有互相围绕着旋转的星球最终都将被潮汐锁定,地球也不例外,只是时间未到而已。
潮汐力会改变天体的形状,但不会改变天体的体积。
一个圆形天体,受到引力最大的那一部分会被拉扯凸起,这样这个球体就会变得椭圆,相对应的另一面由于是引力最差的,因此也会凸起。
地球与月球的潮汐力是互相影响的,地球作为大天体,对月球的潮汐力影响应该更大。但由于月球月壳和月幔都是刚性的了,只有月心附近还有一层熔融状半流体,因此地球的潮汐力导致月球的变形就不明显,一般看不出来,只有用精密仪器才能测量出来。
月球对地球的潮汐力就很明显了,这是因为地球表面覆盖着70的海洋,水是流体,这些海水在月亮的引力作用下,就随着月亮的移动不停的涨潮退潮,月亮在哪,那里的海水就涨得最高。而对应的地球另一面由于受到的引力最小,在地球离心力的甩力下,海水也同步涨起来。相对月亮两侧的地球海水就被上下的海水吸了下去,处于落潮状态。
除了月亮,太阳也对地球有较大的潮汐力,所以随着地球的转动,对着太阳的那个点潮水也会涨起来。
但太阳距离地球比月亮远多了(近400倍),相对来说潮汐力影响就比月亮小多了。加上月亮与太阳常常不在一条线上,互相拉扯的结果就会大大减弱潮水的涨势。当太阳地球与月亮处于一个三角地带时,太阳与月亮的潮汐力抵消的最大,这时候出现的涨潮就最小,因此叫小潮。
当月亮地球太阳三颗天体在一条直线上时,太阳和月亮的引力潮汐力叠加起来,就是潮水最大的时候,叫大潮。这个时候一般就是阴历的初一或者十五,没有月亮或者月圆的时候。
没有月亮的时候是因为太阳躲在了月亮背面,全部的阳光都被月背挡掉了;月圆的时候是因为在地球夹在太阳与月亮中间,月亮正面对着太阳,阳光全覆盖月亮正面。
但平时太阳、地球、月亮这三个天体在一条直线上并不是那么直,还是有一定的角度错开。
如果真正直线就是日全食或者月全食的时候,地球在太阳和月亮正中间,地球挡住了阳光,阴影就挡住了月亮,就成为月全食;而月球在太阳和地球的正中间,月球挡住了太阳,地球在月亮的阴影里就看不到太阳,就是日全食。
这个时候日月引力叠加的潮汐力应该是最大的。
月亮的潮汐力不光影响地表的水,还会影响地壳下面的地幔流体(俗称地火)和板块运动,研究表明,地震和月震都与潮汐力的影响有重大关联。
越大的天体潮汐力越大。在宇宙中黑洞的潮汐力最大,使靠近它的天体以及一切物质都会被巨大的潮汐力撕碎。如果一个人靠近黑洞,头脚收到的引力就会完全不同,从而把人拉成一根很长很长的面条。
每两个天体都有其洛希极限,就是到了这个极限距离,潮汐力就会把靠近大天体的小天体撕碎。
木星的光环就可能是一个靠近木星的卫星或者彗星,到了洛希极限被撕碎形成的。我们的月球与地球的刚体洛希极限为9495665米,就是说如果月球靠近地球只有9495公里时,就会被地球巨大的潮汐力解体成碎块。
刚体卫星洛希极限计算公式为:
其中R是卫星所环绕的星体的半径,ρM是该星体的密度,ρm是卫星的密度。
这就是地球潮汐力的来由。
如果仅仅认为地球潮汐力就是涨潮退潮,这种理解是有误的。如果单单说地球潮汐力是怎么形成的,这种说法也是不科学的。因为潮汐力是所有天体引力导致的一种常态,地球潮汐力也是一样,并没有什么特殊。
反正本文已经对这两种意思都做了回答,不知读者们看明白了没有。
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