月球如何引发潮汐?

如题所述

生活在海边的人都非常熟悉海水的涨潮落潮。一般来说,海潮的涨落规律恰好符合月球的周日视运动,如月球经过当地子午圈后的45分钟左右应该是涨潮的高潮时期。换句话说,如果月亮在某个地方的上空时恰好是涨潮时期,那么,月亮再次到达那里时还是涨潮时期,月复一月,年复一年都是这样。

现在大家应该明白了,潮汐是因为月球引力对海水产生了影响,月亮在海洋上空时便会吸引当地的海水。有些难以理解的是一天会出现两次涨潮,不仅对着月亮的地方会发生涨潮,背着月亮的地方也会发生涨潮。在回答这个问题之前,我们先回忆一下前几章关于引力的内容:引力大小和距离的平方是反比关系。换句话说,距离月球越近,受到的引力越大,反之亦然。因此,地球朝着月球的一面受到的引力比较大,而背对月球的一面受到的引力比较小。这种差异使得地球的受力不均,好像有一股力量将地球压扁了,而扁的方向恰好正对着月球和背对着月球,这就引起了自然现象中常见的潮汐。

大洋潮汐是在月球、太阳等天体引力作用下所产生的,在万有引力的作用下,月亮对地球上的海水有吸引力,人们把吸引海水涨潮的力叫引潮力,地球表面各地离月亮的远近不一样,所以,各处海水所受的引潮力也出现差异,一般正对着月亮的地方引潮力就大,而背对着的月亮的海水所受引潮力变小,离心力变大了,海水在离心力的作用下,象背对月亮那面跑,于是也会出现长潮,由于天体是运动的,各地海水所受的引潮力不断在变化,使地球上的海水发生了时涨时落的运动,从而形成了潮汐现象。

如果想要详细解释这个情况,一定会涉及一些运动规律,本书只是提纲挈领的说明而已,不会如此深入研究。不过,需要补充的是:如果月球只对地球的一个方向产生引力,那么,不久之后它们就会相撞。不过,因为月球绕着地球转动,所以引力的方向一直在变化,所以一个月的时间大约会让地球远离平均位置5000千米。

有些人可能会想,既然潮汐是这样来的,那么月球一定形成了经过子午圈之后出现高潮,在地平线上时形成低潮的规律。其实,事实绝不是这样,有两个原因:第一,地球上的许多水会有强大的惯性,这使得潮汐现象要比月亮位置的相对变化出现的晚一些。有时候,等到月亮离开子午圈之后,潮汐现象还会持续下去,这类似于投掷石头后,石头还会继续运动一会儿,而水的动力推动波浪使其高于海岸;第二,大陆对海潮的影响。海潮遇到大陆之后方向会发生变化,但方向的转变需要时间。因此,我们对比各地潮汐会发现,它们并不规则,都有些延迟。这个延迟时间大约是前文所说的45分钟。

与月球一样,太阳也会引起潮汐,但没有这么强的效果。根据引力的平方规律我们能算出引发潮汐的能量,还能比较太阳和月球引起潮汐能力的区别。值得注意的是,当新月和满月时,月球和太阳的引力在同一条直线上形成合力,所以会出现最高潮和最低潮。只要是住在海边的人们都十分熟悉这种情况,他们称其为“大潮”。当上弦月和下弦月时,太阳的引力将月球的部分引力抵消了,所以海潮不会涨得太高,也不会落得太低,这被称为“小潮”。

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