先說結論:地球上的水漲來漲去就那麼多,還是在海洋這個大盆子裡。
漲潮和退潮不是多出來的水,而是一個盆子裡的水這裡高了,那裡就低了,這裡落回去了,那裡又漲起來了,這樣自己來回折騰。
所以潮水從何而來,還是回到何處去了而已。
地球是個直徑12756公裡的大球,這個球由幾個層次組成,分别為大氣圈、水圈、地殼圈、地幔、地核。
水圈就是在地殼上占有71%面積的江河湖海,主要是海洋。地球引力把這些水牢牢吸附在地殼上。
但地球在自轉,受到月球、太陽等天體引力影響,這就注定了這些水不能風平浪靜的呆着,必定會波濤洶湧潮起潮落。
潮起潮落是地球自轉和引力攝動的結果。
萬有引力是我們這個世界最基本的四種力之一,充斥在宇宙每一個角落,任何物體之間都有引力作用。
我們地球被太陽引力牽制着,隻得圍繞着太陽公轉;而月球又被地球引力牽制着,隻得圍繞着地球公轉。
這些引力必然會對地球上的物體産生影響。
引力定律表達為:F=GMm/r^2
式中,F表示引力大小值,G為引力常量,約等于6.67x10^-11N·m^2/kg^2;M和m是兩個相互作用物體的質量;r為物體質點之間的距離。
這個定律表示引力大小與物體之間的質量乘積成正比,與距離平方成反比。也就是說距離越近,引力越大,距離越遠,引力會以指數級衰減。
因此,太陽引力雖大,但人和各種物體還是被牢牢吸引在地表上,因為與地球距離太近;同理,由于太陽距離地球1.5億公裡,月亮距離地球平均38.4萬公裡,地球與月球的引力相互作用就比太陽更明顯。
引力派生出了引潮力,這才是漲潮落潮的根本原因。
引力表現為對物體總體的拉拽力,而引潮力是引力派生出來對物體不同部位的拉拽力。
星球都是一個圓形,引力落在星球不同部位就會有距離差異,這樣引力大小就不一樣,這就是引潮力。
引潮力大小與引力有些不同,與距離關系更為敏感和密切。
引潮力公式:F1=GMm/r^3
式中,F1為引潮力值;G為引力常量;M和m為引潮力作用大小天體質量;r為引潮力作用天體之間距離。
從公式可以看出,引潮力相對引力,距離衰減得更厲害,是以立方指數衰減的。
因此在距離很遠時,天體之間的引潮力表現得不明顯,随着距離的拉近,表現得就越來越厲害,甚至極端。
引潮力極端臨界點就叫“洛希極限”。
所謂“洛希極限”就是當兩個天體靠近到達一個臨界點時,引潮力會把一個天體撕碎。
研究認為,土星的光環就是因為一顆小天體靠近土星到達“洛希極限”時,被土星引潮力撕碎的碎塊組成。
引潮力實際上是在總引力下,表現出對星球不同部位的拉拽力不一樣,使這個星球變形的力。
地球對月球的引潮力本來就有這種效應,但由于月球是岩石剛體外殼,潮汐力導緻的變形就不明顯,除了用精密儀器測量,人眼是看不出來的。
地月距離剛體洛希極限為9495665米,流體洛希極限距離為18261459米,實際地月距離洛希極限相差很遠,因此地球引潮力不會對月球剛體外殼造成損害。
引力是相互的,月亮對地球當然也有引潮力,而地球大氣圈和水圈是流體,引潮力導緻的變形就很明顯了。
因此漲潮落潮就是引潮力導緻的變形。
實際上,潮漲潮落的不僅僅是水,還有大氣,這裡就不說了。
地球的潮漲潮落主要是受月球影響。
月球距離地球比太陽近很多,大約隻是太陽與地球距離的390分之一。
根據引潮力按距離立方衰減,因此月球引潮力就比太陽大多了,經測算,月球引力潮是太陽的2.2倍 。
由于地球自轉,什麼地方對着月亮時,那個地方的水就被月亮的引潮力拉拽起來,而其他沒有對着的地方引潮力相對較小,就會朝着引潮力大的方向流動。
這樣月亮對着的地方就會漲潮,海水就會漲得較高,而沒有對着的地球兩側水就會低下去,成為落潮。
那麼背對着月球的地球另一面為什麼也會漲潮呢?
原來地球背對着月球的另一面由于引力成為最小了,對海水的拉拽力小了,加上地球轉動的離心力,就把水甩了起來,這樣也呈現出同等漲潮現象。
地球每天自轉一圈,這樣每處海域就有了兩次漲潮和落潮。不過由于月球也在圍繞着地球公轉,這種複雜的運行機制就不會那麼準确的每天兩次了。
所以地球的漲潮和落潮主要是受到月亮引潮力的影響,是一種此起彼伏現象,水還是那些水,它們在海洋這個大盆裡此起彼伏的自嗨。
除了月球,太陽和其他行星對地球也有一定的引潮力影響。
太陽對地球引潮力雖然沒有月球大,但影響還是比較明顯的。
這種影響在太陽與月亮、地球位置成一條直線時,和成為一個三角位置時最為明顯。
當陰曆15滿月和初一沒有月亮時,太陽與月亮、地球基本在一條線上,這個時候是太陽和月亮引潮力的疊加,是潮水最大的時候,叫大潮。
世界上觀潮大潮的時間基本都是這個時期左右,如錢塘大潮。
陰曆初七八和二十二、二十三時,月亮運行到與地球、太陽成為一個三角位置,這時,月亮和太陽對地球的引潮力就相互拉扯分散了一部分,因此就是潮水最小的時候,叫小潮。
這也是陰曆最有用的地方,因為陰曆本來就是根據月亮陰晴圓缺設定的。
火星、木星、金星等行星對地球也有一定引潮力,不過影響比較小,一般被忽略。
對地球的引潮力月球約占了68%,太陽約31.4%,其餘行星加起來約0.6%。
這就是潮汐的來曆和過程。
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