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68. 潮汐的成因

热度 1已有 178 次阅读2021-5-1 16:00 |系统分类:杂谈| 潮汐 分享到微信

68. 潮汐的成因

 

侯工

 

 

潮汐是指地球上的海水、大气和地壳等发生周期涨落变化的现象,主要表现在海水的涨落上——白天为潮,夜晚为汐。每月的农历初一至初五(或农历十六至二十)为大潮汐;农历初六至十二(或农历二十一至农历二十五)为小潮汐;而初九或二十四为最小潮汐。每天的潮汐时间均后延48分钟左右,如此周而复始。

 

一般人以为引起潮汐的原因主要是月球对海水的引力,其实这是错误的。

 

大话怕计数。下面通过计算来说明:

 

海水所受的力有:(1)结构力;(2)太阳引力;(3)月球引力;(4)膨胀力;(5)重力;(6)离心力。

 

假设海水质量为m海,

 

一,太阳质量m= 1.98×10^30kg,太阳到地球平均距离r1=1.496×10^11m.

根据万有引力公式,则有太阳对海水的引力

 

F=Gmm/r1^2(G=6.67×10^-11 N·m^2/kg^2)

=m×6.67×10^-11×1.98×10^30/(1.496×10^11)^2

=5.901×10^-3m

 

二,月球质量m=7.348×10^22kg

 

地月距离r2=3.844×10^8

 

则有月球对海水的引力

 

F=Gmm/r2^2

=m×6.67×10^-11×7.348×10^22/(3.844×10^8)^2

=3.3169×10^-5m

 

三,离心力=m(v^2)/rv为赤道线速度=465.18m/s地球半径r=6.3781*10^6m

=3.3927×10^-2m

 

离心力比日月引之和还要大。离心力使赤道附近的海水均匀加厚,从而增大潮汐的强度。但由于是均匀的,所以不会产生周期起落。

 

四,重力=mg=9.8m

 

由上可见:重力最大,使海水吸附在地球上,但由于它是均匀分布的,且与结构力互相抵消,因而也不会产生周期起落。

 

太阳引力除以月球引力:

 

5.901×10^-3m/3.3169×10^-5m=178()

 

太阳引力是月球引力的178倍,是产生潮汐的主因。

 

为什么人们以为月球是引起潮汐的主因?

 

因为月球可以运行到与太阳同一侧(或对面一侧),这时两者的引力就会产生叠加效应,从而加强了潮汐的能量,所以在感觉上,人们就以为是月球在起主要作用。平时,是日月的矢量合力对潮汐发生作用,是潮汐不可或缺的因素,这也突显了月球引力的作用。

 

为什么每天潮汐推迟48分钟?

 

——潮汐是太阳和月球引力的矢量合力作用的结果。一年365天,1365/12=30.42天。月球一月为27.32。每月月球慢3.1=4464分钟,每天慢4464/30.42=147分钟,但是由于太阳是主力,太阳的作用是主要的,日月矢量合力每天慢48分钟,所以每天潮汐推迟48分钟

 

既然潮汐是太阳和月球引力的矢量合力作用的结果,在日月同侧的日子里,似乎地球只有向阳一面(白天)有潮,为什么地球背面(夜晚)仍有汐呢?

 

——这是因为膨胀力在起作用。根据膨胀力和万有引力的关系,太阳引力加上月球引力之和等于膨胀力,这样白天和夜晚两边的拉力是相等的,所以任何时候地球背面(夜晚)也是有汐的。

 

为什么每月的农历初一至初五(或农历十六至二十)为大潮汐;农历初六至十二(或农历二十一至农历二十五)为小潮汐;而初九或二十四为最小潮汐?

 

——因为每月的农历初一至初五月球和太阳在地球的同一侧,两个引力同一方向,两力合作共同拉动海水,而农历十六至二十月球在太阳的对面,两个引力在相反方向对拉,两种情况对海水都是两个引力之和,所以是大潮汐;农历初六至十二(或农历二十一至农历二十五)月球分别在垂直于日地连线的两侧,两者矢量合力与日地连线成一定角度,量值较前为小,所以为小潮汐,而初九或二十四月球正好在太阳的斜对面,两个矢量引力的合力垂直于日地连线,将海水拉向日地连线的两侧,减小了潮汐,所以为最小潮汐。

 

为什么月球引力比离心力、膨胀力、太阳引力小,却能够对潮汐兴风作浪呢?

 

——通过上面论述可知,太阳引力、膨胀力和离心力是潮汐的基础,由于月球的特殊运行,可以穿插于日地之间,使其引力在这个基础上,与太阳引力形成合力,从而打破太阳引力、离心力和膨胀力的平衡状态,这好比是压死骆驼的最后一根稻草,因而不需很大力就可掀起大浪了,如果碰上特殊地形,甚至会形成滔天大潮,如钱塘江大潮、亚马逊大潮、恒河大潮等。

 

综上所述,潮汐是太阳引力、月球引力、膨胀力和离心力共同作用的结果,由于月球引力可以与太阳引力形成不同的矢量和,所以突显了月球引力的作用。其中的膨胀力往往被忽视。如果没有膨胀力,当日月在同一侧时,就只有潮而没有汐了。

 

 

 

 

 

 










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