海水每天漲潮落潮有兩個(gè)原因。
一個(gè)是地球本身的自轉(zhuǎn),另一個(gè)是外部天體的重力干涉(太陽、月亮產(chǎn)生的潮汐力)
簡單來說,潮汐力是因?yàn)槲矬w的體積存在,所以物體各點(diǎn)到重力源的距離是有差異的,這就導(dǎo)致了不同點(diǎn)的重力大小不同,重力方向不一致,所以這個(gè)物體發(fā)生變形。(大衛(wèi)亞設(shè))。
以地球?yàn)槔?,覆蓋表面的海水最容易受到潮汐力的影響,之后加上地球本身的自轉(zhuǎn),就會(huì)發(fā)生每天的漲潮落潮現(xiàn)象
漲潮是普遍的自然現(xiàn)象,但人類幾千年來一直不知道海洋為什么漲潮,直到牛頓提出萬有引力定律后才解開。
我知道萬有引力的大小與物體的質(zhì)量成正比,與物體之間的距離成反比,但重力最常用在大規(guī)模距離上,例如研究地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng),所以地球的直徑只有12000多公里,所以太陽的直徑也只有140萬公里。與地球和太陽之間的平均距離1.5億公里相比,這些都可以不考慮,所以理論上,我們經(jīng)常用粒子簡化運(yùn)動(dòng)模型(從地球到38萬公里外的月球,我們可以用質(zhì)點(diǎn)分析),所以潮汐力與中學(xué)物理相比不是一個(gè)重要的概念。
但是海洋的漲潮落潮正是由這微不足道的潮汐力控制的。因?yàn)榈厍蛉匀徽紦?jù)一定的空間。根據(jù)距離的平方反比,除了地球本身對海水的重力外,如果考慮月球、太陽、其他行星等天體,地球表面各點(diǎn)受到的重力大小和方向都不一樣,但最重要的是月球和太陽。因?yàn)樵铝岭x地球很遠(yuǎn)
讓我們簡單分析一下這個(gè)過程。潮汐力的原理是一致的,所以單獨(dú)分析一下月亮對地球的影響就可以了。(大衛(wèi)亞設(shè))。
兩個(gè)主要考慮事項(xiàng):
一個(gè)是月亮對地球表面的每個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的重力大小、方向的差異
第二,嚴(yán)格來說,月球不是圍繞地球公轉(zhuǎn),而是圍繞地球的公共質(zhì)心公轉(zhuǎn),地球也是如此,所以地月系存在慣性力(離心力)。
知道這一點(diǎn)后,請看下圖
從圖中可以非常直觀地看到海水在地球表面給人的力的狀態(tài),在重力和離心力的作用下,接近月球的一側(cè)及其背面,產(chǎn)生了一對逆力。也就是說,AB兩邊的海水有互相疏遠(yuǎn)的趨勢。CD兩邊的海水有相互接近的趨勢,所以反映力量的情況如下圖所示。
另外,由于地球本身的自轉(zhuǎn)周期比月球的公轉(zhuǎn)周期快得多(地球每周公轉(zhuǎn)24小時(shí),月球繞地球公轉(zhuǎn)一周27天),可以看出地球大部分沿海地區(qū)每天都會(huì)經(jīng)歷兩次高潮,兩次低潮。
但是這是單獨(dú)考慮月亮的情況。加上太陽的影響,潮水就變了。簡單來說,如果太陽、月亮、地球連接在一線,將迎來大浪,反之,如果地月連接垂直于地日連接,將會(huì)迎來小退潮(見下圖),但要注意高潮的一側(cè)總是朝向月球
潮汐攜帶著大量的能量,潮汐發(fā)電是一個(gè)很好的應(yīng)用。
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