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月亮为什么一面总是向着地球?
[楼主] 作者:李子丰  发表时间:2014/11/18 11:50
点击:621次

按照此文的说法,所有星球最终都一面向中心恒星。 

月亮为什么一面总是向着地球 精选>

已有 7072 次阅读 2014-11-17 13:42 |个人分类:科普>|系统分类:科普集锦>|关键词:潮汐 引潮力 月球

随着潮汐研究的深入,人们发现不仅海水有涨落潮汐。作为地球主要构成的岩石固体也会由于引潮力发生变形而起伏。1876年英国学者开尔文(Kelvin,1824-1909)从地球形变的迹象中提出地球是弹性体而不是完全刚体的观点,提出可能由于月球的运行而变形。直到1883年英国的达尔文(G.H.Darwin,1845-1912)对海潮观测中长周期分量的数据进行比较,发现它只有理论值的2/3,他认为所损失的1/3是由于地球的固体表面发生与海水类似的周期性涨落所致,从而在理论上验证了固体潮的存在,后来由于许多学者进一步的从理论和实测多方面的探索,发现固体潮的确存在,而且最大位移可以有1000px之多。在科学进步,大地测量的精度日益提高的要求下,固体潮会成为影响测量精度的很重要的一种因素。

同样,包围着地球的大气也会由于月亮和太阳的引潮力产生全球性的震荡。这就是大气潮。大气潮对于人类在太空的活动会有影响。

目前,从开天辟地就有的潮汐,对地球的影响,至少有三点值得注意的。

其一是地球自转变慢。地球自转速度变慢是一个已经经过各方面证实了的事实。科学家经过测算,地球日长每百年间增加0.0012至0.002秒。一些考古学家也断定地球4亿年前泥盆纪时代的珊瑚虫化石上“年轮”中有400条“日轮”,地球在13亿年前1年大约500天。现今人们认为,地球自转变慢的主要原因就是潮汐。它的来回受阻尼的耗散运动,其中固体潮,也由于在固体振动中有内耗,消耗了地球自转的动能,从而使地球自旋减慢。

具体地说,如图地球上的高潮总要滞后一点,也就是在月球过了头顶上的子午线后一些时间高潮才会到来,这是由于潮汐质点运动的惯性,它们在受到月球的引潮力之后产生加速度,过一定的时间位移才会到达最大值。由于这种滞后,可以看出,月亮对于离月球比较近的A点的引力会比较大,而对离月球比较远的C点的引力比较小,这种引力差,会形成一个与地球自转方向相反的力矩,而这个力矩会通过流体之间运动的摩擦力传递到地球的固体地壳,由于这个力矩的长期作用,所以即使很小,也会积累使地球旋转速度减慢。进一步地球上的固体潮和大气潮也会加强这种刹车作用。这就是引潮力能够使地球旋转刹车的原因。

 

地球潮汐高潮的滞后

 

由于潮汐可以使星球的自转减慢,那么减慢到一定程度,就会不再相对地球转动,这就是天体演化中的“潮汐锁定”。具体说,月球总是一面朝向地球,另一面总是背向地球。由于月球比地球小很多,所以先前的月球即使是自己旋转着的,也会被地球对它的引潮力作用逐渐减慢直至“锁定”。

其二是,固体潮引发地震。由于地壳是由岩石固体材料组成的,而固体潮使它承受昼夜两次交变的应力。我们知道任何材料在交变应力作用下,会有疲劳破坏的问题。同样在地壳薄弱的地方,也会由于引潮力交变作用发生断裂,这,也许就是引发地震的一种原因。

    其三是,引潮力会撕裂巨大天体的伴星。我们在地球上可能觉得引潮力是很小的,其实,当伴星与主星距离减小到一定程度主星的引潮力就会把伴星撕裂。因为向着主星的一面引潮力是拉力,背着主星的一面引潮力是推力,两个力大到一定程度,就会把他撕裂或撕得粉碎。有一个数,称为洛希极限,它是法国天文学家爱德华·洛希(Édouard Albert Roche1820—1883)于1848年提出的,它是一个距离。它等于行星赤道半径的2.44倍。如果一个天体的物质仅仅是由万有引力聚集在一起的,当天体和第二个天体的距离为洛希极限时,天体自身的重力和第二个天体造成的潮汐力相等[]。如果它们的距离小于洛希极限,这时由于引潮力大于聚集的引力,天体就会倾向碎散,继而成为第二个天体的环。洛希就是用这个理论去解释土星光环是怎样形成的。




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 [2楼]  作者:541218  发表时间: 2014/11/18 20:56 

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 [3楼]  作者:周江华飞碟研究  发表时间: 2014/11/19 06:05 

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 [4楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2014/11/19 09:04 

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 [5楼]  作者:周江华飞碟研究  发表时间: 2014/11/19 09:35 

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 [6楼]  作者:丁明良  发表时间: 2014/11/19 09:36 

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 [7楼]  作者:541218  发表时间: 2014/11/19 14:26 

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 [8楼]  作者:魏恩庆  发表时间: 2014/11/20 06:53 

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 [9楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2014/11/21 10:27 

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 [10楼]  作者:丁明良  发表时间: 2014/11/21 14:27 

对【9楼】说:
不是的
 [11楼]  作者:wehj54321  发表时间: 2014/11/22 18:29 

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 [12楼]  作者:wehj54321  发表时间: 2014/11/22 19:14 

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 [13楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2014/11/22 20:42 

星球是怎么转动起来的我们都一无所知,而单纯去推测星球是怎么停止转动的,这有多大的说服力呢?
 [14楼]  作者:魏恩庆  发表时间: 2014/11/22 21:21 

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 [15楼]  作者:tyger01  发表时间: 2014/11/22 23:20 
 [16楼]  作者:tyger01  发表时间: 2014/11/22 23:21 
 [17楼]  作者:tyger01  发表时间: 2014/11/22 23:22 

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 [18楼]  作者:541218  发表时间: 2014/11/23 09:51 

对【9楼】说:
我理解,应该是这样,因为地球引力场并不是均匀引力场,所以引力中心与惯性中心并不重合于同一点,必然引起引潮力矩,当且仅当 引力中心与惯性离心力的中心之间的连线与引力以及惯性离心力都处于同一直线时才会稳定,所以被谁定方向。就这么简单。这是得到赵凯华频频点头的理解方案。我不知道 同样的一句话 到这里就理解不了咯?难道 真的都是低能儿。
 [19楼]  作者:魏恩庆  发表时间: 2014/11/23 12:59 

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 [20楼]  作者:否定相对论  发表时间: 2014/11/25 20:44 

地球的自转能影响月球的公转吗?答案是否定的。反过来,月球的公转也不能影响地球的自转。总结,潮汐不会影响地球的自转!
 [21楼]  作者:wehj54321  发表时间: 2014/12/14 10:22 

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 [22楼]  作者:wehj54321  发表时间: 2014/12/14 10:22 
 [23楼]  作者:wehj54321  发表时间: 2014/12/14 17:33 

对楼主
由于引潮力与天体距离的三次方成反比而与天体的质量成正比,当天体之间的距离增加时其引潮力会急速地减小,由引潮力引起的潮汐变形也随之急速减小,因此卫星如果太靠近其主星就会很容易被锁定为只有一面朝向其主星,相反地如果离主星较远时则不容易被锁定(或者说要被锁定需要更加漫长的时间)。不仅月球只有一面朝向地球,太阳系中的其他行星的卫星都普遍存在这种情况:火星的两颗火卫,木星的多颗卫星(木卫1至木卫5),土星的多颗卫星(土卫1至土卫6),天王星的多颗卫星(天卫1至天卫5),海王星的海卫1、海卫八,以及冥王星的冥卫一,它们都是青一色地只有一面朝向其主星。所以楼主所说的“所有星球最终都一面向中心恒星”是正确的(在公转轨道接近正圆时才正确),只是所需时间的快慢不同而已(有的需要几千万年,有的需要NNNNN亿亿亿亿亿……年)。

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