海水每天涨潮落潮有两个原因。
一个是地球本身的自转,另一个是外部天体的重力干涉(太阳、月亮产生的潮汐力)
简单来说,潮汐力是因为物体的体积存在,所以物体各点到重力源的距离是有差异的,这就导致了不同点的重力大小不同,重力方向不一致,所以这个物体发生变形。(大卫亚设)。
以地球为例,覆盖表面的海水最容易受到潮汐力的影响,之后加上地球本身的自转,就会发生每天的涨潮落潮现象
涨潮是普遍的自然现象,但人类几千年来一直不知道海洋为什么涨潮,直到牛顿提出万有引力定律后才解开。
我知道万有引力的大小与物体的质量成正比,与物体之间的距离成反比,但重力最常用在大规模距离上,例如研究地球围绕太阳旋转的运动,所以地球的直径只有12000多公里,所以太阳的直径也只有140万公里。与地球和太阳之间的平均距离1.5亿公里相比,这些都可以不考虑,所以理论上,我们经常用粒子简化运动模型(从地球到38万公里外的月球,我们可以用质点分析),所以潮汐力与中学物理相比不是一个重要的概念。
但是海洋的涨潮落潮正是由这微不足道的潮汐力控制的。因为地球仍然占据一定的空间。根据距离的平方反比,除了地球本身对海水的重力外,如果考虑月球、太阳、其他行星等天体,地球表面各点受到的重力大小和方向都不一样,但最重要的是月球和太阳。因为月亮离地球很远
让我们简单分析一下这个过程。潮汐力的原理是一致的,所以单独分析一下月亮对地球的影响就可以了。(大卫亚设)。
两个主要考虑事项:
一个是月亮对地球表面的每个点产生的重力大小、方向的差异
第二,严格来说,月球不是围绕地球公转,而是围绕地球的公共质心公转,地球也是如此,所以地月系存在惯性力(离心力)。
知道这一点后,请看下图
从图中可以非常直观地看到海水在地球表面给人的力的状态,在重力和离心力的作用下,接近月球的一侧及其背面,产生了一对逆力。也就是说,AB两边的海水有互相疏远的趋势。CD两边的海水有相互接近的趋势,所以反映力量的情况如下图所示。
另外,由于地球本身的自转周期比月球的公转周期快得多(地球每周公转24小时,月球绕地球公转一周27天),可以看出地球大部分沿海地区每天都会经历两次高潮,两次低潮。
但是这是单独考虑月亮的情况。加上太阳的影响,潮水就变了。简单来说,如果太阳、月亮、地球连接在一线,将迎来大浪,反之,如果地月连接垂直于地日连接,将会迎来小退潮(见下图),但要注意高潮的一侧总是朝向月球
潮汐携带着大量的能量,潮汐发电是一个很好的应用。
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