月亮绕地球一圈需一个月,地球上的潮汐一天两次,潮汐究竟是不是月亮引起的?
月亮绕地球一圈需要一个月,地球上的潮汐一天出现两次,这两个都是事实,那么为什么两个现象的周期不一样呢?
首先我们先看看潮汐是怎么产生的 。从根源上看,潮汐是由于引力造成的 。简单地说,地球上的海水,每时每刻都受到来自月球、太阳等天体的万有引力,以及地球自身自转离心力的共同作用,使得地球的赤道和两极之间、正对月球(太阳)和背向的海洋区域产生引力差,引力差造成海水重力势能差,受到引力大的区域,海水会出现隆起,同时向着周边海平面较低的区域流动,产生潮涨和潮落,这就是潮汐现象的由来 。
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引起潮汐现象的引力来源,其实不光是月球,太阳也有一份功劳,虽然太阳质量与月球相比非常巨大,但它距离地球的距离实在是太远,贡献率仅为月球的三分之一 。通常情况下,由月球引起的潮汐会把太阳引起的那部分给遮盖住或者抵消掉了 。但是,当月球和太阳处于地球的同一侧时,也就是农历初一和十五,月亮的潮汐和太阳的潮汐会叠加在一起,此时地球上的潮汐就比平时要更一些,总体强度要大15%—25% 。
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之所以地球上每天都会出现两次潮汐现象,是和地球的自转分不开的 。地球一天转一圈,海水中的每个点,在一天中都有机会正面对着月球和正背对着月球,所以一天会出现两次潮汐,这和月球每个月绕地球公转一圈是没有关系的 。
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其他网友观点
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如果不精确的计算,地球上潮汐一天两次与月亮公转没有多大关系,因为潮汐的次数只与地球自转有关 。
但潮汐主要是由月球引起的,这一点也没有错 。
潮汐是由于太阳和月球的引力作用下,形成海水周期性的涨落现象 。
一般每日涨落两次,在白天涨起来的潮水就叫潮,夜晚涨起来的潮水就叫汐 。
太阳和月球对地球的引潮力,是指太阳和月球对地球上单位质量物体的引力,以及地球旋转时产生的惯性离心力,这两种力组成的合力导致的 。
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因此引潮力与引力是有一定区别的 。
太阳质量是月球质量的2706万倍,太阳到地球或者月球的平均距离约1.5亿千米,而地月距离为38.4万千米,相差约390倍 。
如果根据万有引力公式计算,太阳与地球之间的引力就会远远大于地月之间的引力,那么为什么月亮对地球的引潮力更大呢?
这是因为引潮力与单纯的引力计算方式是不一样的,引潮力除了天体之间的引力作用,还需要将天体自转的离心力加上去,而且引潮力不是对整个星球的引力整体体现,而是对天体不同部位引力拉扯力的不同的体现 。
这样天体之间的距离就变得更为重要了 。
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引潮力的计算是一个非常复杂的过程,但简化计算,可以把距离反比作用加上一个数量级,这样月球对地球的引潮力就大于太阳 。
引潮力与万有引力公式,与质量成正比是一样的,但在与距离成反比上,万有引力是与距离平方成反比,而引潮力则与距离立方成反比 。
万有引力公式:F-GMm/r^2
式中,F为万有引力值;G为引力常量,取值6.67x10^-11N·m^2/kg^2;M为大天体质量,m小天体质量;r为引力相互作用天体之间的距离 。
引潮力公式:F1=GMm/r^3
式中,F1为引潮力值;G为引力常量;M和m为引潮力作用天体质量;r为引潮力作用天体之间距离 。
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根据计算,月球的引潮力是太阳的两倍多,当然这只是近似值 。
除此之外,我们地球的潮汐还收到附近的一些行星影响,但影响的比重很小 。总体上来说,月球对地球潮汐影响力约占70%,太阳占30%不到,其他行星的影响力只有0.6% 。
所以,地球上潮汐大小完全跟着月亮走,这是无可置疑的 。
但太阳的引潮力也是不能忽略的 。
当太阳与月球和地球在一条直线上时,显然就是大潮时期,每年钱塘大潮一定是这种时候;而当地球与太阳、月球在一个三角位置时,月亮和太阳相互牵制,抵消了部分引潮力,地球潮水就是最小的时候 。
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现在来说说为什么一天有两次涨潮和落潮 。
潮水涨潮落潮有一个特点,不是在地球的一面涨落,而是对应的两面涨落 。
这主要是被月球吸引的一面涨了,而背对月球的一面就成为地球引力最弱的一面,地球自转的离心力就会把海水抛洒出去,这样就形成了地球的两边同时涨潮的现象 。
涨潮时,是海水的上涨 。那么海水并没有增加,怎么能够上涨呢?原来涨潮的同时,就会把地球两边侧边的海水吸过来,这样就出现了地球两侧最低潮的现象 。
随着月亮相对地球运行,潮水就跟着月亮走,月亮移动过去潮水就落下了 。
但月球一个月才围绕着地球转一圈,如果完全是月球走动引起的涨潮,一个月地球潮水就涨一次了 。即便是按上述说法,相对应的地球另一面也同时涨落,也就是涨落两次了,那为什么每天涨落两次呢?
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这位朋友恰恰忘了一个重要的事实,就是月亮一个月才围着地球公转一圈,而我们地球一天就转一圈啊 。
这样相对海域对着月亮的移动速度,地球自转就比月亮快多了 。
正是地球每天自转一圈,才使得自己不同的海域每天轮流对着月亮一圈,这样围绕着白道,也就是月亮围绕着地球公转的轨道面对着的海域,海水就此起彼伏的每天涨两次了 。
而月球每个月,实际上是27.32天围绕着地球转一圈,因此每天在地球360度的球面上,只走了13度多一点,就不是地球每天涨潮两次的主要原因了 。
结论是:地球上潮水涨落与月球有最主要的密切关系,但一天两次与月球公转基本没有关系,只与地球自转有关 。现在明白了吗?
就是这样,欢迎讨论 。
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其他网友观点“月亮绕地球一圈需一个月,地球上的潮汐一天两次,潮汐究竟是不是 月亮引起的?”,地球潮汐的产生主要和地月之间的引力有关,除此之外潮汐还与太阳引力以及地球运动有关,虽然月球的公转周期长达一个月,但是由于地球自转的影响,潮汐一天会发生两次 。
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潮汐现象中的力
潮汐是指地球海水周期性的起伏变化,潮汐的产生离不开引潮力,引潮力其实是多个力的合力,包括月球引力、太阳引力以及地球围绕地月质点运动时产生的离心惯性力 。我们简单来分析一下 。
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我们知道海洋由于地心引力的作用覆盖在地球的表面,同时由于地球自转的原因,海洋也会受到离心惯性力的作用,但是这两种力的合力并不能使海洋产生周期性的起伏变化,那么海水是如何被“提起”的呢?在明白这个问题之前,我们需要先搞清楚地月系统的绕转运动,严格来说“月球围绕地球进行公转”这句话并不正确,因为它忽略了月球对地球的引力作用,实际上月球和地球都在围绕它们的公共质心进行运转,由于地球相较于月球来说质量很大,二者的公共质心在地球的内部,大约位于地心与月球连线上距地心4671千米远的地方 。在太阳系中也存在质心位于中心天体之外的情况,比如冥王星与它的卫星卡戎,二者的运动情况如下图所示:
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【月亮绕地球一圈需一个月,地球上的潮汐一天两次,潮汐究竟是不是月亮引起的?】在了解地月系统的运行特点后,我们再结合下图来分析潮汐力 。
如下图所示:
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处于月下点的海洋会受到地心引力、月球引力和地球围绕地月质心运转产生的离心惯性力,其中离心力惯性力与月球引力会使海水受到向上的力,而“低潮区”的海水则不会受到这种“提升力”,因此月下点的海水在会产生隆起,同样由于合力的方向依然指向地球,所以海水不会被拉到月球上;我们再来看看对拓点,这里的海水一样会受到地心引力、月球引力和离心惯性力的作用,其中月球引力与地心引力的方向相同,而离心惯性力的方向指向图片中的下方,由于此处距离月球较远,所以月球的引力作用较弱,同样由于对拓点具有“提升”海水的分力,所以这个区域的海水也会发生隆起 。伴随着地球自转与月球公转,海洋的隆起变化如下图所示:
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当然,以上的情况并未分析太阳的引力作用,这是由于太阳距离地球较远,其对地球上单位质量的物体的引力远不如月球大,对潮汐的影响也没有月球大,想要分析太阳引力的影响可以参考上图的分析过程,如果太阳引力的方向和海水“提升力”的方向相同,则会使海洋产生更大程度的上涨,反之则抑制 。
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为什么月球公转一圈但是潮汐却发生两次?
古人将发生在早晨的海水上涨称为潮,发生在晚上的海水上涨称为汐 。从上文中我们知道潮汐现象主要是由于月球的引力引起,但是月球公转一圈需要一个月,而潮汐现象一天却发生两次 。这是为什么呢?其实这和地球的自转有关,由于地球的自转效应,上文中描述的“下月点”与“对拓点”都在快速的移动,我们知道地球自转周期为24小时,这就造成海水在24小时内,会受到一次月球引力的提升作用和一次离心惯性力的提升作用,因此潮汐通常每天会产生两次 。
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结语
地球的潮汐变化是由于月球引力、太阳引力和地球围绕地月质心运转产生的离心惯性力共同作用形成,由于地球的自转效应,同一位置的海水会受到一次月球引力的主导作用和一次离心惯性力的主导作用,因此潮汐通常每天产生两次 。
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