潮汐现象是什么意思 潮汐现象( 三 )


——在全球各地,正反垂点的引潮力不仅最大,而且方向向上(对地面的重力方向而言,下同) 。随着离正反垂点距离的增加,引潮力逐渐变小,其方向则渐趋水平直至向下(图5-13) 。
图5—12 引潮力及其分布
图中的细箭头表示平均引力,粗箭头表示实际引力,双线箭头表示引潮力 。引潮力=实际引力-平均引力 。正反垂点的引潮力最大
在距垂点最远的地方,即以正反垂点为两极的大圆上,引潮力最小,方向向下 。两端的引潮力向上,中间的引潮力向下,于是,地球由正球体变成了长球体 。

潮汐现象是什么意思  潮汐现象

文章插图
综上所述,太阳对地球各部分的差别吸引,使地球在绕太阳公转的同时,由正球体变成了长球体 。同理,月球对地球各部分的差别吸引,也使地球在绕转地月系质心的同时,由正球体变成长球体;而且,其影响远超过前者 。
我们知道,海水具有流动性,它对外来变形的反应显得特别敏感 。岩石圈是固体,具有很高的刚性(不是绝对不变形) 。所以,地球由正球体变成长球体,被变形的首先是覆盖地表的水体 。这就是说,在地球正反垂点的周围,形成两个水位特高的区域,称为潮汐隆起 。一个向着月球(或太阳),称为顺潮;另一个背向月球(或太阳),叫做对潮 。
图5-13引潮力的分布两端(正反垂点)的引潮力向上,中间的引潮力向下,地球便由正球体变成长球体 。
§504—2引潮力的因素
一地的引潮力,是该地所受天体的实际引力同平均引力(即地心所受引力)的差值 。为求引潮力的大小,便需求出地面和地心所受的天体引力 。对于天体在地球上的正反垂点来说,情况最为简单,决定引潮力的大小,仅是天体质量(m)、天体距离(d)和地球半径(r)三个因素 。因为在垂点上,地球半径和天体距离都在一直线上,天体对于地面和地心的引力,没有方向上的差异 。
如图5—15所示,按万有引力定律,在地心,单位质量物体所受天体引力为
图5-14引潮力的水平分力都指向正反二个重点,并在那里形成二个潮汐隆起,从而使地球由正球体变成长球体
式中G为引力常数 。
同理,正反垂点所受引力分别为:
显然,f1>f0>f2
按引潮力定义,正垂点的引潮力为
同d相比,r是很小的 。为简单起见,上式分子和分母中,同时略去括号内的r,便得
同理,可得反垂点的引潮力为
上列公式中,以天体引力的方向为正 。正反垂点的引潮力方向,虽有正负之分,但它们都与重力方向相反,都是向上 。由该公式可知,引潮力的大小与天体距离的三次方成反比 。图5-15正反垂点的引潮力因素:天体质量
(m)、天体距离(d)和地球半径(r)
§ 504—3太阴潮与太阳潮
地球的引潮天体有二:月球和太阳 。在太阳系中,前者距地球最近;后者的质量最大 。由月球引起的潮汐,叫太阴潮;由太阳引起的潮汐,叫太阳湖 。二者的相对大小,可以用上述引潮力公式进行比较 。该公式虽不是引潮力的普遍公式,它只适用于正反垂点(而且是近似的),不能用来比较二地的引潮力大小 。但在比较太阴潮和太阳潮的相对大小时,只需比较二者各自垂点的引潮力的大小,而无需涉及地点因素 。
按正反垂点的引潮力公式:
式中的2、G、r都是常数,因此,不同天体的引潮力的大小,仅取决于引潮天体的质量(m)和距离(d) 。我们知道,太阳质量是地球质量的 333 000倍,而地球质量又是月球质量的81.3倍,由此可知,太阳质量约为月球质量的27 100 000倍 。又日地平均距离约为 149 600 000km,月地平均距离为 384 400km;前者约为后者的 390倍 。据此,月球与太阳的引潮力之比为: