潮汐现象是什么意思 潮汐现象( 六 )


引潮力的大小与天体距离的三次方成反比 。在相互间距离较远的两天体间,引潮力是很小的,如太阳系其它行星与地球之间的引潮力,可以略而不计 。但是,在两天体接近的情况下,引潮力就显得很大,成为一种瓦解力量 。例如,在太阳系起源的众多假说中,就有“潮汐”一说,由英国天文学家金斯(1877—1946)提出 。他认为,大约20亿年前,有一颗巨大的恒星接近太阳 。由于引潮力的作用,太阳表面产生潮汐隆起,一部分物质脱离太阳,形成一个雪茄形的长条物绕转太阳 。以后,长条物分裂成几个巨大气块,并逐渐凝聚、集结而成各个行星 。新近的一个例子是,1994年7月撞击木星(人类有史以来首次预测太阳系的重大碰撞事件)的苏梅克-列维9号彗星,由21颗分离的彗核组成 。它就是被木星的引潮力“拉扯”成连串珍珠的 。
月球对地球的引力,只值太阳引力的1/150 。可是,它对地球的引潮力,却超过太阳引潮力的二倍 。假如月球比现在更接近地球,情况将会怎样?从理论上说,存在一个界限:在这个距离上,地球引潮力的“拉扯”作用,将把月球撕裂 。法国天文学家洛希(1820—l883)研究指出,卫星免遭母行星引潮力的破坏,它离母行星的最小距离,是其母行星半径的 2.44倍 。这个距离后来被称为“洛希极限” 。照此推算,地球的洛希极限为 15 562km 。这就是说,行星周围一定空间范围内,不容许有卫星的存在 。这个结论不适用于人造卫星,因为人造卫星质量很小,而且是由金属构成的 。
土星光环到土星中心的距离为2.31土星半径,略小于洛希极限 。对土星环的成因虽然还存在分歧意见,但最常见的解释是,土星曾一度有一颗较近的卫星,它在洛希极限内徘徊时,引潮力把它粉碎成细小的碎片,散开成为土星的光环 。
§506—2潮汐摩擦
潮流对海底具有摩擦作用,叫做潮汐摩擦 。值得指出的是,潮汐摩擦不是单纯的海水问题,而是地球整体的问题 。
如果把月球对于地球的引力看作集中于一点,那么,这个引力中心(Q)不在地心,而是偏向近月半球和偏东半球(图5—19) 。近月半球与远月半球按月地的距离而分 。引力中心偏向近月半球,这是因为引力大小与距离平方成反比,近月半球所受的月球引力,总是大于远月半球 。偏东半球和偏西半球按月球绕转的方向而分 。由于海水的粘性及海底摩擦,潮汐隆起在向西运行中,总是落后于月垂点,即位于垂点以东 。
既然月地间的引力作用偏离地球中心,它就产生力矩,从而影响地球和月球的运动 。具体地说,月球对于地球的引力有一个向西的分量 。这个分力对于地球的向东自转起看减速作用,即像刹车那样的作用 。通常提到潮汐摩擦,总是强调这个作用,其实,它还有另外的一面:地球对于月球的引力有一个向东分量 。这个分力对于月球公转起着加速作用 。
值得指出的是,月球绕转的速度,是同月地距离相适应的 。月球绕转速度加快的结果,必然是月地距离的增大;而月地距离增大,必然是月球绕转速度的减慢 。这样看来,潮汐摩擦作用的结果,是使地球自转和月球公转的速度减慢,即周期变长 。比较起来,地球自转周期变长较为明显,而月球绕转周期变长更为缓慢 。目前,恒星月长度(月球绕转周期)是恒星日(地球自转周期)的27倍多 。随着潮汐摩擦的持续作用,在遥远的未来,这二个周期将渐趋一致,月球与地球保持相对静止 。那时候,地球上的1日就是 1月 。但是,这种情况不会永久维持,因为地球与太阳并不是相对静止的 。
根据对远古时代的日、月食的研究,因潮汐摩擦,日的长度每世纪增长0.0016秒 。如果忽视这个因素,根据现代天文数据推算远古的天文事件,不可能是十分准确的 。