很多人都有這種疑惑:太陽質量是月球的2700多萬倍,以至于地球月球都是圍繞著太陽公轉,為啥引潮力卻比月球小呢?其實這并不奇怪,因為引潮力或潮汐力作用有一個很明顯的規律,就是隨著距離衰減很快。
![]()
太陽雖大,但日地距離相對地月距離大多了,才形成了這種現象。實際情況是,對地球的引潮力,月球占據了68.5%,太陽只占31.5%,月球對地球的引潮力約為太陽的2.2倍。也就是說,地球上海洋的潮起潮落主要是聽月球的。
現在我們就來了解這種現象的本質,從萬有引力說起。計算萬有引力大小的公式為:F=GMm/r^2,這里的F就是引力大小值;G為引力常數;M是指大質量天體或物體;m表示參與引力作用的小質量天體或物體;r表示相互作用的兩個天體或物體質心之間的距離。
從這個公式可以看出,引力并非只是大質量物體單向發生的,而是相互作用的兩個天體或物體共同發生的,引力大小是與兩個相互作用物體質量的乘積成正比,與它們質心距離的平方成反比。
![]()
基于這個規律,距離越遠,引力會以數量級衰減,質量再大的天體只要距離足夠遠,引力就會變得很小,甚至小于距離較近的小質量天體。比如銀河系中心黑洞質量為太陽的400萬倍,由于其距離我們長達2.6萬光年,相對地球的引力影響,就只有太陽的百萬億分之一。
太陽、地球、月球之間的引力關系,也像銀心黑洞與太陽、地球之間的引力關系,太陽質量雖大,但地月距離只有日地距離的390分之一,太陽引力衰減當然就很大了。
不過,雖然如此,日地引力還是比地月引力要大179倍。這是因為與太陽質量相比,日地距離還是不夠遠,達到足夠遠,這種關系就會顛倒。如將地月系統移到天王星位置,也就是距離太陽約29億公里的位置,地月引力就遠遠超過了日地引力,變成日地引力的178倍。
![]()
那么,既然太陽的引力依然是地月引力的179倍,為啥月球對地球的引潮力卻遠遠大于太陽呢?原來引潮力雖然與引力是一脈相承,但并不完全一樣。簡單地說,引力是整體力,是兩個相互作用的天體整體對整體的拉力;引潮力則是引力對天體不同位置的拉力,是引力產生的差值效果。
這是由于引力作用在天體不同位置距離不同,從而發生距離效應,讓這些位置受到的引力拉力形成了差值。具體說來,天體正面受到的引力拉扯力最大,核心受到的引力拉扯力適中,反面受到引力拉扯力最小;而正面正中位置引力拉扯力最大,距離正中越遠的周邊引力拉扯力則越小。
這種對天體不同位置形成的引力差效應就是引潮力,引潮力讓天體變形,尤其對容易變形的流體,所以地球就形成了潮漲潮落現象。地球對月球當然也有引潮力,而且還大81倍,但由于月球是巖質剛體,變形就沒有地球大海這樣明顯了。不過地球強大的引潮力早就把月球鎖定了,它只能永遠一面朝著地球。
![]()
引潮力也是隨著距離衰減的,還比引力衰減提升了一個數量級。也就是說潮汐力衰減是隨距離呈立方衰減,比引力衰減大了10倍!它們之間的數學關系是:引力為F(引)∝M/r^2,引潮力則為F(潮)∝M/r^3,由此可得出引潮力計算公式:a(潮)≈2G*MR/r^3。
太陽的質量約為2*10^30kg,日地距離約為1.5億km;地球質量約為6*10^24kg,月球質量約為7.35*10^20kg,地月距離約為38.4萬km。根據引潮力公式計算,太陽對地球的潮汐加速度為4.5*10 ^-7m/S^2;月球對地球的潮汐力加速度為1.0*10^?6m/s^2,月球對地球潮汐力加速度約為太陽的2.2倍。
這就是月球對地球的引潮力比太陽更大的原因。時空通訊原創文章,歡迎討論,感謝閱讀。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.