潮汐是怎样形成的?

文章主题:天文历法  文章来源:文化杂谈  发布时间:2018-08-14 21:36:54

到过海边的人都见过海水周期性的涨落现象,每天大约涨落两次。当海水上涨时,大片的海滩被波涛滚滚的海水所吞没;当海水退落时,岸边的礁石和沙洲又都显露出来,人们可以任意捡拾留在岸滩上五光十色的贝壳,甚至还有小鱼小蟹。古人把海水白天的上涨叫做“潮”,晚上的上涨叫做“汐”。于是,就把海水这种周期性的涨落现象统称为“潮汐”

是谁把海水掀起又推下去的呢:过去,一般人对这个问题感到莫名其妙,认为是神妖作怪。但也确有善于从日常现象中探索大自然奥秘的人,慧心独运,洞察到潮汐和月球有关。东汉时期著名唯物主义思想家王充说过:“涛之兴也,随月盛衰。”甚至唐代张虚若在他的《春江花月夜》诗中也有“春江潮水连海平,海上明月共潮生”的诗句。

潮汐确实和月球有关,同时也和地球本身的运动有关。我们知道,星球之间互有引力。假设整个地球都被海水包围着,在月球万有引力的作用下,“水球”会被拉成像鸡蛋样的长球体。对着月球和背着月球的两点都是隆起的,就地球上某一点而言,会随着地球本身的自动运动,大约在一天里,经历两次隆起,再次低落。因此,那个地方的海水会发生两次涨落,好像地球有节奏地呼吸。

地球对着月球的一面,由于距离月球较近,所受引力较大,必然有隆起,这比较容易理解;而背着月球的那面距离月球较远,也有隆起,这又怎样解释呢?我们可以这样认为,月球对于地心的引力,是月球对整个地球的平均引力。

对着月球的一点,由于所受引力大于平均引力,海水有奔向月球的趋势,所以要朝着月球方向隆起;而背着月球的一点所受的引力,显然小于月球对地球的平均引力,海水就有背离月球的趋势,所以要朝背着月球的方向隆起。这样,便把地球弄成了长球体。如若不然,地球上背向月球的那点不是隆起的,倒真成了问题,那将意味着地球所受的各方面的力是不平衡的,地球会向月球靠拢,相互碰撞,那岂不是一场厄运!

理解潮汐的另一条思路,是从地球和月球相互转着眼。人们总是习惯地认为月球围绕地球转,其实,这种看法并不全面。正确的说法是,地球和月球围绕着它们的共同质量中心(质心)互相绕转。

在它们互相绕转过程中,一方面,地球上各点要受到大小相等,方向一致,且都背向月球的“惯性离心力”的作用;另一方面,地球上各点还受到月球引力的作用,引力的方向当然都指向月球中心,而引力的大小因到月心的距离不同而不同。

很明显,就全球而言,地球所受惯性离心力与所受月球引力是均衡的,它们大小相等,方向相反,互相抵消。但具体到地球某一点,大小不等,是不可互相抵消的。

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