潮汐力

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潮汐力引潮力萬有引力的效果,它使得潮汐發生。它源於在一個星體的直徑上各點的引力場不相等。

當一個天體甲受到天體乙的引力的影響,力場在甲面對乙跟背向乙的表面的作用,有很大差異。這使得甲出現很大應變,甚至會化成碎片(參見洛希極限)。除非引力場完全相等,否則這些應變還是會出現。

潮汐力會改變天體的形狀而不改變其體積地球的每部分都受到月球的引力影響而加速,在地球的觀察者因此看到海洋內的水不斷重新分布。

當天體受潮汐力而自轉,內部摩擦力會令其旋轉動能化為內能,內能繼而轉成。若天體相當接近系統內質量最大的天體,自轉的天體便會以同一面朝質量最大的天體公轉,即潮汐鎖定,例如月球和地球。

數學[编辑]

對於兩個距離為R、質量分別為M,m的天體的引力: F = \frac{GMm}{R^2}G萬有引力常數

在其中一個天體上,設有一點在兩個天體中心之間的直線上,該點與天體中心距離為r,其中r<<R。 潮汐力為:\frac{GMm}{R^2} - \frac{GMm}{(R+r)^2} \approx \frac{2GMmr}{R^3}

太陽系類地行星對太陽的潮汐鎖定[编辑]

行星對恆星間的潮汐力主要受重力影響,故越靠近恆星的行星,其自轉周期越會被恆星重力拖引,而趨同公轉周期(參見淺說星球的潮汐現象):水星公轉周期約88天、自轉周期約59天(轨道共振);而金星的公轉和自轉周期(分別為225和243天)為何是太陽系中相差最小的,有一說認為是因金星的濃厚大氣,造成地表和彼此間巨大的摩擦力所導致;因為月球對地球的引力大於太陽對地球的引力,所以地球系統的潮汐鎖定主要表現在月球上;至於火星,推測因為潮汐力大小已減少至地球的1/4(由萬有引力定律),故潮汐鎖定的效應不明顯。

類木行星的衛星對行星的潮汐鎖定[编辑]

由於類木行星形成時很可能是屬於各自獨立的吸積盤,所以潮汐鎖定的效應造成的影響主要在類木行星的衛星上。像土衛六(泰坦)即是公轉與自轉同步的一例。