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你所没有意识到的固体潮汐 精选

已有 7760 次阅读 2015-6-27 17:22 |系统分类:科普集锦

在土耳其伊斯坦布尔,有一座叫galata的桥。



对于一个中国吃货来说,这个桥是伊斯坦布尔最有吸引力的地方,其吸引力在于桥下的一整排鱼餐馆。当你来到这里的时候,你会惊异地发现,餐馆离海面可能不到一米!如果你中午在那吃了,晚上再回去吃,你会更惊异,因为海面没有变化!地中海没有潮汐?确实,另外的迹象来自从桥下经过的邮轮,邮轮几乎是贴着桥底过去的。如果涨潮就过不去了。

确实,地中海整体是没有显著的潮汐现象的,因为它几乎是一个内湖,只有一个小口子跟大西洋相连。不过呢,因为它足够大,所以内部的海水还是可以在潮汐力的驱动下流动,在个别地方形成显著潮汐。不过在‘世界的首都’伊斯坦布尔是没有的。

地中海的潮汐不显著。不过,比地中海的潮汐更不为人所察觉的,是无处不在无时不在进行的固体潮汐。具体说来,大家脚下的大地一直在发生上升下降的周期往复运动,而且其振幅并不小,在30厘米的量级。

尽管不像海洋潮汐那么直观,但是固体潮汐的存在按照理论是肯定的。月亮和太阳作用在地球上的潮汐力既作用在海水上,也作用在固态的地壳地幔上。潮汐力能够驱动海水流动,自然也能够让地壳和地幔形变。只不过,地壳和地幔的流动性不如海水那么好,所以其形变可能更多是绝热地进行,所以不为人所察觉。

不过,有些大型建筑和设施是能够感受到固体潮汐的。我在大学的时候,有门公选课叫大坝形变观测。几百米长的大坝就能够感受到固体潮汐(当然这应该不是引起大坝形变的主要因素),并发生形变。

不过,能够感受到固体潮汐的影响并且因此需要做微调的设备是在欧洲的大型强子对撞机器。那玩意周长27公里,因为足够长,所以能够感受到固体潮汐。固体潮汐引起设备的相对移动,进而导致质子束发生相对位移,再进而引起观察到的质子质子碰撞数的周期变化。

我们普通人是否有机会观察固体潮汐?现在的gps已经做到厘米量级,所以如果有个好的gps,也许可以试试。


补记:潮汐的基本原理人人皆知。不过,魔鬼隐藏在细节里。潮汐的精确和长期预报是个非常非常困难同时也非常有意义的问题。由于太阳和月亮不在一个平面上,也由于地球地貌,再加上流体力学问题几乎都是非常困难的问题,一个海岸处的潮汐远远不是简单的周期运动(相比之下,固体潮汐就规则得多,很容易精确预报)。二战时盟军打算在法国登陆,这不可避免地要发生登陆战。显然,在潮最高的时候发起进攻最有利,这样士兵就不用跑过漫长的被机枪覆盖的沙滩(美国人拍的洗脑片拯救大兵看过吧?)。这便提出了一个预报潮汐的问题。英国人有两台做这种预报的机器,他们为了保险,把这两台机器分开妥善保护,然后有专人做计算。为了保密,做计算的人并不知道是在做哪个地方的潮汐预报。德国人当然也知道盟军会在潮最高的时候来,不过貌似他们没有能够作出准确预报,因为他们的统帅隆美尔居然在盟军进攻当日回家给老婆开生日宴会去了(国家危在旦夕的时候还惦记着老婆的生日,实在不是一个统帅该有的行为)!其中惊人动魄的故事见parker的文章



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