正面教材分享 http://blog.sciencenet.cn/u/wdlang 70%的以色列人是无神论者,不过他们都相信上帝给了他们那块土地。这个世界经不起思考

博文

所谓潮汐力

已有 4724 次阅读 2016-4-30 10:32 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

什么是潮汐力?

科普作品里时常可以见到这个词。

本质上,潮汐力就是万有引力,只不过更定量更准确地讲,潮汐力是万有引力之差。

教科书里讨论两个星体之间的万有引力的时候,常作质点近似,即把两个星体看作两个几何点。这个近似对很多问题是合适的,但是在这个近似下,很多问题就没法讨论了,或者说很多现象就被丢掉了。

质点近似丢掉的首先就是潮汐力和潮汐效应。

考虑地球与月球这个两体系统。地球和月球之间的距离确实远远大于二者的尺寸,但是二者毕竟还是有有限尺寸的。有限尺寸的一个自然的后果是,对地球而言,背靠月球这面的物质受月球的引力,相比面向月球这面的物质受月球的引力,要小些。但是这两部分有相同的运动,有相同的加速度,也就是二者所受的净力相同。所以,地球内部一定存在应力,这个应力把朝向月球那面的物质往后拉,同时把背向月球那面的物质朝前拉。这个力就是所谓的潮汐力。

下面这个图很好地展示了潮汐力作为万有引力之差的属性。注意,在远端,潮汐力是朝外的!潮汐力倾向于把物体拉成拉面。


显然,这个应力如果足够强,比如如果强过星体前后两半之间的万有引力,或者超过构成星体的材料能够承受的最大应力,星体会被撕成两半。

法国人roche在十九世纪认真研究了潮汐力引起的星体撕裂问题。他提出了以他命名的临界半径,在这个半径内,一个星体的卫星自身内部的万有引力不足以对抗星体作用在卫星上的潮汐力,卫星从而解体。特别地,他认为土星环就是这么形成的。

1994年,当时博主还在小学,印象非常深刻的是,当时各种媒体热烈报道“世纪之撞”:一颗彗星的若干脆片陆续撞向木星!这颗彗星就是在靠近木星的时候,被木星这个庞然大物巨大的潮汐力给撕脆的。下面的这张照片显示,大概有20个较为显著的脆片。


值得指出的是,对通常的人造地球卫星而言,它们是落在地球对它们的roche半径内的,不过他们自身的材料有足够的强度,所以那点微乎其微的潮汐力不会让它们解体。不过,如果是两块砖头,中间没有任何粘合剂的话,它们会逐渐分开。

注1:伽利略在那个著名的思想实验里,让一个轻的球和一个重的球绑在一起。按照亚里士多德的想法,这二者之间就会有力,这个力就类似于潮汐力。

注2:很多概念都来自对最理想情况的偏离。比较典型的是波的群速度。理想的波是无限长的单频率的波,对这样的波就只有相速度,没有群速度的概念。真实的波都是有限尺寸,有限频率展宽的,所以就有群速度的概念。



https://wap.sciencenet.cn/blog-100379-973840.html

上一篇:以色列最仇恨的犹太人:Norman-Finkelstein
下一篇:阿拉伯007

9 刘全慧 李轻舟 曹则贤 姬扬 徐令予 张越 田云川 李颖业 吕喆

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (17 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-9-17 05:35

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部