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    張朝陽的物理課：潮汐現(xiàn)象說明月球逐漸遠(yuǎn)離地球的原因
    
                
    
                  來源：光明網(wǎng)
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                  2022-04-27 15:05:43
                
    
              
    
              
    
			  
                
    如何理解潮汐現(xiàn)象?潮汐高度怎么計(jì)算?4月24日，《張朝陽的物理課》第四十八期開播，搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算推導(dǎo)，利用潮汐現(xiàn)象說明月球逐漸遠(yuǎn)離地球的原因。
    

    在上節(jié)課中，張朝陽通過計(jì)算表明，地球與月球的運(yùn)動(dòng)是繞系統(tǒng)質(zhì)心以特定角速度旋轉(zhuǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)。選取旋轉(zhuǎn)參考系使地球與月球在此系相對(duì)靜止，可以得到質(zhì)點(diǎn)在這個(gè)坐標(biāo)系下的離心力勢(shì)能與月球引力勢(shì)能。若想進(jìn)一步利用這個(gè)勢(shì)能計(jì)算潮汐力和潮汐高度，需要建立更具體的坐標(biāo)系來對(duì)各個(gè)參量進(jìn)行描述。張朝陽選取了如下圖所示的坐標(biāo)系：
    

    利用勾股定理等可得到坐標(biāo)系中各種參量之間的變換關(guān)系，最終可以把離心勢(shì)能與引力勢(shì)能在此坐標(biāo)系下表達(dá)出來。張朝陽表示，由于海水表面為勢(shì)能場(chǎng)的等勢(shì)面，即要求離心勢(shì)能、月球引力勢(shì)能和地球引力勢(shì)能構(gòu)成的總勢(shì)能場(chǎng)為一個(gè)常數(shù)，由此可解得海水高度與坐標(biāo)的關(guān)系。可以發(fā)現(xiàn)，地月連線上的點(diǎn)海面最高，而中間最低。整個(gè)海面像個(gè)橢球，橢球的對(duì)稱軸指向月球。
    

    

    張朝陽介紹，若進(jìn)一步考慮地球自轉(zhuǎn)，赤道的人會(huì)先后經(jīng)過海水高度最大值點(diǎn)和最小值點(diǎn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)海水高度在最大值與最小值之間變化，這就是潮汐現(xiàn)象。將具體參數(shù)值代入海水高度的表達(dá)式中，潮汐高度就是最大值減去最小值，為0.54m，這就是在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的觀察者所觀察到的海水整體高度的最大變化值。
    

    最后，張朝陽利用潮汐給網(wǎng)友解釋了月球遠(yuǎn)離地球的神奇現(xiàn)象。地球是有快速自轉(zhuǎn)的，它會(huì)帶動(dòng)海水一起轉(zhuǎn)。由于海水的慣性，水不能時(shí)時(shí)刻刻達(dá)到靜態(tài)平衡。在地球旋轉(zhuǎn)的拖動(dòng)下，原本的最高海面點(diǎn)會(huì)跟隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，這導(dǎo)致潮汐引起的地球海水的形變不再是隨地月連線的軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，那么，地球給月球的引力將不再準(zhǔn)確地指向地球，這導(dǎo)致月球的位移叉乘地球的引力不再是零，即地球的引力對(duì)月球的力矩不再是零，那么月球的角動(dòng)量必然變大，而軌道運(yùn)行半徑與其角動(dòng)量的平方成正比，所以月球運(yùn)行的軌道半徑將增大而逐漸遠(yuǎn)離地球。(科文)
    
              
    
			  
              
    
                                
    
			  
    
			  
				
    標(biāo)簽：
									
								潮汐現(xiàn)象
													
								地球運(yùn)動(dòng)
													
								地球引力
													
								張朝陽的物理課
								 
				
    
				
			  
    
              
    
                
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