月亮和太阳对海洋潮汐影响大小的理论探讨.doc
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1、月亮和太阳对海洋潮汐影响大小的理论探讨地球上海水的周期性涨落称为潮汐。人们知道,潮汐主要是月球对海水的万有引力造成的,太阳的引力也有一定的作用,但要较月亮弱。我国自古就有“昼涨称潮,夜涨称汐”的说法。潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮,这对应着下面的事实:在任何时刻,围绕地球的海面总体上有两个突起的部分,大体来说,他们分别出现在地表离月球最近和最远的地方。 如果说潮汐是月球的引力造成的,在离月球最近的地方海水隆起,是可以理解的,为什么离月球最远的地方海水也隆起呢? 如果说潮汐是万有引力现象,那么太阳和月亮相比,谁对海水的引力大,谁就是潮汐的主要原因。太阳的质量大约是月球质量的2.7107倍,而太
2、阳到地球的距离平方大约是月球到地球的距离平方的1.5105倍,根据万有引力定律容易算出,太阳对海水的引力大约比月球对海水的引力大180倍,为什么又说月球对潮汐起主要作用呢? 我们知道,非惯性系中的物体要受到一个“额外”的惯性力,是物体的质量,是非惯性系相对于惯性系的加速度。 设想一电梯从摩天大厦的顶层下降,忽然悬挂它的钢索断了,电梯做自由落体运动。在电梯参考系看来,这电梯内的物体受到一个重力和一个惯性力,电梯内的物体处于完全失重状态。然而,这种引力与惯性力的等价性只在小范围内是“精确的”,如果那个“自由落体的电梯”很大很大,以至其中的引力场不能再近似看作是均匀的,惯性力就不再能把引力完全抵消。
3、如图1a所示,设想在自由落体电梯内有五个质点,C在中央,即系统的质心上,A和B分别在C的左右,D和E分别在C的上下。由于引力是遵守平方反比关系且总是指向地心的,所以与中央质点C所受的引力相比,A和B受到的引力稍向中间偏斜,D因离地心稍远而受力稍小,E因离地心稍近而受力稍大。因为整个参考系即自由落体的电梯是以质心C的加速度做变速运动的,所以其中的惯性力(图1b)虚箭头只把质点C的合力精确抵消,它在与其他各质点所受的引力叠加时,都不会使各质点的合力为零,而是剩下一点残余力背离C。如果在中央C处有个较大水珠的话,它不会是球形,而应是沿上下方向拉长了的椭球。 再如太空轨道上自由飞行的航天器也是一个失重
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