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梦见海水涨潮是什么意思,海洋为什么会涨潮和退潮
2022-05-14

地球上的海洋每天都会出现有规律的潮汐现象,在涨潮的时候,海水会绵延不绝地从大海深处涌来,而在退潮的时候,大量的海水又消失得无影无踪。我们在感叹大自然的神奇的同时,也会产生一些疑惑,比如说海洋为什么会涨潮和退潮?涨潮的水哪来的,退潮的水又到哪去了?

辉煌的海洋海滩日出

我们都知道,当一个物体的运动状态发生了改变的时候,一定是受到了力的作用,而海水的涨潮和退潮其本质也是自身的运动状态发生了改变,因此在这个过程中海水必定也是受到了力的作用,那么是什么力呢?答案就是万有引力。

牛顿告诉我们,引力在整个宇宙中无处不在,凡是具有质量的物体都可以产生引力,引力的大小与质量成正比,与距离的平方成反比。在太阳系中,太阳的质量非常巨大,占据了整个太阳系质量的99.86%,其对地球的引力不可小觑,但因为月球与地球的距离非常近,所以月球引力对地球的影响远远超过了太阳。

因此我们可以简单地认为,地球海洋的潮汐现象主要是由月球引起的,月球的引力会将地球面对着月球的一面的海水稍稍地“吸”离地球表面,于是就在这里形成了涨潮,涨潮的水哪来的呢?其实地球的海洋是彼此相通的水域,在这种情况下,地球上其他海洋区域里的海水就会涌过来,与此同时,那些失去了部分海水的区域就形成了退潮,而退潮的水其实是去了涨潮的海洋区域。

在地球的自转以及月球的公转运动的过程中,月球与地球的相对位置会出现周期性的改变,所以地球上的海洋就会出现有规律的潮汐现象。

然而按照上述的说法,应该是地球每自转一圈(也就是一天)海洋就会出现一次潮汐现象,但实际情况却是,在每一天里,这样的现象会出现两次,具体而言就是,当地球面对着月球的一面的海洋在涨潮时,地球另一面的海洋也会涨潮。

这就有点让人迷惑了,既然潮汐是月球引起的,那为什么地球背对着月球的一面也会涨潮?

在我们的印象中,月球和地球之间的运动关系就是地球稳稳地居中,只是月球绕着地球运动,其实这是不正确的。事实上,月球和地球都在围绕着一个共同的质心运动,为了说明这个问题,我们不妨来看一下太阳系中的一个典型的例子。

上图为冥王星和它的卫星“卡戎”的运行状态,可以看到冥王星和“卡戎”都在围绕着它们的共同质心运动,而由于冥王星的质量太小,以至于它和卫星的共同质心落在其自身的半径之外。其实地球和月球的运动状态也与之相同,只不过地球的质量比较大,所以地球和月球的共同质心位于地球的自身半径之内。

尽管如此,地球还是会围绕着这个质心运动,在这个过程中就会产生“离心力”(注:“离心力”是为了方便讨论非惯性系的相关问题而引用的一种虚拟力,其本质是物体惯性的体现),由于“离心力”可以让物体远离旋转中心,在这种力的作用下,地球上的海水就会有向外逃逸的趋势。

在地球背对着月球的一面,与“离心力”抗衡的除了地球自身的引力之外,还有月球的引力,但由于地球的直径高达12756公里,这使得地球背对着月球的一面的海水所受到的月球引力明显减小,因此在这个位置,月球引力在与“离心力”较量中处于下风,这里的海面就会在“离心力”的作用下出现一定程度的升高,从而引起涨潮。

现在问题又来了,既然“离心力”可以让地球上的海水向外逃逸,那么在地球面对着月球的一面,月球引力和“离心力”的方向就会是一致的,这两种力叠加起来,这里的潮汐现象岂不是要变得更加剧烈了?

“离心力”的计算公式为 F = mω^2r,其中m代表物体的质量,ω代表物体身转动角速度,r代表物体与旋转中心的距离,由此可知,对于地球上的海水而言,其与地球和月球的共同质心的距离越近,所受到的“离心力”就越小,反之亦然。

地球和月球的共同质心距离地心4700公里,大概位于地球半径的3/4的位置,我们可以看到,因为地球面对着月球的一面的海水更加接近这个共同质心,所以在这里其受到的“离心力”也会相应地减小很多,因此不会出现更加剧烈的潮汐现象。

总而言之,涨潮的水并不是凭空而来,而退潮的水也不是神秘消失,这其实是地球上的海水在引力和“离心力”作用下的周期性运动,基本上就是一个“左手换右手,然后再右手换左手”的过程。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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