2.10 引潮力现象**在线视频

同学好 这节我们接着讲潮汐力现象

当然它也是双星号内容

我们先从失重现象开始说起

那么在空间站我们知道它是失重环境

前不久在天宫课堂也演示了空间站里面的失重现象

那失重现象是怎么来的呢

假设这个空间站它受到地球的引力

所以它就会加速运动这个加速度呢我们把它叫g′

那么这个g′实际上和地面上的重力加速度是有区别的

因为空间站距离地心的位置啊比较远 比地面要远很多

所以它不太一样

现在再看空间站里面一个小物体

它受到一个重力对吧

当然这个重力是当地的这个重力加速度g′

也就是这个空间站的加速度

因为这个空间站加速运动所以它是非惯性系

我们还要考虑惯性力 它的方向啊是反方向的

大小是ma 这个a因为和g′是一样的

所以惯性力和这个重力抵消

所以空间站里面是失重的环境是不受力的这个物体

但是假如这个空间站非常大

这是假设的情况

比我们现在的空间站大上个几百倍上千倍

这个时候呢我们会看到不一样的情况发生

这个时候这个空间站当然相对于地球也有一个引力

受到这个引力呢也有一个加速运动

所以这个空间站是非惯性系

那么在这个非惯性系里面考察质点问题的时候

我们要引入一个惯性力

这个惯性力呢是负质点的质量m乘上a

这个a呢是整个空间站的加速度

所以质点所说的惯性力它在空间站内的各处都是一样的

方向一样大小一样

我们在这里面用虚线的这个箭头来表示

可是引力呢 假如说质点在中心位置受到的引力

刚好和惯性力抵消的话

那么靠近地球这一侧的时候引力就会大一些

远离这个地球这一侧呢引力比起惯性力要小一些

两侧呢 两侧大小差不多

可是引力的方向要指向地球中心所以稍稍偏一点

这一侧呢向这个方向稍稍偏一点

所以各处的引力和惯性力的合力结果是这样

在这个空间站中心附近呢

它们是互相抵消的所以是失重环境

两侧呢两侧你看这两个力的合力是

这个合力是向内的 这个合力是向这个方向

所以两侧挤压

这一侧呢因为引力大一些所以总的受力是向下

这一侧呢惯性力大一些所以它受到的力是向后

所以使向着地球的方向是前后拉伸

这不正是潮汐力吗

当然这个潮汐力是假设这个空间站非常大的时候才存在

小的话基本上是失重的环境

过去有人曾经担心月球会掉下来

当然这件事情是永远不会发生的

可是假设月球真的要掉向地球

那么在掉落的过程中

月球受到这个前后拉伸两侧挤压的这个潮汐力

它会碎掉的

那么这种现象我们实际上是观察过的

那么1994年有个叫苏梅克-列维9号的彗星

它偶然之间掉进木星这个轨道里

它在掉入木星轨道过程中因为引潮力

它被撕碎成大概21块碎片

这是当时拍出照的镜头

还有一个很重要的现象是固体潮

月球的潮汐力啊不仅作用在海水上

实际上也作用在这个固体物质上

那么海水受到这个前后拉伸两侧挤压的这个潮汐力啊

它马上会有流动

所以我们观察到潮汐现象

可是固体物质呢它的应变稍有延迟

也就是说在这个潮汐力作用以后

过几个小时它才会发生形变

那么在这几个小时内呢 地球因为自转转到了另一个位置

所以地球形变的形状啊

实际上是有一个延迟角

它是沿着这个方向拉伸 沿着这个方向压缩

因为这个延迟角的原因

我们看到这里面球形这个部分受到月球的引力呢

它是相当于所有的质量集中于地心一样

剩下的这个因为潮汐力形变的这部分

它分别受到月球的引力

可是这两个力啊大小不一样

因为这一侧离的近一点 这一侧远一点

方向呢这侧呢直一点 这侧呢偏着斜一点

那么这两个力呢我们可以把它这么分解啊

然后具体分析

沿着这个伸长的方向它有一个分力 对吧

这个分力呢让地球向这个方向受力

可是因为这个力非常小它对地球几乎没有什么影响

垂直与这个伸长的方向呢

垂直于这个方向也让地球整体向这个方向有一个受力

可是它因为力很小对地球整体也没有影响

只有这个 它们俩的差值 你看这个方向

因为这个力离的月球靠近一点所以大小大一点

另外呢这个位置啊角度呢偏的小一些

所以这个力沿着这个方向的投影

比起这块受到月球的引力沿着这个方向的投影大一些

大一些的话对这个地球整体就有一个大一些

所以有一个扭距对吧我们把它叫做力距

这个力距的方向呢是反着地球自转的方向的

所以它对地球的自转呢有一个阻碍作用

那么这个现象呢首先由英国的开尔文这个人提出来

然后达尔文这个人做了这个证实

那么实际情况看啊

月球的这种固体潮效应减慢地球的自转

有证据表明三亿年前啊地球是400天/每年

由于这个月球的固体潮这个效应呢

减慢了地球的自转

所以到了现在是365天/每年

我们再看看月球

实际上它也受到地球的潮汐力

那它这上面呢也有固体潮效应

由于这个固体潮效应啊

我们现在知道了

月球实际上自转周期和公转周期是一样的

因为自转周期和公转周期一样

这个意思是月球总有一个面面向我们地球

只有这个情况下我们说物体潮的这个延迟角啊

它是等于0 不再有这个力距了

所以对这个自转的影响也就结束了

潮汐力对地震也有影响

我们知道有一类地震它是因为板块移动造成的

板块受到应力积累一定程度以后啊

它突然有个释放这就是地震

假如说某个时候啊

这个板块应力积累到一定程度了 它就要释放了

这个时候呢假如刚好遇到了大潮

因为大潮的时候呢潮汐力比较强

就是前后拉伸两端两边挤压这个力

它就有可能触发这个应力的释放

所以这个时候呢地震就容易发生

那么实际记载我们也看到

有些大地震确实是在大潮的季节发生的

好 这一节我们就讲到这 谢谢