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涨潮的海水究竟是来自哪里?退潮后的海水又去了哪里?

2024-07-14科学

无论是在海边游玩还是在电视上观看,我们都能看到海水不断拍打海岸线,涨潮时海水淹没一些岛屿或海岸线,退潮时这些地方又露出水面。

那么问题来了,涨潮时这些海水从哪里来?退潮后它们又去哪了?要弄清这个问题,我们需要了解潮汐是如何产生的。

在牛顿提出万有引力之前,人们无法理解潮汐现象,也不明白为何我们能稳稳地站在地球上。

小时候你可能也曾疑惑,地球是圆的,那么地球另一边的人岂不是头朝下,他们为什么不会掉下去?

我小时候也有这样的困惑,但未能找到答案。这让我一直疑惑:人为什么能稳稳站在地球上?这就是普通人与大神的区别。

牛顿通过观察物体在没有支撑力时会自由下落,意识到物体受到一种向下的力,这个力导致物体下落。

那么是谁施加了这个力?牛顿想到地球,从而提出了万有引力的惊人观点,万有引力和三大定律构建了一套完整的经典力学体系。

这是近代科学的开端,人们用这套理论科学地解释地球上看到的所有宏观物理现象,揭示了天体运动的本质。

这也解决了我儿时的困惑:地球另一边的人为什么不会掉下去。用这套理论解释海洋的潮汐现象,同样合适。

但要解决这个问题,仅靠地球是不够的。地球匀速自转,没有急刹或加速,按理说海洋应该非常平静,不会出现涨潮和退潮。

除了海洋,地球上的其他物体都跟随地球平稳运动,为何海水例外?

这里需要提到最近的天体月球和最近的恒星太阳。月球受到地球引力束缚,以28天为周期绕地球运动。

而地球和月球这个系统又受太阳引力束缚,以365天为周期绕太阳运动。月球和太阳的引力对地球影响最大,其他天体的影响可以忽略。

尽管月球质量远小于太阳,但它离地球更近,因此月球与地球之间的引力是地球与太阳之间引力的167倍,月球的影响更大。

当一个天体的一面朝向引力源时,这一面受的引力大于背面,这就是我们常说的潮汐力。

地球直径为12756千米,正面和背面受到的引力差异明显。

当月球和太阳处于同一侧的一条直线上时,两个引力源在地球一面产生最强引力,而海水具有很强的流动性。

因此海水在潮汐力作用下聚集并高高隆起,这被称为大潮,海水下降的地方就是低潮。

涨潮时多出的海水来自其他地方的海水下降,因此淹没了一些低洼地区。

当月球和太阳不在一条直线上时,月球潮汐力产生的海水隆起较小,称为小潮。为什么海水会拍打海岸?是因为海水在动吗?

实际上恰恰相反,月球绕地球公转速度较慢,而地球自转速度明显快于月球公转,因此海水隆起滞后于地球自转。

地球自转时,不断经过高潮和低潮地区,形成涨潮和退潮现象,其本质是地球在动,而非海水主动拍打海岸。

这带来另一个问题,涨潮总是滞后于地球自转,因此地球与海水摩擦,导致地球自转动量损失,部分动量传递给月球公转速度。

长期如此,地球自转速度减慢,月球公转加快,月球逐渐远离地球。

月球能影响地球,反之地球对月球的潮汐力也有巨大影响。月球诞生初期自转速度快,不像现在自转与公转同步,早期地球上也能看到月球全貌。

现在月球自转与公转同步,是因为地球强大的潮汐力。当月球一面朝向地球时,会像地球上海水隆起一样,月球上岩石隆起,称为岩石潮。

如果月球自转快于公转,地球引力会阻碍其自转减速,长期作用下使月球自转与公转同步。

总之,地球潮汐由月球引力产生,海水不断拍打海岸,周期性涨潮退潮,是因为地球自转快于月球公转。

若有一天地球自转速度减慢到与月球公转同步,地球上的潮汐现象将消失,海水将如一潭死水般平静。#深度好文计划#